JPH0531924B2 - - Google Patents

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JPH0531924B2
JPH0531924B2 JP61149414A JP14941486A JPH0531924B2 JP H0531924 B2 JPH0531924 B2 JP H0531924B2 JP 61149414 A JP61149414 A JP 61149414A JP 14941486 A JP14941486 A JP 14941486A JP H0531924 B2 JPH0531924 B2 JP H0531924B2
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JP
Japan
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satellite
navigation
data
measured
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JP61149414A
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Chogo Sekine
Harumasa Hojo
Koji Yamada
Noboru Yamaoka
Toshihiro Kawazoe
Yasuyuki Uekusa
Hisao Kishi
Hideo Takai
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Japan Radio Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
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Japan Radio Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車などの運行体の現在位
置や速度を演算し表示するハイブリツドな衛星航
法のデータ処理方式に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より、自動車等の運行体に搭載される衛星
航法装置としてGPS(Global Positioning
System)航法装置がある。
衛星航法装置で利用者の位置を3次元的に求め
るには、地球中心、地球固定座標系での3成分、
緯度、経度、高さ(X,Y,Z)の3つの未知数
を求めれば良い。GPS航法装置は、位置がわか
つている中高度軌道の複数個の衛星から利用者ま
での距離を同時に受信測距するのがその測位原理
である。衛星の刻々の位置は軌道要素から求めて
3次元的に表現できる。利用者の3次元的な位置
を求めるには、3個の衛星からの距離が測定でき
れば、それら3衛星の位置を原点とし、それぞれ
の距離を半径とする3つの球面の交点(X,Y,
Z)で利用者位置を求めることができる。
このようにGPS航法装置では、衛星から利用
者への電波の一方向伝搬によつて得られた信号に
より演算するものであるから、本来なら送信側
(衛星)と受信側(利用者)に高精度で、しかも
良く合つた時計を置いて、電波の伝搬時間をその
2つの時計で直接測定する方法をとる必要があ
る。ところが、個々の利用者にそのような高精度
な時計を装備させることは、実際的でない。そこ
で利用者は、複数の衛星からの電波を同時に受信
し、各衛星と利用者との間の時刻オフセツトを含
んだ擬似距離データと各衛星の位置データにより
利用者の位置を算出する。すなわち衛星の時計に
合致した時刻Tをもう1つの未知数として追加
し、位置に関する3つの未知数に加え、4未知数
(X,Y,Z,T)を解く必要がある。そのため
には、上空に散在する4個の衛星からの電波信号
を受信しなければならない。自動車等の運行体で
は高さの変化は少ないので、高さに若干の誤差が
あつても緯度、経度の2次元位置が大巾に狂つて
測位されることは少ない。そのため、高さ(Z)には
既知数を入れ、3個の衛星からの3未知数(X,
Y,T)を解き、2次元測位をしている。
自動車等で山岳地帯や市街地のように、上空と
の間に遮蔽物や電波障害物が多く、地形や運行環
境の変化の激しい地域を走行していると、常に3
個の衛星からの信号を受信できるとは限らず、2
個の衛星からの信号しか受信できない場合も多
い。時には全く受信できない場合もある。そのた
めに従来、GPS航法装置と共に、磁気方位計な
どの方位センサおよび距離計より自動車の推測位
置を演算する装置(推測航法装置)を搭載してい
る。受信できる衛星が2個以下になつた場合には
推測航法装置により自動車の位置が演算されるよ
うになつている。
一般にGPS航法装置は、他の航法装置(例え
ば推測航法装置)に比べて測位精度が高い。上空
に存在し受信可能な衛星はなるべく分散している
ほど測位精度が高い。しかし、測位精度を示す幾
何学的精度発散GDOP(または3次元の測位精度
を示すPDOP、水平方向精度発散を示すHDOP)
がある一定レベル以上になつてしまつた場合に
は、推測航法装置のほうが測位精度が高い。この
ような受信状態になつた場合にもGPS航法装置
は測位を中断し、推測航法装置により自動車の位
置が演算されるようになつている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
地形や運行環境の変化の激しい地域を自動車が
走行しているとき、GPS航法装置は、測位中に
衛星信号の受信レベルが低下して測位結果に大き
な誤差が生じることがある。また自動車がトンネ
ルを通過したりして、GPS航法装置が長時間測
