JPH0815403A - 測位システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３次元測位に必要な数の測位用衛星を捕捉で
きずに２次元測位を行う場合であっても、系統的誤差を
高精度に補正して、移動局の測位精度を高めた測位シス
テムを提供する。 【構成】 ２次元測位を行う際、基地局と移動局はそれ
ぞれ３次元測位により求めた高さ情報をそのまま用いて
２次元測位を行い、測量などにより予め求めた基地局の
位置に対する誤差分だけ移動局の求めた位置情報を補正
する。 【効果】 捕捉可能な測位用衛星の数が減少して、３次
元測位から２次元測位に切り替わった際にも、２次元測
位の際にホールドされる、３次元測位により求められた
高さ情報に含まれる誤差分が２次元測位においても補正
されるため、その高さ情報の誤差に起因する緯度，経度
方向の位置誤差が生ずることなく、２次元測位において
も測位精度を高く維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、測位用衛星より送信
される電波を受信して移動体の位置情報を求める測位シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、たとえばＧＰＳ (Global Pos
itioning System)等の測位システムにおいて移動体の位
置を測位する場合、移動体にＧＰＳ受信機を搭載し、そ
のＧＰＳ受信機が複数のＧＰＳ衛星から送信される電波
を受信して、各衛星の位置と衛星から受信点までの距離
とによって受信点の位置すなわち移動体の位置を求めて
いる。

【０００３】このような測位用衛星を用いた測位システ
ムでは、衛星の位置決定の不正確さおよび受信点と衛星
との間の距離を測定する際に入り込む誤差によって測位
誤差が生じる。これらの誤差要因としては、軌道情報、
衛星の時計のずれ、衛星送信機での信号の群遅延、電離
層・大気中での電波の遅延、多重経路伝搬、受信機の時
計のずれおよび受信機の雑音等が挙げられる。特に、Ｇ
ＰＳにおいては、防衛上の目的で測位精度を故意に低下
させるいわゆるＳＡ（Selective Availability）モード
に起因する誤差要因もある。また、これらの誤差は系統
的誤差と偶然誤差に分けられ、そのうち系統的誤差は測
定値が真の値から一方向に偏るような誤差を与える。

【０００４】一般的にこのような測位用衛星を用いた測
位システムでは、系統的誤差を小さくすること等を目的
として相対測位が行われる。たとえば所謂ディファレン
シャルＧＰＳ（ＤＧＰＳ）では、固定点に基地局を設
け、移動体等の測位すべき点に移動局を設け、両局で同
一のＧＰＳ衛星を用いて測位を行い、基地局側で設けた
測位結果と予め測量等によって求めておいた基地局の位
置とのずれ分を移動体における測位結果に補正すること
によって、基地局を基準とした移動局の測位精度を高め
るようにしている。このような相対測位によって上記軌
道情報、衛星の時計のずれ、衛星送信機での信号の群遅
延、多重経路伝搬等の系統的誤差要因による誤差は著し
く打ち消されて、単独測位に比較して測位精度は大幅に
向上する。ところで、基地局および移動局において現在
位置（緯度，経度，高さ）を求めるには、それぞれ４つ
以上の測位用衛星を捕捉し、それらの受信信号に基づい
て測位（以下これを「３次元測位」という。）を行う。
しかし、市街や奥深い山中などでは、周囲の電波遮蔽物
などにより、３つの測位用衛星しか捕捉できない状況と
なる場合がある。例えば図１に示すように、基地局およ
び移動局が４つ以上の測位用衛星からの電波を捕捉し得
る状態ではそれぞれ緯度，経度，高さの３次元測位を行
うが、例えば測位用衛星２１と測位用衛星１０からの電
波が捕捉できずに、測位用衛星１，測位用衛星７，測位
用衛星５からの電波のみが捕捉できる状態では、高さ情
報として既に求めている値を用いて緯度，経度の測位
（以下これを「２次元測位」という。）を行う。この場
合には次の方法により測位演算を行っている。

