JP4091276B2 - 測位装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測位衛星や測位衛星に類する装置からの信号を受信して測位を行う測位装置に関するものであり、特に移動体に対して測位を行うものである。以降の記述で測位衛星もしくは衛星と記載したものは、特に記載が無い限り測位衛星に類する装置を含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
測位衛星や測位衛星に類する装置からの信号を受信して行う測位において、その精度を支配する要因の一つに衛星配置がある。衛星配置の精度への影響の度合いを『ＤＯＰ：Ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ（精度低下率）』と呼ぶが、これは測位衛星の概略軌道情報を用いて計算することが可能である。従来の測位装置においては、測位に使用するための測位衛星を選択する指標としてＤＯＰを用いるものが一般的であった。これは、例えば社団法人日本測量協会発行の『改訂版「ＧＰＳ測量の基礎」土屋 淳・辻 宏道 著』の第９３頁に示されている。
【０００３】
従来の測位装置について図面を参照しながら説明する。図１０は、従来の測位装置の一部分である測位衛星信号Ｎチャネル受信機の構成の一例を簡略化して示したものである。
【０００４】
図１０において、１は測位衛星信号Ｎチャネル受信機、８１はアンテナ、８２は増幅器、８３はミキサ、８４はＩＦ、８５はＡＤ変換器、８６は相関検出ＤＬＬ、８７はデコーダである。
【０００５】
つぎに、従来の測位装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０００６】
各測位衛星からの電波は、ほぼ同一の周波数であるが、固有のデータでＣＤＭＡ変調されているため相関器で識別が可能である。各衛星からの周波数は、ドップラー効果などにより変動しているため、ＤＬＬで追従する必要がある。その後に、デコーダにより各衛星の受信データを得る。
【０００７】
検出部分は、デジタル化が可能であるため、通常８チャネルから１６チャネル程度の検出回路が同時に動作して個別の測位衛星からの信号に追従が可能である。測位衛星数は、受信機のチャネル数よりも多いので、各チャネルは常に固有の測位衛星に対して追従することはない。従って、受信機のＮチャネルの出力には、測位衛星の識別番号も含まれる。受信データには、その他に測位衛星と受信機間の擬似距離ρ、測位衛星の軌道パラメータなどが含まれる。
【０００８】
図１１は、ＤＯＰのひとつであるＧＤＯＰ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ＤＯＰ：幾何学的精度低下率）の計算方法を示したものである。
【０００９】
図１１に示した行列Ａを一般にデザイン行列と呼ぶ。行列Ａの各行は、測位に使用する各測位衛星ｉに対応している。第一列は、測位衛星ｉの信号から算出できる擬似距離ρiのｘ方向の偏微分係数αiである。第二列と第三列は、同様に、ｙ、ｚ方向の偏微分係数βi、γiである。
【００１０】
図１１において、デザイン行列は４行であるが、これは４つの衛星を用いて測位計算を行うことを示している。測位計算においては、測位衛星数は、４に限定されない。
【００１１】
ＧＤＯＰは、（ＡT・Ａ）-1の対角要素和の平方根で定義される。ここで、ＡTは行列Ａの転置行列であり、ＡT・Ａは転置行列ＡTと行列Ａの積であり、（ＡT・Ａ）-1は行列（ＡT・Ａ）の逆行列である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、このような指標を用いて測位計算の精度を把握していたが、実際には各測位衛星から得られる信号の品質劣化や各測位衛星の軌道情報の劣化などによって、ＤＯＰだけでは判定できない精度劣化が存在するという問題点があった。
【００１３】
信号の品質劣化とは、例えば測位衛星から直接受信されずに、周囲の障害物に反射して受信された場合や、測位位置における測位衛星の仰角が低い場合に大気圏中の伝搬距離が長いなり伝搬遅延が大きくなる場合などが挙げられる。
【００１４】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、ＤＯＰとは異なる指標を用いて測位計算の精度を判定することができる測位装置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る測位装置は、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に最も近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力決定器とを備えたものである。
【００１６】
この発明の請求項２に係る測位装置は、前記衛星選択器が、前記衛星受信データを組合せた第２の衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器と、前記第２の衛星組合せデータを用いて、前記衛星受信データに基づいてＤＯＰ計算してＤＯＰ値を出力するＤＯＰ計算器と、前記複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器と、前記整列・選択器の出力を用いて前記衛星組合せ生成器の出力の部分集合を選択して前記複数の衛星組合せデータを出力する組合せデータ選択出力器とを有するものである。
【００１７】
この発明の請求項３に係る測位装置は、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に一番近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力選択器と、前記測位出力を用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するものである。
【００１８】
この発明の請求項４に係る測位装置は、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記第１の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系予測値を出力する軌道計算器と、前記第２の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第２の座標変換器とを有するものである。
【００１９】
この発明の請求項５に係る測位装置は、前記軌道計算器が、移動体が等加速度運動をしていることを前提として軌道予測計算を行うものである。
【００２０】
この発明の請求項６に係る測位装置は、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に近い測位結果を複数選択しこれらの値を用いて測位出力を計算して出力する測位出力決定器とを備え、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に近い測位結果を複数選択して選択出力として出力する測位出力複数選択器と、前記測位出力複数選択器からの複数の選択出力を用いて測位位置を計算して測位出力として出力する測位出力計算器と、前記測位出力を用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するものである。
【００２１】
この発明の請求項７に係る測位装置は、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記第１の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系予測値を出力するとともに、移動体の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値を出力する軌道計算器と、前記第２の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第２の座標変換器と、前記座標系変動予測値に基づいて軌道予測計算に用いる座標系を更新する座標系更新器とを有するものである。
【００２２】
この発明の請求項８に係る測位装置は、前記軌道計算器が、移動体が所定の直線上を移動していることを前提として軌道予測計算を行うものである。
【００２３】
この発明の請求項９に係る測位装置は、前記座標系更新器が、前記座標系変動予測値を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列を生成する座標系更新変換行列生成器と、現在の変換行列に前記座標系更新変換行列を適用して変換行列を更新する変換行列更新器とを有するものである。
【００２４】
この発明の請求項１０に係る測位装置は、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記移動体の速度を検出して速度データを出力する速度検出器と、前記速度データを用いて、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に最も近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力決定器とを備えたものである。
【００２５】
この発明の請求項１１に係る測位装置は、前記衛星選択器が、前記衛星受信データを組合せた第２の衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器と、前記第２の衛星組合せデータを用いて、前記衛星受信データに基づいてＤＯＰ計算してＤＯＰ値を出力するＤＯＰ計算器と、前記複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器と、前記整列・選択器の出力を用いて前記衛星組合せ生成器の出力の部分集合を選択して前記複数の衛星組合せデータを出力する組合せデータ選択出力器とを有するものである。
【００２６】
この発明の請求項１２に係る測位装置は、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に一番近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力選択器と、前記測位出力、及び前記速度データを用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するものである。
【００２７】
この発明の請求項１３に係る測位装置は、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記速度データの座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系へ変換する第２の座標変換器と、前記第１及び第２の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第３の座標系予測値を出力する軌道計算器と、前記第３の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第３の座標変換器とを有するものである。
【００２８】
この発明の請求項１４に係る測位装置は、前記軌道計算器が、移動体が等加速度運動をしていることを前提として軌道予測計算を行うものである。
【００２９】
この発明の請求項１５に係る測位装置は、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記移動体の速度を検出して速度データを出力する速度検出器と、前記速度データを用いて、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に近い測位結果を複数選択しこられの値を用いて測位出力を計算して出力する測位出力決定器とを備え、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に近い測位結果を複数選択して選択出力として出力する測位出力複数選択器と、前記測位出力複数選択器からの複数の選択出力を用いて測位位置を計算して測位出力として出力する測位出力計算器と、前記測位出力、及び前記速度データを用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するものである。
【００３０】
この発明の請求項１６に係る測位装置は、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記速度データの座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系へ変換する第２の座標変換器と、前記第１及び第２の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第３の座標系予測値を出力するとともに、移動体の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値を出力する軌道計算器と、前記第３の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第３の座標変換器と、前記座標系変動予測値に基づいて軌道予測計算に用いる座標系を更新する座標系更新器とを有するものである。
【００３１】
