JP4109370B2 - 衛星航法補強システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は衛星航法補強システム(Satellite Based Augmentation System,以下、「SBAS」という)の補強データ中継装置に関し、特にSBASにおける測位精度を改善するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
GPSサービスの不具合を解消するため、米国のWAAS(Wide Area Augmentation System;広域補強システム)、欧州のEGNOS(European Geostationary Navigation Overlay Service)、日本のMSAS(MTSAT(Multi-functional Transport Satellite) Satellite-based Augmentation System;運輸多目的衛星用衛星航法補強システム)など、各種SBASが実現されつつある。
【0003】
かかるSBASでは、分散配置された複数のモニタ局で得られた補正データが静止衛星(以下、「SBAS衛星」という)に一旦集約され、そこから移動体に向けて補強信号(GPS衛星毎の誤差データ、電離層補正データ、GPS衛星のインテグリティデータ、SBAS衛星の軌道データなどの補強データを含む)として送信される。
【0004】
図3は、SBASの補強信号を受信して測位演算を行うSBAS受信機の一般的構成を示す図である。同図に示すように、SBAS受信機100は、GPS受信処理部12と、GPS復調部14と、SBAS受信処理部16と、SBAS復調部18と、測位演算部20と、測位結果出力部22と、を含んで構成されている。
【0005】
まず、GPS受信処理部12は、GPS衛星から送信されるGPS信号を受信する。そして、GPS復調部14では、受信したGPS信号から航法データが復調される。この航法データには、GPS衛星毎の軌道データや時刻データが含まれる。また、SBAS受信処理部16は、SBAS衛星からSBAS補強信号を受信する。SBAS復調部18では、この受信したSBAS補強信号から補強データを復調する。この補強データには、GPS衛星毎の誤差データ、電離層補正データ、GPS衛星毎のインティグリティデータ(不具合情報)、SBAS衛星の軌道データなどが含まれる。
【0006】
測位演算部20では、GPS復調部14で復調された航法データとSBAS復調部18で復調された補強データとに基づき、当該SBAS受信機100の位置が算出される。そして、算出された位置は測位結果出力部22にて例えば表示出力される。
【0007】
かかるSBASでは、GPSの不具合情報(使用不可又は不具合の程度)を移動体に提供するインテグリティ機能、GPS衛星と同様の信号を提供し、あたかも1個のGPS衛星が追加されたのと同様の効果を持たせるレンジング機能、GPS衛星毎の信号の有する誤差を移動体に提供するディファレンシャル補正機能など、有用な機能が実現される。
【0008】
中でも、ディファレンシャル補正機能では、SBAS衛星に集約される補正データが全てのGPS衛星に関わるものであるため、広範囲にわたり、測位精度を向上させることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、SBAS受信機100がSBAS補強信号を利用した測位を行ったとしても、補強データ自体に一定の誤差が残存しており、依然として数メートルの測位誤差は残るとされている。
【0010】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、補強データに含まれる誤差を既知点に設置されたSBAS受信機にて補正し、それを未知点のSBAS受信機で利用することにより、測位精度を改善することのできる衛星航法補強システムを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る衛星航法補強システムは、既知点受信機と未知点受信機とを含む衛星航法補強システムであって、前記既知点受信機は、衛星航法補強システムの静止衛星から送信される補強データを受信する既知点補強データ受信手段と、GPS衛星から送信される航法データを受信する航法データ受信手段と、前記補強データと前記航法データとに基づいて前記GPS衛星に対する疑似距離を算出するとともに、前記航法データに含まれる前記GPS衛星の位置と当該既知点受信機の位置とに基づいて前記GPS衛星と当該既知点受信機との真の距離を算出し、前記疑似距離と前記真の距離とに基づいて前記補強データに含まれる誤差を算出する誤算算出手段と、前記誤差を前記未知点受信機に送信する誤差送信手段と、を含み、前記未知点受信機は、衛星航法補強システムの静止衛星から送信される補強データを受信する未知点補強データ受信手段と、GPS衛星から送信される航法データを受信する航法データ受信手段と、前記既知点受信機から送信される前記誤差を受信する誤差受信手段と、前記未知点補強データ受信手段により受信される補強データを、前記誤差受信手段により受信される誤差に基づいて補正する補強データ補正手段と、該補強データ補正手段による補正済みの補強データと前記航法データとに基づいて、現在位置を算出する測位演算手段と、を含むことを特徴とする。
【0012】
すなわち、現在技術開発が進んでいるSBASでは、上述したように、測位精度の改善は数メートルの疑似距離誤差に留まる。本発明では、既知点受信機にてSBASの補強データとGPSの航法データとに基づいてGPS衛星に対する疑似距離を算出し、さらに航法データに含まれるGPS衛星の位置と当該既知点受信機の位置とに基づいてGPS衛星と既知点受信機との間の真の距離を算出する。そして、その算出した疑似距離及び真の位置とに基づいて補強データに含まれる誤差を算出する。その後、その誤差を未知点受信機に送信し、そこで補強データを補正する。こうすれば、未知点受信機における測位精度を改善することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
