JP2010534849A - 位置を判定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、絶対位置決めシステムの一部である複数の送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）から信号を受信する受信装置（ＡＮ）を含む位置決め装置（ＰＤ）に関する。位置装置は、各送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の送信機位置を判定し且つ先に判定した位置、各送信機位置及びマルチパス情報に基づいて信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算するように更に構成される。位置決め装置は、位置を判定するように更に構成される。

Description

本発明は、位置を判定する方法、位置決め装置、コンピュータプログラム、データ記憶媒体、及び、デジタル地図データベースに関する。

全地球測位システム（ＧＰＳシステム）は、地球上におけるユーザの位置（経度、緯度、高度）を判定するために世界中で使用される。

ＧＰＳシステムは、地球の周囲の軌道を描いて回る複数の衛星を含み、各衛星は、無線信号が衛星により送信される時間に関する正確なタイミング情報を含む無線信号を送信する。無線信号は、各衛星の衛星位置（又は送信機位置）に関する（軌道）情報及び特定の衛星に固有の衛星ＩＤを更に含む。

ＧＰＳ受信機等の位置決め装置は、それらの信号を受信し且つ受信した信号に基づいて自身の位置を計算するように構成される。

位置決め装置は、それらの送信された無線信号を受信し且つそのような無線信号の移動時間を計算するように構成される。通常、移動時間は６５〜８５ミリ秒である。位置決め装置から衛星までの距離は、移動時間に基づいて単純に移動時間と光速（c=299,792,458m/s）とを乗算することにより計算される。

位置決め装置は、無線信号により構成される受信した軌道情報に基づいて衛星の位置を計算できる。位置決め装置は、衛星までの距離の情報及び衛星の位置を組み合わせることにより、半径がその距離と等しく且つ中心が衛星である想像上の球面に配置される。

位置決め装置は、複数の衛星に対してこの計算処理を繰り返すことにより、位置決め装置の位置を計算できる。これを行なうために、空間位置を計算するのに３つの衛星が必要とされ、クロックを同期させるのに第４の衛星が必要とされる。当然、精度を向上するために更に多くの衛星が使用されてもよい。

衛星を使用する他の位置決めシステムが使用されるか又は開発されることが理解されるだろう。本明細書において、これらの位置決めシステムは絶対位置決めシステムと呼ばれる。そのような絶対位置決めシステムは、ＧＰＳシステム、欧州のGalileoシステム、ロシアのGLONASS、日本のQSSZ及び中国のBNS等の任意の種類の衛星を使用する位置決めシステム又はグローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）であってもよい。

多くの場合、位置決め装置は、デジタル地図データを含むナビゲーション装置において使用されるか又はナビゲーション装置として使用される。そのようなナビゲーション装置は、ディスプレイを使用してデジタル地図上で判定されるような位置を示すように構成されてもよい。そのようなナビゲーション装置は、地図表示装置と呼ばれてもよく、表示される地図の一部は、絶対位置決めシステムを使用して位置決め装置により判定されるような実際の位置により判定される。

更にそのようなナビゲーション装置は、開始位置（例えば、現在の位置）から目的地の位置までのナビゲーション命令を計算し、目的地の住所までユーザを案内するように構成されてもよい。位置決め装置がデジタル地図上で現在の位置を特定できるため、ナビゲーションデバイスは、「１００ｍ先で左折して下さい」等の詳細なナビゲーション命令を提供できる。最適なナビゲーション及びユーザの快適さを保証するために、正確な位置情報がそのようなアプリケーションに必要であることは理解されるだろう。

絶対位置決めシステムを使用して位置決め装置により判定されるような位置の精度を向上するために、位置決め装置は更に多くの衛星を使用してもよい。一般に、位置決め装置は、無線信号を受信する全ての衛星からの情報を使用する。使用される衛星が多い程、判定される位置はより正確になる。

絶対位置決めシステムを使用して位置決め装置により判定されるような位置の精度は、計算された衛星の位置、計算された無線信号の移動時間等の複数の要素により影響を受ける。システム誤差の影響を低減するために複数の技術が周知である。しかし、電離層効果、衛星クロック誤差等の複数の更なる外部誤差が識別され、判定される位置の精度は低下する。１つの特別な種類の誤差は、いわゆるマルチパス歪みである。

マルチパスは、衛星により送信されるような無線信号が位置決め装置に到達する前に建物等の物体により最初に反射される状況において発生する可能性がある。従って、位置決め装置は、可能性として、直接信号（すなわち、反射されていない）を含む同一の無線信号の１つ以上のバージョンを受信するかもしれない。実際には、反射は異なる経路でいくつかの建物又は同一の建物の一部から起こる可能性がある。その結果、衛星と位置決め装置との間の計算された距離は不正確になり、位置決め装置の計算された位置に誤差が生じる可能性がある。

従来技術によると、マルチパス歪みの問題は、（１）衛星信号自体の特性（信号対雑音比）、（２）アンテナの設計及び配置、並びに（３）専用フィルタの使用を調査することにより対処された。

目的は、マルチパス歪みの問題に対する別の解決策を提供することである。

位置を判定する方法であって：
−絶対位置決めシステムの一部である複数の送信機から信号を受信する工程と、
−各送信機の送信機位置を判定する工程と、
−先に判定された位置、各送信機位置及びマルチパス情報に基づいて信号の直接受信が可能である送信機を計算する工程と、
−位置を判定する工程とを有する方法が提供される。利用可能なマルチパス情報を使用することにより、信号の直接受信が可能である送信機及び直接受信が不可能である送信機を判定できる。これにより、直接受信された信号のみを使用して位置を判定でき、その結果、更に正確に判定された位置が得られる。

実施形態によると、送信機位置は、信号により構成される情報に基づいて判定されるか又はメモリから送信機位置を検索することにより判定される。

実施形態によると、マルチパス情報は、デジタル地図データベースに格納される。これは、マルチパス情報を提供する容易で効果的な方法である。

実施形態によると、デジタル地図データベースは、３次元デジタル地図データベースである。マルチパス情報は、そのような３次元デジタル地図データベースから容易に演繹されるだろう。

実施形態によると、３次元地図データベースは、建物、木、岩、山等の３次元物体の形式でマルチパス情報を含む。

実施形態によると、マルチパス情報は：
- 物体の高さ情報及び道路に対する物体の距離、
- ある特定の場所又は道路に対する仰角(elevation angle)α'、
- ある特定の位置に対する仰角α'及び方向角(direction angle)β'の組合せ、
- 木の占める範囲のような環境因子、
- 仰角α'及び方向角β'のセット、あるいは、道路に沿う建物の高さ及び道路に対する正面の場所のセット、
のうちの１つにより提供される。

実施形態によると、マルチパス情報は、センサを使用して実行中に判定される。これは、トラック等の移動物体を含む最新のマルチパス情報を提供する。

実施形態によると、センサは、カメラ、魚眼カメラ、レーザスキャナのうちの１つであってもよい。

実施形態によると、先の位置は予想された位置である。

実施形態によると、先の位置は、別の位置決めソースから取得される。これは、例えば相対位置決めシステムであってもよい。

実施形態によると、方法は：
- 直接受信が可能である送信機から受信される信号に基づいて位置を計算する工程を更に含む。

実施形態によると、
- 先に判定された位置、各送信機位置及びマルチパス情報に基づいて信号の直接受信が可能である送信機を計算する動作、
- 直接受信が可能である送信機から受信される信号に基づいて位置を計算する動作
は、位置を判定するために反復処理において繰り返し実行される。

実施形態によると、位置は、
- 位置が絶対位置決めシステム及び可能性として相対位置決めシステムを使用して判定される第１のモード、
- 位置が相対位置決めシステム及び可能性として絶対位置決めシステムを使用して判定される第２のモード
において判定され、第１のモードにおいての絶対位置決めシステムは第２のモードより重く重み付けされ、この場合の方法は、
- 信号の直接受信が可能である送信機の数を判定する工程と、
- 送信機の数が所定の閾値を下回る場合に第１のモードから第２のモードに切り替わる工程とを更に含む。