この発明の請求項１７に係る測位装置は、前記軌道計算器が、移動体が所定の直線上を移動していることを前提として軌道予測計算を行うものである。
【００３２】
この発明の請求項１８に係る測位装置は、前記座標系更新器が、前記座標系変動予測値を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列を生成する座標系更新変換行列生成器と、現在の変換行列に前記座標系更新変換行列を適用して変換行列を更新する変換行列更新器とを有するものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る測位装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る測位装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３４】
図１において、１は測位衛星信号Ｎチャネル受信機、２は衛星選択器、３は測位計算器、４は速度検出器、５は測位出力決定器である。
【００３５】
また、同図において、６は測位出力決定器５の出力である測位出力、７−１〜７−Ｎは測位衛星信号Ｎチャネル受信機１のＮ個の出力である衛星受信データ、８−１〜８−Ｍは衛星選択器２が選択したＭ個の衛星組合せデータ、９は速度検出器４の出力である速度データ、１０−１〜１０−Ｍは測位計算器３の入力８−１〜８−Ｍに対応したＭ個の測位結果である。
【００３６】
図２は、この実施の形態１に係る測位装置の衛星選択器の構成を示す図である。
【００３７】
図２において、１１は７衛星受信データ７−１〜７−Ｎを組合せた８衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器、１２は衛星組合せデータを用いてＤＯＰ計算するＤＯＰ計算器、１３は複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器、１４は整列・選択器１３の出力を用いて衛星組合せ生成器１１の出力の部分集合を選択して出力する組合せデータ選択出力器である。
【００３８】
また、同図において、１５−１〜１５−Ｐは衛星組合せ生成器１１の出力である衛星組合せデータ、１６−１〜１６−ＰはＤＯＰ計算器１２の出力であるＤＯＰ値、１７は整列・選択器１３の出力である選択信号を示す。
【００３９】
図３は、この実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の構成を示す図である。
【００４０】
図３において、１８は測位結果１０−１〜１０−Ｍの中から最適な結果を選択して測位出力６として出力する測位出力選択器、１９は測位出力６を入力とする軌道予測器、２０は軌道予測器１９の出力である予測位置、２１−１〜２１−Ｍは測位結果１０−１〜１０−Ｍと予測位置２０の差分を計算する差分器、２２−１〜２２−Ｍは差分器２１−１〜２１−Ｍの差分器出力である。
【００４１】
図４は、この実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の構成を示す図である。
【００４２】
図４において、２３は測位出力６の座標系を緯度・経度・高さで表現する座標系に変換する座標変換器、２４−１〜２４−３は軌道予測器１９で用いる座標系の３成分に対して適用する軌道計算器、２５は軌道計算器２４−１〜２４−３を適用した座標系から予測位置２０の座標系に変換する座標変換器、２６は速度データ９の座標系から軌道予測器１９で用いる座標系へ変換する座標変換器、２７−１〜２７−３は座標変換器２３の出力である各座標成分測位出力、２８−１〜２８−３は軌道計算器２４−１〜２４−３の各座標成分予測値、２９−１〜２９−３は座標変換器２６の出力である各座標成分速度データを示す。
【００４３】
図５は、この実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の軌道計算器の構成を示す図である。
【００４４】
図５において、３０−１〜３０−４は１サンプル時間の遅延を意味するメモリ、３１−１〜３１−７は加算器、３２−１〜３２−７は係数乗算器、３３は係数乗算器、３４は入力の値に応じて係数乗算器３２−１〜３２−７の係数を調整する係数３２調整器である。
【００４５】
各図の信号線において、複数の信号線が存在していることを明確に示したい場合には、斜め線を入れてそれを示している。
【００４６】
つぎに、この実施の形態１に係る測位装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図１に示すように、衛星選択器２は、測位衛星信号Ｎチャネル受信機１が受信した衛星受信データ７−１〜７−Ｎから、測位計算の対象となる衛星の組合せを複数選択して衛星組合せデータ８−１〜８−Ｍを出力する。
【００４８】
測位計算器３は、これらのリストを対象として、つまり衛星受信データ７−１〜７−Ｎ、及び衛星組合せデータ８−１〜８−Ｍに基づいて測位計算を行い、測位結果１０−１〜１０−Ｍとして出力する。
【００４９】
測位出力決定器５は、過去の測位出力６や速度検出器４の出力である過去および現在の速度データ９を用いて現在の測位装置の位置を予測する。この測位出力決定器５は、予測位置２０に最も近いものを測位結果１０−１〜１０−Ｍの中から選択して出力する。
【００５０】
次に、衛星選択器２の動作を詳細に説明する。
【００５１】
図２に示すように、衛星組合せ生成器１１は、衛星受信データ７−１〜７−Ｎの衛星番号（測位衛星の識別番号）を用いて測位するために必要な個数の衛星の組合せを生成した衛星組合せデータ１５−１〜１５−Ｐを出力する。これらの信号は、例えば衛星番号１から４の組合せであれば、「１，２，３，４」といったものである。
【００５２】
ＤＯＰ計算器１２は、これらの組合せに対して衛星受信データ７−１〜７−Ｎに含まれる衛星位置情報（測位衛星と受信機間の擬似距離ρ、測位衛星の軌道パラメータなど）に基づいてＤＯＰを計算し、ＤＯＰ値１６−１〜１６−Ｐとして出力する。
【００５３】
整列・選択器１３は、これらのＤＯＰ値をもとにして、最適な測位結果が得られる衛星組合せデータを含むような衛星組合せデータ１５−１〜１５−Ｐの部分集合を選択する選択信号１７を出力する。これは、例えば１からＰまである組合せデータの中から選択する組合せの番号を抽出した番号リストである。選択の方法は、測位が可能であると思われるＤＯＰの範囲に含まれるＤＯＰ値１６−１〜１６−Ｐを選択し、これに対応した衛星組合せデータを選択する。
【００５４】
組合せデータ選択出力器１４は、衛星組合せデータ１５−１〜１５−Ｐから選択された衛星組合せデータを８−１〜８−Ｍとして出力する。
【００５５】
次に、測位出力決定器５の動作を詳細に説明する。
【００５６】
図３に示すように、軌道予測器１９は、測位出力６および速度データ９を用いて測位装置の軌道を予測する。差分器２１−１〜２１−Ｍは、測位結果１０−１〜１０−Ｍと軌道予測器１９の出力である予測位置２０との差分を計算し差分器出力２２−１〜２２−Ｍを出力する。測位出力選択器１８は、これらの値を用いて、予測位置２０に一番近い測位結果を選択してそれを測位出力６として出力する。
【００５７】
次に、軌道予測器１９の動作を説明する。
【００５８】
軌道を予測する際には適切な座標系を選択することが重要である。図４ではその一例として、地球上の緯度、経度、高さの３方向に座標系を選択した場合の軌道予測器１９を示す。座標系を変更することは明らかに容易である。測位出力６と速度データ９をそれぞれ座標変換して各座標軸に対応した軌道計算器２４−１〜２４−３に入力する。これらの軌道計算器２４は、必要と思われるモデルを用いて軌道予測計算を行う。
【００５９】
図５は、等加速度運動を想定した軌道計算器の構成を示す図である。
【００６０】
図５に示すように、各座標成分２７は、測位出力６の各座標成分である。速度成分を予測する部分に各座標成分速度データ２９を加算することで、測位出力６だけでは得られない情報を取り込むことが可能になり、予測精度を上げることが可能になる。
【００６１】
係数３２調整器３４は、各座標成分２７と各座標成分予測値２８との誤差の積分値を入力することで予測精度を見積もることが可能である。この入力を元にして軌道計算器２４の係数乗算器３２の係数を微調整することにより、さらに予測精度を上げることが可能になる。
【００６２】
図４に示すように、軌道予測器１９の座標変換器２５は、各座標成分予測値２８−１〜２８−３を座標変換することで、予測位置２０を生成して出力する。
【００６３】
この軌道予測器１９は、過去の測位出力６と過去および現在の速度データ９を用いたモデルに従って現時点の測位位置を予測計算するため、現時点の受信データに含まれる突発的な外乱成分の影響を受けにくい。また、モデルに従った予測計算は高域雑音を除去する事が可能である。これらの効果により、軌道予測器１９は、滑らかな測位軌道を出力することが可能になる。これは利用者にとって望ましい。
【００６４】
このように、複数の衛星組合せの候補に対して各々測位計算を行い、その測位結果と軌道予測計算による測位時点の予測位置とを比較して最適な測位結果を選択することで、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現可能になるという効果がある。さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去可能になるという効果がある。
【００６５】
なお、上記実施の形態１では、測位出力決定器５は、過去の測位出力６と、速度検出器４の出力である過去および現在の速度データ９とを用いて現在の測位装置の位置を予測して予測精度を上げている。
【００６６】
しかしながら、速度データ９を用いずに、過去の測位出力６だけを用いた測位出力決定器でも、現在の測位装置の位置を予測することができる。この測位出力決定器では、速度データ９に関する、速度検出器４、座標変換器２６、及び軌道計算器２４の速度成分を予測する部分は不要となり、それぞれを削除すればよい。また、図５に示す測位出力決定器５の軌道計算器２４において、速度データ２９が入力される係数乗算器３２−７の係数を０に設定するだけで、測位出力６だけを用いた測位出力決定器を実現できる。この場合においても、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現可能になるという効果がある。さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去可能になるという効果がある。
【００６７】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る測位装置について図面を参照しながら説明する。
【００６８】
図６は、この実施の形態２に係る測位装置の軌道予測器の構成を示す図である。なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
【００６９】
図６において、４０は測位出力６を軌道計算器４１−１〜４１−３で用いる座標系（緯度、経度、及び高さで表現する座標系）に変換する座標変換器、４１−１〜４１−３は各座標成分に対応して軌道を予測計算する軌道計算器、４２は軌道計算器４１の出力である各座標成分の予測値を予測位置２０に変換する座標変換器、４３は速度データ９を軌道計算器４１−１〜４１−３で用いる座標系（緯度、経度、及び高さで表現する座標系）に変換する座標変換器、４４は測位装置の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測するデータを用いて、予測計算に用いる座標系を更新するための座標系更新器である。
【００７０】
また、同図において、４５−１〜４５−３は座標変換器４０の出力である各座標成分、４６−１〜４６−３は軌道計算器４１の出力である各座標成分予測値、４７−１〜４７−３は座標変換器４３の出力である各座標成分、４８−１〜４８−３は軌道計算器４１の各出力で、測位装置の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値、４９は座標変換器４０、座標変換器４２、座標変換器４３の座標変換データである座標変換指定値、５０は座標系更新器４４が座標変換指定値４９を更新する際にそのタイミングを軌道計算器４１に通知する初期化信号である。
【００７１】
図７は、この実施の形態２に係る測位装置の軌道計算器の構成を示す図である。
【００７２】
図７において、５１−１〜５１−４は１サンプル時間の遅延を意味するメモリ、５２−１〜５２−７は加算器、５３−１〜５３−７は係数乗算器、５４は係数乗算器、５５は各座標成分４５と各座標成分予測値４６の誤差を積分することで軌道計算器４１の状態を判断し係数乗算器５３の係数を調整する係数５３調整器、５６は係数乗算器、５７−１〜５７−Ｋは各座標成分４５と各座標成分予測値４６の誤差を時系列に蓄積するＫ個のメモリ、５８は係数乗算器５６の出力とメモリ５７−１〜５７−Ｋの出力を用いて誤差の定常的なオフセットの変化率を計算し、測位装置の軌道と軌道計算に用いている座標軸とのずれを予測する座標系変動予測器である。
【００７３】
図８は、この実施の形態２に係る測位装置の座標系更新器の構成を示す図である。
【００７４】
図８において、６０は座標系更新変換行列生成器、６１は変換行列更新器、６２は座標系更新変換行列である。
【００７５】
