JPH0791976A - 衛星航法による測位方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測位点周囲の状況に合った衛星組を選択し、
測位性能の最適化を図る。 【構成】 電源オン後、測位部42b は航法メッセージを
用いて、現在地から見た仰角の高い衛星組とDOP 値の小
さい衛星組の両者を随時決定し記憶する。電源オン直後
は、監視部42d は測位部42b を仰角優先モードとする。
該モード時、測位部42b は復調部41を制御して仰角の高
い衛星組を捕捉させて定期的に測位する。監視部42d は
一定時間当たりに衛星航法により測位できた回数を示す
測位率を監視し、所定の基準値以上になった状態が所定
時間以上続いたとき、測位部42b をDOP 優先モードとす
る。該モード時、測位部42b は復調部41を制御してDOP
値の小さい星組を捕捉させて定期的に高精度で測位す
る。この状態で電波が障害物に遮られるなどして、測位
率が基準値以下になると、監視部42d は測位部42b を仰
角優先モードに戻し、測位率の改善を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は衛星航法による測位方法
に係り、特に車載ナビゲーション装置やマリンナビゲー
ション装置等に広く採用されているＧＰＳ（グローバル
ポジショニングシステム）の如く、複数の地球周回衛星
を用いて３角測量の原理で経度、緯度からなる現在位置
を検出するようにした衛星航法による測位方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車両の走行案内を行い、運転者が所望の
目的地に容易に到達できるようにした車載ナビゲーショ
ン装置がある。この車載ナビゲーション装置において
は、走行中、車両の位置と方位を検出してＣＤ−ＲＯＭ
から車両位置周辺の地図データを読み出し、Ｖ−ＲＡＭ
に地図画像を描画するとともに該地図画像上での現在地
に相当する箇所に、車両進行方向に相当する向きに車両
位置マークを重ねて描画し、Ｖ−ＲＡＭの画像を映像信
号に変換しながらＣＲＴディスプレイ装置に出力して画
面に表示する。そして、車両の移動で現在位置が変化す
るのに従い、画面の地図は固定して車両位置マークだけ
移動したり、反対に、車両位置マークは画面中央に固定
して地図をスクロールしたりして、常に、車両位置周辺
の地図情報が一目で判るようになっている。

【０００３】ＣＤ−ＲＯＭに記憶された地図は、地図帳
と同じく、北を上向きとし、縮尺レベルに応じて適当な
大きさの経度幅、緯度幅の地域に区切られた図葉として
管理されており、各図葉は更に、４つのデータユニット
に分割されている。地図データには、（１）道路、公
園、河川等を表示するための背景レイヤ、（２）市町村
名、道路名、地図記号等を表示するための文字・記号レ
イヤ、（３）マップマッチングを行うための道路レイヤ
から構成されている。地図画像は、背景レイヤや文字・
記号レイヤ等を用いて描画される。

【０００４】車載ナビゲーション装置における車両位置
の検出法には、走行中、方位センサと距離センサを用い
て車両方位と走行距離を検出しながら、一定距離走行す
る毎に位置変化分を逐次累積して求める自立航法と、複
数の地球周回衛星（ＧＰＳ衛星）からの電波をキャッチ
し３角測量の原理で絶対的な位置を計算で求めるＧＰＳ
衛星航法（ＧＰＳ；グローバルポジショニングシステ
ム）とがある。

【０００５】前者の自立航法は低コストで車両位置の検
出ができるが、走行距離が長くなったり蛇行運転が続い
たりしたときにセンサ誤差が累積する欠点がある。ま
た、車両に後付けすることができない。これに対し、後
者のＧＰＳによる車両位置の検出誤差は常に一定範囲内
にとどまり、車両への後付けも容易に行える。そして、
量産化により低価格化も進んで来ていることから近年脚
光を浴びているものである。

【０００６】ＧＰＳ衛星航法の原理を説明すると、地球
を周回する複数の所定軌道の各々に複数の衛星（ＧＰＳ
衛星）を乗せ、各衛星から航法メッセージ（軌道情報、
暦等）を、衛星毎に異なるＰＲＮコード（Ｃ／Ａコード
またはＰコード）で、スペクトラム拡散変調して送信さ
せている。これら各衛星からの衛星信号を車載ナビゲー
ション装置に装備されたＧＰＳ受信機で受信して逆拡散
し、航法メッセージを解読する。各衛星は互いに同期し
た原子時計を内蔵しており、航法メッセージは衛星の送
信時刻を示している。ＧＰＳ受信機は、各衛星から車両
まで衛星信号が到達するに要する時間を航法メッセージ
より測定し、光速度を乗じるとともに航法メッセージを
用いて所定の補正を行うことで、衛星−車両間の距離を
所定の複数（通常は４個）の衛星について計算する。そ
して、各衛星の位置は航法メッセージより計算できるの
で、該衛星位置データと衛星−車両間距離データを用い
て、３角測量の原理で車両位置を高精度に計算するよう
になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＧＰＳ衛星
航法においては原理的に４個（３次元測位；高度が未知
の場合）または３個（２次元測位；高度が既知の場合）
の衛星からの電波を受信する必要がある。従来、多数の
地球周回衛星の中からこれら４個または３個の衛星組を
選択するのに次に述べる２つの方法の内、いずれか一方
で行うようになっている。第１の方法は図８のＧＰＳ衛
星ＳＴＬ１、ＳＴＬ２、ＳＴＬ３、ＳＴＬ４の如く、測
位点である車両から見た仰角の高い衛星組を選択するこ
とであり、これにより所望衛星からの信号をビル等の障
害物に遮られることなく受信でき、一定時間当たりに測
位できた回数を示す測位率を高くできるという利点があ
る。第２の方法は、図９のＧＰＳ衛星ＳＴＬ５、ＳＴＬ
６、ＳＴＬ７、ＳＴＬ８に示す如く、ＤＯＰ値（幾何学
的精度低下率）の小さくなる衛星組を選択することであ
り、測位誤差を小さくできるという利点がある。

