JP7153842B2 - 測位方法および測位端末 - Google Patents

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Description

本開示は、測位衛星（以下、測位に利用できる人工衛星を総称して「衛星」とする）からの信号を利用して干渉測位を行う場合の測位方法および測位端末に関する。
従来、静止状態の対象物を高精度に測量するために、ＲＴＫ（Real Time Kinematic）法による干渉測位（ＲＴＫ演算）が利用されている。ＲＴＫ法とは、衛星が送信する測位信号の搬送波位相積算値を用いて所定の地点の測位を行うものである。このＲＴＫ法による干渉測位を、移動体の測位に適用することにより、移動体の高精度な測位を実現することが期待されている。
車輌等の移動体に取り付けられた測位端末は、ＲＴＫ演算を行う際、ＧＮＳＳ（GlobalNavigation Satellite System）の衛星（図示せず）からの測位信号を受信する。なお、ＧＮＳＳとは、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＢｅｉＤｏｕ、ＧＬＯＮＡＳＳ等の民間航空航法に使用可能な性能（精度・信頼性）を持つ衛星航法システムの総称である。測位信号には、ＧＰＳ衛星から送信されるＬ１信号（１５７５．４２ＭＨｚ）、Ｌ２信号（１２２７．６０ＭＨｚ）等がある。
特許文献１には、移動体の測位前の位置、移動体の速度ベクトル、速度ベクトル算出の時間間隔に基づいて解の探索範囲の中心を求め、探索範囲を制限して、ＲＴＫ演算により、衛星からの測位信号の整数アンビギュイティを決定する測位端末が開示されている。
特許文献２には、複数の受信部（アンテナ）それぞれで受信した衛星からの測位信号を用いて測位解を算出し、各測位解が、高精度な測位解（フィックス解）であるのか低精度な測位解（フロート解）であるのかを判断する測位端末が開示されている。
特開２０１０－７１６８６号公報 特開平１０－６２５１２号公報
都市部など、遮蔽が多い環境では、ＲＴＫ演算において、フロート解が算出される割合が増加する傾向にある。
本開示の一態様は、ＲＴＫ演算において、フロート解が算出される割合を低減させ、フィックス解が算出される割合を増加させることができる測位方法および測位端末を開示する。
本開示の一態様に係る測位方法は、複数の衛星から送信された測位信号に基づいて移動体の座標を決定する測位方法であって、第１アンテナと第２アンテナのそれぞれについて、前記第１アンテナと前記第２アンテナのそれぞれが受信した前記測位信号に基づく測位端末測位データと基準局から取得された基準局測位データとに基づくＲＴＫ法による測位演算を行うことで、前記移動体の位置を推測した解であるフロート解、あるいは、前記フロート解の精度を高めた解であるフィックス解を算出し、前記第１アンテナについてフロート解が算出され、前記第２アンテナについてフィックス解が算出された場合、前記第１アンテナの位置を前記第２アンテナのフィックス解に基づいて推定し、前記第１アンテナの推定位置を含む探索範囲において前記第１アンテナのフロート解の精度を高めることにより前記第１アンテナのフィックス解を推定する。
本開示の一態様に係る測位端末は、複数の衛星から送信された測位信号に基づいて移動体の座標を決定するプロセッサを具備し、前記プロセッサは、第１アンテナと第２アンテナのそれぞれについて、前記第１アンテナと前記第２アンテナのそれぞれが受信した前記測位信号に基づく測位端末測位データと基準局から取得された基準局測位データとに基づくＲＴＫ法による測位演算を行うことで、前記移動体の位置を推測した解であるフロート解、あるいは、前記フロート解の精度を高めた解であるフィックス解を算出し、前記第１アンテナについてフロート解が算出され、前記第２アンテナについてフィックス解が算出された場合、前記第１アンテナの位置を前記第２アンテナのフィックス解に基づいて推定し、前記第１アンテナの推定位置を含む探索範囲において前記第１アンテナのフロート解の精度を高めることにより前記第１アンテナのフィックス解を推定する。
本開示の一態様によれば、ＲＴＫ演算において、フロート解が算出される割合を低減させ、フィックス解が算出される割合を増加させることができる。
図１は、一実施の形態に係る測位システムの構成を示す図である。 図２は、一実施の形態に係る基準局の構成を示すブロック図である。 図３は、一実施の形態に係る測位端末の構成を示すブロック図である。 図４Ａは、従来の座標出力例を示す図である。 図４Ｂは、実施の形態の座標出力例を示す図である。 図５Ａは、一実施の形態に係る測位処理を示すフロー図である。 図５Ｂは、一実施の形態に係る測位処理を示すフロー図である。
以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
＜測位システムの構成＞
まず、本実施の形態に係る測位システム１の構成について図１を用いて説明する。図１に示すように、測位システム１は、基準局１０と、測位端末２０と、から構成される。基準局１０は、地球上の座標が既知である箇所に設置される。測位端末２０は、座標を求める対象である移動体（例えば車輌など）に設置される。