【０００５】まず、移動局では３次元測位の場合には移
動局の位置（緯度，経度，高さ）を（φｔ，λｔ，ｈ
ｔ）として求め、２次元測位の場合には移動局の位置
（緯度，経度）を（φｔ’，λｔ’）として求め、その
際２次元測位における移動局の高さは３次元測位で求め
た最後の高さ情報ｈｔをそのままホールドし、２次元測
位における移動局の位置を（φｔ’，λｔ’，ｈｔ）と
する。

【０００６】基地局では基地局の既知の位置（緯度，経
度，高さ）を（φｏ，λｏ，ｈｏ）とし、２次元測位に
よる基地局の位置（緯度，経度）を（φｍ’，λｍ’）
とし、２次元測位における基地局の高さは予め測量など
により求められている既知の高さデータｈｏをそのまま
採用し、２次元測位における基地局の位置を（φｍ’，
λｍ’，ｈｏ）とする。従って２次元測位における基地
局で求めた緯度，経度，高さの補正値はそれぞれ Δφ＝φｍ’−φｏ Δλ＝λｍ’−λｏ Δｈ＝ｈｏ−ｈｏ （ Δｈ＝０ ） として求める。

【０００７】そして、 φ＝φｔ’−Δφ λ＝λｔ’−Δλ ｈ＝ｈｔ として補正後の移動局の位置（φ，λ，ｈ）を求める。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の測位システムにおいては、基地局において２次元
測位を行う際、予め測量などにより求められている基地
局の高さ情報を用いて補正値を算出し、移動局の測位結
果に対し補正を行うものであるため、移動局でホールド
した高さ情報は補正されず、その高さ情報の誤差により
生じる緯度，経度方向の位置誤差についても補正されな
い。そのため２次元測位における移動局の緯度，経度の
算出結果にも誤差が生じることになる。したがって、高
さ情報を必要とせず、緯度，経度情報のみを用いる測位
システムであっても、測位用衛星の数が少なくなって３
次元測位から２次元測位に切り替わった際に、移動局の
測位精度が低下することになる。

【０００９】この発明の目的は、３次元測位に必要な数
の測位用衛星を捕捉できずに２次元測位を行う場合であ
っても、系統的誤差を高精度に補正して、移動局の測位
精度を高めた測位システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る測位システムは、複数の測位用衛星より送信される電
波を受信して位置情報を求める移動局および位置が既知
である基地局とを有し、基地局での測位情報と前記既知
の位置情報とから基地局での測位情報の誤差分を補正値
として求め、この補正値で移動局の測位情報を補正する
測位システムにおいて、緯度，経度および高さの３次元
測位に必要な数の測位用衛星からの信号を用いて、移動
局の位置情報を求める移動局３次元測位手段と、移動局
の３次元測位による高さ情報をそのまま用いて、緯度お
よび経度の２次元測位に必要な数の測位用衛星からの信
号によって移動局の位置情報を求める移動局２次元測位
手段と、移動局の３次元測位に用いたものと同一の測位
用衛星からの信号を用いて、基地局の位置情報を求める
基地局３次元測位手段と、基地局の３次元測位による高
さ情報をそのまま用いて、移動局の２次元測位に用いた
ものと同一の測位用衛星からの信号によって基地局の位
置情報を求める基地局２次元測位手段と、前記既知の位
置情報に対する前記２次元測位による基地局の位置情報
の誤差分を補正値として求める補正値抽出手段と、移動
局の２次元測位による位置情報を前記補正値で補正する
移動局位置情報補正手段、とを備えて成る。

