JPH06265624A - 位置計測装置 - Google Patents
位置計測装置Info
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- JPH06265624A JPH06265624A JP5198993A JP5198993A JPH06265624A JP H06265624 A JPH06265624 A JP H06265624A JP 5198993 A JP5198993 A JP 5198993A JP 5198993 A JP5198993 A JP 5198993A JP H06265624 A JPH06265624 A JP H06265624A
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- Japan
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- satellites
- satellite navigation
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- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 例えばＧＰＳ単独、ＧＬＯＮＡＳＳ単独では
受信可能衛星数が測位に必要な衛星数に達していないよ
うな状況下においても、好適に測位を実行可能にする。 【構成】 それぞれ異る衛星航法システムを構成する衛
星から電波を受信する受信部として第１受信部１２及び
第２受信部１４を設ける。タイミング発生部１６により
第１及び第２受信部１２及び１４を同期化させ、同一受
信時刻における補正値及び擬似距離を求める。求められ
た衛星位置及び擬似距離は演算部１８に入力され、演算
部１８により測位演算が実行される。測位演算により求
められたユーザーの現在位置は出力部２０により出力さ
れる。
受信可能衛星数が測位に必要な衛星数に達していないよ
うな状況下においても、好適に測位を実行可能にする。 【構成】 それぞれ異る衛星航法システムを構成する衛
星から電波を受信する受信部として第１受信部１２及び
第２受信部１４を設ける。タイミング発生部１６により
第１及び第２受信部１２及び１４を同期化させ、同一受
信時刻における補正値及び擬似距離を求める。求められ
た衛星位置及び擬似距離は演算部１８に入力され、演算
部１８により測位演算が実行される。測位演算により求
められたユーザーの現在位置は出力部２０により出力さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の衛星航法システ
ムから電波を受信して使用者の現在位置を計測する位置
計測装置に関する。
ムから電波を受信して使用者の現在位置を計測する位置
計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、各種の衛星航法システムが運
用・試行されている。これらの衛星航法システムのう
ち、ＵＳＡ（アメリカ合衆国）におけるＧＰＳやＣＩＳ
（旧ソビエト連邦）におけるＧＬＯＮＡＳＳは、共に、
地球周回軌道上に存在する人工衛星から電波を受信して
使用者、例えば自動車や船舶等の移動体の現在位置を計
測するシステムである。
用・試行されている。これらの衛星航法システムのう
ち、ＵＳＡ（アメリカ合衆国）におけるＧＰＳやＣＩＳ
（旧ソビエト連邦）におけるＧＬＯＮＡＳＳは、共に、
地球周回軌道上に存在する人工衛星から電波を受信して
使用者、例えば自動車や船舶等の移動体の現在位置を計
測するシステムである。
【０００３】図３には、ＧＰＳ及びＧＬＯＮＡＳＳにお
ける使用者（ユーザー）の位置計測（測位）原理が示さ
れている。
ける使用者（ユーザー）の位置計測（測位）原理が示さ
れている。
【０００４】ＧＰＳやＧＬＯＮＡＳＳにおいては、地球
周回軌道上に所定個数（目標：２４個）の衛星が打ち上
げられている。ＧＰＳの各衛星はそれぞれ固有の擬似雑
音（ＰＮ）コードにより位相変調された電波をユーザー
に向け送信する。一方、ＧＬＯＮＡＳＳの各衛星は共通
のＰＮコードにより位相変調され、かつ各衛星固有の搬
送波周波数を有する電波をユーザーに向け送信する。ユ
ーザーは、この電波を受信する。各衛星から送信される
電波は、当該衛星に係る軌道情報を例えばエフェメリス
データ等として含んでいる。ユーザーは、各衛星から送
信されるデータを復調し、各衛星の位置、すなわち衛星
位置を求める。ユーザーは、一方で、ＰＮコードを捕捉
（位相同期）することにより、各衛星からの電波の伝搬
時間、ひいては送信に係る衛星と自己の距離を求める。
この距離は、ユーザーに搭載されるクロックの誤差、す
なわち時計誤差や、衛星航法システムのシステム時刻に
対する各衛星の時計誤差や、電波の伝搬遅延等に係る誤
差を含んでいる。ユーザーにおいては、衛星航法システ
ムのシステム時刻に対する各衛星の時計誤差及び電波の
伝搬遅延等に係る誤差が衛星から送信される補正データ
に基づき補正される。このようにして求められユーザー
の時計誤差のみを含む誤差を、擬似距離と呼ぶ。
周回軌道上に所定個数（目標：２４個）の衛星が打ち上
げられている。ＧＰＳの各衛星はそれぞれ固有の擬似雑
音（ＰＮ）コードにより位相変調された電波をユーザー
に向け送信する。一方、ＧＬＯＮＡＳＳの各衛星は共通
のＰＮコードにより位相変調され、かつ各衛星固有の搬
送波周波数を有する電波をユーザーに向け送信する。ユ