つぎに、この実施の形態２に係る測位装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００７６】
図７に示すこの実施の形態２の軌道計算器４１が、図５に示す実施の形態１の軌道計算器２４と異なっている点は、係数５３調整器５５に初期化信号５０が入力されている点と、座標系変動予測器５８の存在である。
【００７７】
この係数５３調整器５５は、軌道計算器４１の内部状態を各座標成分４５に高速に追従させるために、初期化信号５０が入力された時点で、係数乗算器５３の係数を短期間増加させる。これによりメモリ５１−１〜５１−３の状態は各座標成分４５を反映することが可能である。
【００７８】
座標系変動予測器５８は、係数乗算器５６の出力とメモリ５７−１〜５７−Ｋの出力を用いて誤差の定常的なオフセットの変化率を計算する。誤差がある一定の変化率に従うことは、各座標成分４５が想定した軌道すなわち軌道計算器４１が採用している座標軸と異なる直線上を移動している可能性を示している。この変化率を算出し、その間に移動した距離または予測速度との比率を用いることで、現在の座標軸と実際軌道との角度ずれを計算することが可能である。座標系変動予測値４８−１〜４８−３は、このようにして算出して出力される。
【００７９】
図８に示す座標系更新変換行列生成器６０は、座標系変動予測値４８−１〜４８−３を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列６２を生成する。また、変換行列更新器６１は、現在の変換行列に座標系更新変換行列６２を適用して変換行列を更新する。
【００８０】
測位装置の軌道が直線的な動作をすると想定される場合は、実際の軌道にあわせた座標系を採用することで、軌道の予測をより正確にすることが可能である。これは外乱がない測位結果が得られると仮定した場合に、軌道計算器４１における各座標成分４５と各座標成分予測値４６の差分が定常的に０となることから説明が可能である。実際の軌道と異なる座標系を採用した軌道計算器４１を用いると、各座標軸において定常的な誤差が発生する。
【００８１】
従って、この実施の形態２の軌道予測器１９は、実施の形態１における軌道予測器１９よりも高精度であることが期待できる。
【００８２】
このように、軌道予測器１９が軌道計算の座標系を実際の軌道の向きに逐次あわせる動作を行うことにより、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果がある。また、この実施の形態２の軌道予測器１９は、後述の実施の形態３における軌道予測器１９への適用が可能であることも明らかである。
【００８３】
なお、上記実施の形態２では、測位出力決定器５は、過去の測位出力６と、速度検出器４の出力である過去および現在の速度データ９とを用いて現在の測位装置の位置を予測して予測精度を上げている。
【００８４】
しかしながら、速度データ９を用いずに、過去の測位出力６だけを用いた測位出力決定器でも、現在の測位装置の位置を予測することができる。この測位出力決定器では、速度データ９に関する、速度検出器４、座標変換器４３、及び軌道計算器４１の速度成分を予測する部分は不要となり、それぞれを削除すればよい。また、図７に示す測位出力決定器５の軌道計算器４１において、速度データ４７が入力される係数乗算器５３−７の係数を０に設定するだけで、測位出力６だけを用いた測位出力決定器を実現できる。この場合においても、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現可能になるという効果がある。さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去可能になるという効果がある。
【００８５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る測位装置について図面を参照しながら説明する。
【００８６】
図９は、この実施の形態３に係る測位装置の測位出力決定器の構成を示す図である。なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
【００８７】
図９において、７０は予測位置２０に近い測位結果を複数選択して出力する測位出力複数選択器、７１は測位出力複数選択器７０の複数の選択出力を用いて測位位置を計算して出力する測位出力計算器、７２−１〜７２−Ｌは測位出力複数選択器７０の選択出力である。
【００８８】
上記実施の形態１と異なる点は、予測位置２０に最も近い測位結果を一つ選択するのではなく、予測位置２０に近い測位結果を複数選択し、これらの値を用いて測位出力６を計算することである。
【００８９】
測位出力計算器７１は、１つ目の計算例としては、選択出力７２−１〜７２−Ｌの平均値を計算して出力する。また、２つ目の計算例としては、選択出力７２−１〜７２−Ｌの二乗平均値を計算して出力する。
【００９０】
このように、予測位置２０に近い複数の測位結果を用いて測位出力６を計算することによって、選択した一つの測位結果に含まれる可能性がある誤差要因を除去することが可能になる。
【００９１】
また、複数の測位結果を用いて測位出力を計算することにより、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果がある。また、この実施の形態３の測位出力決定器５は、上記実施の形態２の測位出力決定器５への適用が可能であることも明らかである。
【００９２】
なお、上記実施の形態３では、測位出力決定器５は、過去の測位出力６と、速度検出器４の出力である過去および現在の速度データ９とを用いて現在の測位装置の位置を予測して予測精度を上げている。
【００９３】
しかしながら、速度データ９を用いずに、過去の測位出力６だけを用いた測位出力決定器でも、現在の測位装置の位置を予測することができる。この測位出力決定器では、速度データ９に関する、速度検出器４等の機器は不要となり、それぞれを削除すればよい。この場合においても、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現可能になるという効果がある。さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去可能になるという効果がある。
【００９４】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る測位装置は、以上説明したとおり、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に最も近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力決定器とを備えたので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【００９５】
この発明の請求項２に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記衛星選択器が、前記衛星受信データを組合せた第２の衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器と、前記第２の衛星組合せデータを用いて、前記衛星受信データに基づいてＤＯＰ計算してＤＯＰ値を出力するＤＯＰ計算器と、前記複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器と、前記整列・選択器の出力を用いて前記衛星組合せ生成器の出力の部分集合を選択して前記複数の衛星組合せデータを出力する組合せデータ選択出力器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【００９６】
この発明の請求項３に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に一番近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力選択器と、前記測位出力を用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【００９７】
この発明の請求項４に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記第１の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系予測値を出力する軌道計算器と、前記第２の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第２の座標変換器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【００９８】
この発明の請求項５に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道計算器が、移動体が等加速度運動をしていることを前提として軌道予測計算を行うので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【００９９】
この発明の請求項６に係る測位装置は、以上説明したとおり、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に近い測位結果を複数選択しこれらの値を用いて測位出力を計算して出力する測位出力決定器とを備え、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に近い測位結果を複数選択して選択出力として出力する測位出力複数選択器と、前記測位出力複数選択器からの複数の選択出力を用いて測位位置を計算して測位出力として出力する測位出力計算器と、前記測位出力を用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するので、選択した一つの測位結果に含まれる可能性がある誤差要因を除去することが可能で、また、複数の測位結果を用いて測位出力を計算することにより、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１００】
この発明の請求項７に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記第１の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系予測値を出力するとともに、移動体の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値を出力する軌道計算器と、前記第２の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第２の座標変換器と、前記座標系変動予測値に基づいて軌道予測計算に用いる座標系を更新する座標系更新器とを有するので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１０１】
この発明の請求項８に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道計算器が、移動体が所定の直線上を移動していることを前提として軌道予測計算を行うので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１０２】
この発明の請求項９に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記座標系更新器が、前記座標系変動予測値を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列を生成する座標系更新変換行列生成器と、現在の変換行列に前記座標系更新変換行列を適用して変換行列を更新する変換行列更新器とを有するので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１０３】
この発明の請求項１０に係る測位装置は、以上説明したとおり、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記移動体の速度を検出して速度データを出力する速度検出器と、前記速度データを用いて、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に最も近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力決定器とを備えたので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【０１０４】
この発明の請求項１１に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記衛星選択器が、前記衛星受信データを組合せた第２の衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器と、前記第２の衛星組合せデータを用いて、前記衛星受信データに基づいてＤＯＰ計算してＤＯＰ値を出力するＤＯＰ計算器と、前記複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器と、前記整列・選択器の出力を用いて前記衛星組合せ生成器の出力の部分集合を選択して前記複数の衛星組合せデータを出力する組合せデータ選択出力器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【０１０５】