測位システム１は、測位端末２０の位置を計測し、測位端末２０の地球上の座標を求める。座標は、例えば、緯度・経度・高度の三次元座標が一般的であるが、緯度・経度などの二次元座標であってもよい。
基準局１０は、ＧＮＳＳ衛星から受信した測位信号に基づいて基準局１０の測位データ（以下、「基準局測位データ」という）を生成し、測位端末２０に送信する。なお、測位データの詳細については後述する。
測位端末２０は、ＧＮＳＳ衛星から受信した測位信号に基づいて測位端末２０の測位データ（以下、「測位端末測位データ」という）を生成し、基準局測位データ及び測位端末測位データを用いて１エポック毎にＲＴＫ法による干渉測位処理を行い、移動体の座標を出力する。エポックは、データ取得時刻のことであり、エポック間隔はデータ取得時刻の時間間隔（周期）を表す時間単位である。例えば、測位端末２０が５Ｈｚで動作する場合、１秒間に５つのデータが取得されるため、エポック間隔は０．２秒となる。なお、測位端末２０には、測位用の専用端末、測位機能を有するパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、測位サービスを行うサーバ等が含まれる。
＜基準局の構成＞
次に、本実施の形態に係る基準局１０の構成について図２を用いて説明する。図２に示すように、基準局１０は、プロセッサ１０１と、記憶部１０２と、入力部１０３と、出力部１０４と、通信部１０５と、受信部１０６と、バス１１０と、を有している。
プロセッサ１０１は、バス１１０を介して基準局１０の他の要素を制御する。プロセッサ１０１として、例えば、汎用ＣＰＵ（Central Processing Unit）が用いられる。また、プロセッサ１０１は、所定のプログラムを実行することにより、測位信号に基づいて基準局測位データを生成する。
記憶部１０２は、他の要素から様々な情報を取得し、一時的あるいは恒久的にその情報を保持する。記憶部１０２は、いわゆる一次記憶装置と二次記憶装置の総称である。記憶部１０２は、物理的に複数配置されても良い。記憶部１０２として、例えば、ＤＲＡＭ（Direct Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）が用いられる。
入力部１０３は、外部からの情報を受け付ける。入力部１０３が受け付ける外部からの情報には、基準局１０の操作者からの入力に関する情報などが含まれる。一例としてキーボード等の入力インターフェースを用いることで入力部１０３を構成することができる。
出力部１０４は、外部へ情報を提示する。出力部１０４が提示する情報には、測位に関する情報などが含まれる。一例としてディスプレイ等の既存の出力インターフェースを用いることで出力部１０４を構成することができる。
通信部１０５は、通信路を介して外部の機器と通信を行う。通信部１０５が通信する対象（通信対象）の機器には、測位端末２０が含まれる。一例として無線ＬＡＮ通信網、３Ｇ通信網など既存の通信網と通信可能な通信インターフェースを用いることで通信部１０５を構成することができる。
受信部１０６は、アンテナを有し、当該アンテナに受信された衛星からの測位信号に対して、増幅、ダウンコンバート等の受信処理を行い、受信処理後の測位信号を、バス１１０を介してプロセッサ１０１に出力する。
なお、上記の基準局１０の構成は一例である。基準局１０の各構成要素の一部を統合して構成することもできる。基準局１０の各構成要素の一部を複数の要素に分割して構成することもできる。基準局１０の各構成要素の一部を省略することもできる。基準局１０に他の要素を付加して構成することもできる。
＜測位端末の構成＞
次に、本実施の形態に係る測位端末２０の構成について図３を用いて説明する。図３に示すように、測位端末２０は、プロセッサ２０１と、記憶部２０２と、入力部２０３と、出力部２０４と、通信部２０５と、第１受信部２０６と、第２受信部２０７と、バス２１０と、を備えている。
プロセッサ２０１は、バス２１０を介して測位端末２０の他の要素を制御する。プロセッサ２０１として、例えば、汎用ＣＰＵが用いられる。また、プロセッサ２０１は、所定のプログラムを実行することにより、第１受信部２０６（アンテナＡ１）が受信した測位信号に基づいて第１測位端末測位データを生成し、第２受信部２０７（アンテナＡ２）が受信した測位信号に基づいて第２測位端末測位データを生成する。また、本実施の形態では、プロセッサ２０１が、基準局測位データ、第１測位端末測位データおよび第２測位端末測位データを用いて移動体の座標を算出して出力する機能を備えている。このプロセッサ２０１の機能の詳細については後述する。
記憶部２０２は、他の要素から様々な情報を取得し、一時的あるいは恒久的にその情報を保持する。記憶部２０２は、いわゆる一次記憶装置と二次記憶装置の総称である。記憶部２０２は、物理的に複数配置されても良い。記憶部２０２として、例えば、ＤＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤが用いられる。