【００１１】請求項２に係る測位システムは、複数の測
位用衛星より送信される電波を受信して位置情報を求め
る移動局および位置が既知である基地局とを有し、基地
局での測位情報と前記既知の位置情報とから基地局での
測位情報の誤差分を補正値として求め、この補正値で移
動局の測位情報を補正する測位システムにおいて、緯
度，経度および高さの３次元測位に必要な数の測位用衛
星からの信号を用いて、移動局の位置情報を求める移動
局３次元測位手段と、移動局の３次元測位による高さ情
報をそのまま用いて、緯度および経度の２次元測位に必
要な数の測位用衛星からの信号によって移動局の位置情
報を求める移動局２次元測位手段と、前記移動局３次元
測位手段または移動局２次元測位手段の求めた移動局の
緯度，経度，高さの位置情報とともにその測位に用いた
測位用衛星の識別情報を基地局へ送信する位置情報送信
手段とを移動局に設け、前記位置情報を受信する位置情
報受信手段と、移動局の３次元測位に用いたものと同一
の測位用衛星からの信号を用いて、基地局の位置情報を
求める基地局３次元測位手段と、基地局の３次元測位に
よる高さ情報をそのまま用いて、移動局の２次元測位に
用いたものと同一の測位用衛星からの信号によって基地
局の位置情報を求める基地局２次元測位手段と、前記既
知の位置情報に対する前記２次元測位による基地局の位
置情報の誤差分を補正値として求める補正値抽出手段
と、移動局の２次元測位による位置情報を前記補正値で
補正する移動局位置情報補正手段とを基地局に設けたこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項３に係る測位システムは、請求項２
のものにおいて、前記位置情報送信手段は、前記移動局
２次元測位手段の求めた移動局の位置情報とその測位に
用いた測位用衛星の識別情報と、前記移動局３次元測位
手段の求めた移動局の位置情報とその測位に用いた測位
用衛星の識別情報とを一度に基地局へ送信することを特
徴とする。

【００１３】請求項４に係る測位システムは、複数の測
位用衛星より送信される電波を受信して位置情報を求め
る移動局および位置が既知である基地局とを有し、基地
局での測位情報と前記既知の位置情報とから基地局での
測位情報の誤差分を補正値として求め、この補正値で移
動局の測位情報を補正する測位システムにおいて、測位
用衛星からの信号を受信して、移動局から各測位用衛星
までの擬似距離情報を求める移動局擬似距離情報抽出手
段と、これらの擬似距離情報を基地局へ送信する擬似距
離情報送信手段とを移動局に設け、前記擬似距離情報を
受信する擬似距離情報受信手段と、移動局が擬似距離情
報を抽出した同一の測位用衛星からの信号を用いて、基
地局の位置情報を求める基地局３次元測位手段と、基地
局の３次元測位による高さ情報をそのまま用いて、移動
局の抽出した同一の測位用衛星からの信号によって基地
局の位置情報を求める基地局２次元測位手段と、前記既
知の位置情報に対する前記２次元測位による基地局の位
置情報の誤差分を補正値として求める補正値抽出手段
と、移動局の抽出した擬似距離情報から移動局の位置情
報を求めるとともに、その位置情報を前記補正値で補正
する移動局位置情報補正手段とを基地局に設けたことを
特徴とする。

【００１４】

【作用】この発明の請求項１に係る測位システムでは、
移動局が緯度，経度および高さの３次元測位に必要な数
の測位用衛星からの信号を受信できる状態では、移動局
３次元測位手段がこれらの測位用衛星からの信号に基づ
いて移動局の位置情報を求める。基地局３次元測位手段
は移動局の３次元測位に用いたものと同一の測位用衛星
からの信号を用いて基地局の位置情報を求める。受信可
能な測位用衛星の数が３次元測位に必要な数に満たない
で、緯度および経度の２次元測位に必要な数の測位用衛
星からの信号を受信する場合には、移動局２次元測位手
段は移動局の３次元測位により求めた高さ情報をそのま
ま用いて緯度および経度を求める。基地局２次元測位手
段は基地局の３次元測位により求めた高さ情報をそのま
ま用い、移動局の２次元測位に用いたものと同一の測位
用衛星からの信号を用いて緯度および経度の２次元測位
を行う。そして、補正値抽出手段は予め測量などにより
求められた基地局の位置情報に対する、基地局２次元測
位手段により求められた基地局の位置情報の誤差分を補
正値とする。移動局位置情報補正手段は移動局２次元測
位手段が求めた位置情報を前記補正値で補正する。