この発明の請求項１２に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に一番近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力選択器と、前記測位出力、及び前記速度データを用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【０１０６】
この発明の請求項１３に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記速度データの座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系へ変換する第２の座標変換器と、前記第１及び第２の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第３の座標系予測値を出力する軌道計算器と、前記第３の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第３の座標変換器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【０１０７】
この発明の請求項１４に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道計算器が、移動体が等加速度運動をしていることを前提として軌道予測計算を行うので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【０１０８】
この発明の請求項１５に係る測位装置は、以上説明したとおり、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記移動体の速度を検出して速度データを出力する速度検出器と、前記速度データを用いて、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に近い測位結果を複数選択しこられの値を用いて測位出力を計算して出力する測位出力決定器とを備え、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に近い測位結果を複数選択して選択出力として出力する測位出力複数選択器と、前記測位出力複数選択器からの複数の選択出力を用いて測位位置を計算して測位出力として出力する測位出力計算器と、前記測位出力、及び前記速度データを用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するので、選択した一つの測位結果に含まれる可能性がある誤差要因を除去することが可能で、また、複数の測位結果を用いて測位出力を計算することにより、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１０９】
この発明の請求項１６に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記速度データの座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系へ変換する第２の座標変換器と、前記第１及び第２の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第３の座標系予測値を出力するとともに、移動体の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値を出力する軌道計算器と、前記第３の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第３の座標変換器と、前記座標系変動予測値に基づいて軌道予測計算に用いる座標系を更新する座標系更新器とを有するので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１１０】
この発明の請求項１７に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道計算器が、移動体が所定の直線上を移動していることを前提として軌道予測計算を行うので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１１１】
この発明の請求項１８に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記座標系更新器が、前記座標系変動予測値を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列を生成する座標系更新変換行列生成器と、現在の変換行列に前記座標系更新変換行列を適用して変換行列を更新する変換行列更新器とを有するので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る測位装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る測位装置の衛星選択器の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の構成を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の軌道計算器の構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の構成を示すブロック図である。
【図７】 この発明の実施の形態２に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の軌道計算器の構成を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態２に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の座標系更新器の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態３に係る測位装置の測位出力決定器の構成を示すブロック図である。
【図１０】 従来の測位衛星信号Ｎチャネル受信機の構成を示すブロック図である。
【図１１】 ＧＤＯＰの計算方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 測位衛星信号Ｎチャネル受信機、２ 衛星選択器、３ 測位計算器、４ 速度検出器、５ 測位出力決定器、６ 測位出力、７ 衛星受信データ、８ 衛星組合せデータ、９ 速度データ、１０ 測位結果、１１ 衛星組合せ生成器、１２ ＤＯＰ計算器、１３ 整列・選択器、１４ 組合せデータ選択出力器、１５ 衛星組合せデータ、１６ ＤＯＰ値、１７ 選択信号、１８ 測位出力選択器、１９ 軌道予測器、２０ 予測位置、２１ 差分器、２２ 差分器出力、２３ 座標変換器、２４ 軌道計算器、２５ 座標変換器、２６ 座標変換器、２７ 各座標成分、２８ 各座標成分予測値、２９ 各座標成分、３０ メモリ、３１ 加算器、３２ 係数乗算器、３３ 係数乗算器、３４ 係数３２調整器、４０ 座標変換器、４１ 軌道計算器、４２ 座標変換器、４３ 座標変換器、４４ 座標系更新器、４５ 各座標成分、４６ 各座標成分予測値、４７ 各座標成分、４８ 座標系変動予測値、４９ 座標変換指定値、５０ 初期化信号、５１ メモリ、５２ 加算器、５３ 係数乗算器、５４ 係数乗算器、５５ 係数５３調整器、５６ 係数乗算器、５７ メモリ、５８ 座標系変動予測器、６０ 座標系更新変換行列生成器、６１ 変換行列更新器、６２ 座標系更新変換行列、７０ 測位出力複数選択器、７１ 測位出力計算器、７２ 選択出力。
【発明の属する技術分野】
この発明は、測位衛星や測位衛星に類する装置からの信号を受信して測位を行う測位装置に関するものであり、特に移動体に対して測位を行うものである。以降の記述で測位衛星もしくは衛星と記載したものは、特に記載が無い限り測位衛星に類する装置を含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
測位衛星や測位衛星に類する装置からの信号を受信して行う測位において、その精度を支配する要因の一つに衛星配置がある。衛星配置の精度への影響の度合いを『ＤＯＰ：Ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ（精度低下率）』と呼ぶが、これは測位衛星の概略軌道情報を用いて計算することが可能である。従来の測位装置においては、測位に使用するための測位衛星を選択する指標としてＤＯＰを用いるものが一般的であった。これは、例えば社団法人日本測量協会発行の『改訂版「ＧＰＳ測量の基礎」土屋 淳・辻 宏道 著』の第９３頁に示されている。
【０００３】
従来の測位装置について図面を参照しながら説明する。図１０は、従来の測位装置の一部分である測位衛星信号Ｎチャネル受信機の構成の一例を簡略化して示したものである。
【０００４】
図１０において、１は測位衛星信号Ｎチャネル受信機、８１はアンテナ、８２は増幅器、８３はミキサ、８４はＩＦ、８５はＡＤ変換器、８６は相関検出ＤＬＬ、８７はデコーダである。
【０００５】
つぎに、従来の測位装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０００６】
各測位衛星からの電波は、ほぼ同一の周波数であるが、固有のデータでＣＤＭＡ変調されているため相関器で識別が可能である。各衛星からの周波数は、ドップラー効果などにより変動しているため、ＤＬＬで追従する必要がある。その後に、デコーダにより各衛星の受信データを得る。
【０００７】
検出部分は、デジタル化が可能であるため、通常８チャネルから１６チャネル程度の検出回路が同時に動作して個別の測位衛星からの信号に追従が可能である。測位衛星数は、受信機のチャネル数よりも多いので、各チャネルは常に固有の測位衛星に対して追従することはない。従って、受信機のＮチャネルの出力には、測位衛星の識別番号も含まれる。受信データには、その他に測位衛星と受信機間の擬似距離ρ、測位衛星の軌道パラメータなどが含まれる。
【０００８】
図１１は、ＤＯＰのひとつであるＧＤＯＰ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ＤＯＰ：幾何学的精度低下率）の計算方法を示したものである。
【０００９】
図１１に示した行列Ａを一般にデザイン行列と呼ぶ。行列Ａの各行は、測位に使用する各測位衛星ｉに対応している。第一列は、測位衛星ｉの信号から算出できる擬似距離ρiのｘ方向の偏微分係数αiである。第二列と第三列は、同様に、ｙ、ｚ方向の偏微分係数βi、γiである。
【００１０】
図１１において、デザイン行列は４行であるが、これは４つの衛星を用いて測位計算を行うことを示している。測位計算においては、測位衛星数は、４に限定されない。
【００１１】
ＧＤＯＰは、（ＡT・Ａ）-1の対角要素和の平方根で定義される。ここで、ＡTは行列Ａの転置行列であり、ＡT・Ａは転置行列ＡTと行列Ａの積であり、（ＡT・Ａ）-1は行列（ＡT・Ａ）の逆行列である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、このような指標を用いて測位計算の精度を把握していたが、実際には各測位衛星から得られる信号の品質劣化や各測位衛星の軌道情報の劣化などによって、ＤＯＰだけでは判定できない精度劣化が存在するという問題点があった。
【００１３】
信号の品質劣化とは、例えば測位衛星から直接受信されずに、周囲の障害物に反射して受信された場合や、測位位置における測位衛星の仰角が低い場合に大気圏中の伝搬距離が長いなり伝搬遅延が大きくなる場合などが挙げられる。
【００１４】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、ＤＯＰとは異なる指標を用いて測位計算の精度を判定することができる測位装置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る測位装置は、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に最も近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力決定器とを備えたものである。
【００１６】
この発明の請求項２に係る測位装置は、前記衛星選択器が、前記衛星受信データを組合せた第２の衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器と、前記第２の衛星組合せデータを用いて、前記衛星受信データに基づいてＤＯＰ計算してＤＯＰ値を出力するＤＯＰ計算器と、前記複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器と、前記整列・選択器の出力を用いて前記衛星組合せ生成器の出力の部分集合を選択して前記複数の衛星組合せデータを出力する組合せデータ選択出力器とを有するものである。
【００１７】