【０００８】なお、三次元測位の場合、図１０に示す如
く、観測点（測位点）Ｐ₀ を中心とした単位球ＣＵＢ０
上に、現実の衛星ＳＴＬ１〜ＳＴＬ４の見える方向に合
わせて衛星を置き直し、これら置き直した４つの衛星の
位置Ｐ₁ 〜Ｐ₄ を互いに結んでできる４面体Ｖの体積が
大きいほど、精度が向上し、ＤＯＰ値が小さくなる。

【０００９】しかしながら、前者の第１の方法では、仰
角の高い衛星組ではＤＯＰ値が大きくなるため、測位誤
差が大きくなってしまうという問題があった。また、後
者の第２の方法では、ＤＯＰ値の小さくなる衛星組に
は、仰角の低い衛星が含まれるため、市街地走行時や山
間部走行時などにはビル、山等の障害物に衛星電波が遮
られて測位不能になったり、ビル等による衛星電波の反
射でマルチパスが生じるなどして測位位置に位置飛びが
生じたりする問題があった。以上から本発明の目的は、
測位点周囲の状況に合った衛星組を選択することで、測
位性能の最適化を図った衛星航法による測位方法を提供
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明におい
ては、一定時間当たりに測位ができた回数を示す測位率
を監視する手段と、測位率が所定の基準値より小さくな
ったとき、上空にある衛星の内、仰角の高い衛星組を用
いて衛星航法により現在地の位置を測位する手段と、測
位率が所定の基準値より高くなったとき、上空にある衛
星の内、ＤＯＰ値の小さい衛星組を用いて衛星航法によ
り現在地の位置を測位する手段とを設けたことにより達
成される。

【００１１】

【作用】本発明によれば、一定時間当たりに測位ができ
た回数を示す測位率を監視し、該測位率が所定の基準値
より小さくなったとき、上空にある衛星の内、仰角の高
い衛星組を用いて衛星航法により現在地の位置を測位
し、測位率が所定の基準値より高くなったとき、上空に
ある衛星の内、ＤＯＰ値の小さい衛星組を用いて衛星航
法により現在地の位置を測位する。これにより、測位点
が市街地や山岳地にあり、衛星電波が障害物に遮られて
測位率が小さくなったときは、仰角の高い衛星組を用い
て測位することで測位率を向上させることができ、逆
に、測位点が見通しの良い郊外等に移動するなどして測
位率が高くなったときは、ＤＯＰ値の小さい衛星組を用
いて測位することで測位誤差を小さくすることができ、
測位点周囲の状況に合った衛星組を選択して、測位性能
の最適化を図ることができる。

【００１２】また、衛星航法により測位した位置の位置
飛びの発生を監視し、位置飛びが発生したとき、上空に
ある衛星の内、仰角の高い衛星組を用いて衛星航法によ
り現在地の位置を測位し、位置飛びが発生しない状態が
所定の時間以上継続したとき、上空にある衛星の内、Ｄ
ＯＰ値の小さい衛星組を用いて衛星航法により現在地の
位置を測位する。これにより、測位点が市街地や山岳地
にあり、ビル、山等で衛星電波が反射されるなどして測
位位置に位置飛びが生じたときは、仰角の高い衛星組を
用いて測位することで位置飛びの発生を防止でき、その
後、測位点が見通の良い郊外等に移動するなどして位置
飛びの発生しない状況が或る程度継続したとき、ＤＯＰ
値の小さい衛星組を用いて測位することで測位誤差を小
さくすることができ、測位点周囲の状況に合った衛星組
を選択することで、測位性能の最適化を図ることができ
る。

【００１３】また、電源オン直後は、上空にある衛星の
内、仰角の高い衛星組を用いて衛星航法により現在地の
位置を測位する。これにより、電源オン時に現在地が市
街地や山間部にあっても、衛星電波が障害物に遮られる
恐れがなく、また、衛星電波に生じるドップラー量も小
さいので、速やかに所望衛星を捕捉し、測位を開始する
ことができる。

【００１４】

【実施例】図２は本発明に係る衛星航法による測位方法
を具現したＧＰＳ受信機を含む車載ナビゲーション装置
の全体構成図である。図において、１は地図データ記憶
手段となるＣＤ−ＲＯＭ、２は操作盤であり、地図検索
キー、拡大・縮小キー等を備えている。３は複数のＧＰ
Ｓ衛星からの衛星電波をキャッチするアンテナ、４はマ
ルチビームアンテナでキャッチされた衛星信号を受信
し、衛星航法により車両位置（経度、緯度からなる絶対
座標）、車両方位等を検出するＧＰＳ受信機である。こ
のＧＰＳ受信機４は上空に存在する衛星の内、ＤＯＰ値
の小さい衛星組を用いて測位を行うＤＯＰ優先モードの
測位と、仰角の高い衛星組を用いて測位を行う仰角優先
モードの測位を適宜切り換えて行うようになっている。
５はＣＲＴディスプレイ装置であり、映像信号を入力し
て画面に地図を車両位置マークなどとともに表示する。