入力部２０３は、外部からの情報を受け付ける。入力部２０３が受け付ける外部からの情報には、測位端末２０の操作者からの入力に関する情報などが含まれる。一例としてキーボード等の入力インターフェースを用いることで入力部２０３を構成することができる。
出力部２０４は、外部へ情報を提示する。出力部２０４が提示する情報には、測位に関する情報などが含まれる。一例としてディスプレイ等の既存の出力インターフェースを用いることで出力部２０４を構成することができる。
通信部２０５は、通信路を介して外部の機器と通信を行う。通信部２０５が通信する対象（通信対象）の機器には、基準局１０が含まれる。一例として無線ＬＡＮ通信網、３Ｇ通信網など既存の通信網と通信可能な通信インターフェースを用いることで通信部２０５を構成することができる。
第１受信部２０６は、アンテナＡ１を有し、アンテナＡ１に受信された衛星からの測位信号に対して、増幅、ダウンコンバート等の受信処理を行い、受信処理後の測位信号を、バス２１０を介してプロセッサ２０１に出力する。第２受信部２０７は、アンテナＡ２を有し、アンテナＡ２に受信された衛星からの測位信号に対して、増幅、ダウンコンバート等の受信処理を行い、受信処理後の測位信号を、バス２１０を介してプロセッサ２０１に出力する。なお、以下では、アンテナＡ１とアンテナＡ２との距離Ｌを「アンテナ間距離Ｌ」という。また、アンテナＡ１とアンテナＡ２とを結んだ直線の現在の方位角θを「アンテナ方位角θ」という。
なお、上記の測位端末２０の構成は一例である。測位端末２０の各構成要素の一部を統合して構成することもできる。測位端末２０の各構成要素の一部を複数の要素に分割して構成することもできる。測位端末２０の各構成要素の一部を省略することもできる。測位端末２０に他の要素を付加して構成することもできる。
＜測位端末のプロセッサの移動体座標出力機能＞
次に、測位端末２０のプロセッサ２０１の移動体の座標を出力する機能について詳細に説明する。
プロセッサ２０１は、基準局測位データと第１測位端末測位データとに基づいて、および、基準局測位データと第２測位端末測位データとに基づいて、それぞれ、１エポック毎にＲＴＫ法による干渉測位（ＲＴＫ演算）を実行し、測位解（フィックス解またはフロート解）を算出する。以下、基準局測位データと測位端末測位データ（第１測位端末測位データあるいは第２測位端末測位データ）とを用いたＲＴＫ演算によって得られる測位解を「ＲＴＫ測位解」という。また、基準局測位データと第１測位端末測位データとを用いたＲＴＫ演算によって得られる測位解を「第１ＲＴＫ測位解」という。また、基準局測位データと第２測位端末測位データとを用いたＲＴＫ演算によって得られる測位解を「第２ＲＴＫ測位解」という。第１ＲＴＫ測位解はアンテナＡ１の位置を示し、第２ＲＴＫ測位解はアンテナＡ２の位置を示す。
プロセッサ２０１は、ＲＴＫ演算によって得られるＡＲ（Ambiguity Ratio）値を用いて品質チェックを行い、ＡＲ値が所定の閾値（例えば３．０）以上の場合には、ＲＴＫ測位解がフィックス解であると判定し、ＡＲ値が所定の閾値（例えば３．０）未満の場合には、ＲＴＫ測位解がフロート解であると判定する。
プロセッサ２０１は、第１ＲＴＫ測位解、第２ＲＴＫ測位解の一方がフィックス解で他方がフロート解である場合、フィックス解のＲＴＫ測位解、アンテナ間距離Ｌおよびアンテナ方位角θを用いて探索範囲を絞り、フロート解となったＲＴＫ測位解における探索範囲内の整数アンビギュイティを該ＲＴＫ測位解のフィックス解と推定する。以下、上記の推定処理によって得られたフィックス解を「推定フィックス解」という。
プロセッサ２０１は、フィックス解の第１ＲＴＫ測位解および第２ＲＴＫ測位解を移動体の現在の座標とする。ただし、プロセッサ２０１は、第１ＲＴＫ測位解、第２ＲＴＫ測位解のいずれもフロート解である場合には、フロート解の第１ＲＴＫ測位解および第２ＲＴＫ測位解を移動体の現在の座標とする。なお、第１ＲＴＫ測位解と第２ＲＴＫ測位解は、理想的な結果が得られた場合には、アンテナ間距離Ｌだけ互いに離れた座標になる。したがって、移動体の現在の座標として１つの座標を出力する必要がある場合には、第１ＲＴＫ測位解と第２ＲＴＫ測位解の中間地点の座標を出力してもよい。また、必要に応じて、第１ＲＴＫ測位解の座標と第２ＲＴＫ測位解の座標との両方を出力しても構わない。
そして、プロセッサ２０１は、１エポック毎に移動体の現在の座標を出力部２０４に出力する。なお、プロセッサ２０１が測位を行い、第１ＲＴＫ測位解および第２ＲＴＫ測位解を出力するまでの測位処理のフローについては後述する。
＜測位データ＞
次に、測位データについて説明する。本実施の形態において測位データには擬似距離情報、搬送波位相情報およびドップラー周波数情報が含まれる。
