JP3609099B2

JP3609099B2 - GPS receiver

Info

Publication number: JP3609099B2
Application number: JP18834692A
Authority: JP
Inventors: 幹男中村
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: JPH0634740A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）衛星から航法データを受信し移動体等の測位を行うＧＰＳ受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＰＳは、地球周回軌道上に打ち上げられている所定個数のＧＰＳ衛星から航法データを送信し、これを地球上の移動体等に搭載されるＧＰＳ受信機により受信して当該移動体の測位を行うシステムである。このシステムにおいてＧＰＳ衛星から送信される航法データには、当該衛星の位置を示すエフェメリスデータが含まれている。ＧＰＳ受信機は、このエフェメリスデータを用いてＧＰＳ衛星の位置を計算する一方で、ＧＰＳ衛星からの電波の送信時刻（衛星時刻）を検出し、これから電波伝搬時間を求めて当該ＧＰＳ衛星との距離（擬似距離）を求める。擬似距離にはＧＰＳ受信機のクロック誤差によるオフセットが含まれているから、三次元測位を行うためには４個の衛星が必要である。二次元測位の場合、３個の衛星でよい。
【０００３】
図３には、一従来例に係るＧＰＳ受信機の構成が示されている。この受信機は、ＧＰＳ衛星から送信される信号をアンテナ１０により受信し、受信された信号をプリアンプ１２により高周波増幅し、これを周波数変換部１４により中間周波数に変換しかつ増幅する。
【０００４】
受信部１６は、周波数変換部１４から入力される信号のキャリア及びＰＮ（擬似雑音）コードとの位相同期により、航法データの復調及び衛星時刻の検出を行う。すなわち、ＧＰＳ衛星から送信される信号はスペクトラム拡散されているから、受信部１６内部で発生させるＰＮコードをこのスペクトラム拡散に係るＰＮコードと位相同期させたときの受信部１６に係るＰＮコードの位相情報から衛星時刻を検出できる。また、受信部１６内部で発生させるキャリアをＧＰＳ衛星から送信される信号のキャリアと位相同期させることにより、航法データを復調することができる。ＧＰＳ受信機において測位計算を行うためには、後述のように所定個数のＧＰＳ衛星に係るキャリア及びＰＮコードの位相を同期させ、追尾（トラッキング）状態とすることが必要である。
【０００５】
受信部１６におけるＰＮコードの位相情報は擬似距離計算部１８に入力される。擬似距離計算部１８は、位相情報から衛星時刻ｔ_ｓｖｉ（ｉ：衛星の番号、＝１〜４）を求め、これと内蔵するクロックとにより当該衛星との擬似距離を求める。具体的には、クロックにより求められるＧＰＳ受信機の時刻ｔ_ｕとこの時刻ｔ_ｕにおいて測定した衛星時刻ｔ_ｓｖｉの差を求める。
【０００６】
また、受信部１６において復調された航法データは衛星軌道データデコード部２０に入力される。衛星軌道データデコード部２０は、この航法データから衛星軌道データ、すなわちエフェメリスデータをデコードする。衛星軌道データデコード部２０は、デコードにより得られたエフェメリスデータをエフェメリス衛星位置計算部２２に供給する。エフェメリス衛星位置計算部２２は、デコードされたエフェメリスデータから、当該エフェメリスデータを送信した第ｉ番目の衛星の位置（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）を計算し、さらにエフェメリスデータに含まれる衛星時計補正パラメタから、衛星時刻ｔ_ｓｖｉの誤差Δｔ_ｓｖｉを求める。
【０００７】
測位計算部２４は、所定のアルゴリズムにより移動体の位置等を求める計算（測位計算）を行う。このとき用いる式は、具体的には次の通りである。
【０００８】

この式に現れる変数のうち、擬似距離を示すｔ_ｕ−ｔ_ｓｖｉは擬似距離計算部１８から、衛星時刻ｔ_ｓｖｉの誤差Δｔ_ｓｖｉ及び衛星位置（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）はエフェメリス衛星位置計算部２２から、それぞれ得ることができる。未知数となっているのは受信機時刻ｔ_ｕの誤差Δｔ_ｕとＧＰＳ受信機の位置（ｘ_ｕ，ｙ_ｕ，ｚ_ｕ）の計４個であるから、上の式を４個の衛星についてたてて連立させ、これを解くことにより、受信機時刻ｔ_ｕの誤差Δｔ_ｕとＧＰＳ受信機の位置（ｘ_ｕ，ｙ_ｕ，ｚ_ｕ）を求めることができる。移動体の高度やＧＰＳ受信機のクロック誤差（受信機時刻ｔ_ｕの誤差Δｔ_ｕ）の有効なデータが得られている場合、測位計算部２４はこれを用いて３衛星による測位を行うこともできる。
【０００９】