【００１５】６はマイコン構成のナビゲーションコント
ローラであり、ＣＤ−ＲＯＭ１に記憶された地図データ
を用いてＣＲＴディスプレイ装置５に車両位置を含む地
図画像を車両位置マークとともに表示させる。具体的に
は、ＧＰＳ受信機４から車両位置データと車両方位デー
タを入力し、ＣＤ−ＲＯＭ１から車両位置周辺の広い範
囲の地図データを読み出して、該読み出した地図データ
を用いて内蔵のビデオＲＡＭに車両位置周辺の広い範囲
の地図画像を、例えば北を上向きにして描画しておく。
そして、車両位置の変化に従いビデオＲＡＭから常に車
両位置を中心とする１画面分の地図画像を読み出し、該
読み出した１画面分の地図画像の中央に、車両方位方向
を向けた車両位置マークを合成したのち、所定の映像信
号に変換してＣＲＴディスプレイ装置５へ出力し、画面
に表示させる。

【００１６】図１はＧＰＳ受信機４の構成図である。４
０はアンテナ３で受波された衛星信号に対し、高周波増
幅、周波数変換、中間周波増幅を行う受信部、４１は同
時に複数の衛星信号に対し、スペクトラム逆拡散による
ＰＲＮコードの復調と電波伝播時間及びドップラー量の
測定、航法メッセージの解読等を行うマルチチャンネル
式の復調部、４２は車両位置や車両方位を計算するマイ
コン構成の処理部であり、この内、４２ａは航法メッセ
ージを一時記憶するバッファメモリであり、電源オフ後
もデータが保存できるようにバッテリバックアップされ
ている。４２ｂは航法メッセージを参照して衛星位置を
特定し、復調部４１を制御して所定の複数の衛星を捕捉
させるとともに、復調部４１から当該複数の衛星につい
ての電波伝播時間信号を入力して、衛星航法により現在
地の測位を行う測位部であり、ＤＯＰ優先モードの測位
と仰角優先モードの測位を適宜切り換えて行うようにな
っている。４２ｃは復調部４１から複数の衛星について
のドップラー量信号を入力し、方位ベクトル（向きが方
位、大きさが速度を表す２次元ベクトル）を求める方位
ベクトル計算部、４２ｄは測位部４２ｂで一定時間当た
りに測位した回数を示す測位率や、測位した位置の不自
然な位置飛びの発生を監視し、測位率が所定の基準値以
上ある状態で、かつ、不自然な位置飛びの発生していな
い状態が、所定の一定時間以上継続しているとき測位部
４２ｂに対しＤＯＰ優先モードで測位を行わせ、測位率
が所定の基準値以下となったり、不自然な位置飛びが発
生したとき、仰角優先モードで測位を行わせる監視部で
ある。

【００１７】図３〜図６は処理部４２の動作を示す流れ
図、図７は測位部４２ｂの内蔵メモリ（図示せず）に記
憶されるデータの説明図であり、以下、これらの図に従
って説明する。図３〜図５は繰り返し周期の早いメイン
フローであり、衛星の捕捉、測位、方位ベクトルの計
算、測位率や位置飛び発生の監視、測位モードの切り替
え等を実行する。図６は繰り返し周期の遅いサブフロー
であり、衛星位置の計算、仰角の計算及び仰角の高い衛
星組の決定、ＤＯＰ値の計算及びＤＯＰ値の小さい衛星
組の決定等を行う。メインフローとサブフローは平行処
理（マルチタスク処理）されるものとする。なお、復調
部４１で復調された航法メッセージは割り込み処理でバ
ッファメモリ４２ａに記憶されるが、該割り込み処理の
流れ図は省略してある。また、衛星捕捉済となっている
間は、ほぼ１秒間隔で測位を実行できるものとし、バッ
ファメモリ４２ａには過去に受信した航法メッセージ
と、過去最新に測位した経度，緯度，高度、及び、過去
最新に計算した方位ベクトルの各データが保存されてい
るものとする。

【００１８】セットの電源がオンされると、メインフロ
ーにおいて、監視部４２ｄは測位部４２を仰角優先モー
ドに設定する（図３のステップ１０１）。このあと、測
位部４２ｂは測位回数ｉを０とし（ステップ１０２）。
次いで、現在仰角優先モードなので仰角の高い衛星組
（４つの衛星）が決定済かチェックし（ステップ１０
３、１０４）、まだなので決定されるまで待つ。