位しなくなり、推測航法装置が長時間測位した結
果、累積誤差が生じることがある。これらの事態
が生ずると、それ以前にGPS航法装置で測定し
た位置とは大幅に異なることがある。
従来の航法装置では、GPS航法による測位と
推測航法による測位が互いに独立になされ整合し
ていなかつた。そのため測定値の間に連続性がな
く、信頼性に乏しいという欠点があつた。
本発明はこのような欠点を解消するためになさ
れたもので、各測定値の間に連続性を付与し、信
頼性を向上させるハイブリツド衛星航法のデータ
処理方式を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するための、本発明を適用し
たハイブリツド衛星航法のデータ処理方式を以下
に説明する。
本発明のハイブリツド衛星航法のデータ処理方
式は、衛星からの擬似距離データ信号および各衛
星の位置データ信号を受信して運行体の位置を測
定する衛星航法と、運行体に搭載された方位セン
サのデータおよび距離計のデータにより運行体の
位置を測定する推測航法との両者により測定値を
出力するものである。さらに本発明のハイブリツ
ド衛星航法のデータ処理方式では、運行体から受
信衛星に対する幾何学的精度発散値および受信衛
星の信号レベルから、衛星航法による測定値に対
する重み付け計数と推測航法による測定値に対す
る重み付け計数とを求め、測定位置の重み付け平
均をし、この重み付け平均値を測定値として出力
することを特徴とする。
重み付け平均値は、以下のようにして算出す
る。運行体から受信衛星に対する幾何学的精度発
散値をm等分した順の重み付け値V1(=1〜m)
および受信衛星の信号レベルをn等分した順の重
み付け値V2(=n〜1)から、衛星航法による測
定値(xG,yG,zG)に対する重み付け係数WG
V1×V2/m・nと推測航法による測定値(xD
yD,zD)に対する重み付け係数WD=1−WGとを
求め、式x=WGxG+WDxD、y=WGyG+WDyD
z=WGzG+WDzDで重み付け平均をして求める。
本発明の別な態様のハイブリツド衛星航法のデ
ータ処理方式では、衛星航法による今回の測定位
置と前記重み付け平均による前回の出力位置との
距離と、推測航法による今回の測定位置と前記前
回の出力位置との距離とを求め、該両距離から衛
星航法による測定値に対する重み付けと推測航法
による測定値に対する重み付け係数とを求め、測
定位置の重み付け平均をし、この重み付け平均値
を測定値として出力することを特徴とする。
この態様のハイブリツド衛星航法のデータ処理
方式では、重み付け計数を以下のようにして求め
る。衛星航法の測定値(xG,yG,zG)と前回の出
力測定値との距離DGt1、推測航法の測定値(xD
yD,zD)と前回の出力測定値との距離DDt1から、
衛星航法による測定値に対する重み付け計数WG
=DGt1/(DGt1+DDt1)と推測航法による測定値
に対する重み付け計数WD=DDt1/(DGt1+DDt1
とを求める。
〔作 用〕
本発明によれば、衛星航法の測位精度を示す幾
何学的精度発散値及び衛星航法の擬似距離データ
の精度と相関が高い受信衛星の信号レベルをパラ
メータとして、衛星航法の測定値と推測航法の測
定値に重み付け平均した値が測定値として出力さ
れる。したがつて通常であれば測位精度が高い衛
星航法による測定値が出力されるが、衛星の受信
が十分でなくなるにしたがつて、徐々に推測航法
の測定値の比率を高めた測定値を出力する。
測定値に重み付け平均して出力することによ
り、衛星航法による測定毎による測定値相互、ま
たは衛星航法による測定値と推測航法による測定
値とが整合し、連続性が付与される。
〔実施例〕
本発明を適用するハイブリツド衛星航法のデー
タ処理方式を、その方式を実施するための第1図
のブロツク回路図を用いて説明する。
同図において、1は衛星信号受信用アンテナ、
2は受信部、3はGPS演算処理部、4は制御部、
5は位置表示操作部、6は測位データ較正部、7
は推測位置演算部、8は方位センサである磁気方
位計、9は距離計、10はこれらの機器を搭載し
た自動車である。
以下にその動作を説明する。
GPS航法装置は、位置表示操作部5に自動車
10の初期位置、日付、時刻が入力されると測位
動作に入る。入力された自動車10の初期位置デ
ータは制御部4に転送される。それにもとずき制
御部4は、測位に用いる衛星の選択をし、その衛
星を受信するよう受信部2に指令する。この指令
を受けて受信部2はアンテナ1から送られてきた
衛星信号をデータ復調し、衛星の擬似距離を測定
する。そして受信部2は、衛星の航法メツセージ
データおよび衛星の擬似距離データをGPS演算
処理部3に送る。演算処理部3はこれらのデータ
をもとにして自動車10の位置を計数する。一
方、磁気方位計8は自動車10の進行方向を検出
して方位データとして推測位置演算部7に入力さ
せる。距離計9は車輪の回転数を検知して走行距
離データとして推測位置演算部7に入力させる。
推測位置演算部7はこれらのデータから自動車1
0の推測位置を計算する。このようにしてGPS
航法と推測航法により、夫々測定位置が得られ
る。
制御部4から測位データ較正部6へ受信衛星の
信号レベルおよび幾何学的精度発散値(GDOP、
PDOP、HDOP)が送られる。これらをパラメー
タとして、測位データ較正部6はGPS航法の測
定位置と推測航法の測定位置の重み付け平均値を
求め、この値を出力データとして位置表示操作部
5に送る。そして位置表示操作部5では自動車1
0の位置を出力する。
測位データ較正部6によりGPS航法の測定位
置と推測航法の測定位置の重み付け平均値を求め
るには、以下のようにしてなされる。
GPS航法の測位精度に影響を与える要素には
主として、幾何学的精度発散(GDOP、PDOP、
HDOP)および擬似距離データの精度がある。