そして、表示部２６は、測位計算の結果に基づき移動体の現在位置やその軌跡等を表示し、車両操縦者等の利用に供する。これにより、車両操縦者等は自己の位置を知ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構成においては、３個以上のＧＰＳ衛星についてエフェメリスデータを入手済みでありかつ当該衛星を追尾（トラッキング）していなければ、測位計算を行うことができないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、エフェメリスデータを入手済みでかつトラッキングしている衛星の個数が３個に満たない場合であっても測位計算を実行できるＧＰＳ受信機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、受信した軌道情報を記憶する記憶手段と、記憶手段上の軌道情報に基づきＧＰＳ衛星の位置を求める第２の衛星位置計算手段と、トラッキングされておりかつ最近の軌道情報が収集済みのＧＰＳ衛星の個数が測位計算に必要な個数に至っていない場合に、トラッキングされているが最近の軌道情報を未収集のＧＰＳ衛星については第２の衛星位置計算手段により得られる位置を用いかつ当該位置及び衛星時刻に係る補正を加えつつ、測位計算に必要な個数のＧＰＳ衛星それぞれの擬似距離及び位置に基づき測位計算を実行し、自己の位置を求める第２の測位計算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
なお、第２の測位計算手段における位置及び衛星時刻に係る補正は、次のようにして行えばよい。すなわち、従来同様の測位計算手段により測位計算を行っている際に、記憶手段上に軌道情報が記憶されているＧＰＳ衛星について、当該測位計算手段により求めた自己の位置及びクロック誤差、第２の衛星位置計算手段により求めた位置並びに擬似距離計算手段により求めた擬似距離に基づき、ＧＰＳ衛星の位置及び衛星時刻の誤差を計算し、補正量として記憶しておき、これを用いて補正を行えばよい。
【００１４】
【作用】
本発明においては、トラッキングされておりかつ最近の軌道情報が収集済みのＧＰＳ衛星の個数が測位計算に必要な個数に至っていない場合に、第２の測位計算手段により測位計算が実行される。その際、トラッキングされているが最近の軌道情報を未収集のＧＰＳ衛星については、予め記憶しておいた古い軌道情報（エフェメリスデータ、アルマナックデータ等）を用いて計算された位置、すなわち第２の衛星位置計算手段により求められた位置を用いる。第２の衛星位置計算手段は、記憶手段上に予め記憶されている古い軌道情報に基づきＧＰＳ衛星の位置を求める手段である。第２の測位計算手段は、このような古い軌道情報を用いることに起因する誤差、すなわちＧＰＳ衛星の位置及び衛星時刻の誤差を補正することにより、古い軌道情報のディファレンシャル使用を可能にしている。従って、本発明においては、トラッキングされておりかつ最近の軌道情報が収集済みのＧＰＳ衛星の個数が測位計算に必要な個数に至っていない場合にも測位を行うことができ、測位時間が長くなる。
【００１５】
また、上記補正は、トラッキングされておりかつ最近の軌道情報が収集済みのＧＰＳ衛星の個数が測位計算に必要な個数に至っている時点で、すなわち通常の測位が行われている時点で予め補正量を求めておき、これを用いて行えばよい。第２の測位計算手段における補正の対象は、ＧＰＳ衛星の位置及び衛星時刻の誤差であり、この誤差の値は、測位計算により求めた自己の位置及びクロック誤差、第２の衛星位置計算手段により求めた位置並びに擬似距離計算手段により求めた擬似距離に基づき、推定できる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例について図面に基づき説明する。なお、図３に示される従来例と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
【００１７】
図１には、本発明の一実施例に係るＧＰＳ受信機の構成が示されている。この図に示されるように、本実施例は、従来例の回路にさらにエフェメリスアルマナックメモリ２８、メモリ内衛星位置計算部３０、メモリ内衛星データ補正量計算部３２及び補正量使用測位計算部３４を付加した構成である。本実施例は、これらの回路を用いることにより、エフェメリスデータを入手済みでかつトラッキングしているＧＰＳ衛星の個数が測位計算に必要な個数に足りていない場合にも、測位計算を行うことを特徴としている。
【００１８】
次に、この実施例の構成及び動作を、図２を用いて説明する。
【００１９】
まず、エフェメリスデータを入手済みでかつトラッキングしているＧＰＳ衛星の個数が測位計算に必要な個数に足りている場合、受信部１６から擬似距離計算部１８にＰＮコードの位相同期に係る位相情報が入力され、擬似距離計算部１８によって衛星時刻ｔ_ｓｖｉが計算され、さらに擬似距離、具体的にはｔ_ｕ−ｔ_ｓｖｉが従来同様計算される（図２（ａ）Ａ）。一方で、受信部１６の出力が衛星軌道データデコード部２０によってデコードされ、その結果得られたデータがエフェメリスアルマナックメモリ２８に入力される。
【００２０】