実施形態によると、方法は、送信機の数が所定の閾値を上回る場合に第２のモードから第１のモードに切り替わる工程を更に含む。

実施形態によると、位置は、重み因子を使用して絶対位置決めシステム及び相対位置決めシステムの重み付けされた組合せにより判定され、この方法は、
- 信号の直接受信が可能である送信機の数を判定する工程と、
- 信号の直接受信が可能である送信機の数に基づいて重み因子を調整する工程とを更に含む。

実施形態によると、信号の直接受信が可能である送信機を計算する工程は、先に判定された位置に対して各送信機の仰角（α）及び方向（β）を判定するためにマルチパス情報を使用する工程とを含む。

実施形態によると、信号の直接受信が可能である送信機を計算する工程は、位置装置及び各送信機をつなぐ線がマルチパス情報により構成される障害物と交差するかを計算する工程を更に含む。

実施形態によると、複数の送信機は、グローバルナビゲーション衛星システムの一部である衛星である。

実施形態によると、マージンは、マルチパス情報と位置決め装置及び送信機をつなぐ見通し線との間に隙間が提供されることを保証するためにマルチパス情報に対して使用される。そのようなマージンは、建物の高さ、先に判定された位置等の不正確さを考慮する。

また、提供される位置決め装置は、
- 絶対位置決めシステムの一部である複数の送信機から信号を受信する受信装置を具備し、
前記位置決め装置は、各送信機の送信機位置を判定し且つ先に判定された位置、各送信機位置及びマルチパス情報に基づいて信号の直接受信が可能である送信機を計算するように構成され、位置を判定するように更に構成される。

また、コンピュータ装置にロードされる際に上述の方法のうち任意の１つの方法を実行するように構成されるコンピュータプログラムが提供される。

また、上記に係るコンピュータプログラムを含むデータ記憶媒体が提供される。

また、実施形態によれば、マルチパス情報を含むデジタル地図データベースが提供される。

実施形態によるマルチパス情報は：
- 物体の高さ情報及び道路に対する物体の距離、
- ある特定の場所又は道路に対する仰角αと、
- ある特定の位置に対する仰角α及び方向角βの組合せ、
- 木の占める範囲のような環境因子、
のうちの少なくとも１つである。

次に、図面を参照し且つ複数の例示的な実施形態を使用して本発明を更に詳細に説明する。図面は、本発明を例示することのみを意図し、添付の請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲を限定する意図はない。

図１は従来技術に従って実世界において位置付けられる位置決め装置を概略的に示す図である。 図２は、実施形態に係る位置決め装置を概略的に示す図である。 図３は、実施形態に係る位置決め装置により使用されてもよい３次元地図データベースを概略的に示す図である。 図４は、実世界において位置付けられる位置決め装置を概略的に示す図である。 図５は、実施形態を概略的に示すフローチャートである。 図６は、実施形態に係る位置決め装置を概略的に示す図である。 図７は、実施形態を概略的に示すフローチャートである。 図８ａ及び図８ｂは、更なる実施形態を概略的に示す図である。 図９ａ及び図９ｂは、更なる実施形態を概略的に示す図である。

図１は、既に上述したような位置決め装置ＰＤを示す。位置決め装置ＰＤについて、図２を参照して以下に更に詳細に説明する。位置決め装置ＰＤは、アンテナＡＮ等の受信装置を含む。受信装置は、衛星ＳＡ１、ＳＡ２により送信される無線信号を受信し、且つ、受信した無線信号を位置決め装置ＰＤに送信するように構成される。受信装置は、位置決め装置ＰＤから伸長するアンテナＡＮとして示されるが、受信装置は、位置決め装置ＰＤ内に位置してもよいことが理解されるだろう。一実施形態によると、正確な時間情報を提供するために、クロックＣＬが提供されてもよい。

既に上述したように、位置決め装置ＰＤは、アンテナＡＮを介して衛星ＳＡ１、ＳＡ２から無線信号を受信するように構成されてもよい。当業者には理解されるように、位置決め装置ＰＤの位置はこれらの無線信号から計算可能である。

図１は、位置決め装置ＰＤが第１の建物ＢＵ１と第２の建物ＢＵ２との間に位置付けられることを更に示す。

また、図１は、地球の周囲を軌道を描いて回る第１の衛星ＳＡ１及び第２の衛星ＳＡ２を概略的に示す。実際には２つの衛星ＳＡ１、ＳＡ２のみしか図１に示さないが、通常、２つの衛星ＳＡ１、ＳＡ２より多くの衛星が存在することが理解されるだろう。

第１の衛星ＳＡ１は、点線で示されるように無線信号を送信する。無線信号は位置決め装置ＰＤにより検出可能であることが分かる。次に、位置決め装置ＰＤは、位置決め装置ＰＤから第１の衛星ＳＡ１までの距離を計算できる。

更に、第２の衛星ＳＡ２は点線で示されるように無線信号を送信する。しかし、これらの無線信号は、第２の建物ＢＵ２が無線信号を直接受信することを妨害するため、位置決め装置ＰＤのアンテナＡＮまで直接移動できない。無線信号は、第１の建物ＢＵ１により反射された後に位置決め装置ＰＤのアンテナＡＮに間接的にのみ到達できる。

図面はマルチパスの可能な一例のみを示しており、実際には多くの他の状況が起こる可能性があることは理解されるだろう。無線信号は、位置決め装置ＰＤに到達する前に１つ以上の建物及び／又は地面を介して反射する可能性がある。位置決め装置ＰＤは同一の無線信号の更に多くのバージョンを受信してもよく、それらの全てのバージョンの無線信号は異なるルートを介して位置決め装置ＰＤに到達する。

複数の衛星ＳＡ１、ＳＡ２から取得された情報と組み合わされて使用される場合であっても、マルチパス誤差は、置決め装置ＰＤの判定された位置の誤りを招く。

位置決めのための衛星信号は非常に弱く、位置決め装置ＰＤにより受信された場合、それらの信号は壁又は他の物体にはね返され、距離測定の誤り及びその後の空間における位置の誤りを招く（マルチパス効果）。このマルチパスの問題は、衛星を使用するナビゲーションシステムにおける全体的な位置誤差に対する重要な原因である。このマルチパス効果を軽減又は回避することにより、更に正確な位置決めが行なわれる。

［位置決め装置］
位置決め装置ＰＤを図２に更に詳細に示す。位置決め装置ＰＤは、概略的にのみ示されるが、位置決め装置ＰＤは、例えば算術演算を行なうプロセッサ又はプロセッサユニットＰＵ及びメモリＭＥを含むコンピュータユニットとして形成されてもよいことが理解されるだろう。プロセッサＰＵは、メモリＭＥへのアクセス権を有してもよく、メモリＭＥは、プロセッサＰＵにより読み出し可能及び実行可能なプログラミングラインを含み、位置決め装置ＰＤに本明細書で説明される機能性を提供する。メモリＭＥは、以下に説明するようにデジタル地図データベースＤＭＤを更に含んでもよい。

メモリＭＥは、テープ装置、ハードディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってもよい。

処理ユニットＰＵは、
- キーボード、マウス、タッチスクリーン、マイク等の入力装置と、
- ディスプレイ、プリンタ、スピーカ等の出力装置と、
- 例えばフロッピディスク、ＣＤ ＲＯＭ、ＤＶＤフラッシュカード及びＵＳＢスティック等のデータ記憶媒体を読み出す読取り装置と、
- 移動電話ネットワーク、ＧＳＭネットワーク、ＵＭＴＳネットワーク、ＲＦネットワーク、（無線）インターネット等の通信ネットワークを介して他のコンピュータシステムと通信するように構成される通信装置と
を更に含んでもよく、あるいはそれらの装置と通信するように構成されてもよい。

しかしながら、当業者に周知の更に多くの及び／又は他のメモリ、入力装置、出力装置及び読取り装置が提供されてもよいことは理解されるべきである。更に、それらの装置の１つ以上の位置は、必要に応じてプロセッサユニットＰＵから物理的に離れた場所で特定されてもよい。プロセッサユニットＰＵは、１つのボックスとして示されるが、当業者には周知であるように、別のプロセッサユニットから離れた場所で位置が特定されてもよい１つの主プロセッサユニットにより制御されるか又は同時に機能するいくつかのプロセッサユニットを含んでもよい。