ーザーは、この電波を受信する。各衛星から送信される
電波は、当該衛星に係る軌道情報を例えばエフェメリス
データ等として含んでいる。ユーザーは、各衛星から送
信されるデータを復調し、各衛星の位置、すなわち衛星
位置を求める。ユーザーは、一方で、ＰＮコードを捕捉
（位相同期）することにより、各衛星からの電波の伝搬
時間、ひいては送信に係る衛星と自己の距離を求める。
この距離は、ユーザーに搭載されるクロックの誤差、す
なわち時計誤差や、衛星航法システムのシステム時刻に
対する各衛星の時計誤差や、電波の伝搬遅延等に係る誤
差を含んでいる。ユーザーにおいては、衛星航法システ
ムのシステム時刻に対する各衛星の時計誤差及び電波の
伝搬遅延等に係る誤差が衛星から送信される補正データ
に基づき補正される。このようにして求められユーザー
の時計誤差のみを含む誤差を、擬似距離と呼ぶ。
【０００５】このようにして求められる衛星位置及び擬
似距離とユーザーの現在位置の関係は、公知の方程式に
より表現することができる。この図に示されるように、
地球中心を原点ＯとするＸ，Ｙ，Ｚ三次元座標系におい
てユーザーの位置を位置ベクトルとして表すこととする
ならば、衛星とユーザーの距離は、各衛星の位置ベクト
ルからユーザーの位置ベクトルを減じて得られるベクト
ルの絶対値で表される。ユーザー側において時計誤差が
生じていないならば、このような関係を表す方程式を３
個連立させ、これを解くことにより、ユーザーの現在位
置を決定することができる。しかし、実際には、上述の
処理によって得られる擬似距離はユーザーの時計誤差を
含んでいるため、このユーザーの時計誤差を未知数とし
て扱い連立方程式を解かねばならない。この結果、連立
させるべき方程式の個数は４個となる。言い換えれば、
少なくとも４個の衛星（ＳＶ1 〜ＳＶ4 ）について、衛
星位置及び擬似距離を求めなければ、ユーザーの現在位
置を三次元的に決定することができない。
似距離とユーザーの現在位置の関係は、公知の方程式に
より表現することができる。この図に示されるように、
地球中心を原点ＯとするＸ，Ｙ，Ｚ三次元座標系におい
てユーザーの位置を位置ベクトルとして表すこととする
ならば、衛星とユーザーの距離は、各衛星の位置ベクト
ルからユーザーの位置ベクトルを減じて得られるベクト
ルの絶対値で表される。ユーザー側において時計誤差が
生じていないならば、このような関係を表す方程式を３
個連立させ、これを解くことにより、ユーザーの現在位
置を決定することができる。しかし、実際には、上述の
処理によって得られる擬似距離はユーザーの時計誤差を
含んでいるため、このユーザーの時計誤差を未知数とし
て扱い連立方程式を解かねばならない。この結果、連立
させるべき方程式の個数は４個となる。言い換えれば、
少なくとも４個の衛星（ＳＶ1 〜ＳＶ4 ）について、衛
星位置及び擬似距離を求めなければ、ユーザーの現在位
置を三次元的に決定することができない。
【０００６】従って、従来においては、ユーザーの現在
位置を三次元的に決定するためには、同一衛星航法シス
テムを構成する少なくとも４個の衛星から電波を受信復
調できなければならなかった。なお、地球中心から見た
ユーザーの高さを一定とみなせる場合（例えばユーザー
が海上移動体である場合）には、未知数が１個減るた
め、３個の衛星から電波を受信するのみで足りる。
位置を三次元的に決定するためには、同一衛星航法シス
テムを構成する少なくとも４個の衛星から電波を受信復
調できなければならなかった。なお、地球中心から見た
ユーザーの高さを一定とみなせる場合（例えばユーザー
が海上移動体である場合）には、未知数が１個減るた
め、３個の衛星から電波を受信するのみで足りる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の衛
星航法システムにおいては、三次元測位の場合には少く
とも４個の、二次元測位の場合には少なくとも３個の衛
星から、電波を受信し衛星位置及び擬似距離を求めなけ
ればならなかった。従って、電波を受信可能な衛星の個
数がこれらの個数に満たない場合にはユーザーの位置を
決定することができなかった。
星航法システムにおいては、三次元測位の場合には少く
とも４個の、二次元測位の場合には少なくとも３個の衛
星から、電波を受信し衛星位置及び擬似距離を求めなけ
ればならなかった。従って、電波を受信可能な衛星の個
数がこれらの個数に満たない場合にはユーザーの位置を
決定することができなかった。
【０００８】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、ユーザーにおいて
電波を受信可能な衛星の個数が測位に必要な個数に満た
ない場合においても、好適に測位を実行可能にすること
を目的とする。
とを課題としてなされたものであり、ユーザーにおいて
電波を受信可能な衛星の個数が測位に必要な個数に満た
ない場合においても、好適に測位を実行可能にすること
を目的とする。
【０００９】
【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、本発明の位置計測装置は、第１の衛星航法シ
ステムを構成する複数の衛星から電波を受信して当該衛
星の衛星位置及び衛星と使用者の擬似距離を求める第１
受信部と、第２の衛星航法システムを構成する複数の衛
星から電波を受信して当該衛星の衛星位置及び衛星と使
用者の擬似距離を求める第２受信部と、第１及び第２受
信部を同期させることにより同一受信時刻における衛星
位置及び擬似距離を出力させるタイミング発生部と、第