エフェメリスアルマナックメモリ２８は、衛星軌道データデコード部２０により得られたエフェメリスデータ又はアルマナックデータを記憶する。ここに、アルマナックデータはＧＰＳ衛星から航法データの一部として送信されるデータであり、各ＧＰＳ衛星の概略軌道（軌道暦）を示すデータである。このメモリ２８は電池等によりバックアップされており、ＧＰＳ受信機の電源が断たれても記憶内容がそのまま保持される。
【００２１】
エフェメリス衛星位置計算部２２は、衛星軌道データデコード部２０によって得られるエフェメリスデータに基づき衛星位置（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）及び衛星時刻ｔ_ｓｖｉの誤差Δｔ_ｓｖｉを求める（図２（ａ）Ｂ）。
【００２２】
この場合、測位計算は測位計算部２４によって行われる。すなわち、測位計算部２４は、式（１）を４個の衛星について連立させ、これを解くことにより、ＧＰＳ受信機の位置（ｘ_ｕ，ｙ_ｕ，ｚ_ｕ）及び受信機時刻ｔ_ｕの誤差Δｔ_ｕを求める（図２（ａ）Ｃ）。求めた結果は表示部２６に供給される。この実施例の場合、測位計算の結果はメモリ内衛星位置計算部３０及びメモリ内衛星データ補正量計算部３２にも供給される。また、擬似距離計算部１８によって求められる衛星時刻ｔ_ｓｖｉも、メモリ内衛星位置計算部３０に供給される。
【００２３】
メモリ内衛星位置計算部３０は、エフェメリスアルマナックメモリ２８からエフェメリスデータ又はアルマナックデータを読み出し、読み出したデータに基づき衛星位置（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）及び衛星時刻ｔ_ｓｖｉの誤差Δｔ_ｓｖｉを計算する（図２（ａ）Ｄ）。また、メモリ内衛星位置計算部３０は、擬似距離計算部１８によって求められた擬似距離、具体的にはｔ_ｕ−ｔ_ｓｖｉから、測位計算部２４によって求められた受信機時刻ｔ_ｕの誤差Δｔ_ｕを減じ、衛星時刻ｔ_ｓｖｉの誤差Δｔ_ｓｖｉを加える。この値は、測定距離、すなわち測位計算によって求めたＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との距離を表している。
【００２４】
メモリ内衛星データ補正量計算部３２は、測位計算部２４によって求められたＧＰＳ受信機の位置（ｘ_ｕ，ｙ_ｕ，ｚ_ｕ）と衛星位置（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）からＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機の距離を計算する。メモリ内衛星データ補正量計算部３２は、この距離、すなわち計算距離と、メモリ内衛星位置計算部３０によって求められた測定距離との差を求め、補正量として記憶する（図２（ａ）Ｅ）。エフェメリスデータを入手済みでかつトラッキングしているＧＰＳ衛星の個数が測位計算に必要な個数に足りている場合には、このようにして測位計算が行われると共に、補正量の計算も行われる。
【００２５】
エフェメリスデータを入手済みでかつトラッキングしているＧＰＳ衛星の個数が測位計算に必要な個数に足りていない場合には、測位計算部２４による測位計算を行うことができない。この場合、図２（ｂ）に示される動作により、すなわち補正量使用測位計算部３４により、測位計算が実行される。
【００２６】
この場合も、まず、擬似距離計算部１８による擬似距離の計算が実行され（図２（ｂ）Ａ）、エフェメリス衛星位置計算部２２による衛星位置（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）及び衛星時刻ｔ_ｓｖｉの誤差Δｔ_ｓｖｉの計算が実行される（図２（ｂ）Ｂ）。
【００２７】
補正量使用測位計算部３４には、擬似距離計算部１８によって求められる擬似距離（ｔ_ｕ−ｔ_ｓｖｉ）並びにエフェメリス衛星位置計算部２２によって求められる衛星位置（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）及び衛星時刻ｔ_ｓｖｉの誤差Δｔ_ｓｖｉが供給される。従って、補正量使用測位計算部３４は、トラッキングされているＧＰＳ衛星のうち最新のエフェメリスデータを収集済みのＧＰＳ衛星については式（１）をたてることができる。しかし、そうでないＧＰＳ衛星については、最新のエフェメリスデータが収集されておらず現在の衛星位置（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）及び衛星時刻ｔ_ｓｖｉの誤差Δｔ_ｓｖｉを使用できないから、式（１）が意味を成さない。
【００２８】
そこで、本実施例においては、過去に収集済みでエフェメリスアルマナックメモリ２８に格納されている古いエフェメリスデータ又はアルマナックデータに基づき、メモリ内衛星位置計算部３０によって衛星位置（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）及び衛星時刻ｔ_ｓｖｉの誤差Δｔ_ｓｖｉを計算し（図２（ｂ）Ｄ）、これを用いて式（１）をたてると共に、この式に補正を加えて次の式（２）の形とすることにより、ＧＰＳ受信機の位置（ｘ_ｕ，ｙ_ｕ，ｚ_ｕ）及び受信機時刻ｔ_ｕの誤差Δｔ_ｕを求めている（図２（ｂ）Ｆ）。