擬似距離データの精度は受信衛星の信号レベルと
の相関が高い。そこで擬似距離データの精度を受
信衛星の信号レベルに置きかえて見る。
幾何学的精度発散の最高値を20としこれを10等
分する(例えばPDOP=20、18、16、……2)。
その順に重み付け値V1(1、2、3、……、10)
をもつ(例えばPDOP=2のときV1=10とな
る)。
また受信衛星の信号レベルの最高値から最低値
までを10等分し、高い値から順次重み付け値V2
を10、9、8、……、1と与える。重み付け値
V2は、受信している衛星の中で最低のレベルで
受信している衛星の受信レベルより求める。この
とき、GPS航法の測定位置の重み付け係数WGは、 wG=V1×V2/100 として与える。また、推測航法の測定位置の重み
付け係数WDは、 wD=1−wG として与えられる。
ここでGPS航法の測定位置のXYZ座標軸位置
をxG,yG,zGとし、推測航法による測定位置の
XYZ座標軸位置をxD,yD,zDとすると、測位デ
ータ較正部6による測位出力データのXYZ座標
軸位置は、 x=wGxG+wDxD y=wGyG+wDyD z=wGzG+wDzD として求まることになる。
受信衛星の信号レベルの重み付け値V2、幾何
学的精度発散値の重み付け値V1が共に10ならば、
推測航法の自動車10位置はGPS航法の測定位
置によつて更新されることになる。
このようにして測位出力は、大きな誤差を生じ
ることなく表示され、またGPS航法の測位が中
断された時も推測航法のみの自動車10位置の出
力データも、依然、精度の高いGPS航法装置の
測位データによつて更新されているので誤差の少
ないものとなる。
別な実施例では、測位データ較正部6により
GPS航法の測定位置と推測航法の測定位置の重
み付け平均値を求めるには、以下のような方法に
より実施される。
測位データ較正部6による前回の測位出力デー
タのX,Y,Z座標軸位置をxt0,yt0,zt0とし、
GPS航法による今回の測定位置の座標軸位置を
xGt1,yGt1,zGt1とし、推測航法装置による今回の
測定位置の座標軸位置をxDt1,yDt1,zDt1とする。
このとき(xGt1,yGt1,zGt1)とxt0,yt0,zt0)と
の距離DGt1および(xDt1,yDt1,zDt1)と(xt0
yt0,zGt1)との距離DDt1を夫々求める。
DGt1=√(Gt1t02Gt1t02+(Gt
1
t02 DDt1=√(Dt1t02+(Dt1t02+(
Dt1t02 ここでGPS航法の測定位置の重み付け係数WG
は、 WG=DDt1/(DGT1+DDt1) とし、推測航法装置の測定位置の重み付け係数
WDは、 wD=DGt1/(DGT1+DDt1) とする。
これらの重み付け係数WG,WDから測位データ
較正部6による測位出力データのXYZ座標軸位
置の求め方は、特に変ることがない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明を適用したハイブ
リツド衛星航法のデータ処理方式は、衛星航法に
よる測定毎による測定値相互、または衛星航法に
よる測定値と推測航法による測定値とが整合し、
連続性が付与される。したがつて出力される測位
出力データが連続性のある信頼性の高いものとな
り、地形や運行環境の変化の激しい地域を走行す
る自動車等に応用するには最適なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用するハイブリツド衛星航
法のデータ処理方式を実施するためのブロツク回
路図である。 1……衛星信号受信用アンテナ、2……受信
部、3……演算処理部、4……制御部、5……位
置表示操作部、6……測位データ較正部、7……
推測位置演算部、8……磁気方位計、9……距離
計、10……自動車。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 衛星からの擬似距離データ信号及び各衛星の
    位置データ信号を受信して運行体の位置を測定す
    る衛星航法と、運行体に搭載された方位センサの
    データおよび距離計のデータにより運行体の位置
    を測定する推測航法との両者により測定値を出力
    するハイブリツド衛星航法において、 運行体から受信衛星に対する幾何学的精度発散
    値および受信衛星の信号レベルから、衛星航法に
    よる測定値に対する重み付け計数と推測航法によ
    る測定値に対する重み付け計数とを求め、測定位
    置の重み付け平均をし、この重み付け平均値を測
    定値として出力することを特徴とするハイブリツ
    ド衛星航法のデータ処理方式。 2 特許請求の範囲第1項記載のハイブリツド衛
    星航法のデータ処理方式において、 衛星航法による今回の測定位置と前記重み付け
    平均による前回の出力位置との距離と、推測航法
    による今回の測定位置と前記前回の出力位置との
    距離とを求め、該両距離から衛星航法による測定
    値に対する重み付けと推測航法による測定値に対
    する重み付け係数とを求め、測定位置の重み付け
    平均をし、この重み付け平均値を測定値として出
    力することを特徴とするハイブリツド衛星航法の
    データ処理方式。
JP14941486A 1986-06-27 1986-06-27 ハイブリツド衛星航法のデ−タ処理方式 Granted JPS636414A (ja)

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JPS636414A JPS636414A (ja) 1988-01-12
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