１及び第２の衛星航法システム合計で所定個数以上の衛
星からの電波が第１及び第２受信部より受信されている
場合に、これらの衛星に係り第１及び第２受信部から出
力される衛星位置及び擬似距離並びに使用者の初期位置
若しくは前回位置に基づき、使用者の現在位置を求める
演算部と、を備えることを特徴とする。
るために、本発明の位置計測装置は、第１の衛星航法シ
ステムを構成する複数の衛星から電波を受信して当該衛
星の衛星位置及び衛星と使用者の擬似距離を求める第１
受信部と、第２の衛星航法システムを構成する複数の衛
星から電波を受信して当該衛星の衛星位置及び衛星と使
用者の擬似距離を求める第２受信部と、第１及び第２受
信部を同期させることにより同一受信時刻における衛星
位置及び擬似距離を出力させるタイミング発生部と、第
１及び第２の衛星航法システム合計で所定個数以上の衛
星からの電波が第１及び第２受信部より受信されている
場合に、これらの衛星に係り第１及び第２受信部から出
力される衛星位置及び擬似距離並びに使用者の初期位置
若しくは前回位置に基づき、使用者の現在位置を求める
演算部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】また、本発明は、演算部が、擬似距離を衛
星位置、使用者の現在位置及び時計誤差で表す式を使用
者の初期位置若しくは前回位置まわりに展開した１次近
似式を用いて、使用者の現在位置及び各衛星航法システ
ムのシステム時刻に対する使用者の時計誤差を演算する
ことを特徴とする。
星位置、使用者の現在位置及び時計誤差で表す式を使用
者の初期位置若しくは前回位置まわりに展開した１次近
似式を用いて、使用者の現在位置及び各衛星航法システ
ムのシステム時刻に対する使用者の時計誤差を演算する
ことを特徴とする。
【００１１】本発明は、演算により求められた使用者の
現在位置と使用者の初期位置若しくは前回位置との差が
大きい場合に、求められた使用者の現在位置を使用者の
前回位置とし上記１次近似式に代入して、使用者の現在
位置及び各衛星航法システムのシステム時刻に対する使
用者の時計誤差を演算することを特徴とする。
現在位置と使用者の初期位置若しくは前回位置との差が
大きい場合に、求められた使用者の現在位置を使用者の
前回位置とし上記１次近似式に代入して、使用者の現在
位置及び各衛星航法システムのシステム時刻に対する使
用者の時計誤差を演算することを特徴とする。
【００１２】そして本発明は、第１及び第２の衛星航法
システムが、それぞれＧＰＳ又はＧＬＯＮＡＳＳである
ことを特徴とする。
システムが、それぞれＧＰＳ又はＧＬＯＮＡＳＳである
ことを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明の位置計測システムにおいては、第１の
衛星航法システムを構成する複数の衛星からの電波が第
１受信部により受信され、第２の衛星航法システムを構
成する衛星からの電波が第２受信部により受信される。
第１及び第２受信部においては、それぞれ、受信した電
波に基づき当該衛星の衛星位置及び衛星との擬似距離が
求められる。演算部においては、例えば初期設定等の形
で入力される使用者の初期位置や、前回の位置計測動作
により求められた使用者の位置（前回位置）の他、第１
及び第２受信部により求められた衛星位置及び擬似距離
に基づき、使用者の現在位置が求められる。その際、演
算部に与えられる衛星位置及び擬似距離が異なる受信時
刻に係るデータであると誤差が発生するため、タイミン
グ発生部により、予め第１及び第２受信部が同期化され
ている。すなわち、同一受信時刻における衛星位置及び
擬似距離が、各受信部から演算部に入力される。演算部
により得られた現在位置を、例えば画面表示や音声出力
等の形態で出力することにより、搭載に係る移動体等の
操縦者等に現在位置に係るデータを供給できる。
衛星航法システムを構成する複数の衛星からの電波が第
１受信部により受信され、第２の衛星航法システムを構
成する衛星からの電波が第２受信部により受信される。
第１及び第２受信部においては、それぞれ、受信した電
波に基づき当該衛星の衛星位置及び衛星との擬似距離が
求められる。演算部においては、例えば初期設定等の形
で入力される使用者の初期位置や、前回の位置計測動作
により求められた使用者の位置（前回位置）の他、第１
及び第２受信部により求められた衛星位置及び擬似距離
に基づき、使用者の現在位置が求められる。その際、演
算部に与えられる衛星位置及び擬似距離が異なる受信時
刻に係るデータであると誤差が発生するため、タイミン
グ発生部により、予め第１及び第２受信部が同期化され
ている。すなわち、同一受信時刻における衛星位置及び
擬似距離が、各受信部から演算部に入力される。演算部
により得られた現在位置を、例えば画面表示や音声出力
等の形態で出力することにより、搭載に係る移動体等の
操縦者等に現在位置に係るデータを供給できる。
【００１４】従って、本発明においては、受信可能な衛
星数が少ないため各衛星航法システム単独では位置計測
を実行できないような場合においても、好適に位置計測
を実行することが可能になる。例えば第１の衛星航法シ
ステムにおいて使用者が現在位置を三次元測位するため
には４個の衛星からの電波の受信が必要とされていると
する。かかる状況下において第１の衛星航法システムを
構成する複数の衛星のうち電波を受信可能な衛星の個数
が２個に減少したとする。この場合、第１の衛星航法シ
ステム単独では位置計測を実行することができない。こ