この発明の請求項３に係る測位装置は、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に一番近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力選択器と、前記測位出力を用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するものである。
【００１８】
この発明の請求項４に係る測位装置は、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記第１の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系予測値を出力する軌道計算器と、前記第２の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第２の座標変換器とを有するものである。
【００１９】
この発明の請求項５に係る測位装置は、前記軌道計算器が、移動体が等加速度運動をしていることを前提として軌道予測計算を行うものである。
【００２０】
この発明の請求項６に係る測位装置は、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に近い測位結果を複数選択しこれらの値を用いて測位出力を計算して出力する測位出力決定器とを備え、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に近い測位結果を複数選択して選択出力として出力する測位出力複数選択器と、前記測位出力複数選択器からの複数の選択出力を用いて測位位置を計算して測位出力として出力する測位出力計算器と、前記測位出力を用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するものである。
【００２１】
この発明の請求項７に係る測位装置は、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記第１の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系予測値を出力するとともに、移動体の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値を出力する軌道計算器と、前記第２の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第２の座標変換器と、前記座標系変動予測値に基づいて軌道予測計算に用いる座標系を更新する座標系更新器とを有するものである。
【００２２】
この発明の請求項８に係る測位装置は、前記軌道計算器が、移動体が所定の直線上を移動していることを前提として軌道予測計算を行うものである。
【００２３】
この発明の請求項９に係る測位装置は、前記座標系更新器が、前記座標系変動予測値を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列を生成する座標系更新変換行列生成器と、現在の変換行列に前記座標系更新変換行列を適用して変換行列を更新する変換行列更新器とを有するものである。
【００２４】
この発明の請求項１０に係る測位装置は、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記移動体の速度を検出して速度データを出力する速度検出器と、前記速度データを用いて、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に最も近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力決定器とを備えたものである。
【００２５】
この発明の請求項１１に係る測位装置は、前記衛星選択器が、前記衛星受信データを組合せた第２の衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器と、前記第２の衛星組合せデータを用いて、前記衛星受信データに基づいてＤＯＰ計算してＤＯＰ値を出力するＤＯＰ計算器と、前記複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器と、前記整列・選択器の出力を用いて前記衛星組合せ生成器の出力の部分集合を選択して前記複数の衛星組合せデータを出力する組合せデータ選択出力器とを有するものである。
【００２６】
この発明の請求項１２に係る測位装置は、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に一番近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力選択器と、前記測位出力、及び前記速度データを用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するものである。
【００２７】
この発明の請求項１３に係る測位装置は、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記速度データの座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系へ変換する第２の座標変換器と、前記第１及び第２の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第３の座標系予測値を出力する軌道計算器と、前記第３の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第３の座標変換器とを有するものである。
【００２８】
この発明の請求項１４に係る測位装置は、前記軌道計算器が、移動体が等加速度運動をしていることを前提として軌道予測計算を行うものである。
【００２９】
この発明の請求項１５に係る測位装置は、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記移動体の速度を検出して速度データを出力する速度検出器と、前記速度データを用いて、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に近い測位結果を複数選択しこられの値を用いて測位出力を計算して出力する測位出力決定器とを備え、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に近い測位結果を複数選択して選択出力として出力する測位出力複数選択器と、前記測位出力複数選択器からの複数の選択出力を用いて測位位置を計算して測位出力として出力する測位出力計算器と、前記測位出力、及び前記速度データを用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するものである。
【００３０】
この発明の請求項１６に係る測位装置は、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記速度データの座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系へ変換する第２の座標変換器と、前記第１及び第２の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第３の座標系予測値を出力するとともに、移動体の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値を出力する軌道計算器と、前記第３の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第３の座標変換器と、前記座標系変動予測値に基づいて軌道予測計算に用いる座標系を更新する座標系更新器とを有するものである。
【００３１】
この発明の請求項１７に係る測位装置は、前記軌道計算器が、移動体が所定の直線上を移動していることを前提として軌道予測計算を行うものである。
【００３２】
この発明の請求項１８に係る測位装置は、前記座標系更新器が、前記座標系変動予測値を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列を生成する座標系更新変換行列生成器と、現在の変換行列に前記座標系更新変換行列を適用して変換行列を更新する変換行列更新器とを有するものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る測位装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る測位装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３４】
図１において、１は測位衛星信号Ｎチャネル受信機、２は衛星選択器、３は測位計算器、４は速度検出器、５は測位出力決定器である。
【００３５】
また、同図において、６は測位出力決定器５の出力である測位出力、７−１〜７−Ｎは測位衛星信号Ｎチャネル受信機１のＮ個の出力である衛星受信データ、８−１〜８−Ｍは衛星選択器２が選択したＭ個の衛星組合せデータ、９は速度検出器４の出力である速度データ、１０−１〜１０−Ｍは測位計算器３の入力８−１〜８−Ｍに対応したＭ個の測位結果である。
【００３６】
図２は、この実施の形態１に係る測位装置の衛星選択器の構成を示す図である。
【００３７】
図２において、１１は７衛星受信データ７−１〜７−Ｎを組合せた８衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器、１２は衛星組合せデータを用いてＤＯＰ計算するＤＯＰ計算器、１３は複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器、１４は整列・選択器１３の出力を用いて衛星組合せ生成器１１の出力の部分集合を選択して出力する組合せデータ選択出力器である。
【００３８】
また、同図において、１５−１〜１５−Ｐは衛星組合せ生成器１１の出力である衛星組合せデータ、１６−１〜１６−ＰはＤＯＰ計算器１２の出力であるＤＯＰ値、１７は整列・選択器１３の出力である選択信号を示す。
【００３９】
図３は、この実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の構成を示す図である。
【００４０】
図３において、１８は測位結果１０−１〜１０−Ｍの中から最適な結果を選択して測位出力６として出力する測位出力選択器、１９は測位出力６を入力とする軌道予測器、２０は軌道予測器１９の出力である予測位置、２１−１〜２１−Ｍは測位結果１０−１〜１０−Ｍと予測位置２０の差分を計算する差分器、２２−１〜２２−Ｍは差分器２１−１〜２１−Ｍの差分器出力である。
【００４１】
図４は、この実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の構成を示す図である。
【００４２】
図４において、２３は測位出力６の座標系を緯度・経度・高さで表現する座標系に変換する座標変換器、２４−１〜２４−３は軌道予測器１９で用いる座標系の３成分に対して適用する軌道計算器、２５は軌道計算器２４−１〜２４−３を適用した座標系から予測位置２０の座標系に変換する座標変換器、２６は速度データ９の座標系から軌道予測器１９で用いる座標系へ変換する座標変換器、２７−１〜２７−３は座標変換器２３の出力である各座標成分測位出力、２８−１〜２８−３は軌道計算器２４−１〜２４−３の各座標成分予測値、２９−１〜２９−３は座標変換器２６の出力である各座標成分速度データを示す。
【００４３】
図５は、この実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の軌道計算器の構成を示す図である。
【００４４】
図５において、３０−１〜３０−４は１サンプル時間の遅延を意味するメモリ、３１−１〜３１−７は加算器、３２−１〜３２−７は係数乗算器、３３は係数乗算器、３４は入力の値に応じて係数乗算器３２−１〜３２−７の係数を調整する係数３２調整器である。
【００４５】
各図の信号線において、複数の信号線が存在していることを明確に示したい場合には、斜め線を入れてそれを示している。
【００４６】
つぎに、この実施の形態１に係る測位装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図１に示すように、衛星選択器２は、測位衛星信号Ｎチャネル受信機１が受信した衛星受信データ７−１〜７−Ｎから、測位計算の対象となる衛星の組合せを複数選択して衛星組合せデータ８−１〜８−Ｍを出力する。
【００４８】
測位計算器３は、これらのリストを対象として、つまり衛星受信データ７−１〜７−Ｎ、及び衛星組合せデータ８−１〜８−Ｍに基づいて測位計算を行い、測位結果１０−１〜１０−Ｍとして出力する。
【００４９】
測位出力決定器５は、過去の測位出力６や速度検出器４の出力である過去および現在の速度データ９を用いて現在の測位装置の位置を予測する。この測位出力決定器５は、予測位置２０に最も近いものを測位結果１０−１〜１０−Ｍの中から選択して出力する。
【００５０】
次に、衛星選択器２の動作を詳細に説明する。
【００５１】
図２に示すように、衛星組合せ生成器１１は、衛星受信データ７−１〜７−Ｎの衛星番号（測位衛星の識別番号）を用いて測位するために必要な個数の衛星の組合せを生成した衛星組合せデータ１５−１〜１５−Ｐを出力する。これらの信号は、例えば衛星番号１から４の組合せであれば、「１，２，３，４」といったものである。