【００１９】一方、測位部４２ｂは電源オン後、サブフ
ローにおいて、バッファメモリ４２ａに記憶されている
航法メッセージを用いて、各軌道上の各衛星位置を計算
し（図６のステップ４０１）、過去最新に測位した車両
位置データを用いて車両位置から上空に見える各衛星の
仰角を計算して、仰角の最も高い４つの衛星を決定して
衛星番号を内蔵メモリに記憶し（ステップ４０２）、更
に、車両位置から上空に見える衛星の中から４つの衛星
を任意に選択し、各選択した衛星組のＤＯＰ値を計算す
るとともに、ＤＯＰ値の最も小さい４つの衛星を決定し
て衛星番号を内蔵メモリに記憶する（ステップ４０
３）。そして、ステップ４０１に戻り、同様の処理を繰
り返す。この結果、測位部４２ｂの内蔵メモリには、常
に、現時点での仰角の高い衛星組とＤＯＰ値の小さい衛
星組のデータが記憶されることになる。

【００２０】内蔵メモリに仰角の高い衛星組を特定する
データが記憶された状態になると、測位部４２ｂはメイ
ンフローにおいて、ステップ１０４でＹＥＳとなり、復
調部４１を制御して、これら仰角の高い衛星組を追跡さ
せる（ステップ１０５）。仰角の高い衛星は、たとえ車
両が市街地や山間部を走行していたとしてもビル、山等
の障害物に衛星電波が遮られる恐れは少なく、また、ド
ップラー量も比較的小さいことから、容易かつ迅速に捕
捉することができる（図８のＳＴＬ１〜ＳＴＬ４参
照）。

【００２１】そして、これら仰角の高い衛星組を全て捕
捉できたならば、復調部４１から電波伝播時間信号を入
力して衛星航法での３次元測位により車両位置（経度、
緯度、高度）を測位する（ステップ１０６、１０７）。
若し、仰角の高い衛星組の内、３つしか捕捉できなかっ
たときは、バッファメモリ４２ａに記憶された過去最新
の高度データを用いて衛星航法での２次元測位により車
両位置（経度、緯度）を測位し、２つ以下の衛星しか捕
捉できなかったときは、追跡制御を継続する（ステップ
１０８）。

【００２２】測位部４２ｂが測位を終わると、続いて、
方位ベクトル計算部４２ｃは復調部４１からドップラー
量信号を入力して方位ベクトルの計算を行う（ステップ
１０９）。方位ベクトルを計算する際、測位部４２ｂが
衛星航法により測位する際に求めた衛星位置データと車
両位置データを参照する。そして、測位部４２ｂと方位
ベクトル計算部４２ｃは今回測位した車両位置データ
（ここでは経度、緯度）と車両方位データ（方位ベクト
ルの向きを示すデータ）をナビゲーションコントローラ
６に出力して、所定のナビゲーション処理を可能とさせ
る（ステップ１１０）。なお、測位部４２ｂと方位ベク
トル計算部４２ｃは今回測位した車両位置データ（ここ
では経度、緯度、高度）と方位ベクトルデータを監視部
４２ｄにも出力する。

【００２３】次に、監視部４２ｄは現在タイマＴ₁ が計
時動作中かチェックし（図４のステップ２０１）、最初
はＮＯなので、タイマＴ₁ をスタートさせるとともに測
位部４２ｂから得た車両位置データ（ここでは経度、緯
度及び高度）と方位計算部４２ｃから得た方位ベクトル
データをバッファメモリ４２ａに更新記憶させる（ステ
ップ２０２、２０３）。続いて、ｉをインクリメントし
て１とする（ステップ２０４）。次いで、監視部４２ｄ
はタイマＴ₂ が計時動作中かチェックし（ステップ２０
５）、最初はＮＯなのでタイマＴ₂ の計時動作をスター
トさせ（ステップ２０６）、更に、現在仰角優先モード
なのでタイマＴ₃ が計時動作中かチェックし（図５のス
テップ３０１、３０２）、最初はＮＯなのでタイマＴ₃
の計時動作をスタートさせる（ステップ３０３）。

【００２４】このあと、測位部４２ｂは、図３のステッ
プ１０３に戻り、復調部４１において内蔵メモリに記憶
された仰角の高い衛星組を追跡させたのち、３次元測位
により車両位置（経度、緯度、高度）を測位する（ステ
ップ１０４〜１０７）。若し、仰角の高い衛星組の内、
３つしか捕捉できなかったときは、バッファメモリ４２
ａに記憶された過去最新の高度データを用いて衛星航法
での２次元測位により車両位置（経度、緯度）を測位す
る（ステップ１０６、１０７）。続いて、方位ベクトル
計算部４２ｃは復調部４１からドップラー量信号を入力
して方位ベクトルの計算を行う（ステップ１０９）。そ
して、測位部４２ｂと方位ベクトル計算部４２ｃは今回
新たに測位及び計算した車両位置データ（経度、緯度）
と車両方位データをナビゲーションコントローラ６に出
力し、また、車両位置データ（経度、緯度、高度）と方
位ベクトルデータを監視部４２ｄに与える（ステップ１
１０）。

【００２５】このあと、監視部４２ｄはタイマＴ₁ が計
時動作中かチェックし（図４のステップ２０１）、今度
はＹＥＳとなるので、バッファメモリ４２ａに記憶され
ている前回測位及び計算した車両位置と方位ベクトル、
及び、今回測位した車両位置、現時点でのタイマＴ₁ の
計時時間ｔ₁ から、前回測位してから今回測位するまで
に車両に生じた平均的な加速度Ａ（スカラー量）を求め
る（ステップ２０７）。