【0014】
図1は、本発明の実施の形態に係る衛星航法補強システムで用いられる既知点SBAS受信機の構成を示す図である。また、図2は、本発明の実施の形態に係る衛星航法補強システムで用いられる未知点SBAS受信機の構成を示す図である。
【0015】
まず、図1に示す既知点SBAS受信機10は、既知点に設置される受信機であり、GPS受信処理部12と、GPS復調部14と、SBAS受信処理部16と、SBAS復調部18と、誤差演算部24と、誤差送信部26と、を含んで構成されている。このうち、GPS受信処理部12と、GPS復調部14と、SBAS受信処理部16と、SBAS復調部18と、は従来のSBAS受信機100と同様の構成であるから、ここでは同一符号を付して説明を省略する。
【0016】
既知点SBAS受信機10の誤差演算部24には、GPS復調部14で復調された航法データ、SBAS復調部18で復調された補強データ、及び当該既知点SBAS受信機10の設置位置、すなわち真の位置が入力されている。誤差演算部24では、まず航法データと補強データとに基づいてGPS衛星に対する疑似距離を算出するとともに、航法データに含まれるGPS衛星の位置と当該既知点SBAS受信機10の真の位置とに基づいてGPS衛星と既知点SBAS受信機10の間の真の距離を算出する。そして、その真の距離と疑似距離とに基づき、補強データに含まれる誤差を算出する。
【0017】
算出された誤差は、誤差送信部26により未知点SBAS受信機32に送信される。この送信は、海上中波ビーコン波、FM多重波、衛星回線(例えばインマルサット)、電話回線などの所定通信回線により行われる。また、既知点SBAS受信機10と未知点SBAS受信機32との間の誤差の送受信をDGPS(ディファレンシャルGPS)のフォーマットで行うことにしてもよい。
【0018】
次に、図2に示す未知点SBAS受信機32は、船舶、自動車、航空機等に取り付けられるものであり、GPS受信処理部12と、GPS復調部14と、SBAS受信処理部16と、SBAS復調部18と、誤差受信部28と、補強データ補正部30と、測位演算部20と、測位結果出力部22と、を含んで構成されている。このうち、GPS受信処理部12と、GPS復調部14と、SBAS受信処理部16と、SBAS復調部18と、測位演算部20と、測位結果出力部22と、は従来のSBAS受信機100と同様の構成であるから、ここでは同一符号を付して説明を省略する。
【0019】
未知点SBAS受信機32では、既知点SBAS受信機10の誤差送信部26から送信される誤差が誤差受信部28により受信される。この誤差は、補強データ補正部30に入力される。補強データ補正部30にはSBAS復調部18で復調された補強データも入力されている。そして、補強データ補正部30では、その入力された補強データを誤差受信部28から入力された誤差に基づき、補正する。
【0020】
この補正済みの補強データは、測位演算部20に入力され、未知点SBAS受信機32の位置算出に用いられる。そして、算出された位置は測位結果出力部22により、例えばディスプレイ等で表示出力される。
【0021】
以上の衛星航法補強システムによれば、未知点SBAS受信機32にて、SBAS衛星から送信される補強データに含まれる誤差を取り除き、高精度に位置を算出することができる。
【0022】
なお、本発明は上記実施の形態に係る衛星航法補強システムに限定されず、また、以上説明した衛星航法補強システムは本発明の趣旨の範囲内で種々の変形実施が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る衛星航法補強システムの既知点SBAS受信機の構成を示す図である。
【図2】 本発明の実施の形態に係る衛星航法補強システムの未知点SBAS受信機の構成を示す図である。
【図3】 従来技術に係る衛星航法補強システムのSBAS受信機の構成を示す図である。
【符号の説明】
10 既知点SBAS受信機、12 GPS受信処理部、14 GPS復調部、16 SBAS受信処理部、18 SBAS復調部、20 測位演算部、22測位結果出力部、24 誤差演算部、26 誤差送信部、28 誤差受信部、30 補強データ補正部、32 未知点SBAS受信機。
Claims (1)
- 既知点受信機と未知点受信機とを含む衛星航法補強システムであって、
前記既知点受信機は、
衛星航法補強システムの静止衛星から送信される補強データを受信する既知点補強データ受信手段と、
GPS衛星から送信される航法データを受信する航法データ受信手段と、
前記補強データと前記航法データとに基づいて前記GPS衛星に対する疑似距離を算出するとともに、前記航法データに含まれる前記GPS衛星の位置と当該既知点受信機の位置とに基づいて前記GPS衛星と当該既知点受信機との真の距離を算出し、前記疑似距離と前記真の距離とに基づいて前記補強データに含まれる誤差を算出する誤算算出手段と、
前記誤差を前記未知点受信機に送信する誤差送信手段と、を含み、
前記未知点受信機は、
衛星航法補強システムの静止衛星から送信される補強データを受信する未知点補強データ受信手段と、
GPS衛星から送信される航法データを受信する航法データ受信手段と、
前記既知点受信機から送信される前記誤差を受信する誤差受信手段と、
前記未知点補強データ受信手段により受信される補強データを、前記誤差受信手段により受信される誤差に基づいて補正する補強データ補正手段と、
該補強データ補正手段による補正済みの補強データと前記航法データとに基づいて、現在位置を算出する測位演算手段と、
を含むことを特徴とする衛星航法補強システム。
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