れに対し、本発明においては、第２の衛星航法システム
を構成する衛星からも電波を受信し、衛星位置及び擬似
距離を求め、これを第１の衛星航法システムに係る衛星
位置及び擬似距離と共に位置計測演算に用いるようにし
ているため、このような状況下でも使用者の現在位置を
好適に決定することが可能となる。
星数が少ないため各衛星航法システム単独では位置計測
を実行できないような場合においても、好適に位置計測
を実行することが可能になる。例えば第１の衛星航法シ
ステムにおいて使用者が現在位置を三次元測位するため
には４個の衛星からの電波の受信が必要とされていると
する。かかる状況下において第１の衛星航法システムを
構成する複数の衛星のうち電波を受信可能な衛星の個数
が２個に減少したとする。この場合、第１の衛星航法シ
ステム単独では位置計測を実行することができない。こ
れに対し、本発明においては、第２の衛星航法システム
を構成する衛星からも電波を受信し、衛星位置及び擬似
距離を求め、これを第１の衛星航法システムに係る衛星
位置及び擬似距離と共に位置計測演算に用いるようにし
ているため、このような状況下でも使用者の現在位置を
好適に決定することが可能となる。
【００１５】上述の演算部において使用者の現在位置を
求める際に用いる方程式としては、擬似距離を衛星位
置、使用者の現在位置を時計誤差で表す式を、使用者の
初期位置若しくは前回位置まわりに展開した１次近似式
を用いることができる。この場合、当該１次近似式を解
くことにより、使用者の現在位置及び各衛星航法システ
ムのシステム時刻に対する使用者の時計誤差が求められ
る。さらに、この演算により求められた使用者の現在位
置と使用者の初期位置若しくは前回位置との差が大きい
場合には、求められた使用者の現在位置を使用者の前回
位置として１次近似式に代入することにより、使用者の
現在位置及び各衛星航法システムのシステム時刻に対す
る使用者の時計誤差がより正確に求められる。
求める際に用いる方程式としては、擬似距離を衛星位
置、使用者の現在位置を時計誤差で表す式を、使用者の
初期位置若しくは前回位置まわりに展開した１次近似式
を用いることができる。この場合、当該１次近似式を解
くことにより、使用者の現在位置及び各衛星航法システ
ムのシステム時刻に対する使用者の時計誤差が求められ
る。さらに、この演算により求められた使用者の現在位
置と使用者の初期位置若しくは前回位置との差が大きい
場合には、求められた使用者の現在位置を使用者の前回
位置として１次近似式に代入することにより、使用者の
現在位置及び各衛星航法システムのシステム時刻に対す
る使用者の時計誤差がより正確に求められる。
【００１６】なお、第１及び第２の衛星航法システムと
しては、受信により衛星位置及び擬似距離を求めること
が可能なシステムであれば足りる。そのようなシステム
としては、例えば、ＧＰＳやＧＬＯＮＡＳＳを挙げるこ
とができる。
しては、受信により衛星位置及び擬似距離を求めること
が可能なシステムであれば足りる。そのようなシステム
としては、例えば、ＧＰＳやＧＬＯＮＡＳＳを挙げるこ
とができる。
【００１７】
【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。
基づき説明する。
【００１８】図１には、本発明の一実施例に係る位置計
測装置１０の構成が示されている。この図に示される位
置計測装置１０は、第１受信部１２、第２受信部１４、
タイミング発生部１６、演算部１８及び出力部２０から
構成されている。
測装置１０の構成が示されている。この図に示される位
置計測装置１０は、第１受信部１２、第２受信部１４、
タイミング発生部１６、演算部１８及び出力部２０から
構成されている。
【００１９】第１受信部１２は、第１の衛星航法システ
ム（例えばＧＰＳ）を構成する衛星（ＳＶ）から電波を
受信し、これを復調して衛星位置及び擬似距離を求める
回路である。第２受信部１４は、第２の衛星航法システ
ム、例えばＧＬＯＮＡＳＳを構成する衛星（ＳＶ）から
電波を受信しこれを復調して衛星位置及び擬似距離を求
める回路である。タイミング発生部１６は、第１受信部
１２及び第２受信部１４から、同一受信時刻に係る衛星
位置及び擬似距離が得られるよう、両者を同期化させる
回路であり、例えばＴＣＸＯと分周器から構成すること
ができる。演算部１８は、第１及び第２受信部１２及び
１４によって得られる衛星位置及び擬似距離の他、初期
設定されるユーザーの初期位置や、前回の測位演算によ
り得られたユーザーの位置（前回位置）に基づき、所定
の測位演算を実行する。出力部２０は、演算部１８の測
位演算により得られたユーザーの現在位置を出力する手
段である。この図に示される位置計測装置１０を例えば
船舶や自動車等に搭載する場合、出力部２０はＣＲＴ、
液晶ディスプレイ等の表示装置として実現できる。無
論、音声出力装置として構成してもかまわない。
ム（例えばＧＰＳ）を構成する衛星（ＳＶ）から電波を
受信し、これを復調して衛星位置及び擬似距離を求める
回路である。第２受信部１４は、第２の衛星航法システ
ム、例えばＧＬＯＮＡＳＳを構成する衛星（ＳＶ）から
電波を受信しこれを復調して衛星位置及び擬似距離を求
める回路である。タイミング発生部１６は、第１受信部
１２及び第２受信部１４から、同一受信時刻に係る衛星
位置及び擬似距離が得られるよう、両者を同期化させる
回路であり、例えばＴＣＸＯと分周器から構成すること
ができる。演算部１８は、第１及び第２受信部１２及び
１４によって得られる衛星位置及び擬似距離の他、初期