【００２６】具体的には、経度方向と緯度方向を各々座
標軸Ｘ，Ｙの正方向にとり、前回の車両位置を原点とし
たときの今回の車両位置を（ｘ，ｙ）、前回の車両方位
ベクトルのＸ成分をｖ_x ，Ｙ成分をｖ_y 、前回測位して
から今回測位するまでに車両に生じた平均的な加速度ベ
クトルαのＸ成分をα_x ，Ｙ成分をα_y とすると、 ｘ＝ｖ_x ｔ₁ ＋α_x ｔ₁ ² ／２ ｙ＝ｖ_y ｔ₁ ＋α_y ｔ₁ ² ／２ となる。これから、 α_x ＝２（ｘ−ｖ_x ｔ₁ ）／ｔ₁ ² α_y ＝２（ｘ−ｖ_y ｔ₁ ）／ｔ₁ ² となる。加速度Ａは加速度ベクトルαの大きさであるこ
とから、 Ａ＝（α_x ² ＋α_y ² ）^1/2 として求まる。

【００２７】次いで、監視部４２ｄはステップ２０７で
求めた加速度Ａを予め定められた所定の基準加速度Ａ₀
と比較し、加速度ＡがＡ₀ 以上かチェックすることで今
回測位した車両位置に不自然な位置飛びが発生している
かチェックする（ステップ２０８）。基準加速度Ａ₀ は
車両の走行性能から考えられる最大の加速度より少し大
きな値（例えば１Ｇ）に設定しておく。仰角の高い衛星
組を追跡しているとき、衛星電波の障害物での反射によ
るマルチパスが起きることはほとんどなく、位置飛びは
生じにくい。不自然な位置飛びが発生しておらず、ステ
ップ２０８でＮＯのときは、監視部４２ｄはタイマＴ₁
を再スタートさせるとともに測位部４２ｂから得た車両
位置データ（ここでは経度、緯度及び高度）と方位ベク
トル計算部４２ｃから得た方位ベクトルデータをバッフ
ァメモリ４２ａに更新記憶させる（ステップ２０２、２
０３）。続いて、ｉをインクリメントして２とする（ス
テップ２０４）。

【００２８】次に、監視部４２ｄはタイマＴ₂ が計時動
作中かチェックし（ステップ２０５）、今度はＹＥＳと
なるので、タイマＴ₂ の計時時間が１分を越えたかチェ
ックする（ステップ２０９）。ここではまだであるとす
ると、続いて、タイマＴ₃ が計時動作中かチェックし
（図５のステップ３０１、３０２）、ここでもＹＥＳと
なるので、タイマＴ₃ の計時時間が５分を越えたかチェ
ックする（ステップ３０４）。ここでもまだであれば、
処理部４２はステップ１０３に戻り、前述と同様の動作
を繰り返す。

【００２９】この結果、途中、不自然な位置飛びが生じ
ることなく、仰角の高い衛星組を用いて３次元測位また
は２次元測位がなされる毎にｉがインクリメントされて
いく。監視部４２ｄはタイマＴ₂ での計時時間が１分を
越えたところで（図４のステップ２０９でＹＥＳ）、ｉ
が所定の基準値Ｉ₀ 以上か、即ち測位率がＩ₀ 回／分以
上であるかチェックする（ステップ２１０）。ここでは
一例としてＩ₀ ＝５４とした場合、１分間の内、９０パ
ーセント以上の時間で測位できたかチェックすることに
なる。仰角の高い衛星組からの電波は障害物に遮られる
恐れが少なく、測位がほぼ１秒間隔でなされるので、Ｔ
₂ の計時時間が１分を越えたところで、ｉはほぼ６０に
達していることになる。このとき、監視部４２ｄはステ
ップ２１０でＹＥＳと判断し、０→ｉとするとともに、
タイマＴ₂ を再スタートさせたのち（ステップ２１１、
２０６）、ステップ３０１に進む。

【００３０】なお、サブフローで決定される仰角の高い
衛星組が替わると、新たな衛星組を追跡するのに少し時
間が掛かり、その分、タイマＴ₂ の計時時間が１分を越
えた時点でのｉが６０より小さくなるが、ドップラー量
の変化が比較的小さく容易に追跡でき、ｉは５４以上と
なるので、監視部４２ｄはステップ２１０でＹＥＳと判
断する。但し、何らかの事情で新たな衛星組を追跡する
のにかなり時間が掛かって、タイマＴ₂ の計時時間が１
分を越えた時点でのｉが５４より小さかった場合、監視
部４２ｄは現在仰角優先モードなので（ステップ２１２
でＮＯ）、０→ｉとするとともにタイマＴ₂ とタイマＴ
₃ を再スタートさせたのち（ステップ２１３、２１１、
２０６）、ステップ３０１に進む。

【００３１】これとは別に、何らかの事情で不自然な位
置飛びが発生したとき、監視部４２ｄはステップ２０８
でＹＥＳと判断し、監視部４２ｄは現在仰角優先モード
なので（ステップ２１４でＮＯ）、タイマＴ₃ とタイマ
Ｔ₁ を再スタートさせたのち（ステップ２１５、２０
２）、ステップ２０３に進む。

【００３２】その後、不自然な位置飛びが発生せず、ま
た、測位率が５４回／分を下回ることなく、タイマＴ₃
のスタート後、５分経過すると、監視部４２ｄは図５の
ステップ３０４でＹＥＳと判断する。このとき、車両が
障害物の少ない郊外を走行していると考えられるので、
監視部４２ｄは測位部４２ｂに対しＤＯＰ優先モードの
設定を行い（ステップ３０５）、タイマＴ₁ 、Ｔ₂ を一
時停止させる（ステップ３０６）。