【００２９】

この式における誤差ｔ_ｅｉは、衛星位置（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）及び衛星時刻ｔ_ｓｖｉの誤差Δｔ_ｓｖｉとして古い値を用いることにより生じる（ｘ_ｓｖｉ，ｙ_ｓｖｉ，ｚ_ｓｖｉ）及びｔ_ｓｖｉの誤差である。式（２）を構成するに当たって誤差ｔ_ｅｉとして使用するのは、先にメモリ内衛星位置データ補正量計算部３２により計算した補正量である。
【００３０】
すなわち、補正量使用測位計算部３４は、トラッキングされているＧＰＳ衛星については式（１）を、収集済みでないＧＰＳ衛星については式（２）をたて、これらの連立方程式を解くことにより、ＧＰＳ受信機の位置（ｘ_ｕ，ｙ_ｕ，ｚ_ｕ）及び受信機時刻ｔ_ｕの誤差Δｔ_ｕを求め、表示部２６に出力する。
【００３１】
従って、本実施例によれば、衛星数が足らず従来の方法による測位計算が不能な場合であっても、トラッキングされているが最新のエフェメリスデータを未収集の衛星があれば、測位計算を継続することができ、測位時間が長くなる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トラッキングされておりかつ最近の軌道情報が収集済みのＧＰＳ衛星の個数が測位計算に必要な個数に至っていない場合に、記憶手段上に予め記憶されている古い軌道情報に基づきＧＰＳ衛星の位置を求め、この位置を用いると共に当該位置の使用に起因する誤差を補正しつつ測位計算を行うようにしたため、このような場合にも測位計算を実行でき、測位時間が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】この実施例におけるＧＰＳ受信機の動作を示す図である。
【図３】一従来例に係るＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１６受信部
１８擬似距離計算部
２０衛星軌道データデコード部
２２エフェメリス衛星位置計算部
２４測位計算部
２８エフェメリスアルマナックメモリ
３０メモリ内衛星位置計算部
３２メモリ内衛星データ補正量計算部
３４補正量使用測位計算部[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a GPS receiver that receives navigation data from a GPS (Global Positioning System) satellite and measures a mobile object or the like.
[0002]
[Prior art]
The GPS transmits navigation data from a predetermined number of GPS satellites launched in an orbit around the earth, and receives the data by a GPS receiver mounted on a moving body or the like on the earth to measure the moving body. System. The navigation data transmitted from the GPS satellite in this system includes ephemeris data indicating the position of the satellite. While the GPS receiver calculates the position of the GPS satellite using the ephemeris data, the GPS receiver detects the transmission time (satellite time) of the radio wave from the GPS satellite, and obtains the radio wave propagation time from the distance to the GPS satellite. (Pseudo distance) is calculated. Since the pseudo-range includes an offset due to the clock error of the GPS receiver, four satellites are required to perform three-dimensional positioning. In the case of two-dimensional positioning, three satellites are sufficient.