【００１５】請求項２に係る測位システムでは、移動局
が３次元測位を行い、その３次元測位による高さ情報を
そのまま用いて２次元測位を行い、移動局の位置情報を
測位に用いた測位用衛星の識別情報とともに基地局へ送
信する。一方、基地局は移動局が測位に用いた測位用衛
星の識別情報とともに移動局の位置情報を移動局から受
信し、移動局の３次元測位に用いたものと同一の測位用
衛星からの信号を用いて、基地局の位置情報を求め、基
地局の３次元測位による高さ情報をそのまま用いて、移
動局の２次元測位に用いたものと同一の測位用衛星から
の信号によって基地局の位置情報を求める。そして基地
局の既知の位置情報に対する基地局の２次元測位による
基地局の位置情報の誤差分を補正値として求め、移動局
の２次元測位による位置情報を補正する。

【００１６】請求項３に係る測位システムでは、移動局
が２次元測位により求めた移動局の位置情報とその測位
に用いた測位用衛星の識別情報と、移動局が３次元測位
により求めた移動局の位置情報とその測位に用いた測位
用衛星の識別情報とが移動局から基地局に一度に送信さ
れる。

【００１７】ここでこの発明に係る測位システムの動作
例をフローチャートとして図２および図３に示す。

【００１８】図３は移動局側の処理手順であり、捕捉可
能な測位用衛星の数が３を超える場合には、３次元測位
を行って移動局の位置（φｔ，λｔ，ｈｔ）を求め、時
刻および測位に用いた衛星の番号とともに基地局へ送信
する。また、捕捉可能な測位用衛星の数が３であれば、
３次元測位の際に求めた最終の高さ情報ｈｔをそのまま
用いて、２次元測位により緯度φｔ’および経度λｔ’
を求め、移動局の位置を（φｔ’，λｔ’，ｈｔ）とし
て、これを時刻および測位に用いた衛星の番号とともに
基地局へ送信する。

【００１９】図２は基地局の処理内容を示す。まず、移
動局から送信された移動局の位置情報（φｔ，λｔ，ｈ
ｔ）または（φｔ’，λｔ’，ｈｔ）を時刻および測位
に用いた衛星の番号とともに受信する。移動局が３次元
測位を行った場合、移動局が３次元測位に用いた測位用
衛星からの信号に基づいて（緯度，経度，高さ）として
（φｍ，λｍ，ｈｍ）を求める。続いて、既に測量など
により求めている基地局の緯度，経度，高さをφｏ，λ
ｏ，ｈｏとして、上記φｍ，λｍ，ｈｍとの差Δφ，Δ
λ，Δｈを補正値として抽出する。その後、移動局の位
置情報φｔ，λｔ，ｈｔを上記補正値で補正して移動局
の位置情報（φ，λ，ｈ）を求める。もし移動局が２次
元測位を行った場合、３次元測位により求めていた高さ
情報ｈｍをそのまま用いて移動局が２次元測位に用いた
測位用衛星からの信号に基づいて緯度φｍ’と経度λ
ｍ’を求める。続いて緯度，経度，高さの補正値Δφ，
Δλ，Δｈを求める。但し、高さ方向の誤差分Δｈは３
次元測位の際に求めた最後の高さ方向誤差Δｈと同一で
ある。その後、移動局の位置情報（φｔ’，λｔ’，ｈ
ｔ）を上記補正値で補正して移動局の位置（φ，λ，
ｈ）を求める。

【００２０】このように移動体が３次元測位から２次元
測位に切り替わった際に、３次元測位により求められた
最後の高さ情報に含まれる誤差分が補正されることにな
るため、高さ情報に含まれる誤差分に起因する緯度，経
度の位置誤差がなくなり、２次元測位においても緯度，
経度の測位精度が高まる。

【００２１】さて、請求項４に係る測位システムでは、
移動局が測位用衛星からの信号を受信して移動局から各
測位用衛星までの擬似距離情報を求め、これらの擬似距
離情報を基地局へ送信する。基地局は、移動局から擬似
距離情報を受信し、移動局が擬似距離情報を抽出した同
一の測位用衛星からの信号を用いて、３次元測位によっ
て基地局の位置情報を求め、またその３次元測位による
高さ情報をそのまま用いて、移動局の抽出した同一の測
位用衛星からの信号に基づき２次元測位により基地局の
位置情報を求める。そして、基地局の既知の位置情報に
対する前記２次元測位による基地局の位置情報の誤差分
を補正値として求め、移動局の抽出した擬似距離情報か
ら移動局の位置情報を求めるとともに、その位置情報を
前記補正値で補正する。すなわち、この請求項４に係る
測位システムでは、移動局は単に各測位用衛星までの擬
似距離を求めるだけとし、基地局が移動局の位置算出、
基地局の測位および移動局の位置補正を行うが、その補
正方法は請求項２と基本的に同様である。