設定されるユーザーの初期位置や、前回の測位演算によ
り得られたユーザーの位置（前回位置）に基づき、所定
の測位演算を実行する。出力部２０は、演算部１８の測
位演算により得られたユーザーの現在位置を出力する手
段である。この図に示される位置計測装置１０を例えば
船舶や自動車等に搭載する場合、出力部２０はＣＲＴ、
液晶ディスプレイ等の表示装置として実現できる。無
論、音声出力装置として構成してもかまわない。
【００２０】本実施例が特徴とするところは、受信部と
して第１及び第２受信部１２及び１４の合計２個を設
け、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ等、複数の衛星航法システ
ムに係る衛星から電波を受信可能にした点にある。ま
た、第２の特徴は、第１及び第２受信部１２及び１４を
タイミング発生部１６により同期化させ、各受信部１２
及び１４から出力される衛星位置及び擬似距離を、同一
受信時刻のデータとした点にある。さらに、第３の特徴
は、演算部１８のアルゴリズムとして、異なる衛星航法
システム（ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ等）から得られた衛
星位置や擬似距離であっても測位演算に使用可能なアル
ゴリズムを使用している点にある。
して第１及び第２受信部１２及び１４の合計２個を設
け、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ等、複数の衛星航法システ
ムに係る衛星から電波を受信可能にした点にある。ま
た、第２の特徴は、第１及び第２受信部１２及び１４を
タイミング発生部１６により同期化させ、各受信部１２
及び１４から出力される衛星位置及び擬似距離を、同一
受信時刻のデータとした点にある。さらに、第３の特徴
は、演算部１８のアルゴリズムとして、異なる衛星航法
システム（ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ等）から得られた衛
星位置や擬似距離であっても測位演算に使用可能なアル
ゴリズムを使用している点にある。
【００２１】次に、演算部１８における測位演算の内容
について説明する。
について説明する。
【００２２】まず、第１受信部１２により得られる衛星
位置及び擬似距離と、第２受信部１４により得られる衛
星位置及び擬似距離を、次のように表すこととする。
位置及び擬似距離と、第２受信部１４により得られる衛
星位置及び擬似距離を、次のように表すこととする。
【００２３】
【数１】 さらに、演算部１８において測位演算に用いられるユー
ザーの初期位置又は前回位置や、測位演算により求める
べきユーザーの現在位置、並びに各衛星航法システムの
システム時刻に対する各受信部１２及び１４の時計誤差
を、次のように定義する。
ザーの初期位置又は前回位置や、測位演算により求める
べきユーザーの現在位置、並びに各衛星航法システムの
システム時刻に対する各受信部１２及び１４の時計誤差
を、次のように定義する。
【００２４】
【数２】 このように各ベクトル及びスカラを定義すると、ｉ番目
の衛星とユーザーの間の擬似距離ρi を次の式で表現可
能となる。
の衛星とユーザーの間の擬似距離ρi を次の式で表現可
能となる。
【００２５】
【数３】 この図に示される関係は、概念的には、図２のように表
現することができる。この図においては、各衛星の衛星
位置、ユーザーの初期位置又は前回位置、及びユーザー
の現在位置は、地球中心を原点ＯとするＸ，Ｙ，Ｚ三次
元座標系におけるベクトルとして表現することができ
る。各衛星とユーザーの間の距離は、各位置ベクトルの
差として表現することができる。前述のように、第１及
び第２受信部１２及び１４のクロックは、対応する衛星
航法システムのシステム時刻に対してオフセットしてお
り、その結果、第１及び第２受信部１２及び１４におい
て得られる距離は、ユーザーの時計誤差ｂj を含む擬似
距離ρi となっている。上述の式は、このような関係を
表現する式である。
現することができる。この図においては、各衛星の衛星
位置、ユーザーの初期位置又は前回位置、及びユーザー
の現在位置は、地球中心を原点ＯとするＸ，Ｙ，Ｚ三次
元座標系におけるベクトルとして表現することができ
る。各衛星とユーザーの間の距離は、各位置ベクトルの
差として表現することができる。前述のように、第１及
び第２受信部１２及び１４のクロックは、対応する衛星
航法システムのシステム時刻に対してオフセットしてお
り、その結果、第１及び第２受信部１２及び１４におい
て得られる距離は、ユーザーの時計誤差ｂj を含む擬似
距離ρi となっている。上述の式は、このような関係を
表現する式である。
【００２６】この関係式を、ユーザーの初期位置または
前回位置まわりにテーラー展開すると、次のような式と
なる。
前回位置まわりにテーラー展開すると、次のような式と
なる。
【００２７】
【数４】 この式において、誤差項となる２次以上の項δを無視し
１次近似することとすると、次のような式が得られる。
１次近似することとすると、次のような式が得られる。
【００２８】
【数５】 この式を、ｉについて連立させ、ベクトル表現すると、
次のような式となる。
次のような式となる。
【数６】 この式を変形して得られる式
【数７】 は、ｍ＋ｎが５以上の場合、最小２乗法によって解くこ
とができる。言い換えれば、未知数の個数がユーザーの
三次元位置及び各システムの時計誤差の合計５個である