[0003]
FIG. 3 shows a configuration of a GPS receiver according to a conventional example. This receiver receives a signal transmitted from a GPS satellite by the antenna 10, amplifies the received signal by high frequency by the preamplifier 12, converts it to an intermediate frequency by the frequency converter 14, and amplifies it.
[0004]
The receiving unit 16 demodulates the navigation data and detects the satellite time by phase synchronization with the carrier of the signal input from the frequency converting unit 14 and the PN (pseudo noise) code. That is, since the signal transmitted from the GPS satellite is spread spectrum, the phase of the PN code related to the receiver 16 when the PN code generated inside the receiver 16 is phase-synchronized with the PN code related to this spread spectrum. The satellite time can be detected from the information. Further, the navigation data can be demodulated by synchronizing the phase of the carrier generated in the receiving unit 16 with the carrier of the signal transmitted from the GPS satellite. In order to perform positioning calculation in a GPS receiver, it is necessary to synchronize the phases of carriers and PN codes related to a predetermined number of GPS satellites, as described later, so as to be in a tracking state.
[0005]
The phase information of the PN code in the receiving unit 16 is input to the pseudo distance calculating unit 18. The pseudorange calculation unit 18 _{obtains the} satellite time t _svi (i: satellite number, = 1 to 4) from the phase information, and obtains the pseudorange with the satellite by using this and the built-in clock. Specifically, the difference between the GPS receiver time t _u obtained from the clock and the satellite time t _svi measured at this time t _u is _obtained .
[0006]
The navigation data demodulated by the receiving unit 16 is input to the satellite orbit data decoding unit 20. The satellite orbit data decoding unit 20 decodes satellite orbit data, that is, ephemeris data from the navigation data. The satellite orbit data decoding unit 20 supplies the ephemeris data obtained by the decoding to the ephemeris satellite position calculation unit 22. The ephemeris satellite position calculation unit 22 calculates the position (x _svi , y _svi , z _svi ) of the i-th satellite that transmitted the ephemeris data from the decoded ephemeris data, and further, the satellite clock included in the ephemeris data An error Δt _svi of the satellite time t _svi is _obtained from the correction parameter.
[0007]
The positioning calculation unit 24 performs a calculation (positioning calculation) for obtaining the position of the moving body by a predetermined algorithm. The formula used at this time is specifically as follows.
[0008]

Of the variables appearing in this equation, from _t u _{-t svi} pseudo distance calculator 18 showing the pseudorange error Delta] t _svi and satellite positions of satellite time _{_{_{t svi (x svi, y svi}}} , z svi) ephemeris satellite position Each can be obtained from the calculation unit 22. The position of the error Delta] t _u and the GPS receiver of the receiver time _{t u} has become the unknowns _{_{_{(x u, y u, z}}} u) from a total of four, it was unlucky the above equation to four satellites is simultaneous with Te, by solving this, the position of the error Delta] t _u and the GPS receiver of the receiver time _{_{_{t u (x u, y u}}} , z u) can be obtained. If valid data altitude and GPS receiver clock error of the moving body (the error Delta] t u of the receiver time t _{_u)} is obtained, also perform positioning by 3 satellites using this positioning section 24 it can.
[0009]
Then, the display unit 26 displays the current position of the moving body, its trajectory, and the like based on the result of the positioning calculation, and is used for the vehicle operator or the like. Thereby, the vehicle operator or the like can know his / her position.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a configuration, there is a problem that positioning calculation cannot be performed unless ephemeris data has been obtained for three or more GPS satellites and the satellites are not tracked (tracked).
[0011]
The present invention has been made in order to solve such problems, and it is possible to perform positioning calculation even when ephemeris data has been obtained and the number of tracking satellites is less than three. and to provide a GPS receiver that can be performed.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention is tracked by storage means for storing received orbit information, and second satellite position calculation means for determining the position of a GPS satellite based on the orbit information on the storage means. If the number of GPS satellites for which recent orbit information has been collected does not reach the number required for positioning calculation, the second satellite position is used for GPS satellites that have been tracked but for which recent orbit information has not been collected. Using the position obtained by the calculation means and adding corrections related to the position and the satellite time, the positioning calculation is executed based on the pseudoranges and positions of the number of GPS satellites necessary for the positioning calculation, and the self position is obtained. 2 positioning calculation means.