【００２２】次に、図２および図３に示したこの発明に
係る測位システムの基地局と移動局における測定値およ
び補正値の変化の例を図４に示す。図４において時刻ｔ
１，ｔ２，ｔ３では３次元測位、ｔ４，ｔ５では２次元
測位を行っている。時刻ｔ１において移動局は移動局の
位置（φｔ１，λｔ１，ｈｔ１）を求める。基地局は移
動局の測定値（φｔ１，λｔ１，ｈｔ１）の測定に用い
たものと同一の測位用衛星からの信号を用いて、基地局
の位置を（φｍ１，λｍ１，ｈｍ１）として求める。次
に、予め測量などにより求めた基地局の位置（φｏ，λ
ｏ，ｈｏ）を基準値として、この基準値に対する誤差Δ
φ１，Δλ１，Δｈ１として求め、これを補正値とす
る。そして、移動局の測定値を補正値で補正して移動局
の正確な位置（φ１，λ１，ｈ１）を求める。時刻ｔ
２，ｔ３においてもそれぞれ同様に各時点における補正
値で移動局の測定値に対して補正を行う。時刻ｔ４にお
いて移動局が移動局の位置を（φｔ４’，λｔ４’，ｈ
ｔ３）として求める。ここでｈｔ３は時刻ｔ３において
移動局が測定により求めた高さ情報であり、φｔ４’，
λｔ４’はその時点における高さをｈｔ３として２次元
測位により求めた緯度，経度である。基地局は移動局が
（φｔ４’，λｔ４’）の測定に用いたものと同一の測
位用衛星からの信号を用いて基地局の位置（φｍ４’，
λｍ４’，ｈｍ３）を求める。ここでｈｍ３は時刻ｔ３
において基地局が測定により求めた高さ情報であり、φ
ｍ４’，λｍ４’はｈｍ３を高さ情報として２次元測位
により求めた基地局の緯度，経度である。次に基地局の
基準値（φｏ，λｏ，ｈｏ）に対する誤差Δφ４，Δλ
４，Δｈ３を補正値として求める。そして移動局のφｔ
４’，λｔ４’に対してΔφ４，Δλ４の補正を行うこ
とによって、移動局の補正後の（緯度，経度）（φ４，
λ４）を求める。なお、移動局の補正後の高さはｔ３で
求めたｈ３に等しい。時刻ｔ５においても同様に、移動
局が移動局の位置を（φｔ５’，λｔ５’，ｈｔ３）と
して求める。ここでｈｔ３は時刻ｔ３において移動局が
測定により求めた高さ情報であり、φｔ５’，λｔ５’
はその時点における高さをｈｔ３として２次元測位によ
り求めた緯度，経度である。基地局の測定値は（φｍ
５’，λｍ５’，ｈｍ３）となる。ここでｈｍ３は時刻
ｔ３において基地局が測定により求めた高さ情報であ
る。φｍ５’，λｍ５’はｈｍ３を高さ情報として２次
元測位により求めた基地局の緯度，経度である。従って
φｔ５’，λｔ５’に対してΔφ５，Δλ５の補正を行
うことによって、移動局の補正後の（緯度，経度）（φ
５，λ５）を求める。ここでも移動局の補正後の高さは
ｔ３で求めたｈ３に等しい。

【００２３】

【実施例】この発明の第１の実施例である測位システム
における移動局の構成をブロック図として図５に示す。
同図においてＣＰＵ１１はＲＯＭ１２にあらかじめ書き
込んだプログラムを実行して、後述する各種処理を行
う。ＲＡＭ１３はそのプログラムの実行に際して各種生
成データの一時記憶および演算用のレジスタ等として用
いる。ＧＰＳ受信機１５はＧＰＳアンテナ１４の受ける
ＧＰＳ衛星からの電波を受信して各衛星の軌道情報を求
め、各衛星とＧＰＳアンテナ１４間の擬似距離を求め
る。ＣＰＵ１１はインタフェース１６を介してこれらの
データを読み取り、各衛星までの擬似距離と各衛星の軌
道情報および時刻からこの受信点の緯度・経度および高
さの位置情報を求める。ＣＰＵ１１は移動局の位置情報
（緯度，経度，高さ）とともに時刻および衛星番号を含
む送信データをインタフェース１７を介して送信機１８
へ出力する。送信機１８はアンテナ１９を介してこれら
の情報を基地局へ無線送信する。