【００５２】
ＤＯＰ計算器１２は、これらの組合せに対して衛星受信データ７−１〜７−Ｎに含まれる衛星位置情報（測位衛星と受信機間の擬似距離ρ、測位衛星の軌道パラメータなど）に基づいてＤＯＰを計算し、ＤＯＰ値１６−１〜１６−Ｐとして出力する。
【００５３】
整列・選択器１３は、これらのＤＯＰ値をもとにして、最適な測位結果が得られる衛星組合せデータを含むような衛星組合せデータ１５−１〜１５−Ｐの部分集合を選択する選択信号１７を出力する。これは、例えば１からＰまである組合せデータの中から選択する組合せの番号を抽出した番号リストである。選択の方法は、測位が可能であると思われるＤＯＰの範囲に含まれるＤＯＰ値１６−１〜１６−Ｐを選択し、これに対応した衛星組合せデータを選択する。
【００５４】
組合せデータ選択出力器１４は、衛星組合せデータ１５−１〜１５−Ｐから選択された衛星組合せデータを８−１〜８−Ｍとして出力する。
【００５５】
次に、測位出力決定器５の動作を詳細に説明する。
【００５６】
図３に示すように、軌道予測器１９は、測位出力６および速度データ９を用いて測位装置の軌道を予測する。差分器２１−１〜２１−Ｍは、測位結果１０−１〜１０−Ｍと軌道予測器１９の出力である予測位置２０との差分を計算し差分器出力２２−１〜２２−Ｍを出力する。測位出力選択器１８は、これらの値を用いて、予測位置２０に一番近い測位結果を選択してそれを測位出力６として出力する。
【００５７】
次に、軌道予測器１９の動作を説明する。
【００５８】
軌道を予測する際には適切な座標系を選択することが重要である。図４ではその一例として、地球上の緯度、経度、高さの３方向に座標系を選択した場合の軌道予測器１９を示す。座標系を変更することは明らかに容易である。測位出力６と速度データ９をそれぞれ座標変換して各座標軸に対応した軌道計算器２４−１〜２４−３に入力する。これらの軌道計算器２４は、必要と思われるモデルを用いて軌道予測計算を行う。
【００５９】
図５は、等加速度運動を想定した軌道計算器の構成を示す図である。
【００６０】
図５に示すように、各座標成分２７は、測位出力６の各座標成分である。速度成分を予測する部分に各座標成分速度データ２９を加算することで、測位出力６だけでは得られない情報を取り込むことが可能になり、予測精度を上げることが可能になる。
【００６１】
係数３２調整器３４は、各座標成分２７と各座標成分予測値２８との誤差の積分値を入力することで予測精度を見積もることが可能である。この入力を元にして軌道計算器２４の係数乗算器３２の係数を微調整することにより、さらに予測精度を上げることが可能になる。
【００６２】
図４に示すように、軌道予測器１９の座標変換器２５は、各座標成分予測値２８−１〜２８−３を座標変換することで、予測位置２０を生成して出力する。
【００６３】
この軌道予測器１９は、過去の測位出力６と過去および現在の速度データ９を用いたモデルに従って現時点の測位位置を予測計算するため、現時点の受信データに含まれる突発的な外乱成分の影響を受けにくい。また、モデルに従った予測計算は高域雑音を除去する事が可能である。これらの効果により、軌道予測器１９は、滑らかな測位軌道を出力することが可能になる。これは利用者にとって望ましい。
【００６４】
このように、複数の衛星組合せの候補に対して各々測位計算を行い、その測位結果と軌道予測計算による測位時点の予測位置とを比較して最適な測位結果を選択することで、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現可能になるという効果がある。さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去可能になるという効果がある。
【００６５】
なお、上記実施の形態１では、測位出力決定器５は、過去の測位出力６と、速度検出器４の出力である過去および現在の速度データ９とを用いて現在の測位装置の位置を予測して予測精度を上げている。
【００６６】
しかしながら、速度データ９を用いずに、過去の測位出力６だけを用いた測位出力決定器でも、現在の測位装置の位置を予測することができる。この測位出力決定器では、速度データ９に関する、速度検出器４、座標変換器２６、及び軌道計算器２４の速度成分を予測する部分は不要となり、それぞれを削除すればよい。また、図５に示す測位出力決定器５の軌道計算器２４において、速度データ２９が入力される係数乗算器３２−７の係数を０に設定するだけで、測位出力６だけを用いた測位出力決定器を実現できる。この場合においても、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現可能になるという効果がある。さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去可能になるという効果がある。
【００６７】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る測位装置について図面を参照しながら説明する。
【００６８】
図６は、この実施の形態２に係る測位装置の軌道予測器の構成を示す図である。なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
【００６９】
図６において、４０は測位出力６を軌道計算器４１−１〜４１−３で用いる座標系（緯度、経度、及び高さで表現する座標系）に変換する座標変換器、４１−１〜４１−３は各座標成分に対応して軌道を予測計算する軌道計算器、４２は軌道計算器４１の出力である各座標成分の予測値を予測位置２０に変換する座標変換器、４３は速度データ９を軌道計算器４１−１〜４１−３で用いる座標系（緯度、経度、及び高さで表現する座標系）に変換する座標変換器、４４は測位装置の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測するデータを用いて、予測計算に用いる座標系を更新するための座標系更新器である。
【００７０】
また、同図において、４５−１〜４５−３は座標変換器４０の出力である各座標成分、４６−１〜４６−３は軌道計算器４１の出力である各座標成分予測値、４７−１〜４７−３は座標変換器４３の出力である各座標成分、４８−１〜４８−３は軌道計算器４１の各出力で、測位装置の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値、４９は座標変換器４０、座標変換器４２、座標変換器４３の座標変換データである座標変換指定値、５０は座標系更新器４４が座標変換指定値４９を更新する際にそのタイミングを軌道計算器４１に通知する初期化信号である。
【００７１】
図７は、この実施の形態２に係る測位装置の軌道計算器の構成を示す図である。
【００７２】
図７において、５１−１〜５１−４は１サンプル時間の遅延を意味するメモリ、５２−１〜５２−７は加算器、５３−１〜５３−７は係数乗算器、５４は係数乗算器、５５は各座標成分４５と各座標成分予測値４６の誤差を積分することで軌道計算器４１の状態を判断し係数乗算器５３の係数を調整する係数５３調整器、５６は係数乗算器、５７−１〜５７−Ｋは各座標成分４５と各座標成分予測値４６の誤差を時系列に蓄積するＫ個のメモリ、５８は係数乗算器５６の出力とメモリ５７−１〜５７−Ｋの出力を用いて誤差の定常的なオフセットの変化率を計算し、測位装置の軌道と軌道計算に用いている座標軸とのずれを予測する座標系変動予測器である。
【００７３】
図８は、この実施の形態２に係る測位装置の座標系更新器の構成を示す図である。
【００７４】
図８において、６０は座標系更新変換行列生成器、６１は変換行列更新器、６２は座標系更新変換行列である。
【００７５】
つぎに、この実施の形態２に係る測位装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００７６】
図７に示すこの実施の形態２の軌道計算器４１が、図５に示す実施の形態１の軌道計算器２４と異なっている点は、係数５３調整器５５に初期化信号５０が入力されている点と、座標系変動予測器５８の存在である。
【００７７】
この係数５３調整器５５は、軌道計算器４１の内部状態を各座標成分４５に高速に追従させるために、初期化信号５０が入力された時点で、係数乗算器５３の係数を短期間増加させる。これによりメモリ５１−１〜５１−３の状態は各座標成分４５を反映することが可能である。
【００７８】
座標系変動予測器５８は、係数乗算器５６の出力とメモリ５７−１〜５７−Ｋの出力を用いて誤差の定常的なオフセットの変化率を計算する。誤差がある一定の変化率に従うことは、各座標成分４５が想定した軌道すなわち軌道計算器４１が採用している座標軸と異なる直線上を移動している可能性を示している。この変化率を算出し、その間に移動した距離または予測速度との比率を用いることで、現在の座標軸と実際軌道との角度ずれを計算することが可能である。座標系変動予測値４８−１〜４８−３は、このようにして算出して出力される。
【００７９】
図８に示す座標系更新変換行列生成器６０は、座標系変動予測値４８−１〜４８−３を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列６２を生成する。また、変換行列更新器６１は、現在の変換行列に座標系更新変換行列６２を適用して変換行列を更新する。
【００８０】
測位装置の軌道が直線的な動作をすると想定される場合は、実際の軌道にあわせた座標系を採用することで、軌道の予測をより正確にすることが可能である。これは外乱がない測位結果が得られると仮定した場合に、軌道計算器４１における各座標成分４５と各座標成分予測値４６の差分が定常的に０となることから説明が可能である。実際の軌道と異なる座標系を採用した軌道計算器４１を用いると、各座標軸において定常的な誤差が発生する。
【００８１】
従って、この実施の形態２の軌道予測器１９は、実施の形態１における軌道予測器１９よりも高精度であることが期待できる。
【００８２】
このように、軌道予測器１９が軌道計算の座標系を実際の軌道の向きに逐次あわせる動作を行うことにより、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果がある。また、この実施の形態２の軌道予測器１９は、後述の実施の形態３における軌道予測器１９への適用が可能であることも明らかである。
【００８３】
なお、上記実施の形態２では、測位出力決定器５は、過去の測位出力６と、速度検出器４の出力である過去および現在の速度データ９とを用いて現在の測位装置の位置を予測して予測精度を上げている。
【００８４】
しかしながら、速度データ９を用いずに、過去の測位出力６だけを用いた測位出力決定器でも、現在の測位装置の位置を予測することができる。この測位出力決定器では、速度データ９に関する、速度検出器４、座標変換器４３、及び軌道計算器４１の速度成分を予測する部分は不要となり、それぞれを削除すればよい。また、図７に示す測位出力決定器５の軌道計算器４１において、速度データ４７が入力される係数乗算器５３−７の係数を０に設定するだけで、測位出力６だけを用いた測位出力決定器を実現できる。この場合においても、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現可能になるという効果がある。さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去可能になるという効果がある。
【００８５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る測位装置について図面を参照しながら説明する。
【００８６】
図９は、この実施の形態３に係る測位装置の測位出力決定器の構成を示す図である。なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
【００８７】
図９において、７０は予測位置２０に近い測位結果を複数選択して出力する測位出力複数選択器、７１は測位出力複数選択器７０の複数の選択出力を用いて測位位置を計算して出力する測位出力計算器、７２−１〜７２−Ｌは測位出力複数選択器７０の選択出力である。
【００８８】
上記実施の形態１と異なる点は、予測位置２０に最も近い測位結果を一つ選択するのではなく、予測位置２０に近い測位結果を複数選択し、これらの値を用いて測位出力６を計算することである。
【００８９】
測位出力計算器７１は、１つ目の計算例としては、選択出力７２−１〜７２−Ｌの平均値を計算して出力する。また、２つ目の計算例としては、選択出力７２−１〜７２−Ｌの二乗平均値を計算して出力する。
【００９０】
このように、予測位置２０に近い複数の測位結果を用いて測位出力６を計算することによって、選択した一つの測位結果に含まれる可能性がある誤差要因を除去することが可能になる。
【００９１】
また、複数の測位結果を用いて測位出力を計算することにより、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果がある。また、この実施の形態３の測位出力決定器５は、上記実施の形態２の測位出力決定器５への適用が可能であることも明らかである。
【００９２】
なお、上記実施の形態３では、測位出力決定器５は、過去の測位出力６と、速度検出器４の出力である過去および現在の速度データ９とを用いて現在の測位装置の位置を予測して予測精度を上げている。