位置決め装置ＰＤは、クロックＣＬ及びアンテナＡＮを更に含んでもよく、あるいはそれらと通信するように構成されてもよい。クロックＣＬは、絶対位置決めシステムと組み合わせて使用されてもよい。アンテナＡＮは、例えば絶対位置決めシステムの衛星ＳＡ１、ＳＡ２から信号を受信するために使用されてもよい。

種々のハードウェア要素間の接続が物理接続であってもよいが、それらの接続の１つ以上が無線であってもよいことが分かる。

位置決め装置ＰＤは、コンピュータシステムであってもよいが、本明細書で説明される機能を実行するように構成されるアナログ及び／又はデジタル及び／又はソフトウェア技術を含む任意の信号処理システムであってもよい。

［絶対位置決めシステム］
本明細書で説明する実施形態は、ＧＰＳシステムと組み合わせて使用することに限定されないことが理解されるだろう。説明する実施形態は、送信機から位置決め装置ＰＤ等の受信機に無線送信される信号を使用する任意の種類の絶対位置決めシステムと組み合わせて使用されてもよく、それにより、受信機は受信信号に基づいて自身の位置を計算できる。

絶対位置決めシステムは、ＧＰＳシステム、欧州のGalileoシステム、ロシアのGLONASS、日本のQSSZ及び中国のBNS等の任意の種類の衛星を使用する位置決めシステム又はグローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）であってもよい。

更に絶対位置決めシステムは、位置を判定するために使用されてもよい地上又は海中に位置付けられるビーコンを使用する地上位置決めシステムであってもよい。

一般に、絶対位置決めシステムは、受信信号に基づいて自身の位置を計算するように構成される位置決め装置ＰＤ等の受信機により受信されてもよい無線信号等の信号を無線送信するように構成される衛星又はビーコン等の複数の送信機を含む。

絶対位置決めシステムは、ＧＳＭマスト又はデジタルテレビ等の１つ以上の放送局の信号強度を更に使用して自身の位置を判定してもよい。

別の例によると、位置は、上述の無線信号を変調及び形成するために使用される搬送波の情報を使用することにより判定される。そのような別の例によると、搬送波を使用して送信される情報は使用されないが、搬送波自体は位置を判定するために使用される。これは搬送波位相測定（carrier phase measurement）と呼ばれ、当業者には周知である。変調された情報が使用されないため、種々の無線信号を区別し、どの無線信号がどの送信機により送出されたかを判定するのは困難である。しかし、それが認識されると、位置は判定可能である。

移動中の受信機による実行中の搬送波位相測定において、信号を妨害することによりサイクルスリップを招く可能性がある。これは、測定された（積算）搬送波位相における周期の整数倍の不連続性である。これは、搬送波位相測定を劣化する可能性があり、曖昧さを示す未知の値がサイクルスリップ後ではサイクルスリップ前の値と比較して異なる原因となる。衛星−受信機対毎に異なる曖昧さは、受信機と衛星との距離における初期の全体の（整数）波長数を反映する。サイクルスリップの修復により、搬送波周期数の連続性を回復し、衛星−受信機対毎に１つの曖昧さのみが存在することを保証する。リアルタイム動的条件において、予知できる信号の妨害の事前の知識はサイクルスリップの効果を軽減することを助長するだろう。

［デジタル地図データベース］
地理空間データベース又は電子地図としても周知のデジタル地図データベースＤＭＤは、従来技術において周知である。今日一般的に使用されるデジタル地図データベースＤＭＤは、地理的場所に関連する情報を含み、可能性として地点情報（例えば、博物館、レストラン）等のある形式の地理的に関連する情報を取り入れる。この応用例において、デジタル地図データベースＤＭＤという用語は、全ての種類の電子地図及びデジタル地図を示すために使用される。

デジタル地図データベースＤＭＤは、地理的空間点を接続する道路（の一部）を表す地理空間点の集合及びベクトルの集合を含んでもよい。デジタル地図データベースＤＭＤは、例えば道路の種類（幹線道路、歩道）、最高速度（５０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈ）、道路名、トンネル及び地下駐車場等の物体の存在、車線情報（例えば、車線数、車線幅、車線の運転者のタイプ、停止線標識）等に関連する追加の情報を更に含んでもよい。デジタル地図データベースＤＭＤは、環境の種類（都市、地方、森林、農業）等に関する情報を更に含んでもよい。

上述したように、デジタル地図データベースＤＭＤは、ナビゲーション命令を計算してユーザを目的地まで案内するために使用されてもよい。位置決め装置により判定されるユーザの現在の位置に依存して、デジタル地図データベースＤＭＤの一部がディスプレイ上に表示されてもよい。

また、３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤは、例えば建物、木、岩、山、道路、歩道等の物体に関する３次元情報を更に含んで提供されてもよい。

そのような３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤは、そのような建物の水平方向及び垂直方向の寸法を含む建物の位置に関する情報を含んでもよい。３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤは、例えば建物が切妻屋根（三角屋根）を有する場合に関連する建物の形状に関する情報を更に含んでもよい。

図３は、ディスプレイ上の位置決め装置ＰＤにより示されるような３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤを概略的に示す。図３は、道路及び建物、並びに位置決め装置ＰＤにより判定される位置決め装置ＰＤの位置を示す標識Ｉを示す。

３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤは、例えば建物の屋根の種類、建物の正面の反射特性、電力線の存在及び植物の正確な記述を含んでもよい。位置決め装置ＰＤ内で使用される位置決めアルゴリズムは、この３Ｄデジタル地図データをリアルタイムに考慮するように構成されてもよい。

デジタル地図データベースＤＭＤ（必ずしも３次元デジタル地図データベース３ＤＭＤである必要はない）は、例えば木の占める範囲の評価及び建物の平均の高さである追加の情報を更に含んでもよい。これについては以下に更に説明する。

［実施形態１］
実施形態によると、上述したように、位置決め装置ＰＤは３次元（３Ｄ）デジタル地図データベース３ＤＭＤにアクセスできる。

実施形態によると、３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤはメモリＭＥに格納される。

別の実施形態によると、位置決め装置ＰＤは、例えばフロッピディスク、ＣＤ ＲＯＭ、ＤＶＤフラッシュカード及びＵＳＢスティック等のデータ記憶媒体を読み取るように構成される読取り装置を介して３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤにアクセスできる。

別の実施形態によると、位置決め装置ＰＤは、上述したように通信装置を介して３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤにアクセスでき、位置決め装置ＰＤが移動電話ネットワーク、ＧＳＭネットワーク、ＵＭＴＳネットワーク、ＲＦネットワーク、（無線）インターネット等の通信リンクを介してリモート３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤにアクセスすることを可能にする。

図４は、実際の状況を概略的に示し、ここでも道路及び建物、並びに位置決め装置ＰＤの位置を示す。第１の衛星ＳＡ１及び第２の衛星ＳＡ２が更に示される。図４は、位置決め装置ＰＤの「視界」が第１の建物ＢＵ１及び第２の建物ＢＵ２により部分的に遮られるため、位置決め装置ＰＤからは一部の空しか見えないことを更に示す。位置決め装置ＰＤは、第１の衛星ＳＡ１から無線信号を直接受信するが、第２の衛星ＳＡ２からは無線信号を直接受信せず、反射した信号のみを受信する。

実施形態によると、３次元デジタル地図データベース３ＤＭＤに格納された３次元情報は、可視である空の部分、及び不可視である空の部分、すなわち遮られる空の部分を計算するためにプロセッサユニットＰＵにより使用されてもよいマルチパス情報として使用される。無線信号がそのような遮られた衛星から受信される場合にそれらの無線信号は直接ではなく間接的に、すなわち反射等を介して受信されたと仮定されるため、ある衛星ＳＡ１、ＳＡ２からの無線信号は、その計算結果に基づいて無視されてもよい。

換言すると、プロセッサユニットＰＵはどの無線信号が可視衛星から受信されたか、すなわちどの無線信号が直接受信されかを計算する。直接受信された信号のみが位置を計算するために使用される。