【００３３】このあと、処理部４２は図３のステップ１
０２に戻り、測位部４２ｂがｉ＝０としたのち、現在Ｄ
ＯＰ値優先モードなので内蔵メモリに記憶されているＤ
ＯＰ値の小さい衛星組を参照して復調部４１の制御を行
い、これらＤＯＰ値の小さい衛星組を追跡させる（ステ
ップ１０３、１１１、１１２）。ここで、ＤＯＰ値が小
さい衛星組には仰角の低い衛星が含まれるが、障害物が
無いので容易に捕捉することができる（図９のＳＴＬ５
〜ＳＴＬ８参照）。

【００３４】そして、これらＤＯＰ値の小さい衛星組を
全て捕捉できたならば、復調部４１から電波伝播時間信
号を入力して衛星航法での３次元測位により車両位置
（経度、緯度、高度）を測位する（ステップ１０６、１
０７）。若し、ＤＯＰ値の小さい衛星組の内、３つしか
捕捉できなかったときは、バッファメモリ４２ａに記憶
された過去最新の高度データを用いて衛星航法での２次
元測位により車両位置（経度、緯度）を測位する（ステ
ップ１０６、１０７）。続いて、方位ベクトル計算部４
２ｃは復調部４１からドップラー量信号を入力して方位
ベクトルの計算を行う（ステップ１０９）。

【００３５】そして、測位部４２ｂと方位ベクトル計算
部４２ｃは今回測位及び計算した車両位置データ（ここ
では経度、緯度）と車両方位データ（方位ベクトルの向
きを示すデータ）をナビゲーションコントローラ６に出
力して、所定のナビゲーション処理を可能とさせ、ま
た、車両位置データ（ここでは経度、緯度及び高度）と
方位ベクトルデータを監視部４２ｄに与える（ステップ
１１０）。ＤＯＰ値の小さい衛星組を用いた測位では、
誤差が小さくなるので、ナビゲーションコントローラ６
は地図画像上の正確な位置に車両位置マークを表示させ
ることができる。

【００３６】次に、監視部４２ｄは現在タイマＴ₁ が計
時動作中かチェックし（図４のステップ２０１）、ＮＯ
なので、タイマＴ₁ をスタートさせるとともに測位部４
２ｂから得た車両位置データ（ここでは経度、緯度及び
高度）と方位ベクトルデータをバッファメモリ４２ａに
更新記憶させる（ステップ２０２、２０３）。続いて、
ｉをインクリメントして１とする（ステップ２０４）。
次に、監視部４２ｄはタイマＴ₂ が計時動作中かチェッ
クし（ステップ２０５）、ＮＯなのでタイマＴ₂ の計時
動作をスタートさせる（ステップ２０６）。そして、図
５のステップ３０１へ進み、現在仰角優先モードかチェ
ックし、ここではＮＯと判断する。

【００３７】このあと、測位部４２ｂは、ステップ１０
３に戻り、復調部４１において内蔵メモリに記憶された
ＤＯＰ値の小さい衛星組を追跡させたのち、３次元測位
により車両位置（経度、緯度、高度）を測位する（ステ
ップ１１１、１１２、１０６、１０７）。若し、３つし
か捕捉できなかったときは、バッファメモリ４２ａに記
憶された過去最新の高度データを用いて衛星航法での２
次元測位により車両位置（経度、緯度）を測位する。続
いて、方位ベクトル計算部４２ｃは復調部４１からドッ
プラー量信号を入力して方位ベクトルの計算を行う（ス
テップ１０９）。そして、測位部４２ｂと方位ベクトル
計算部４２ｃは今回新たに測位及び計算した車両位置デ
ータ（経度、緯度）と車両方位データをナビゲーション
コントローラ６に出力し、また、車両位置データ（経
度、緯度、高度）と方位ベクトルデータを監視部４２ｄ
に与える（ステップ１１０）。

【００３８】次に、監視部４２ｄはタイマＴ₁ が計時動
作中かチェックし（図４のステップ２０１）、今度はＹ
ＥＳとなるので、バッファメモリ４２ａに記憶されてい
る前回測位した車両位置と車両方位ベクトル、及び、今
回測位した車両位置、現時点でのタイマＴ₁ の計時時間
ｔ₁ から、前回測位してから今回測位するまでに車両に
生じた平均的な加速度Ａを求める（ステップ２０７）。
次いで、監視部４２ｄはステップ１１６で求めた加速度
Ａを予め定められた所定の基準加速度Ａ₀ と比較し、Ａ
₀ 以上かチェックすることで今回測位した車両位置に不
自然な位置飛びが発生しているかチェックする（ステッ
プ２０８）。

【００３９】不自然な位置飛びが発生しておらず、ステ
ップ２０８でＮＯのときは、タイマＴ₁ を再スタートさ
せるとともに測位部４２ｂから得た車両位置データ（こ
こでは経度、緯度及び高度）と方位ベクトルデータをバ
ッファメモリ４２ａに更新記憶させる（ステップ２０
２、２０３）。続いて、ｉをインクリメントして２とす
る（ステップ２０４）。