[0013]
In addition, what is necessary is just to perform the correction | amendment regarding the position and satellite time in a 2nd positioning calculation means as follows. That is, when the positioning calculation is performed by the conventional positioning calculation means, for the GPS satellites whose orbit information is stored on the storage means, the own position and clock error obtained by the positioning calculation means, the second Based on the position obtained by the satellite position calculating means and the pseudo distance obtained by the pseudo distance calculating means, an error in the position of the GPS satellite and the satellite time is calculated and stored as a correction amount. Good.
[0014]
[Action]
In the present invention, the positioning calculation is executed by the second positioning calculation means when the number of GPS satellites that have been tracked and the latest orbit information has been collected does not reach the number required for the positioning calculation. At that time, for GPS satellites that have been tracked but have not yet collected recent orbit information, the position calculated using old orbit information (ephemeris data, almanac data, etc.) stored in advance, that is, the second The position obtained by the satellite position calculation means is used. The second satellite position calculation means is means for obtaining the position of the GPS satellite based on the old orbit information stored in advance on the storage means. The second positioning calculation means enables the differential use of the old orbit information by correcting the error caused by using such old orbit information, that is, the error of the position of the GPS satellite and the satellite time. Therefore, in the present invention, positioning can be performed even when the number of GPS satellites that have been tracked and for which recent orbit information has been collected has not reached the number necessary for positioning calculation, and the positioning time becomes longer.
[0015]
The above correction is performed in advance at the time when the number of GPS satellites that have been tracked and the latest orbit information has been collected has reached the number necessary for positioning calculation, that is, when normal positioning is being performed. Can be obtained and used. The correction target in the second positioning calculation means is the error of the position of the GPS satellite and the satellite time, and the value of this error is the own position and clock error obtained by the positioning calculation, and the second satellite position calculation means. It can be estimated based on the obtained position and the pseudo distance obtained by the pseudo distance calculating means.
[0016]
【Example】
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the prior art example shown by FIG. 3, and description is abbreviate | omitted.
[0017]
FIG. 1 shows a configuration of a GPS receiver according to an embodiment of the present invention. As shown in this figure, this embodiment further includes an ephemeris almanac memory 28, an in-memory satellite position calculation unit 30, an in-memory satellite data correction amount calculation unit 32, and a correction amount use positioning calculation unit 34 in addition to the conventional circuit. This is an added configuration. The present embodiment uses these circuits to perform positioning calculation even when the number of GPS satellites for which ephemeris data has been acquired and tracked is not sufficient for the positioning calculation. It is said.
[0018]
Next, the configuration and operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0019]
First, when the number of GPS satellites for which ephemeris data has been acquired and tracked is sufficient for the positioning calculation, phase information related to the phase synchronization of the PN code is received from the receiving unit 16 to the pseudorange calculating unit 18. The satellite time t _svi is calculated by the pseudo-range calculator 18 and the pseudo-range, specifically, t _u -t _svi is calculated as before (FIG. 2A). On the other hand, the output of the receiving unit 16 is decoded by the satellite orbit data decoding unit 20, and the resulting data is input to the ephemeris almanac memory 28.
[0020]
The ephemeris almanac memory 28 stores ephemeris data or almanac data obtained by the satellite orbit data decoding unit 20. Here, the almanac data is data transmitted as a part of the navigation data from the GPS satellite, and is data indicating an approximate orbit (orbital calendar) of each GPS satellite. The memory 28 is backed up by a battery or the like, and the stored contents are maintained as it is even when the power of the GPS receiver is cut off.
[0021]
The ephemeris satellite position calculation unit 22 _obtains an error Δt _svi of the satellite position (x _svi , y _svi , z _svi ) and the satellite time t _svi based on the ephemeris data obtained by the satellite orbit data decoding unit 20 (FIG. 2A). B).
[0022]
In this case, the positioning calculation is performed by the positioning calculation unit 24. That is, the positioning calculation unit 24 sets the equation (1) for four satellites and solves them to solve the error of the GPS receiver position (x _u , _yu , z _u ) and the receiver time t _u . Δt _u is obtained (FIG. 2 (a) C). The obtained result is supplied to the display unit 26. In this embodiment, the positioning calculation result is also supplied to the in-memory satellite position calculation unit 30 and the in-memory satellite data correction amount calculation unit 32. The satellite time t _svi obtained by the pseudorange calculation unit 18 is also supplied to the in-memory satellite position calculation unit 30.