図５は、本発明の一実施形態に従ってプロセッサユニットＰＵにより実行されてもよいフローチャートを概略的に示している。

第１の動作１０１において、位置決め装置ＰＤは、図５を参照して説明する処理の実行を開始する。この開始動作１０１は、ユーザの指示により開始されてもよく、又は位置決め装置ＰＤの電源を投入することにより開始されてもよい。

第２の動作１０２において、位置決め装置ＰＤは、アンテナＡＮを介して複数の衛星ＳＡ１、ＳＡ２から無線信号を受信する。２つの衛星ＳＡ１、ＳＡ２のみが示されるが、実際には無線信号が更に多くの衛星、例えば最大２０個の衛星から受信されてもよいことは理解されるだろう。実際には、無線信号は常に受信され且つバッファメモリに格納されてもよく、位置決め装置ＰＤは、例えば動作１０２を実行する時などその無線信号から情報を読み出すことがある。

次の動作１０３において、位置決め装置ＰＤは、受信した無線信号に基づいて位置決め装置ＰＤの現在の位置を判定してもよい。位置決め装置ＰＤの現在の位置がまだ認識されていないため、受信した全ての無線信号がこの時点で考慮されてもよいことは理解されるだろう。計算された位置は、マルチパスにより歪みが発生した衛星からの無線信号を使用することに基づくため誤っている可能性がある。

あるいは、位置装置の位置の第１の推定値は、１つ以上の異なる放送局（ＧＳＭ、デジタルＴＶ等）の信号強度又はそれらの技術の任意の組合せを使用してもよい位置決めを行なう別のサービスとの無線リンク等の入力装置を介して別の位置決めソースから取得されてもよい。

上述したように、位置決め装置ＰＤの位置を判定する場合、衛星ＳＡ１、ＳＡ２からの軌道情報は衛星ＳＡ１、ＳＡ２の位置を判定するために使用される。従って、動作１０３の後、無線信号が受信された（反射を介するか又は介さない）衛星ＳＡ１、ＳＡ２の位置は周知であり、位置決め装置ＰＤにより格納されてもよい。

現在の位置が判定された後、動作１０４において、位置決め装置ＰＤは可視である衛星（衛星ＳＡ１）、及び不可視である衛星、すなわち衛星から位置決め装置ＰＤまでの直接通信が第２の建物ＢＵ２等の物体により遮られるために位置決め装置ＰＤが直接無線信号を受信できない衛星（衛星ＳＡ２）を判定する。位置決め装置ＰＤは、先に判定された位置（先の動作１０３において）と組み合わせて、３次元デジタル地図データベース３ＤＭＤに格納されるマルチパス情報及び無線信号と共に受信される衛星（ＳＡ１、ＳＡ２）の位置情報を使用する。この動作１０４については、以下に更に詳細に説明する。

別の例によると、動作１０４及び１０６は反復処理を形成してもよい。第１の位置は動作１０３で判定され、複数の衛星は動作１０４で無視される。その後、位置決め装置ＰＤは動作１０６に進み、無視されない衛星のみを使用して位置を再度計算する。動作１０６の後、位置決め装置ＰＤは動作１０４に戻り、無視される衛星を再度選択する。

１回目の動作１０４が実行され、適度なマージンが使用されてもよいため、マルチパスの悪影響を受けないことが保証される衛星のみが使用される。マージンは例えば角度５°であってもよく、これにより、建物等の最近接物体に対して位置決め装置ＰＤの見通し線と衛星との間に５°の隙間が提供されることが保証される。マージンは、位置決め装置ＰＤの位置がまだ非常に正確には認識されてなく且つ／又は建物の高さ等がまだ非常に正確には認識されてないため無視される衛星を高精度に計算できないということを考慮に入れる。

位置決め装置ＰＤの判定された位置が連続反復の間に大きく変更されなくなるまで、動作１０３及び１０４は反復処理で繰り返されてもよい。

マージンは、角度で表されてもよいが、当然、別の方法で表されてもよい。マージンは、５ｍ等の所定の高さを有する建物等の物体の寸法を人為的に増加させることにより表されてもよい。反復処理中に精度が増加するのに伴って、反復処理中にマージンは減少してもよい。

当然、説明するフローチャートは、利用可能な衛星の数を考慮に入れてもよい。無線信号が少数の衛星（４つ又は５つ等）から受信される場合、動作１０４及び１０６はスキップされてもよい。そのような場合、衛星を無視することは、（正確な）位置決めのために残る衛星が少なくなりすぎるため、精度に悪影響を及ぼすだろう。

動作１０６において、位置決め装置ＰＤは、位置を繰り返し判定し、位置決め装置ＰＤの位置に関する最新情報を提供することを開始してもよい。可能性として、位置決め装置ＰＤは、動作１０４と１０６との間で動作１０２と同様にアンテナＡＮを介して衛星ＳＡ１、ＳＡ２から無線信号をもう１度受信してもよい。

動作１０６において、位置決め装置ＰＤは、動作１０４で無線信号を直接受信できないことを判定された衛星（衛星ＳＡ２）から到着する無線信号を無視する一方で、現在の位置を判定してもよい。

動作１０６の後、位置決め装置ＰＤは位置決め装置ＰＤの位置を繰り返し判定してもよい。動作１０６の後、位置決め装置は例えば動作１０２に戻ってもよい。

図５の説明に基づくと、実施形態における位置決め装置ＰＤの位置は、無線信号を直接受信できる衛星からの無線信号、すなわち建物等の物体により遮られずそのためマルチパスの無線信号のみを使用して判定されることが理解されるだろう。これは、マルチパス情報として使用される３Ｄデジタル地図データ３ＤＭＤに基づいて計算される。位置決め装置ＰＤが先の位置判定から自身の位置を認識している場合にのみ、衛星を無視することが可能であることが更に理解される。従って、位置決め装置ＰＤは、最初に自身の位置を判定する時には衛星を無視できない。しかし、位置が最初に判定された後、次の位置判定に対して衛星を無視できる。

無視される衛星を評価する場合、位置決め装置ＰＤの次の位置は、可能性として予測フィルタ又は相対位置決めシステム（ＲＰＳ）を使用して現在の速度及び方向に基づいて予測されてもよい。ＲＰＳは、推測航法システム（距離及び方向センサ）又はＩＮＳ（慣性ナビゲーションシステム）（ジャイロスコープ及び加速度計）、あるいはそれらの組合せであってもよい。更に位置決め装置Ｄが位置決め装置ＰＤを所定のルートに沿って案内するために使用される場合、このルートの情報は次の位置を予測するために使用される。

位置決め装置ＰＤは、最初に自身の位置を判定する時には衛星を無視せず、第１の位置判定はマルチパス歪みの結果として誤っている可能性がある。この第１の誤った位置判定に基づいて、位置決め装置ＰＤは不適切な衛星を無視できる。しかし、位置決め装置ＰＤが使用中であり且つ移動している場合、例えばマルチパス歪みが存在しない位置に対して正確な位置判定が行なわれると、この誤差は消える。

［可視衛星及び遮蔽衛星の判定］
上述したように、動作１０４において、位置決め装置ＰＤは衛星ＳＡ１、ＳＡ２のいずれが可視でいずれが不可視であるかを判定する。位置決め装置ＰＤは、衛星が可視であるか否かを計算でき、これは以下に関する情報を使用する。
ａ）位置決め装置ＰＤの位置、
ｂ）各衛星の位置、
ｃ）３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤ等のマルチパス情報、

可視である衛星及び不可視である衛星を計算するために使用される位置決め装置ＰＤの位置は、例えば先の位置判定において位置決め装置ＰＤにより判定された最新の位置であるか又は予測した位置である。最近の位置が周知でない場合、図５を参照して説明した手順に従って衛星は無視されない。

各衛星ＳＡ１、ＳＡ２の位置は、各衛星ＳＡ１、ＳＡ２から受信される軌道情報に基づいて計算される。この情報を使用して、水平線に対して各衛星ＳＡ１、ＳＡ２を見れる角度を示す仰角αが計算される。各衛星ＳＡ１、ＳＡ２を見れる方向β（β：方向角）、例えば西方（北方に対して２７０°）が判定される。双方の角度を衛星ＳＡ２に対して図４に示す。