から、第１及び第２受信部１２及び１４によって受信可
能な衛星の合計個数が５個以上であれば、上式を解くこ
とができる。従って、第１受信部１２又は第２受信部１
４単独での受信可能衛星数が４個より少い場合であって
も、ユーザーの現在位置を三次元的に求めることができ
る。
とができる。言い換えれば、未知数の個数がユーザーの
三次元位置及び各システムの時計誤差の合計５個である
から、第１及び第２受信部１２及び１４によって受信可
能な衛星の合計個数が５個以上であれば、上式を解くこ
とができる。従って、第１受信部１２又は第２受信部１
４単独での受信可能衛星数が４個より少い場合であって
も、ユーザーの現在位置を三次元的に求めることができ
る。
【００２９】このように、本実施例によれば、例えばＧ
ＰＳ又はＧＬＯＮＡＳＳ単独では受信可能衛星数が必要
衛星数より少いような状況下においても、好適にユーザ
ーの現在位置を求めることができる。
ＰＳ又はＧＬＯＮＡＳＳ単独では受信可能衛星数が必要
衛星数より少いような状況下においても、好適にユーザ
ーの現在位置を求めることができる。
【００３０】例えばユーザーの３次元測位を行う場合に
は、ＧＰＳ又はＧＬＯＮＡＳＳ単独での測位において
は、４個の衛星から電波を受信復調できなければならな
かった。これに対し、本実施例の場合、電波を受信復調
可能な衛星の個数がＧＰＳについて３個、ＧＬＯＮＡＳ
Ｓについて２個の場合にも、ユーザーの現在位置を求め
ることができる。同様に、電波を受信復調可能なＧＰＳ
衛星の個数が２個、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星の個数が３個の
場合にも、３次元測位を実行できる。２次元測位で許容
する場合には、未知数の個数が減るためｍ＋ｎが４以上
であれば足り、電波を受信復調可能な衛星の個数はＧＰ
Ｓ及びＧＬＯＮＡＳＳそれぞれについて２個でよい。
は、ＧＰＳ又はＧＬＯＮＡＳＳ単独での測位において
は、４個の衛星から電波を受信復調できなければならな
かった。これに対し、本実施例の場合、電波を受信復調
可能な衛星の個数がＧＰＳについて３個、ＧＬＯＮＡＳ
Ｓについて２個の場合にも、ユーザーの現在位置を求め
ることができる。同様に、電波を受信復調可能なＧＰＳ
衛星の個数が２個、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星の個数が３個の
場合にも、３次元測位を実行できる。２次元測位で許容
する場合には、未知数の個数が減るためｍ＋ｎが４以上
であれば足り、電波を受信復調可能な衛星の個数はＧＰ
Ｓ及びＧＬＯＮＡＳＳそれぞれについて２個でよい。
【００３１】なお、上述の演算においては、各衛星との
擬似距離に係る関係式をユーザーの前回位置又は初期位
置まわりにテーラー展開し１次近似している。従って、
ユーザーの初期位置又は前回位置と現在位置との差が大
きい場合には、無視できない誤差が生じることがある。
このような誤差を防止するためには、演算により得られ
た現在位置を前回位置として上述の式に代入し、これを
解くようにすれば良い。
擬似距離に係る関係式をユーザーの前回位置又は初期位
置まわりにテーラー展開し１次近似している。従って、
ユーザーの初期位置又は前回位置と現在位置との差が大
きい場合には、無視できない誤差が生じることがある。
このような誤差を防止するためには、演算により得られ
た現在位置を前回位置として上述の式に代入し、これを
解くようにすれば良い。
【００３２】また、３次元測位ではなく２次元測位を実
行する場合には、Ｘ2 ＋Ｙ2 ＋Ｚ2＝Ｈ2 （Ｈは地球中
心からの高さ）という関係を用い、上述の演算式を変形
すれば良い。
行する場合には、Ｘ2 ＋Ｙ2 ＋Ｚ2＝Ｈ2 （Ｈは地球中
心からの高さ）という関係を用い、上述の演算式を変形
すれば良い。
【００３３】さらに、演算部１８により求められたユー
ザーの現在位置をそのままの形態で出力部２０により出
力するようにしてもかまわないが、実際には、緯度、経
度、高さ等の形態に変換して出力するのが好ましい。
ザーの現在位置をそのままの形態で出力部２０により出
力するようにしてもかまわないが、実際には、緯度、経
度、高さ等の形態に変換して出力するのが好ましい。
【００３４】さらに、以上の説明はＧＰＳ及びＧＬＯＮ
ＡＳＳを例として行ったが、本発明の適用対象となる衛
星航法システムは、電波の受信復調により衛星位置及び
擬似距離を求めることができるシステムであれば足り、
これらＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳに限定を必要とするもの
ではない。そして、本発明は、電波を受信する衛星航法
システムを２種類に限定するものではなく、３種類以上
であってもかまわない。
ＡＳＳを例として行ったが、本発明の適用対象となる衛
星航法システムは、電波の受信復調により衛星位置及び
擬似距離を求めることができるシステムであれば足り、
これらＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳに限定を必要とするもの
ではない。そして、本発明は、電波を受信する衛星航法
システムを２種類に限定するものではなく、３種類以上
であってもかまわない。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
タイミング発生部により同期化されている第１及び第２
の受信部により第１及び第２の衛星航法システムを構成
する複数の衛星について衛星位置及び擬似距離を求め、