【００４０】次に、監視部４２ｄはタイマＴ₂ が計時動
作中かチェックし（ステップ２０５）、今度はＹＥＳと
なるので、タイマＴ₂ の計時時間が１分を越えたかチェ
ックする（ステップ２０９）。ここではまだであるとす
ると、続いて、現在仰角優先モードかチェックし（図５
のステップ３０１）、ＮＯなので処理部４２はステップ
１０３に戻り、前述と同様の動作を繰り返す。

【００４１】この結果、途中、不自然な位置飛びが生じ
ることなく、ＤＯＰ値の小さい衛星組を用いて３次元測
位または２次元測位がなされる毎にｉがインクリメント
されていく。監視部４２ｄはタイマＴ₂ での計時時間が
１分を越えたところで、ｉがＩ₀ ＝５４以上か、即ち測
位率が５４回／分以上であり、１分間の内、９０パーセ
ント以上の時間で測位できたかチェックする（図４のス
テップ２１０）。郊外を走行しているとき、仰角の小さ
い衛星からの電波であっても障害物に遮られる恐れが少
なく、測位がほぼ１秒間隔でなされるので、Ｔ₂ の計時
時間が１分を越えたところで、ｉはほぼ６０に達してい
ることになる。このとき、監視部４２ｄはステップ２１
０でＹＥＳと判断し、０→ｉとするととともに、タイマ
Ｔ ₂ を再スタートさせる（ステップ２１１、２０６）。
そして、現在仰角優先モードかチェックし（図５のステ
ップ３０１）、ＮＯなので処理部４２はステップ１０３
に戻り、前述と同様の動作を繰り返す。よって、ＤＯＰ
値の小さい衛星組を対象にして順調に衛星航法による測
位ができている間は、車両位置を精度良く検出し続ける
ことができる。

【００４２】なお、サブフローで決定されるＤＯＰ値の
小さい衛星組が替わると、新たな衛星組を追跡するのに
少し時間が掛かり、その分、タイマＴ₂ の計時時間が１
分を越えた時点でのｉが６０より小さくなるが、ｉが５
４以上であれば、監視部４２ｄはステップ２１０でＹＥ
Ｓと判断し、０→ｉとするととともに、タイマＴ₂ を再
スタートさせる（ステップ２１１、２０６）。但し、車
両が市街地や山間部に入り、障害物に衛星電波が遮られ
るなどして、タイマＴ₂ の計時時間が１分を越えた時点
でのｉが５４より小さかった場合、監視部４２ｄは現在
ＤＯＰ優先モードなので（ステップ２１２でＹＥＳ）、
タイマＴ₁ 〜Ｔ₃ を停止させ（ステップ２１６）、測位
部４２ｂに対し仰角優先モードに設定する（図３のステ
ップ１０１）。このあと、測位部４２ｂは仰角優先モー
ドで測位を行う（ステップ１０２〜１０７）。

【００４３】また、車両が市街地や山間部に入ったため
障害物に衛星電波が反射されてマルチパスが生じるなど
して、不自然な位置飛びが発生したときも、監視部４２
ｄはステップ２０８でＹＥＳと判断し、監視部４２ｄは
現在ＤＯＰ優先モードなので（ステップ２１４でＹＥ
Ｓ）、タイマＴ₁ 〜Ｔ₃ を停止させるとともに測位部４
２ｂに対し仰角優先モードに設定する（ステップ２１
６、図３のステップ１０１）。これにより、市街地や山
間部を走行していても、再び仰角の高い衛星組を用いる
ことで、高い測位率の下で、不自然な位置飛びを生じる
ことなく車両位置を測位できるようになる。

【００４４】この実施例によれば、セットの電源オン直
後は、ＧＰＳ受信機４が自動的に仰角優先モードとな
り、仰角の高い衛星組を対象にして衛星航法による測位
をするため、衛星電波が障害物に遮られる恐れが少な
く、また、衛星電波に生じるドップラー量も小さいの
で、速やかに所望衛星を捕捉し、測位を始めることがで
き、ユーザが現在地を知るのに長く待たされることはな
い。そして、仰角優先モードで測位している間に、測位
率が一定以上有り、かつ、不自然な位置飛びが生じない
状態が一定時間以上継続したとき、ＤＯＰ優先モードに
切り替わり、ＤＯＰ値の小さい衛星組を対象にして衛星
航法による測位をするため、精度良く現在地を求めるこ
とができる。また、ＤＯＰ優先モードで測位している間
に、市街地や山間部に入り、マルチパスが発生したり、
障害物に衛星電波が遮られるなどして、測位した位置に
不自然な位置飛びが生じたり、或いは、測位率が一定以
下に下がったとき、直ちに仰角優先モードに切り替え、
仰角の高い衛星組を対象にして衛星航法による測位をす
るため、市街地や山間部の走行時における不自然な位置
飛びの発生を抑え、また、測位率の向上を図ることが可
能となる。