【００２４】次に、基地局の構成をブロック図と図６に
示す。同図においてＣＰＵ２１はＲＯＭ２２にあらかじ
め書き込んだプログラムを実行して、後述する各種処理
を行う。ＲＡＭ２３はそのプログラムの実行に際して各
種生成データの一時記憶および演算用のレジスタ等とし
て用いる。ＧＰＳ受信機２５はＧＰＳアンテナ２４の受
けるＧＰＳ衛星からの電波を受信して各衛星の軌道情報
を求め、各衛星とＧＰＳアンテナ２４間の擬似距離を求
める。ＣＰＵ２１はインタフェース２６を介してこれら
のデータを読み取り、各衛星までの擬似距離と各衛星の
軌道情報および時刻からこの受信点の緯度・経度および
高さの位置情報を求める。受信機２８は移動局から送信
された無線信号をアンテナ２９を介して受信する。ＣＰ
Ｕ２１は移動局の位置情報（緯度，経度，高さ）ととも
に時刻および衛星番号を含む送信データをインタフェー
ス２７を介して受信機２８から入力する。

【００２５】次に、ＧＰＳ受信機の構成をブロック図と
して図７に示す。この構成は移動局側に設けたＧＰＳ受
信機と基地局側に設けたＧＰＳ受信機とで基本的に同一
である。図７において信号処理部は擬似距離および航法
メッセージを求め、追尾処理部は衛星の捕捉・追尾を行
う。測位処理部は各衛星までの擬似距離を求める。シリ
アル入出力処理部は制御データのシリアル入力制御およ
び擬似距離データのシリアル出力制御を行う。さらに衛
星予報処理部は各衛星の仰角および方位を求める。

【００２６】図８は、移動局の処理手順を示すフローチ
ャートである。まず、捕捉した測位用衛星の数が３を超
える場合には３次元測位を行って移動局の位置（φｔ，
λｔ，ｈｔ）を求め、これを時刻および用いた測位用衛
星の衛星番号と共に基地局へ送信する。また、捕捉可能
な測位用衛星の数が３であれば、３次元測位の際に求め
た最後の高さ情報ｈｔをそのまま用いて２次元測位を行
い、移動局の位置（φｔ’，λｔ’，ｈｔ）を時刻およ
び衛星番号と共に基地局へ送信する。

【００２７】図９は、移動局から基地局へ無線送信され
るデータフォーマットの例を示す。ここで、「時刻」は
測位を行った時刻、「衛星番号」は測位に用いた複数の
衛星の番号、「位置情報」は（緯度，経度，高さ）の情
報からなる。なお、ＳＴＸはテキスト開始制御コード、
ＥＴＸはテキスト終結制御コードである。

【００２８】図１０は、基地局側の処理により生成され
る２つのテーブルの例を示す。図１０においてテーブル
Ａは基地局での測位により求めたデータであり、基地局
は測位を行った時刻とその測位に用いた衛星の番号と基
地局から各測位用衛星までの擬似距離を時刻毎にテーブ
ルＡに順次記憶する。テーブルＢは移動局から受信した
ものを逐次記憶したデータであり、基地局は移動局の測
位により求めた位置情報とその測位を行った時刻および
測位に用いた衛星の番号を１組のデータとしてテーブル
Ｂに逐次記憶する。なお、同図において衛星番号の数が
３を超えるデータは３次元測位によるもの、衛星番号の
数が３であるデータは２次元測位によるものである。

【００２９】図１１は、基地局の行う測位処理の手順を
示す。まず、捕捉可能なすべての測位用衛星についてＧ
ＰＳ受信機から各衛星までの擬似距離を読み取り、これ
を図１０に示したテーブルＡに記憶する。