これらを用いて使用者の現在位置を求めるようにしたた
め、各衛星航法システム単独では受信可能衛星数が測位
に必要な個数とならないような状況下においても、各シ
ステム合計で所定個数以上であれば、好適に使用者の現
在位置を求めることが可能となる。
タイミング発生部により同期化されている第１及び第２
の受信部により第１及び第２の衛星航法システムを構成
する複数の衛星について衛星位置及び擬似距離を求め、
これらを用いて使用者の現在位置を求めるようにしたた
め、各衛星航法システム単独では受信可能衛星数が測位
に必要な個数とならないような状況下においても、各シ
ステム合計で所定個数以上であれば、好適に使用者の現
在位置を求めることが可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係る位置計測装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】この実施例における各ベクトルの関係を示す図
である。
である。
【図３】ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳにおける測位原理を示
す図である。
す図である。
１０ 位置計測装置 １２ 第１受信部 １４ 第２受信部 １６ タイミング発生部 １８ 演算部 ２０ 出力部
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の衛星航法システムを構成する複数
の衛星から電波を受信して当該衛星の衛星位置及び衛星
と使用者の擬似距離を求める第１受信部と、 第２の衛星航法システムを構成する複数の衛星から電波
を受信して当該衛星の衛星位置及び衛星と使用者の擬似
距離を求める第２受信部と、 第１及び第２受信部を同期させることにより同一受信時
刻における衛星位置及び擬似距離を出力させるタイミン
グ発生部と、 第１及び第２の衛星航法システム合計で所定個数以上の
衛星からの電波が第１及び第２受信部により受信されて
いる場合に、これらの衛星に係り第１及び第２受信部か
ら出力される衛星位置及び擬似距離並びに使用者の初期
位置若しくは前回位置に基づき、使用者の現在位置を求
める演算部と、 を備えることを特徴とする位置計測装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の位置計測装置において、 演算部が、擬似距離を衛星位置、使用者の現在位置及び
時計誤差で表す式を使用者の初期位置若しくは前回位置
まわりに展開した１次近似式を用いて、使用者の現在位
置及び各衛星航法システムのシステム時刻に対する使用
者の時計誤差を演算することを特徴とする位置計測装
置。 - 【請求項３】 請求項２記載の位置計測装置において、 演算により求められた使用者の現在位置と使用者の初期
位置若しくは前回位置との差が大きい場合に、求められ
た使用者の現在位置を使用者の前回位置として上記１次
近似式に代入して、使用者の現在位置及び各衛星航法シ
ステムのシステム時刻に対する使用者の時計誤差を演算
することを特徴とする位置計測装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の位置計測装置において、 第１及び第２の衛星航法システムが、それぞれＧＰＳ又
はＧＬＯＮＡＳＳであることを特徴とする位置計測装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5198993A JPH06265624A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 位置計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5198993A JPH06265624A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 位置計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265624A true JPH06265624A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12902272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5198993A Pending JPH06265624A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 位置計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265624A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2739938A1 (fr) * | 1995-10-17 | 1997-04-18 | Sextant Avionique | Recepteur de determination d'une position a partir de reseaux de satellites |
| JP2007292610A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Furuno Electric Co Ltd | 衛星航法受信機 |