【００９３】
しかしながら、速度データ９を用いずに、過去の測位出力６だけを用いた測位出力決定器でも、現在の測位装置の位置を予測することができる。この測位出力決定器では、速度データ９に関する、速度検出器４等の機器は不要となり、それぞれを削除すればよい。この場合においても、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現可能になるという効果がある。さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去可能になるという効果がある。
【００９４】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る測位装置は、以上説明したとおり、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に最も近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力決定器とを備えたので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【００９５】
この発明の請求項２に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記衛星選択器が、前記衛星受信データを組合せた第２の衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器と、前記第２の衛星組合せデータを用いて、前記衛星受信データに基づいてＤＯＰ計算してＤＯＰ値を出力するＤＯＰ計算器と、前記複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器と、前記整列・選択器の出力を用いて前記衛星組合せ生成器の出力の部分集合を選択して前記複数の衛星組合せデータを出力する組合せデータ選択出力器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【００９６】
この発明の請求項３に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に一番近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力選択器と、前記測位出力を用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【００９７】
この発明の請求項４に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記第１の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系予測値を出力する軌道計算器と、前記第２の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第２の座標変換器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【００９８】
この発明の請求項５に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道計算器が、移動体が等加速度運動をしていることを前提として軌道予測計算を行うので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【００９９】
この発明の請求項６に係る測位装置は、以上説明したとおり、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に近い測位結果を複数選択しこれらの値を用いて測位出力を計算して出力する測位出力決定器とを備え、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に近い測位結果を複数選択して選択出力として出力する測位出力複数選択器と、前記測位出力複数選択器からの複数の選択出力を用いて測位位置を計算して測位出力として出力する測位出力計算器と、前記測位出力を用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するので、選択した一つの測位結果に含まれる可能性がある誤差要因を除去することが可能で、また、複数の測位結果を用いて測位出力を計算することにより、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１００】
この発明の請求項７に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記第１の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系予測値を出力するとともに、移動体の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値を出力する軌道計算器と、前記第２の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第２の座標変換器と、前記座標系変動予測値に基づいて軌道予測計算に用いる座標系を更新する座標系更新器とを有するので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１０１】
この発明の請求項８に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道計算器が、移動体が所定の直線上を移動していることを前提として軌道予測計算を行うので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１０２】
この発明の請求項９に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記座標系更新器が、前記座標系変動予測値を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列を生成する座標系更新変換行列生成器と、現在の変換行列に前記座標系更新変換行列を適用して変換行列を更新する変換行列更新器とを有するので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１０３】
この発明の請求項１０に係る測位装置は、以上説明したとおり、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記移動体の速度を検出して速度データを出力する速度検出器と、前記速度データを用いて、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に最も近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力決定器とを備えたので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【０１０４】
この発明の請求項１１に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記衛星選択器が、前記衛星受信データを組合せた第２の衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器と、前記第２の衛星組合せデータを用いて、前記衛星受信データに基づいてＤＯＰ計算してＤＯＰ値を出力するＤＯＰ計算器と、前記複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器と、前記整列・選択器の出力を用いて前記衛星組合せ生成器の出力の部分集合を選択して前記複数の衛星組合せデータを出力する組合せデータ選択出力器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【０１０５】
この発明の請求項１２に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に一番近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力選択器と、前記測位出力、及び前記速度データを用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【０１０６】
この発明の請求項１３に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記速度データの座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系へ変換する第２の座標変換器と、前記第１及び第２の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第３の座標系予測値を出力する軌道計算器と、前記第３の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第３の座標変換器とを有するので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【０１０７】
この発明の請求項１４に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道計算器が、移動体が等加速度運動をしていることを前提として軌道予測計算を行うので、ＤＯＰと相関のない精度劣化などに対しても対応可能な高精度測位が実現でき、さらに、測位装置の軌道予測をすることにより、滑らかな測位軌道を生成することが可能になり、突発的な外乱を除去することができるという効果を奏する。
【０１０８】
この発明の請求項１５に係る測位装置は、以上説明したとおり、複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、前記移動体の速度を検出して速度データを出力する速度検出器と、前記速度データを用いて、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に近い測位結果を複数選択しこられの値を用いて測位出力を計算して出力する測位出力決定器とを備え、前記測位出力決定器が、前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に近い測位結果を複数選択して選択出力として出力する測位出力複数選択器と、前記測位出力複数選択器からの複数の選択出力を用いて測位位置を計算して測位出力として出力する測位出力計算器と、前記測位出力、及び前記速度データを用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有するので、選択した一つの測位結果に含まれる可能性がある誤差要因を除去することが可能で、また、複数の測位結果を用いて測位出力を計算することにより、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１０９】
この発明の請求項１６に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道予測器が、前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、前記速度データの座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系へ変換する第２の座標変換器と、前記第１及び第２の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第３の座標系予測値を出力するとともに、移動体の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値を出力する軌道計算器と、前記第３の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第３の座標変換器と、前記座標系変動予測値に基づいて軌道予測計算に用いる座標系を更新する座標系更新器とを有するので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１１０】
この発明の請求項１７に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記軌道計算器が、移動体が所定の直線上を移動していることを前提として軌道予測計算を行うので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【０１１１】
この発明の請求項１８に係る測位装置は、以上説明したとおり、前記座標系更新器が、前記座標系変動予測値を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列を生成する座標系更新変換行列生成器と、現在の変換行列に前記座標系更新変換行列を適用して変換行列を更新する変換行列更新器とを有するので、複数の測位衛星の情報を用いたより高精度な測位結果を出力できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る測位装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る測位装置の衛星選択器の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の構成を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の軌道計算器の構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の構成を示すブロック図である。