３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤに含まれるマルチパス情報は、上述したようにメモリＭＥ、データ記憶媒体等から得られる。

全てのこの情報は、位置決め装置ＰＤと衛星ＳＡ１、ＳＡ２との間の直接通信が可能であるか否かを基本的な角度測定数学を使用して計算するために使用される。

位置決めシステムが地上システムである場合、送信機の位置は固定され、位置決め装置ＰＤに周知であってもよいことが理解されるだろう。その場合、それらの位置は１度だけ判定される必要があり、繰り返し判定される必要はない。

上述したように、それまでに判定される位置決め装置ＰＤの位置の不正確さを考慮して無線信号の直接受信が実際に可能であることを保証するために、マージンは使用されてもよい。マージンは、（３次元）デジタル地図データベース３ＤＭＤ、ＤＭＤに対する不正確さを更に考慮してもよい。例えば、物体の高さ及び幅が非常に正確ではない場合がある。

マージンは、位置決め装置ＰＤ及び衛星の見通し線が５°の隙間を有することを保証する。マージンは、格納された物体の高さ及び／又は幅を人為的に増加することにより提供されてもよい。

［相対位置決めシステム］
更に位置決め装置ＰＤは、図６に概略的に示すように、相対位置決めシステムＲＰＳを含んでもよく又は相対位置決めシステムＲＰＳと対話してもよい。図６は、図２に係る位置決め装置ＰＤを概略的に示し、処理ユニットＰＵに対する相対的な移動に関する情報を提供するように構成される相対位置決めシステムＲＰＳを更に含む。

そのような相対位置決めシステムＲＰＳは、例えばジャイロスコープ、加速度計、コンパスのうちの少なくとも１つであってもよい。位置決め装置ＰＤが自動車又はオートバイ等の乗り物において使用される場合、相対位置決めシステムＲＰＳは、そのような乗り物に通常存在する速度測定モジュール及び／又はハンドルの操縦動作を検出するモジュールであってもよい。

他の相対位置決めシステムＲＰＳが更に使用されてもよいことは理解されるだろう。また、種々の相対位置決めシステムＲＰＳの組合せが使用されてもよい。

例えば位置決め装置ＰＤは、速度測定モジュール及び（ｎ電子）コンパスから入力を受信するように構成されてもよい。位置決め装置ＰＤのプロセッサユニットＰＵは、位置決め装置ＰＤがどの方向にどの程度移動したかを計算できるため、それらのモジュールから受信される入力に基づいて相対位置を計算してもよい。

従来技術によると、位置決め装置ＰＤは、絶対位置判定が可能でない場合、例えば位置決め装置ＰＤがトンネル又は地下駐車場に入った場合、絶対位置決めシステムに基づいて位置を判定することから相対位置決め装置に基づいて位置を判定することに切り替わるように構成されてもよい。位置決め装置ＰＤは、その瞬間から相対位置決めシステムＲＰＳにより提供される相対位置決め情報を使用する。相対位置決め情報は、現在の位置を判定するために絶対位置決めシステムにより判定される最近の絶対位置と組み合わせて使用される。

更に、位置決め装置が絶対位置決めシステム及び相対位置決めシステムＲＰＳからの入力を使用するハイブリッド位置決めが可能である。

実施形態によると、位置は、絶対位置決めシステム及び相対位置決めシステムの組み合わされた重み付けにより判定される。重み因子は、絶対位置決めシステム及び相対位置決めシステムの精度に依存する変数であってもよい。従って、実施形態によると、位置決め装置ＰＤは、絶対位置決めシステム及び相対位置決めシステムを使用して位置を判定するように構成される。位置決め装置は、位置が絶対位置決めシステム及び可能性として相対位置決めシステムを使用して判定される第１のモード、及び、位置が相対位置決めシステム及び可能性として絶対位置決めシステムを使用して判定される第２のモードで動作するように構成されてもよい。絶対位置決めシステムは、第１のモードにおいて第２のモードより重く重み付けされ、位置決め装置は第１のモードから第２のモードに切り替わるように構成される。

［実施形態２］
更なる実施形態によると、位置決め装置ＰＤは、上述したように相対位置決めシステムを含むか又は相対位置決めシステムと対話する。本実施形態によると、位置決め装置ＰＤは、上述したように第１のモードから第２のモードに切り替わるように構成される。更に位置決め装置ＰＤは、第２のモードから第１のモードに切り替わるように構成されてもよい。

本実施形態によると、位置決め装置ＰＤは、十分な数の衛星が可視ではないこと、すなわち十分な数の信号が衛星ＳＡ１、ＳＡ２から直接受信されないこと等を判定した場合に第１のモードから第２のモードに切り替わるように構成される。

従って、十分な数の信号が例えば７つの異なる衛星ＳＡ１、ＳＡ２から受信されるが、３つの衛星のみが可視であり、他の４つの信号に対しては信号の直接受信が可能ではないことが計算されるため、位置決め装置ＰＤは第１のモードから第２のモードに切り替わることを決定する。

位置決め装置ＰＤは、十分な数の信号が直接受信されるか否かを決定するために所定の閾値を使用してもよい。図７は、処理ユニットＰＵにより行なわれてもよい動作を説明するフローチャートを概略的に示す。

第１の動作２００において、位置決め装置ＰＤは、本明細書で説明するようなフローチャートの実行を開始してもよい。その開始は、ユーザにより手入力でトリガされてもよく、あるいは例えば位置決め装置ＰＤの電源を投入することによりトリガされてもよい。

第２の動作２０１において、位置決め装置ＰＤは、第１のモードで自身の位置を判定する。図３において、絶対位置決めシステムをボックスＡＰＳにより示す。絶対位置は、図５のフローチャートに従って判定されてもよい。

動作２０２において、位置決め装置ＰＤは、可視である衛星ＳＡ１、ＳＡ２の数、すなわち直接受信可能である信号の数を判定する。

動作２０３において、位置決め装置ＰＤは、十分な数の衛星が可視であるかを判定する。これは、判定された可視衛星の数を所定の閾値、例えば５つの衛星と比較することにより行なわれてもよい。十分な衛星が可視である場合、位置決め装置ＰＤは動作２０１に戻る。十分な数の衛星が可視でない場合、位置決め装置ＰＤは動作２０４に進む。

図７において分かるように、動作２０１及び２０４の後、動作２０２及び２０３が実行される。これは、位置決め装置ＰＤが必要に応じて及び可能であれば第１のモードから第２のモードに且つ第２のモードから第１のモードに自動的に切り替わることを保証する。

本実施形態によると、位置決めにより第１のモードから第２のモードに且つ第２のモードから第１のモードに自動的に切り替わる。本実施形態は、位置決め全体を向上させる。従って、提供されるマルチパス情報を使用することにより、位置決め精度の全体的な向上が達成される。

［実施形態３］
上記実施形態は、３次元デジタル地図データベース３ＤＭＤに格納される建物及び木等のマルチパス情報の使用について説明している。しかし、他のマルチパス情報が提供されてもよい。

実施形態によると、２次元デジタル地図データベースＤＭＤは、特定の場所の周囲で遮られた空の景色を記述するマルチパス情報を含んで提供されてもよい。マルチパス情報は、可能性のあるマルチパスの問題に関するマルチパス情報を含む領域又は道路区間、あるいはその領域特有の遮断信号又は道路区間に沿った遮断信号の特徴を示すことにより提供されてもよい。

このマルチパス情報は、木の占める範囲の評価及び建物の平均の高さを含んでもよい。これは、仰角α'、方向角β'及び視界を遮る物体に対応する距離の集合を含んでもよい。それらの角度は、上述の実施形態を実行するために位置決め装置ＰＤにより使用されてもよい。仰角α'は、対応する方向角β'が道路に対してほぼ垂直であると仮定される特定の道路及び道路の一部に対して提供されてもよい。