| JP2008082819A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Sueo Sugimoto | 測位装置および測位方法 |
| GB2456150A (en) * | 2008-01-03 | 2009-07-08 | Samsung Electronics Co Ltd | A transmitter providing a signal indicating a time difference between respective reference clocks of a first and second global navigation satellite system |
| GB2475410A (en) * | 2009-11-17 | 2011-05-18 | Samsung Electronics Co Ltd | Processing signals from satellites in two GNSS emitted at different times to estimate receiver position |
| JP2013510319A (ja) * | 2009-11-04 | 2013-03-21 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | ナビゲーションシステム間の時間関係情報を推定するための方法および装置 |
| CN105301612A (zh) * | 2014-07-25 | 2016-02-03 | 精工爱普生株式会社 | 卫星信号接收装置、电子钟表和卫星信号接收装置的控制方法 |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5198993A patent/JPH06265624A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2739938A1 (fr) * | 1995-10-17 | 1997-04-18 | Sextant Avionique | Recepteur de determination d'une position a partir de reseaux de satellites |
| WO1997014977A1 (fr) * | 1995-10-17 | 1997-04-24 | Sextant Avionique | Recepteur de determination d'une position a partir de reseaux de satellites |
| JP2007292610A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Furuno Electric Co Ltd | 衛星航法受信機 |
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| GB2456150A (en) * | 2008-01-03 | 2009-07-08 | Samsung Electronics Co Ltd | A transmitter providing a signal indicating a time difference between respective reference clocks of a first and second global navigation satellite system |
| GB2456150B (en) * | 2008-01-03 | 2010-04-07 | Samsung Electronics Co Ltd | Location system and method |
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| US9244176B2 (en) | 2009-11-04 | 2016-01-26 | Qualcomm Incorporated | Methods and apparatuses for estimating time relationship information between navigation systems |
| GB2475410A (en) * | 2009-11-17 | 2011-05-18 | Samsung Electronics Co Ltd | Processing signals from satellites in two GNSS emitted at different times to estimate receiver position |
| GB2475675A (en) * | 2009-11-17 | 2011-06-01 | Samsung Electronics Co Ltd | Navigation receiver operable with multiple navigation systems |
| CN105301612A (zh) * | 2014-07-25 | 2016-02-03 | 精工爱普生株式会社 | 卫星信号接收装置、电子钟表和卫星信号接收装置的控制方法 |
| JP2016031232A (ja) * | 2014-07-25 | 2016-03-07 | セイコーエプソン株式会社 | 衛星信号受信装置、電子時計、および衛星信号受信装置の制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19991005 |