[0023]
The in-memory satellite position calculation unit 30 reads ephemeris data or almanac data from the ephemeris almanac memory 28, and calculates an error Δt _svi of the satellite position (x _svi , y _svi , z _svi ) and the satellite time t _svi based on the read data. (FIG. 2 (a) D). Further, memory satellite position calculating section 30, the pseudo distances determined by the pseudo range calculation unit 18, from t _u -t _svi specifically, the receiver time t _u determined by the positioning unit 24 error Δt subtracting the _u, adding the error Δt _svi of satellite time _{t svi.} This value represents the measurement distance, that is, the distance between the GPS satellite and the GPS receiver obtained by the positioning calculation.
[0024]
Memory satellite data correction amount calculation unit 32, the position of the GPS receiver obtained by the positioning calculation unit _{_{24 (x u, y u,}} z u) and the satellite position _{_{_{(x svi, y svi, z}}} svi) GPS satellites from And the distance of the GPS receiver. The in-memory satellite data correction amount calculation unit 32 obtains a difference between this distance, that is, the calculated distance and the measurement distance obtained by the in-memory satellite position calculation unit 30, and stores it as a correction amount (FIG. 2A). ). When the number of GPS satellites for which ephemeris data has been acquired and tracked is sufficient for the positioning calculation, the positioning calculation is performed in this way and the correction amount is also calculated.
[0025]
If the number of GPS satellites for which ephemeris data has already been acquired and tracked is not sufficient for the positioning calculation, the positioning calculation unit 24 cannot perform the positioning calculation. In this case, the positioning calculation is executed by the operation shown in FIG. 2B, that is, by the correction amount using positioning calculation unit 34.
[0026]
Also in this case, first, pseudorange calculation is executed by the pseudorange calculation unit 18 (FIG. 2 (b) A), and the satellite position ( _xsvi , _ysvi , _zsvi ) and the satellite time by the ephemeris satellite position calculation unit 22 are executed. _Calculation of the error Δt _svi of t _svi is executed (FIG. 2B).
[0027]
The correction amount using positioning calculation unit 34 includes a pseudo distance (t _u −t _svi ) obtained by the pseudo distance calculation unit 18, a satellite position (x _svi , y _svi , z _svi ) obtained by the ephemeris satellite position calculation unit 22, and error Δt _svi of satellite time _{t svi} is supplied. Therefore, the correction amount using positioning calculation unit 34 can formulate Equation (1) for GPS satellites that have collected the latest ephemeris data among the GPS satellites being tracked. However, for GPS satellites that are not so, the latest ephemeris data has not been collected and the current satellite position (x _svi , y _svi , z _svi ) and error Δt _svi of the satellite time t _svi cannot be used. ) Does not make sense.
[0028]
Therefore, in this embodiment, based on the old ephemeris data or almanac data collected in the past and stored in the ephemeris almanac memory 28, the in-memory satellite position calculator 30 calculates the satellite position (x _svi , y _svi , z _svi). ) and the form of the calculated error Delta] t _svi the satellite time _{t svi} (Fig 2 (b) D), together with sets a formula (1) using the following equation by adding the correction to the equation (2) with the position of the GPS receiver is seeking error Delta] t _u of _{_{_{(x u, y u, z}}} u) and the receiver time _{t u} (Fig 2 (b) F).
[0029]

The error t _ei in this equation is caused by using old values as the error Δt _svi of the satellite position (x _svi , y _svi , z _svi ) and the satellite time t _svi (x _svi , y _svi , z _svi ) and t _svi Error. In constructing the equation (2), the correction amount previously calculated by the in-memory satellite position data correction amount calculation unit 32 is used as the error t _ei .
[0030]
That is, the correction amount using positioning calculation unit 34 calculates the equation (1) for the GPS satellites being tracked and the equation (2) for the GPS satellites that have not been collected, and solves these simultaneous equations to obtain the GPS location of the receiver determine the error Delta] t _u of _{_{_{(x u, y u, z}}} u) and the receiver time _{t u,} and outputs to the display unit 26.