マルチパス情報に関連する仰角α'及び方向角β'は、各衛星ＳＡ１、ＳＡ２に関連する仰角α及び方向角βと単純に比較され、衛星ＳＡ１、ＳＡ２が可視であるか又は遮られるかを判定してもよいことが理解されるだろう。

従って、マルチパス情報が計算される建物及び物体の寸法を格納する代わりに、デジタル地図データベースＤＭＤはマルチパス情報として使用される角度情報を含んでもよい。

デジタル地図データベースＤＭＤは、例えば道路のセンターラインに対する正面の場所及び道路に沿う建物の高さに関するマルチパス情報を更に含んでもよい。このように、位置決め装置ＰＤがセンターラインからその距離にあると仮定して、正確な仰角α'は計算される。このマルチパス情報は、屋外情報(open sky information)又は局所的水平情報(local horizon information)と呼ばれてもよい。

本実施形態に基づいて、マルチパス情報は、３次元デジタル地図データベースＤＭＤではないデジタル地図データベースＤＭＤに含まれてもよいことが理解されるだろう。

従って、実施形態によると、建物に関する完全な３Ｄ情報を含まず、高さ及び場所情報又は角度情報であるマルチパス情報を提供し、衛星が直接受信することを妨害されるかを位置決め装置ＰＤが計算できるようにするデジタル地図データベースが提供される。

例えば２次元地図データベースであるデジタル地図データベースＤＭＤは、マルチパス情報を含んでもよい。そのマルチパス情報は、以下のうちの少なくとも１つであってもよい。

- 物体の高さ、形状及び／又は向き情報、並びに道路に対するその物体の距離、
- ある特定の場所又は道路に対する１つの仰角α'であり、この値を上回ると屋外条件が満たされることを示す、
- ある特定の場所又は道路に対する仰角α'及び方向角β'のうちの一方又はそれらの集合、
- ある特定の場所又は道路に対する仰角α'及び方向角β'のうちの一方又はそれらの集合であり、対毎にその向きで見つけられる物体の１つ以上の特定の特性を含む、
- ある特定の位置に対する仰角α'及び方向角β'の組合せ、
- 木の占める範囲情報、

信号が木を介して受信されるように、木は幾何学的マルチパス状態を実際に起こさないことが理解されるだろう。しかし、木は直接パスを妨害又は減衰する可能性があるため、直接パスは弱くなり、他のマルチパス信号は受信に影響を及ぼし始め且つ誤差を招く。

［実施形態４］
更なる実施形態によると、信号の直接受信が可能である衛星ＳＡ１、ＳＡ２を計算することは、デジタル地図データベースＤＭＤ、３ＤＭＤからの情報に基づかず、例えばカメラ又はレーザスキャナを使用することにより実行中に（リアルタイムに）判定されるマルチパス情報に基づく。本実施形態は、マルチパス情報が格納される（３次元）デジタル地図データベース（３）ＤＭＤが利用可能である場合に使用されてもよい。また、（３次元）デジタル地図データベース（３）ＤＭＤからのマルチパス情報を使用することに加えて、本実施形態が使用されてもよい。

本実施形態は、建物等の静止物体、並びに位置決め装置ＰＤに近接する空の部分を遮り且つ近接して位置付けられるか又は移動しているトラック（例えば、交通渋滞の中）等の動的及び／又は一時的な物体を考慮に入れる。更に、秋及び冬と比較して春及び夏の間の方が空を多く覆う木等の他の動的物体が考慮される。

図８ａは、そのような実施形態の一例を示し、位置決め装置ＰＤ及び（魚眼）カメラＣＡ、レーザスキャナ等の物体を検知するセンサを含む自動車ＶＥを示す。センサが魚眼カメラＣＡである場合、そのセンサは、周囲の景色が撮影されるように光軸をまっすぐに上向き（天頂）に向けて位置付けられてもよい。図８ｂは、魚眼カメラＣＶＡにより撮影されてもよいような画像を示す。

センサが「通常の」カメラである場合、カメラは、周囲の景色を取得するためにカメラを回転させるアクチュエータに搭載されてもよい。更に、２つ以上のカメラが提供されてもよい。

センサは、レーザスキャナであってもよい。レーザスキャナは、アクチュエータに搭載されるレーザビームフォーマを含んでもよい。レーザスキャナはレーザビームを送信し、アクチュエータは、レーザビームが自身の周囲を走査するように駆動される。受信した反射に基づいて、物体の位置、サイズ及び特性に関する情報が取得される。反射が受信されない場合、特定の方向に対して空が可視であると仮定する。レーザスキャナは、特定の角度で可視である最近接する固体物体までの距離及び測定値の角度に関する情報を提供してもよい。

レーザスキャナは、十分に密な出力を生成するために、（例えば）最小５０Ｈｚ及び１度解像度の出力を生成するように構成されてもよい。

センサは、撮影した画像を処理するために位置決め装置ＰＤに接続されてもよい。例えば、センサが（魚眼）カメラである場合、位置決め装置ＰＤは、撮影した画像を解析し且つ画像中のコントラスト差、識別された物体の形状（連続線）等に依存して、物体の輪郭を建物及び木として判定してもよい。

センサの可視の空が位置決め装置ＰＤに対する可視の空とほぼ同一であるように、センサは位置決め装置ＰＤの近傍に位置付けられてもよい。当然、センサ及び位置決め装置ＰＤの相対的な向きは周知であり、センサにより撮影された画像から位置決め装置ＰＤに対して可視である空の一部を演繹できる。

センサ及び位置決め装置ＰＤが互いにある程度の距離のところに位置付けられる場合、センサにより撮影された画像から位置決め装置ＰＤに対して可視である空の部分を推論するために、その相対位置（距離、方向）が考慮されてもよい。これは、図８ａに示すように、例えばセンサが自動車ＶＥの屋根に搭載される場合に当てはまるだろう。

従って、本実施形態において、位置決め装置ＰＤに対して周知の場所及び向きを有するレーザスキャナ又は（魚眼）カメラ等の較正センサは、距離測定値及び／又は照明条件から無線信号の直接受信を遮断される空の部分を判定する。センサシステムのそのような一例は、空に向いている自動車ＶＥの屋根上に搭載される魚眼レンズを有する光学カメラである。

［実施形態５］
マージン情報は、無線信号の直接受信が実際に可能であることを保証するために使用されてもよく、位置決め装置ＰＤにより判定される位置、地上高等の不正確さ等の不正確さを考慮する。マージン情報は、（３次元）デジタル地図データベース３ＤＭＤ、ＤＭＤの不正確さを考慮するために提供されてもよい。例えば、物体の寸法（高さ及び幅）は非常に正確なわけではなく、マージンが判定されるようにマージン情報を物体に割り当てることにより考慮されてもよい。

マージンは角度として表されてもよく、それにより位置決め装置ＰＤと送信機ＳＡ１，ＳＡ２との間の見通し線が物体に対して例えば５°の隙間を有することが保証される。マージンは、例えば３ｍの寸法誤差Ｅｈとして又は物体の高さ／幅の比率（例えば、建物の合計の高さの４％）として表されてもよい。

デジタル地図データベース又は３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤは、マージン情報（角度、比率又は寸法誤差Ｅｈとして表される）を含んでもよい。

マージン情報は、個々の物体に割り当てられてもよい。マージン情報は、物体のグループに割り当てられてもよい。物体のグループは、アパート、教会のブロック等の物体の種類により規定されてもよい。マージン情報は、デジタル地図データベースＤＭＤ又は３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤにおいて物体を作成するために使用された処理に基づいて、例えば周知の精度値（不正確さ値）を有する空中写真立体対、lidar/ifsarのデータの使用に基づいて物体又は物体のグループに割り当てられてもよい。

マージン情報は、手入力で割り当てられてもよく、あるいは物体の種類、物体を作成するのに使用される処理に基づいて自動的に割り当てられてもよい。

マージン情報は、送信機ＳＡ１、ＳＡ２が位置決め装置ＰＤの特定の位置Ｖに対して遮断されてもされなくてもよいマージン領域を計算するために使用されてもよい。マージン領域が必ずしも完全に遮られる必要はないが、マルチパス問題が存在しないことを確実にするために遮られると考えられる。