擬似距離情報とは、衛星と自局（基準局１０あるいは測位端末２０）との距離に関する情報である。プロセッサ（プロセッサ１０１あるいはプロセッサ２０１）は、測位信号を解析することにより衛星と自局との距離を算出することができる。具体的には、プロセッサは、まず、（１）測位信号が搬送したコードのパターンと自局が生成したコードのパターンとの相違、および、（２）測位信号に含まれるメッセージ（ＮＡＶＤＡＴＡ）に含まれる衛星の信号生成時刻と自局の信号受信時刻、の２つの情報に基づいて測位信号の到達時間を求める。そして、プロセッサは、当該到達時間に光速を乗ずることにより衛星と自局との擬似距離を求める。この距離には衛星のクロックと自局のクロックとの相違等に起因する誤差が含まれる。通常、この誤差を軽減させるために４つ以上の衛星に対して擬似距離情報が生成される。
搬送波位相情報とは、自局が受信した測位信号の位相である。測位信号は所定の正弦波である。プロセッサは、受信した測位信号を解析することにより測位信号の位相を算出することができる。
ドップラー周波数情報とは、衛星と自局との相対的な速度に関する情報である。プロセッサは、測位信号を解析することによりドップラー周波数情報を生成することができる。
以上のようにして、基準局１０のプロセッサ１０１および測位端末２０のプロセッサ２０１によって、それぞれ測位データが生成される。
＜ＲＴＫ演算＞
ＲＴＫ演算について説明する。ＲＴＫ演算は干渉測位の一つであるＲＴＫ法を実行する演算である。
ＲＴＫ法とは、衛星が送信する測位信号の搬送波位相積算値を用いて所定の地点の測位を行うものである。搬送波位相積算値とは、衛星から所定の地点までの（１）測位信号の波の数と（２）位相との和である。搬送波位相積算値が求まれば、測位信号の周波数（および波長）が既知であるので、衛星から所定の地点までの距離を求めることができる。測位信号の波の数は、未知数であるので整数アンビギュイティまたは整数値バイアスと呼ばれる。
ＲＴＫ法を実行するにあたって重要なことはノイズの除去と、整数アンビギュイティの推定（決定）である。
ＲＴＫ法では、二重差と呼ばれる差を演算することにより、ノイズの除去を行うことができる。二重差とは２つの衛星に対する１つの受信機の搬送波位相積算値の差（一重差）を２つの受信機（本実施の形態においては基準局１０と測位端末２０）の間でそれぞれ算出した値の差である。本実施の形態においてはＲＴＫ法を用いた測位のために４つ以上の衛星を使用する。従って、４つ以上の衛星の組み合わせの数だけ二重差を演算することになる。この演算では、基準局測位データおよび測位端末測位データが用いられる。
ＲＴＫ法では、整数アンビギュイティの推定を様々な方法で行うことができる。例えば、（１）最小二乗法によるフロート解の推定、および、（２）フロート解に基づくフィックス解の検定という手順を実行することにより整数アンビギュイティの推定を行うことができる。
最小二乗法によるフロート解の推定は、時間単位毎に生成した二重差の組み合わせを用いて連立方程式を作成し、作成した連立方程式を最小二乗法によって解くことにより実行される。連立方程式はエポック毎に生成される。この演算では、基準局測位データ、測位端末測位データおよび基準局１０の既知の座標が用いられる。このようにして求められた整数アンビギュイティの実数推定値をフロート解（推測解）と呼ぶ。
以上のようにして求められたフロート解は実数であるのに対して、整数アンビギュイティの真の値は整数である。よって、フロート解を丸めることにより整数値にする作業が必要になる。しかし、フロート解を丸める組み合わせには複数通りの候補が考えられる。従って、候補の中から正しい整数値を検定する必要がある。検定によって整数値アンビギュイティとしてある程度確からしいとされた解をフィックス解（精密測位解）と呼ぶ。本実施の形態ではＲＴＫ演算によって得られるＡＲ値を用いて品質チェックを行い、品質チェックの結果に基づいて正しい整数値を検定する。なお、整数値の候補の絞込みを効率化するために基準局測位データが用いられる。
＜アンテナ間距離Ｌ＞
本実施の形態では、後述するとおり、第１ＲＴＫ測位解および第２ＲＴＫ測位解を相互に補完するため、アンテナＡ１とアンテナＡ２の特性を異ならせる必要がある。したがって、アンテナ間距離Ｌは、ある程度離れていることが望ましい。アンテナ間距離Ｌは、測位端末２０の移動もしくは回転に影響されず一定であり、記憶部２０２に記憶される。プロセッサ２０１は、第１ＲＴＫ測位解あるいは第２ＲＴＫ測位解がフロート解として得られ、そのフィックス解を推定する際に、記憶部２０２に記憶されたアンテナ間距離Ｌを用いる。
＜アンテナ方位角θ＞
プロセッサ２０１は、第１ＲＴＫ測位解および第２ＲＴＫ測位解がフィックス解として得られた場合には、第１ＲＴＫ測位解および第２ＲＴＫ測位解を用いてアンテナ方位角θを算出し、記憶部２０２に記憶させる。また、プロセッサ２０１は、第１ＲＴＫ測位解あるいは第２ＲＴＫ測位解がフロート解として得られ、そのフィックス解を推定する際に、記憶部１０２に記憶されたアンテナ方位角θを用いる。なお、アンテナ方位角θは、測位端末２０の回転により時々刻々変化するが、エポック間隔（例えば０．２秒間）で急激に変化する可能性は低いので、フィックス解を推定する際に、１エポック前に算出されたアンテナ方位角θを用いても十分な精度を得ることができる。