[0031]
Therefore, according to this embodiment, even if the number of satellites is insufficient and positioning calculation by the conventional method is impossible, if there is a satellite that has been tracked but has not collected the latest ephemeris data, positioning calculation is continued. Can increase the positioning time.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the number of GPS satellites that have been tracked and the latest orbit information has been collected does not reach the number necessary for the positioning calculation, it is stored in advance on the storage means. Since the position of the GPS satellite is obtained based on the old orbit information, and the position calculation is performed while correcting the error due to the use of this position, the position calculation can be executed even in such a case, The positioning time becomes longer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a GPS receiver according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an operation of a GPS receiver in this embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a GPS receiver according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
16 Receiver 18 Pseudo-range calculator 20 Satellite orbit data decoder 22 Ephemeris satellite position calculator 24 Position calculator 28 Ephemeris almanac memory 30 In-memory satellite position calculator 32 In-memory satellite data correction amount calculator 34 Correction amount use positioning calculation Part

Claims

ＧＰＳ衛星をトラッキングし軌道情報を受信収集する受信手段と、トラッキングされているＧＰＳ衛星の衛星時刻を求めさらに内蔵するクロックを用いて擬似距離を求める擬似距離計算手段と、受信した軌道情報に基づきＧＰＳ衛星の位置を求める第１の衛星位置計算手段と、トラッキングされておりかつ最近の軌道情報を収集済みのＧＰＳ衛星の個数が、測位計算に必要な個数に至っている場合に、これらのＧＰＳ衛星それぞれの擬似距離及び位置に基づき測位計算を実行し、自己の位置及びクロック誤差を求める第１の測位計算手段と、を備えるＧＰＳ受信機において、
受信した軌道情報を記憶する記憶手段と、
記憶手段上の軌道情報に基づきＧＰＳ衛星の位置を求める第２の衛星位置計算手段と、
トラッキングされておりかつ最近の軌道情報を収集済みのＧＰＳ衛星の個数が測位計算に必要な個数に至っていない場合に、トラッキングされているが最近の軌道情報を未収集のＧＰＳ衛星については第２の衛星位置計算手段により得られる位置を用いかつ当該位置及び衛星時刻に係る補正を加えつつ、測位計算に必要な個数のＧＰＳ衛星それぞれの擬似距離及び位置に基づき測位計算を実行し、自己の位置を求める第２の測位計算手段と、
第１の測位計算手段により測位計算を行っている際に、記憶手段上に軌道情報が記憶されているＧＰＳ衛星について、第１の測位計算手段により求めた自己の位置及びクロック誤差、第２の衛星位置計算手段により求めた位置並びに擬似距離計算手段により求めた擬似距離に基づき、ＧＰＳ衛星の位置及び衛星時刻の誤差を計算し、補正量として記憶する補正量計算手段と、を備え、
第２の測位計算手段における位置及び衛星時刻に係る補正を、補正量計算手段に記憶されている補正量を用いて行うことを特徴とするＧＰＳ受信機。Receiving means for receiving collecting orbit information tracking GPS satellite, a pseudo distance calculation means for obtaining a pseudo distance using a clock having a built-in satellite time of the GPS satellites being tracked further asked Me, based on the received orbit information When the number of GPS satellites that have been tracked and for which the latest orbit information has been collected has reached the number necessary for positioning calculation, the first satellite position calculation means for obtaining the position of the GPS satellites. In a GPS receiver comprising: first positioning calculation means for executing positioning calculation based on each pseudorange and position, and determining its own position and clock error;
Storage means for storing the received trajectory information;
Second satellite position calculation means for determining the position of the GPS satellite based on orbit information on the storage means;
If the number of GPS satellites that have been tracked and have already collected recent orbit information has not reached the number required for positioning calculation, the second information for GPS satellites that have been tracked but have not collected recent orbit information has been recorded. While using the position obtained by the satellite position calculation means and adding corrections related to the position and the satellite time, the position calculation is performed based on the pseudoranges and positions of each of the number of GPS satellites necessary for the position calculation, and the position of itself is determined. A second positioning calculation means to be obtained;
When the positioning calculation is performed by the first positioning calculation means, for the GPS satellites whose orbit information is stored on the storage means, the own position and clock error obtained by the first positioning calculation means, the second A correction amount calculating means for calculating an error of the position of the GPS satellite and the satellite time based on the position obtained by the satellite position calculating means and the pseudo distance obtained by the pseudo distance calculating means, and storing the error as a correction amount;
A GPS receiver characterized in that correction relating to the position and satellite time in the second positioning calculation means is performed using a correction amount stored in the correction amount calculation means .