このマージン領域は、角度Ｍにより規定されてもよい。そのようなマージン領域を計算する時、位置Ｖと建物ＳＡ３との間の距離ｄは考慮される必要がある。

これを図９ａに示す。図９ａは、位置Ｖ、建物ＢＵ３、建物ＢＵ３の高さに対する寸法誤差Ｅｈ及び位置決め装置ＰＤと送信機ＳＡ１、ＳＡ２との間の直接見通し線が可能であるかが不確実である角度Ｍを示す。

従って、マージン情報は、送信機ＳＡ１、ＳＡ２が特定の場所Ｖに対して遮断されてもされなくてもよいマージン領域を規定する角度Ｍに変換される。このマージン領域ＭＡは、図９ｂに示されるようにスカイプロット図で表され、灰色の陰影部である。文字Ｎ、Ｅ、Ｓ、Ｗは北、東、南及び西をそれぞれ示す。

計算処理を簡略化するために、スカイプロットは、最大マスク仰角（図９ｂのＡｍａｘ）のみを全ての方向に対する適切な値として使用することにより簡略化されてもよい。

正確な路面高又は地上高が正確に認識されてない場合又は短い距離にわたり変動する（凸凹の地形）場合、マージン情報は道路又は地形に割り当てられてもよい。

上述のマージン情報又は他の可能な簡略化された表現（スカイプロット）は、デジタル地図データベースＤＭＤ又は３Ｄデジタル地図データベース３ＤＭＤに格納されてもよい。

従って、一実施形態によると、送信機ＳＡ１、ＳＡ２のいずれから信号の直接受信が可能であるかを計算するためにマージン情報が使用される方法が提供される。マージン情報は、マルチパス情報と位置決め装置ＰＤ及び送信機をつなぐ見通し線との間に隙間が提供されることを保証するために使用される。

従って、提供しようとする方法は：
- 絶対位置決めシステムの一部である複数の送信機から信号を受信する工程と、
- 各送信機の送信機位置を判定する工程と、
- 先に判定された位置、各送信機位置、マージン情報及びマルチパス情報に基づいて信号の直接受信が可能である送信機を計算する工程と、
- 位置を判定する工程とを含む。

更なる実施形態によると、信号の直接受信が可能である送信機ＳＡ１、ＳＡ２を計算するためにマージン情報が使用される位置決めが提供される。マージン情報は、マルチパス情報と位置決め装置ＰＤ及び送信機をつなぐ見通し線との間に隙間が提供されることを保証するために使用される。

更に、地理的場所及び物体に関連する情報を含むデジタル地図データベースが提供される。ここで、デジタル地図データベースはマージン情報を更に含み、マージン情報は、マルチパス情報と位置決め装置ＰＤ及び送信機をつなぐ見通し線との間に隙間が提供されることを保証するために使用される。

結果として、マージン情報は、建物等のマルチパス情報と位置決め装置ＰＤ及び送信機をつなぐ見通し線との間のマージン（又は隙間）を判定するために使用される。特定の送信機の見通し線がマージン内にある場合、特定の送信機は、可能性のあるマルチパス問題を低減するために位置を判定する際に使用されない。

［注記］
上述の実施形態は、（３次元）デジタル地図データベース、２次元デジタル地図データベースに格納されるか又は実行中に判定されるマルチパス情報（屋外水平を記述する）を使用して不適切な衛星信号を除去することにより衛星を使用する位置付けを向上する方法を提供する。マルチパス情報は、建物等の物体により遮られる空の部分及び可視である空の部分を判定するために使用される情報である。マルチパス情報は、３次元デジタル地図データベース３ＤＭＤ、デジタル地図データベースＤＭＤに格納されてもよく、あるいは適切なセンサを使用して実行中に判定されてもよい。

例えば先の位置決め判定から導出されるアンテナの大まかな位置、マルチパス情報及び空間中の衛星ＳＡ１、ＳＡ２の位置に関する情報の知識により、衛星の仰角及び方向角の計算により信号が直接受信されるかを判定できる。マルチパス情報により、位置の計算において無線信号を知的に除去できる。また、判定される位置に対する影響を低減するか又は第１のモードから第２のモードに切り替わるように決定するために、直接受信されない衛星からの場所情報に重み因子を適用することを決定してもよい。

本明細書で説明する実施形態は、多くの衛星ＳＡ１、ＳＡ２が存在する状況において特に有用である。ナビゲーション衛星は、将来豊富になるだろう（欧州のGalileoシステム、復活したロシアのGLONASS、日本のQSSZ及び中国のBNS）。本明細書で説明するように直接信号が受信される衛星を選択することは、位置決め及び特に３Ｄ位置決めに有利である。

上述した実施形態において、位置決め装置ＰＤが第１のモードから第２のモードに切り替わってもよいことが説明される。当然、３つ以上のモードが規定されてもよく、各モードは、絶対位置決め装置及び相対位置決め装置の重み因子の異なる集合を有する。更に重み因子は、その場で判定される変数であってもよい。

本明細書で説明されるような実施形態は、コンピュータ装置にロードされた時に上述の任意の１つの実施形態を実行するように構成されるコンピュータプログラムとして提供されてもよいことは理解されるだろう。そのようなコンピュータプログラムは、上記実施形態のうち少なくとも１つを実行するためにプロセッサＰＵにより読み出し可能であり且つ実行可能である複数の命令により形成されてもよい。コンピュータプログラムは、例えばフロッピディスク、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ等であるコンピュータ可読媒体等のデータ記憶媒体上に提供されてもよい。

本明細書において、マルチパス情報という用語は、信号の直接受信が可能であるか又は可能でない送信機を計算するために使用されてもよい全ての種類の情報を示すために使用される。マルチパス情報は、これが演繹される３次元情報（間接情報）であってもよく、あるいは実行中に取得される直接情報であってもよく、あるいはデジタル地図データベースに格納される角度情報等であってもよい。従って、信号の直接受信が可能である送信機を計算するために使用されてもよい全ての種類の情報は、マルチパス情報とも呼ばれる。

上記実施形態は、位置を判定するために搬送波位相測定技術と組み合わされて使用されてもよいことが理解されるだろう。マルチパス問題の悪影響を受ける可能性がある送信機を認識することにより、サイクルスリップの問題が予想されるだろう。

本発明を教示する目的で、本発明の方法及び装置の好適な実施形態を説明した。本発明の他の実施形態及び等価な実施形態は、本発明の趣旨の範囲から逸脱せずに考えられ且つ実行されることが当業者には明らかとなるだろう。本発明の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (46)