また、測位端末２０が、回転しない、あるいは、決まった角度でしか回転しない場合など、正確なアンテナ方位角θを特定できる状況であれば、その角度をアンテナ方位角θとして用いても良い。また、第１ＲＴＫ測位解あるいは第２ＲＴＫ測位解のいずれかがフロート解でしか得られていない場合には、過去に第１ＲＴＫ測位解および第２ＲＴＫ測位解の両方がフィックス解として得られた時点で算出されたアンテナ方位角θをそのまま使い続けてもよい。
＜座標出力の一例＞
次に、本実施の形態に係る測位端末２０の座標出力の一例について、図４を用いて説明する。図４Ａは従来の座標出力例を示す図である。図４Ｂは本実施の形態の座標出力例を示す図である。なお、図４Ａ、図４Ｂでは、フィックス解は四角印、フロート解は三角印、推定フィックス解は丸印で図示される。また、出力される解は黒塗り、出力されない解は白塗りで図示される。
従来では、移動体の現在の座標を出力する際に、ＲＴＫ演算によって算出された第１ＲＴＫ測位解、第２ＲＴＫ測位解を、そのまま使用する。ＲＴＫ演算では、一旦フロート解が算出された場合、その後連続してフロート解が連続して算出される傾向にある。また、都市部など、遮蔽が多い環境では、ＲＴＫ演算において、フロート解が算出される可能性が高くなる。したがって、図４Ａに示すように、従来の方法では、特に遮蔽が多い環境において、フロート解が算出される割合が増加する。
本実施の形態では、測位端末２０は、ＲＴＫ演算によって算出された第１ＲＴＫ測位解および第２ＲＴＫ測位解のいずれもフィックス解である場合には、該フィックス解を用いて移動体の現在の座標を算出する。
また、測位端末２０は、ＲＴＫ演算によって算出された第１ＲＴＫ測位解がフィックス解で、第２ＲＴＫ測位解がフロート解である場合には、第１ＲＴＫ測位解、アンテナ間距離Ｌおよびアンテナ方位角θに基づいてアンテナＡ２の位置を中心とする探索範囲を設定し、探索範囲内の整数アンビギュイティを第２ＲＴＫ測位解の推定フィックス解とする。そして、測位端末２０は、第１ＲＴＫ測位解のフィックス解および第２ＲＴＫ測位解の推定フィックス解を用いて移動体の現在の座標を算出する（タイミングＴ４０１）。
また、測位端末２０は、ＲＴＫ演算によって算出された第１ＲＴＫ測位解がフィックス解で、第２ＲＴＫ測位解がフィックス解である場合には、第２ＲＴＫ測位解、アンテナ間距離Ｌおよびアンテナ方位角θに基づいてアンテナＡ１の位置を中心とする探索範囲を設定し、探索範囲内の整数アンビギュイティを第１ＲＴＫ測位解の推定フィックス解とする。そして、測位端末２０は、第１ＲＴＫ測位解の推定フィックス解および第２ＲＴＫ測位解のフィックス解を用いて移動体の現在の座標を算出する（タイミングＴ４０２）。
このように、本実施の形態では、第１ＲＴＫ測位解、第２ＲＴＫ測位解の一方がフィックス解で他方がフロート解である場合、フロート解が算出された方のアンテナについて、他方のアンテナのフィックス解から推定される範囲内において整数アンビギュイティを探索し、フィックス解を推定する。
これにより、フロート解を速やかにフィックス解に戻すことができるので、図４Ｂに示すように、フロート解が算出される割合を低減させ、フィックス解が算出される割合を増加させることができる。
＜測位処理のフロー＞
次に、本実施の形態に係る測位処理のフローについて図５Ａ、図５Ｂを用いて説明する。なお、本実施の形態では、測位端末２０が測位処理を行う例を説明する。ただし、本開示の測位処理は、測位端末２０によって行われるものに限定されず、例えば、測位システム１の内部に追加された汎用コンピュータによって実行されても良い。測位処理を開始するタイミングについては特に限定は無い。例えば、測位端末２０の電源が投入された際に、測位処理を開始しても良い。また、測位端末２０の入力部２０３によって測位処理を開始するコマンドが入力された際に、測位処理を開始しても良い。
まず、ＳＴ５０１において、第１受信部２０６（アンテナＡ１）および第２受信部２０７（アンテナＡ２）が、それぞれ、受信可能な全ての衛星のそれぞれから測位信号を受信する。そして、ＳＴ５０２、５０３において、プロセッサ２０１が、第１受信部２０６が受信した測位信号を用いて第１測位端末測位データを生成し、第２受信部２０７が受信した測位信号を用いて第２測位端末測位データを生成する。また、ＳＴ５０４において、通信部２０５が基準局１０から基準局測位データを受信する。
次に、ＳＴ５０５において、プロセッサ２０１が、基準局測位データ、第１測位端末測位データを用いてＲＴＫ演算を実行し、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１を算出する。また、ＳＴ５０６において、プロセッサ２０１が、基準局測位データ、第２測位端末測位データを用いてＲＴＫ演算を実行し、第２ＲＴＫ測位解Ｘ２を算出する。
次に、ＳＴ５０７において、プロセッサ２０１が、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１の測位品質を検査し、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１がフィックス解か否かを確認する。また、ＳＴ５０８において、プロセッサ２０１が、第２ＲＴＫ測位解Ｘ２の測位品質を検査し、第２ＲＴＫ測位解Ｘ２がフィックス解か否かを確認する。