【００４５】なお、上記した実施例ではＧＰＳ受信機が
車載ナビゲーション装置に組み込まれた場合につき説明
したが、本発明は何らこれに限定されず、ＧＰＳ受信機
単独で使用する場合でも当然に適用できるものである。
また、監視部はＧＰＳ受信機の処理部内に設けるように
したが、車載ナビゲーション装置のナビゲーションコン
トローラ（図２の符号６参照）の中に設けるようにして
もよい。更に、位置飛びの発生は、前回の測位した位置
と今回測位した位置との間における加速度の大きさを求
め、所定の基準加速度と比較することで監視するように
したが、前回の測位した位置と今回測位した位置との間
における速度（平均速度）の大きさを求め、所定の基準
速度と比較することで監視するようにしてもよい。ま
た、監視部は測位率と位置飛びの発生の両者を監視する
ようにしたが、いずれか一方だけ監視するようにしても
よい。

【００４６】

【発明の効果】以上本発明によれば、一定時間当たりに
測位ができた回数を示す測位率を監視し、該測位率が所
定の基準値より小さくなったとき、現在地から本来受信
可能な衛星の内、仰角の高い衛星組を用いて衛星航法に
より現在地の位置を測位し、測位率が所定の基準値より
高くなったとき、現在地から本来受信可能な衛星の内、
ＤＯＰ値の小さい衛星組を用いて衛星航法により現在地
の位置を測位するように構成したから、測位点が市街地
や山岳地にあり、衛星電波が障害物に遮られて測位率が
小さくなったときは、仰角の高い衛星組を用いて測位す
ることで測位率を向上させることができ、逆に、測位点
が見通しの良い郊外等に移動するなどして測位率が高く
なったときは、ＤＯＰ値の小さい衛星組を用いて測位す
ることで測位誤差を小さくすることができ、測位点周囲
の状況に合った衛星組を選択して、測位性能の最適化を
図ることができる。

【００４７】また、衛星航法により測位した位置の位置
飛びの発生を監視し、位置飛びが発生したとき、現在地
から本来受信可能な衛星の内、仰角の高い衛星組を用い
て衛星航法により現在地の位置を測位し、位置飛びが発
生しない状態が所定の時間以上継続したとき、現在地か
ら本来受信可能な衛星の内、ＤＯＰ値の小さい衛星組を
用いて衛星航法により現在地の位置を測位するように構
成したから、測位点が市街地や山岳地にあり、ビル、山
等で衛星電波が反射されるなどして測位位置に位置飛び
が生じたときは、仰角の高い衛星組を用いて測位するこ
とで位置飛びの発生を防止でき、その後、測位点が見通
の良い郊外等に移動するなどして位置飛びの発生しない
状況が或る程度継続したとき、ＤＯＰ値の小さい衛星組
を用いて測位することで測位誤差を小さくすることがで
き、測位点周囲の状況に合った衛星組を選択すること
で、測位性能の最適化を図ることができる。

【００４８】また、電源オン直後は、上空にある衛星の
内、仰角の高い衛星組を用いて衛星航法により現在地の
位置を測位するように構成したから、電源オン時に現在
地が市街地や山間部にあっても、衛星電波が障害物に遮
られる恐れがなく、また、衛星電波に生じるドップラー
量も小さいので、速やかに所望衛星を捕捉し、測位を開
始することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る衛星航法による測位方法を具現し
たＧＰＳ受信機の構成図である。

【図２】ＧＰＳ受信機を含む車載ナビゲーション装置の
全体構成図である。

【図３】ＧＰＳ受信機の処理部の動作を示す第１の流れ
図である。

【図４】ＧＰＳ受信機の処理部の動作を示す第２の流れ
図である。

【図５】ＧＰＳ受信機の処理部の動作を示す第３の流れ
図である。

【図６】ＧＰＳ受信機の処理部の動作を示す第４の流れ
図である。

【図７】測位部の内蔵メモリに記憶されるデータの説明
図である。

【図８】従来の測位方法の説明図である。

【図９】従来の他の測位方法の説明図である。

【図１０】衛星配置と測位精度の関係を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ＣＤ−ＲＯＭ ４ ＧＰＳ受信機 ５ ＣＲＴディスプレイ装置 ６ ナビゲーションコントローラ ４０ 受信部 ４１ 復調部 ４２ 処理部 ４２ａ バッファメモリ ４２ｂ 測位部 ４２ｃ 方位ベクトル計算部 ４２ｄ 監視部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定時間当たりに衛星航法により測位で
   きた回数を示す測位率を監視し、 測位率が所定の基準値より小さくなったとき、上空にあ
   る衛星の内、仰角の高い衛星組を用いて衛星航法により
   現在地の位置を測位し、 測位率が所定の基準値より高くなったとき、上空にある
   衛星の内、ＤＯＰ値の小さい衛星組を用いて衛星航法に
   より現在地の位置を測位するようにしたこと、 を特徴とする衛星航法による測位方法。
2. 【請求項２】 衛星航法により測位された位置の位置飛
   びの発生を監視し、 位置飛びが発生したとき、上空にある衛星の内、仰角の
   高い衛星組を用いて衛星航法により現在地の位置を測位
   し、 位置飛びが発生しない状態が所定の時間以上継続したと
   き、上空にある衛星の内、ＤＯＰ値の小さい衛星組を用
   いて衛星航法により現在地の位置を測位するようにした
   こと、 を特徴とする衛星航法による測位方法。
3. 【請求項３】 電源オン直後は、上空にある衛星の内、
   仰角の高い衛星組を用いて衛星航法により現在地の位置
   を測位するようにしたこと、 を特徴とする請求項１または２記載の衛星航法による測
   位方法。