1. 位置を判定する方法であって、
   絶対位置決めシステムの一部である複数の送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）から信号を受信する工程と、
   各送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の送信機位置を判定する工程と、
   前回に判定された位置、前記各送信機位置、及び、マルチパス情報に基づいて、信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算する工程と、
   位置を判定する工程
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記送信機位置は、前記信号により構成される情報に基づいて判定されるか、又は、メモリから送信機位置を検索することにより判定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記マルチパス情報は、デジタル地図データベース（ＤＭＤ、３ＤＭＤ）に格納されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記デジタル地図データベースは、３次元デジタル地図データベース（３ＤＭＤ）であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記３次元地図データベース（３ＤＭＤ）は、建物、木、岩、山等の３次元物体の形式でマルチパス情報を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記マルチパス情報は、
   物体の高さ情報及び前記道路に対する前記物体の距離、
   ある特定の場所又は道路に対する仰角α'、
   ある特定の位置に対する仰角α'及び方向角β'の組合せ、
   木の占める範囲のような環境因子、
   仰角α'及び方向角β'の集合、あるいは、前記道路に沿う建物の高さ及び前記道路に対する正面の場所
   のうちの１つにより提供されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
7. 前記マルチパス情報は、センサを使用して実行中に判定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記センサは、カメラ、魚眼カメラ、レーザスキャナのうちの１つであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記前回の位置は予想された位置であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記前回の位置は、別の位置決めソースから取得されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
11. 更に、直接受信が可能である送信機から受信される前記信号に基づいて前記位置を計算する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前回判定された位置、前記各送信機位置及びマルチパス情報に基づいて信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算する動作と、
    直接受信が可能である送信機から受信される前記信号に基づいて前記位置を計算する動作とを、位置を判定するために反復処理において繰り返し実行することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記位置は、
    前記位置を前記絶対位置決めシステム、及び、可能性として相対位置決めシステムを使用して判定される第１のモードと、
    前記位置を前記相対位置決めシステム、及び、可能性として前記絶対位置決めシステムを使用して判定される第２のモードと
    において判定され、
    前記第１のモードにおいて、前記絶対位置決めシステムは前記第２のモードより重く重み付けされ、前記方法は、
    信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の数を判定する工程と、
    前記送信機（ＳＡ１、ＳＡ２））の数が所定の閾値を下回る場合に第１のモードから前記第２のモードに切り替わる工程
    を更に含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記方法は、前記送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の数が所定の閾値を上回る場合に前記第２のモードから前記第１のモードに切り替わる工程を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記位置は、重み因子を使用して絶対位置決めシステム及び相対位置決めシステムの重み付けされた組合せにより判定され、前記方法は、
    信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の数を判定する工程と、
    信号の直接受信が可能である前記送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の数に基づいて前記重み因子を調整する工程とを更に含むことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算する工程は、前記前回に判定された位置に対して各送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の仰角（α）及び方向（β）を判定するために前記マルチパス情報を使用する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算する工程は、前記位置装置（ＰＤ）及び各送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）をつなぐ線が前記マルチパス情報により構成される障害物と交差するかを計算する工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記複数の送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）は、グローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）の一部の衛星であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
19. マージン情報は、信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算するために使用されることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
20. マージン情報は、前記マルチパス情報と前記位置決め装置ＰＤ及び前記送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）をつなぐ見通し線との間に隙間が提供されることを保証するために使用されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 位置決め装置（ＰＤ）であって、
    絶対位置決めシステムの一部である複数の送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）から信号を受信する受信装置（ＡＮ）を具備し、
    各送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の送信機位置を判定し、且つ、前回判定された位置、前記各送信機位置及びマルチパス情報に基づいて、信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算するように構成され、位置を判定するように更に構成される
    ことを特徴とする位置決め装置。
22. 前記送信機位置は、前記信号により構成される情報に基づいて判定される、又は、前記位置決め装置がアクセス可能であるメモリから送信機位置を検索することにより判定されることを特徴とする請求項２１に記載の位置決め装置。
23. 前記マルチパス情報は、デジタル地図データベース（ＤＭＤ、３ＤＭＤ）に格納されることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の位置決め装置。
24. 前記デジタル地図データベースは、３次元デジタル地図データベース（３ＤＭＤ）であることを特徴とする請求項２３に記載の位置決め装置。
25. 前記３次元地図データベース（３ＤＭＤ）は、建物、木、岩、山等の３次元物体の形式でマルチパス情報を含むことを特徴とする請求項２４に記載の位置決め装置。
26. 前記マルチパス情報は、
    物体の高さ情報及び前記道路に対する前記物体の距離、
    ある特定の場所又は道路に対する仰角α'、
    ある特定の位置に対する仰角α'及び方向角β'の組合せ、
    木の占める範囲のような環境因子
    のうちの１つにより提供されることを特徴とする請求項２３に記載の位置決め装置。
27. 前記マルチパス情報は、センサを使用して実行中に判定されることを特徴とする請求項２１乃至２６のいずれか１項に記載の位置決め装置。
28. 前記センサは、カメラ、魚眼カメラ、レーザスキャナのうちの１つであることを特徴とする請求項２７に記載の位置決め装置。
29. 前記前回の位置は予想された位置であることを特徴とする請求項２１乃至２８のいずれか１項に記載の位置決め装置。
30. 前記前回の位置は、別の位置決めソースから取得されることを特徴とする請求項２１乃至２８のいずれか１項に記載の位置決め装置。
31. 前記位置決め装置は、直接受信が可能である送信機から受信される前記信号に基づいて前記位置を計算するように構成されることを特徴とする請求項２１乃至３０のいずれか１項に記載の位置決め装置。
32. 位置決め装置は、
    前回判定された位置、前記各送信機位置、及び、マルチパス情報に基づいて信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算する工程と、
    直接受信が可能である送信機から受信される前記信号に基づいて前記位置を計算する工程と
    を繰り返し反復処理を実行するように構成されることを特徴とする請求項３１に記載の位置決め装置。
33. 前記位置は、
    前記位置を前記絶対位置決めシステム、及び、可能性として相対位置決めシステムを使用して判定される第１のモード、
    前記位置を前記相対位置決めシステム、及び、可能性として前記絶対位置決めシステムを使用して判定される第２のモード
    において判定され、
    前記第１のモードにおいて、前記絶対位置決めシステムは前記第２のモードより重く重み付けされ、前記方法は、
    前記信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の数を判定し、
    前記送信機（ＳＡ１、ＳＡ２））の数が所定の閾値を下回る場合に第１のモードから前記第２のモードに切り替わる構成を更に含むことを特徴とする請求項２１乃至３２のいずれか１項に記載の位置決め装置。
34. 前記位置決め装置は、前記送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の数が所定の閾値を上回る場合に前記第２のモードから前記第１のモードに切り替わるように構成されることを特徴とする請求項３３に記載の位置決め装置。
35. 前記位置は、重み因子を使用して絶対位置決めシステム及び相対位置決めシステムの重み付けされた組合せにより判定され、前記方法は、
    前記信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の数を判定し、
    前記信号の直接受信が可能である前記送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の数に基づいて前記重み因子を調整する構成を更に含むことを特徴とする請求項２１乃至３４のいずれか１項に記載の位置決め装置。
36. 信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算する構成は、前記前回判定された位置に対して各送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）の仰角（α）及び方向（β）を判定するために前記マルチパス情報を使用する構成をを含むことを特徴とする請求項２１乃至３５のいずれか１項に記載の位置決め装置。
37. 信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算する構成は、前記位置装置（ＰＤ）及び各送信機（ＳＡ１、Ｓ２）をつなぐ線が前記マルチパス情報により構成される障害物と交差するかを計算する構成を更に含むことを特徴とする請求項２１乃至３６のいずれか１項に記載の位置決め装置。
38. 前記複数の送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）は、グローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）の一部である衛星であることを特徴とする請求項２１乃至３７のいずれか１項に記載の位置決め装置。
39. マージンは、前記マルチパス情報と前記位置決め装置ＰＤ及び前記送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）をつなぐ見通し線との間に隙間が提供されることを保証するために前記マルチパス情報に対して使用されることを特徴とする請求項２１乃至３８のいずれか１項に記載の位置決め装置。
40. マージン情報は、信号の直接受信が可能である送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）を計算するために使用されることを特徴とする請求項２１乃至３９のいずれか１項に記載の位置決め装置。
41. マージン情報は、前記マルチパス情報と前記位置決め装置ＰＤ及び前記送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）をつなぐ見通し線との間に隙間が提供されることを保証するために使用されることを特徴とする請求項４０に記載の位置決め装置。
42. コンピュータ装置にロードされた際に請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の方法のうちの１つの方法を実行するように構成されるコンピュータプログラム。
43. 請求項４２に記載のコンピュータプログラムを含むデータ記憶媒体。
44. マルチパス情報を含むデジタル地図データベース。
45. 前記マルチパス情報は、
    物体の高さ情報及び前記道路に対する前記物体の距離、
    ある特定の場所又は道路に対する仰角α、
    ある特定の位置に対する仰角α及び方向角βの組合せ、
    木の占める範囲のような環境因子
    のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項４４に記載のデジタル地図データベース。
46. 地理的場所及び物体に関連する情報を含み、
    前記デジタル地図データベースは、マージン情報を更に含み、
    前記マージン情報は、前記マルチパス情報と前記位置決め装置ＰＤ及び前記送信機（ＳＡ１、ＳＡ２）をつなぐ見通し線との間に隙間が提供されることを保証するために使用されることを特徴とする請求項４４又は４５記載のデジタル地図データベース。

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