第１ＲＴＫ測位解Ｘ１および第２ＲＴＫ測位解Ｘ２のいずれもフィックス解である場合（ＳＴ５０９：ＹＥＳ、ＳＴ５１０：ＹＥＳ）、ＳＴ５１２において、プロセッサ２０１が、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１および第２ＲＴＫ測位解Ｘ２を測位解（移動体の現在の座標）として出力する。フローはＳＴ５２０に進む。
また、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１がフィックス解で、第２ＲＴＫ測位解Ｘ２がフロート解である場合（ＳＴ５０９：ＹＥＳ、ＳＴ５１０：ＮＯ）、ＳＴ５１３において、プロセッサ２０１が、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１、アンテナ間距離Ｌおよびアンテナ方位角θに基づいてアンテナＡ２の位置を推定し、推定位置を中心とした半径Ｒの円内の領域を探索範囲として設定する。
次に、ＳＴ５１４において、プロセッサ２０１が、ＳＴ５０６において実行したＲＴＫ演算において、探索範囲内の整数アンビギュイティを第２ＲＴＫ測位解Ｘ２’（推定フィックス解）として算出する。
そして、ＳＴ５１５において、プロセッサ２０１が、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１および第２ＲＴＫ測位解Ｘ２’を測位解（移動体の現在の座標）として出力する。フローはＳＴ５２０に進む。
また、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１がフロート解で、第２ＲＴＫ測位解Ｘ２がフィックス解である場合（ＳＴ５０９：ＮＯ、ＳＴ５１１：ＹＥＳ）、ＳＴ５１６において、プロセッサ２０１が、第２ＲＴＫ測位解Ｘ２、アンテナ間距離Ｌおよびアンテナ方位角θに基づいてアンテナＡ１の位置を推定し、推定位置を中心とした半径Ｒの円内の領域を探索範囲として設定する。
次に、ＳＴ５１７において、プロセッサ２０１が、ＳＴ５０５において実行したＲＴＫ演算において、探索範囲内の整数アンビギュイティを第１ＲＴＫ測位解Ｘ１’（推定フィックス解）として算出する。
そして、ＳＴ５１８において、プロセッサ２０１が、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１’および第２ＲＴＫ測位解Ｘ２を測位解（移動体の現在の座標）として出力する。フローはＳＴ５２０に進む。
また、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１および第２ＲＴＫ測位解Ｘ２のいずれもフロート解である場合（ＳＴ５０９：ＮＯ、ＳＴ５１１：ＮＯ）、ＳＴ５１９において、プロセッサ２０１が、第１ＲＴＫ測位解Ｘ１および第２ＲＴＫ測位解Ｘ２を測位解（移動体の現在の座標）として出力する。フローはＳＴ５２０に進む。
ＳＴ５１８において、測位を継続しない場合（ＳＴ５２０：ＮＯ）、測位処理は終了となる。一方、測位を継続する場合（ＳＴ５２０：ＹＥＳ）、フローはＳＴ５０１に戻る。
＜効果＞
以上のように、本実施の形態では、第１ＲＴＫ測位解、第２ＲＴＫ測位解の一方がフィックス解で他方がフロート解である場合、フロート解が算出された方のアンテナについて、他方のアンテナのフィックス解から推定される範囲内において整数アンビギュイティを探索し、フィックス解を推定する。
これにより、フロート解を速やかにフィックス解に戻すことができるので、遮蔽が多い環境でも、フロート解が算出される割合を低減させ、フィックス解が算出される割合を増加させることができる。
これにより、ＲＴＫ演算において、フロート解が算出される割合を低減させ、フィックス解が算出される割合を増加させることができる。
また、本実施の形態は、第１ＲＴＫ測位解と第２ＲＴＫ測位解のうちフィックス解となっている方の解を利用して、フロート解となっている方の解を速やかにフィックス解に戻す。これにより、本実施の形態は、両方のＲＴＫ測位解がほぼ同時にフロート解にならない限りは、速やかに両方のＲＴＫ測位解をフィックス解にすることができるので、フロート解が算出される時間を短く抑えることができる。
また、本実施の形態は、第１ＲＴＫ測位解と第２ＲＴＫ測位解のどちらも同じ方式（干渉測位）によって算出する。そのため、どちらのＲＴＫ測位解がフロート解になった場合でも、同程度の早さで、そのＲＴＫ測位解をフィックス解に戻すことができる。すなわち、本実施の形態は、遮蔽物の位置が頻繁に変わるなどの要因によって第１ＲＴＫ測位解と第２ＲＴＫ測位解のどちらがフロート解となるか予測が困難な状況でも、安定した測位を行うことができる。このような状況の例としては、高速道路を走行する自動車等が考えられる。高速道路等では、左右の一方に高い壁などの遮蔽物が存在するものの、他方に遮蔽物が存在しない場合が多く、また、走行位置に応じて左右のどちらに壁が存在するかが入れ替わる。したがって、本実施の形態を用いて、アンテナＡ１とアンテナＡ２を左右に離して配置することにより、第１ＲＴＫ測位解と第２ＲＴＫ測位解の両方が同時にフロート解となってしまう割合を低減させることができ、自動車等の正確な位置を安定して出力することができる。