【図７】 この発明の実施の形態２に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の軌道計算器の構成を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態２に係る測位装置の測位出力決定器の軌道予測器の座標系更新器の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態３に係る測位装置の測位出力決定器の構成を示すブロック図である。
【図１０】 従来の測位衛星信号Ｎチャネル受信機の構成を示すブロック図である。
【図１１】 ＧＤＯＰの計算方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 測位衛星信号Ｎチャネル受信機、２ 衛星選択器、３ 測位計算器、４ 速度検出器、５ 測位出力決定器、６ 測位出力、７ 衛星受信データ、８ 衛星組合せデータ、９ 速度データ、１０ 測位結果、１１ 衛星組合せ生成器、１２ ＤＯＰ計算器、１３ 整列・選択器、１４ 組合せデータ選択出力器、１５ 衛星組合せデータ、１６ ＤＯＰ値、１７ 選択信号、１８ 測位出力選択器、１９ 軌道予測器、２０ 予測位置、２１ 差分器、２２ 差分器出力、２３ 座標変換器、２４ 軌道計算器、２５ 座標変換器、２６ 座標変換器、２７ 各座標成分、２８ 各座標成分予測値、２９ 各座標成分、３０ メモリ、３１ 加算器、３２ 係数乗算器、３３ 係数乗算器、３４ 係数３２調整器、４０ 座標変換器、４１ 軌道計算器、４２ 座標変換器、４３ 座標変換器、４４ 座標系更新器、４５ 各座標成分、４６ 各座標成分予測値、４７ 各座標成分、４８ 座標系変動予測値、４９ 座標変換指定値、５０ 初期化信号、５１ メモリ、５２ 加算器、５３ 係数乗算器、５４ 係数乗算器、５５ 係数５３調整器、５６ 係数乗算器、５７ メモリ、５８ 座標系変動予測器、６０ 座標系更新変換行列生成器、６１ 変換行列更新器、６２ 座標系更新変換行列、７０ 測位出力複数選択器、７１ 測位出力計算器、７２ 選択出力。
Claims (18)
- 複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、
前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、
前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、
前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に最も近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力決定器と
を備えたことを特徴とする測位装置。 - 前記衛星選択器は、
前記衛星受信データを組合せた第２の衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器と、
前記第２の衛星組合せデータを用いて、前記衛星受信データに基づいてＤＯＰ計算してＤＯＰ値を出力するＤＯＰ計算器と、
前記複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器と、
前記整列・選択器の出力を用いて前記衛星組合せ生成器の出力の部分集合を選択して前記複数の衛星組合せデータを出力する組合せデータ選択出力器と
を有することを特徴とする請求項１記載の測位装置。 - 前記測位出力決定器は、
前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に一番近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力選択器と、
前記測位出力を用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、
前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器と
を有することを特徴とする請求項１記載の測位装置。 - 前記軌道予測器は、
前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、
前記第１の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系予測値を出力する軌道計算器と、
前記第２の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第２の座標変換器と
を有することを特徴とする請求項３記載の測位装置。 - 前記軌道計算器は、移動体が等加速度運動をしていることを前提として軌道予測計算を行う
ことを特徴とする請求項４記載の測位装置。 - 複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、
前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、
前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、
前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に近い測位結果を複数選択しこれらの値を用いて測位出力を計算して出力する測位出力決定器とを備え、
前記測位出力決定器は、
前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に近い測位結果を複数選択して選択出力として出力する測位出力複数選択器と、
前記測位出力複数選択器からの複数の選択出力を用いて測位位置を計算して測位出力として出力する測位出力計算器と、
前記測位出力を用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、
前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有する
ことを特徴とする測位装置。 - 前記軌道予測器は、
前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、
前記第１の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系予測値を出力するとともに、移動体の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値を出力する軌道計算器と、
前記第２の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第２の座標変換器と、
前記座標系変動予測値に基づいて軌道予測計算に用いる座標系を更新する座標系更新器と
を有することを特徴とする請求項３又は６記載の測位装置。 - 前記軌道計算器は、移動体が所定の直線上を移動していることを前提として軌道予測計算を行う
ことを特徴とする請求項７記載の測位装置。 - 前記座標系更新器は、
前記座標系変動予測値を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列を生成する座標系更新変換行列生成器と、
現在の変換行列に前記座標系更新変換行列を適用して変換行列を更新する変換行列更新器と
を有することを特徴とする請求項７記載の測位装置。 - 複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、
前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、
前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、
前記移動体の速度を検出して速度データを出力する速度検出器と、
前記速度データを用いて、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に最も近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力決定器と
を備えたことを特徴とする測位装置。 - 前記衛星選択器は、
前記衛星受信データを組合せた第２の衛星組合せデータを生成する衛星組合せ生成器と、
前記第２の衛星組合せデータを用いて、前記衛星受信データに基づいてＤＯＰ計算してＤＯＰ値を出力するＤＯＰ計算器と、
前記複数のＤＯＰ値を整列させることでその値の大小により部分集合を選択する整列・選択器と、
前記整列・選択器の出力を用いて前記衛星組合せ生成器の出力の部分集合を選択して前記複数の衛星組合せデータを出力する組合せデータ選択出力器と
を有することを特徴とする請求項１０記載の測位装置。 - 前記測位出力決定器は、
前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に一番近い測位結果を選択して測位出力として出力する測位出力選択器と、
前記測位出力、及び前記速度データを用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、
前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器と
を有することを特徴とする請求項１０記載の測位装置。 - 前記軌道予測器は、
前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、
前記速度データの座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系へ変換する第２の座標変換器と、
前記第１及び第２の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第３の座標系予測値を出力する軌道計算器と、
前記第３の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第３の座標変換器と
を有することを特徴とする請求項１２記載の測位装置。 - 前記軌道計算器は、移動体が等加速度運動をしていることを前提として軌道予測計算を行う
ことを特徴とする請求項１３記載の測位装置。 - 複数の測位衛星からの信号を受信して衛星受信データを出力する受信機と、
前記衛星受信データに基づいて、測位計算の対象となる測位衛星の組合せを複数選択して複数の衛星組合せデータを出力する衛星選択器と、
前記衛星受信データ、及び前記複数の衛星組合せデータに基づいて測位計算を行い、前記複数の衛星組合せデータに対応した、移動体の複数の測位結果を出力する測位計算器と、
前記移動体の速度を検出して速度データを出力する速度検出器と、
前記速度データを用いて、前記複数の測位結果の中から前記移動体の予測位置に近い測位結果を複数選択しこられの値を用いて測位出力を計算して出力する測位出力決定器とを備え、
前記測位出力決定器は、
前記複数の測位結果、及び前記測位結果と予測位置との差分を用いて、前記予測位置に近い測位結果を複数選択して選択出力として出力する測位出力複数選択器と、
前記測位出力複数選択器からの複数の選択出力を用いて測位位置を計算して測位出力として出力する測位出力計算器と、
前記測位出力、及び前記速度データを用いて移動体の軌道を予測し、前記予測位置を出力する軌道予測器と、
前記測位結果と前記予測位置の差分を計算する差分器とを有する
ことを特徴とする測位装置。 - 前記軌道予測器は、
前記測位出力の座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第１の座標系に変換する第１の座標変換器と、
前記速度データの座標系を緯度、経度、及び高さで表現する第２の座標系へ変換する第２の座標変換器と、
前記第１及び第２の座標系に基づき、所定のモデルを用いて軌道予測計算を行い、緯度、経度、及び高さで表現する第３の座標系予測値を出力するとともに、移動体の軌道が現在用いている座標系から変動していることを予測する座標系変動予測値を出力する軌道計算器と、
前記第３の座標系予測値から前記予測位置の座標系に変換する第３の座標変換器と、
前記座標系変動予測値に基づいて軌道予測計算に用いる座標系を更新する座標系更新器と
を有することを特徴とする請求項１２又は１５記載の測位装置。 - 前記軌道計算器は、移動体が所定の直線上を移動していることを前提として軌道予測計算を行う
ことを特徴とする請求項１６記載の測位装置。 - 前記座標系更新器は、
前記座標系変動予測値を用いて各座標軸と予測される軌道との角度ずれを算出し、これを補償する方向に座標変換行列を回転するような座標系更新変換行列を生成する座標系更新変換行列生成器と、
現在の変換行列に前記座標系更新変換行列を適用して変換行列を更新する変換行列更新器と
を有することを特徴とする請求項１６記載の測位装置。
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