なお、本開示は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
例えば、上記の実施の形態では、測位端末２０の受信部の数（アンテナ数）が「２」の場合について説明したが、本開示はこれに限られず、測位端末２０の受信部の数（アンテナ数）は「３以上」であっても良い。
また、上記の実施の形態では、現在のアンテナ方位角θとして、アンテナＡ１とアンテナＡ２の位置を示すフィックス解に基づく直前のアンテナ方位角に基づく推測値を用いる場合について説明したが、本開示はこれに限られるものではない。例えば、測位端末２０が、回転しない、あるいは、決まった角度でしか回転しない場合など、正確なアンテナ方位角θを特定できる状況であれば、その角度を現在のアンテナ方位角θとして用いても良い。また、直前のアンテナの位置の少なくとも一方がフロート解である場合、このフロート解に基づいて現在のアンテナ方位角θを推測すると不正確な推測結果が得られるおそれがある。そこで、いずれかのアンテナの位置がフロート解でしか得られていない場合には、アンテナ方位角θを直前のアンテナ位置に基づいて推測せずに、過去に両方のアンテナの位置がフィックス解として得られた時点で算出されたアンテナ方位角θをそのまま使い続けてもよい。また、現在のアンテナ方位角θは一つの値である必要はなく、現在のアンテナ方位角θの推測範囲であってもよい。この場合も、フロート解となっているＲＴＫ測位解の探索範囲を狭めることができるので、そのフロート解をフィックス解に速やかに戻すことができる。
また、上記の実施の形態では、第１ＲＴＫ測位解と第２ＲＴＫ測位解それぞれの示す座標、もしくは、第１ＲＴＫ測位解と第２ＲＴＫ測位解の中間地点の座標を出力する場合について説明したが、本開示はこれに限られるものではない。例えば、一方のＲＴＫ測位解の座標を基に、他方のＲＴＫ測位解の理論上の座標を算出し、その中間地点の座標を出力することにより、ＲＴＫ測位解を１つしか使わなくても中間地点に相当する座標を出力することができる。この場合、一方のＲＴＫ測位解がフィックス解であり他方のＲＴＫ測位解がフロート解であれば、フロート解は出力には反映せず、フィックス解が示す座標とそのフィックス解にアンテナ間距離Ｌとアンテナ方位角θを反映して計算した理論上の座標との中間地点を出力する。これにより、精度の低いフロート解を反映せずに移動体の位置を出力することができる。また、アンテナの配置に制約がある場合、第１ＲＴＫ測位解と第２ＲＴＫ測位解の中間地点が所望の座標になるとは限らない。そのため、所望の座標に応じて、各ＲＴＫ測位解の示す座標を適宜加工して得られる座標を出力してもよい。
また、上記の実施の形態では、測位演算の一例としてＲＴＫ演算を行う場合について説明したが、本開示はこれに限られずＲＴＫ演算以外の測位演算を行っても良い。
また、上記の実施の形態では、アンテナ間距離Ｌは、測位端末２０の設計時に分かっている状態を想定して予め記憶部２０２に記憶されている場合について説明したが、本開示はこれに限られるものではない。測位端末２０は、アンテナＡ１、Ａ２の位置を元にアンテナが取り付けられた物体の位置を測位する。そのため、アンテナＡ１、Ａ２が測位端末２０と異なる物体（測位対象物）に取り付けられることもあり得る。この場合、アンテナＡ１、Ａ２の設置位置は、測位対象物の大きさやデザインなどの様々な要因により制約される。例えば、スマートフォン等の小型端末に対して数メートルのアンテナ間距離Ｌを設けたアンテナを取り付けることは困難である。このような制約を踏まえると、定められたアンテナ配置を持つ測位端末２０を提供するよりも、アンテナＡ１，Ａ２を測位対象物の任意の場所に別途取り付け可能な測位端末２０を提供する方が有利な場合がある。アンテナＡ１、Ａ２が任意の場所に取り付け可能である場合、アンテナ間距離Ｌは測位端末２０の設計時には定まらない。このため、アンテナの設置時にアンテナ間距離Ｌを計測し、計測値を記憶部２０２に記憶することが望ましい。なお、アンテナ間距離Ｌの計測は、アンテナの取り付け者の手動により行われても良いし、各アンテナの位置についてフィックス解が同時に得られた場合にそれらのフィックス解の示す位置に基づくアンテナ間距離Ｌの計算により行われても良い。また、アンテナＡ１、Ａ２が任意の場所に取り付け可能である場合、アンテナＡ１、Ａ２と測位端末２０とは、別々に提供されても構わない。例えば、測位端末２０を、市販のアンテナからの信号を受信し、その受信内容に基づいてアンテナの位置を算出する構成にしても良い。なお、アンテナ間距離Ｌは、アンテナＡ１、Ａ２を任意の場所に移動できる構成の場合、あるいは、測位対象物の形状が可変である場合などには、記憶部２０２に記憶した内容から変化することも考えられる。そのため、一度記憶されたアンテナ間距離Ｌを使い続けるのではなく、必要に応じて更新することができるようにしてもよい。アンテナ間距離Ｌを更新する際には上述の計測を再び行う。
また、上記の実施の形態では、１つのアンテナ方位角θに基づいてフィックス解の探索範囲を決めていたが、本開示はこれに限られるものではない。アンテナ方位角θは、アンテナが取り付けられた物体の回転に応じて随時変化する。そのため、この変化を考慮して、アンテナ方位角θを複数の値あるいは所定の幅を持つ値としてもよい。この場合、アンテナ間距離Ｌとアンテナ方位角θに基づいて単純に探索範囲を設定すると、上記の実施の形態と比べて探索範囲が広がってしまい、フィックス解を探索しにくくなってしまう。そのため、アンテナ方位角θに複数の値を持たせたり幅を持たせたりする場合には、代わりに探索範囲の半径を短くしてもよい。この構成は、特にアンテナ方位角の変化の履歴などから現在の回転方向が推測可能である場合などに有効である。すなわち、ある方向に回転している状態において、逆方向の位置からフィックス解が算出される可能性は低いので、探索範囲を回転方向に合った方向に絞ることで、より高速にフィックス解を算出することができる。
上記の実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又は、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
本開示は、衛星からの信号を利用して干渉測位を行う場合に用いるに好適である。
１ 測位システム
１０ 基準局
２０ 測位端末
１０１、２０１ プロセッサ
１０２、２０２ 記憶部
１０３、２０３ 入力部
１０４、２０４ 出力部
１０５、２０５ 通信部
１０６ 受信部
１１０、２１０ バス
２０６ 第１受信部
２０７ 第２受信部

Claims (7)

  1. 複数の衛星から送信された測位信号に基づいて移動体の座標を決定する測位方法であって、
    第１アンテナと第２アンテナのそれぞれについて、前記第１アンテナと前記第２アンテナのそれぞれが受信した前記測位信号に基づく測位端末測位データと基準局から取得された基準局測位データとに基づくＲＴＫ法による測位演算を行うことで、前記移動体の位置を推測した解であるフロート解、あるいは、前記フロート解の精度を高めた解であるフィックス解を算出し、
    前記第１アンテナについてフロート解が算出され、前記第２アンテナについてフィックス解が算出された場合、前記第１アンテナの位置を前記第２アンテナのフィックス解に基づいて推定し、前記第１アンテナの推定位置を含む探索範囲において前記第１アンテナのフロート解の精度を高めることにより前記第１アンテナのフィックス解を推定する、
    測位方法。
  2. 前記推定位置を中心とする所定の半径の円内を前記探索範囲とする、
    請求項１に記載の測位方法。
  3. 前記第２アンテナのフィックス解、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの距離、および、前記第１アンテナと前記第２アンテナとを結ぶ直線の方位角により前記第１アンテナの位置を推定する、
    請求項１または２に記載の測位方法。
  4. 前記第１アンテナのフロート解に基づき、前記第１アンテナの推定位置を含む探索範囲内の整数アンビギュイティを決定することで、前記第１アンテナのフィックス解を推定する、
    請求項１から３のいずれか一項に記載の測位方法。
  5. 前記第１アンテナについて推定されたフィックス解と前記第２アンテナについて算出されたフィックス解とを用いて算出された前記移動体の座標を出力する、
    請求項１から４のいずれか一項に記載の測位方法。
  6. 前記第２アンテナについてフロート解が算出され、前記第１アンテナについてフィックス解が算出された場合、前記第２アンテナの位置を前記第１アンテナのフィックス解に基づいて推定し、前記第２アンテナの推定位置を含む探索範囲内に基づいて前記フロート解の精度を高めることで前記第２アンテナのフィックス解を推定する、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の測位方法。
  7. 複数の衛星から送信された測位信号に基づいて移動体の座標を決定するプロセッサを具備し、
    前記プロセッサは、
    第１アンテナと第２アンテナのそれぞれについて、前記第１アンテナと前記第２アンテナのそれぞれが受信した前記測位信号に基づく測位端末測位データと基準局から取得された基準局測位データとに基づくＲＴＫ法による測位演算を行うことで、前記移動体の位置を推測した解であるフロート解、あるいは、前記フロート解の精度を高めた解であるフィックス解を算出し、
    前記第１アンテナについてフロート解が算出され、前記第２アンテナについてフィックス解が算出された場合、前記第１アンテナの位置を前記第２アンテナのフィックス解に基づいて推定し、前記第１アンテナの推定位置を含む探索範囲において前記第１アンテナのフロート解の精度を高めることにより前記第１アンテナのフィックス解を推定する、
    測位端末。
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