【００３０】図１２は、基地局の行うデータ受信処理の
手順を示す。まず、移動局から時刻、衛星番号および位
置情報を受信し、これを図１０に示したテーブルＢに記
憶する。

【００３１】図１３は、基地局の行う位置補正処理の手
順を示す。まず、図１０に示したテーブルＢの時刻およ
び衛星番号を検索のキーとして擬似距離をテーブルＡか
ら検索する。そして、テーブルＢに記憶されている衛星
番号の数が３を超える場合には、テーブルＡの該当する
衛星までの擬似距離と各衛星の軌道情報とから基地局の
位置を算出する。もし、テーブルＢに記憶されている衛
星番号の数が３であれば、テーブルＡの該当する衛星ま
での擬似距離と各衛星の軌道情報と、それまでに３次元
測位により求めた基地局の最後の高さ情報とから基地局
の位置を算出する。そして、測量などにより予め求めら
れている基地局の位置に対する誤差を補正値として算出
し、これをテーブルＢに記憶されている該当時刻におけ
る移動局の位置情報に対して補正を行う。以上の処理を
テーブルＢのすべてのデータについて行う。

【００３２】以上に述べた実施例では、移動局が求めた
測位結果を基地局で受信し、基地局側で位置補正を行う
例であったが、逆に基地局が補正値を求めて、これを移
動局へ放送し、移動局側で位置補正を行う例を第２の実
施例として次に示す。

【００３３】図１４は、基地局の処理により生成され、
基地局から移動局に対し放送されるデータフォーマット
の例である。ここで「時刻」は測位を行った時刻、「衛
星番号」は組み合わせた衛星の番号、「補正値」はその
衛星の組み合わせによる（緯度，経度，高さ）の補正値
である。なお、ＳＴＸはテキスト開始制御コード、ＥＴ
Ｘはテキスト終結制御コードである。

【００３４】図１５は、基地局の処理手順を示すフロー
チャートであり、まず捕捉可能なすべての測位用衛星に
ついてＧＰＳ受信機から各衛星までの擬似距離を読み取
る。そしてすべての衛星組み合わせについて３次元測位
および２次元測位によってそれぞれ基地局の位置を求
め、それぞれ基準値とのずれを補正値として、これを時
刻および用いた衛星の番号とともに図１４に示したフォ
ーマットで放送する。

【００３５】図１６は、移動局の処理により生成される
テーブルであり、テーブルＡは移動局側での測位により
求められたデータであり、移動局は測位を行った時刻と
その測位に基づいた衛星の番号および移動局から各衛星
までの擬似距離をそれぞれテーブルＡに記憶する。な
お、「補正後の位置情報」は位置補正の演算により求め
られる補正後の移動局の位置情報である。また同図にお
いてテーブルＢは基地局から放送されたものを受信して
逐次記憶したデータであり、移動局は基地局が求めた補
正値を時刻および基地局の用いた衛星番号の組み合わせ
情報と共にテーブルＢに逐次記憶する。

【００３６】図１７は、移動局の行う測位処理の手順を
示す。まず、捕捉可能なすべての測位用衛星についてＧ
ＰＳ受信機から各衛星までの擬似距離を読み取り、これ
を図１６に示したテーブルＡに記憶する。

【００３７】図１８は、移動局の行うデータ受信処理の
手順を示す。まず、基地局から時刻、衛星番号および補
正値を受信し、これを図１６に示したテーブルＢに記憶
する。

【００３８】図１９は、移動局の行う位置補正処理の手
順を示す。まず、図１６に示したテーブルＡの時刻およ
び衛星番号を検索のキーとして補正値をテーブルＢから
検索する。そして、テーブルＡに記憶されている衛星番
号の数が３を超える場合には、テーブルＡの該当する衛
星までの擬似距離と各衛星の軌道情報とから移動局の位
置を算出する。もし、テーブルＡに記憶されている衛星
番号の数が３であれば、テーブルＡの該当する衛星まで
の擬似距離と各衛星の軌道情報と、それまでに３次元測
位により求めた移動局の最後の高さ情報とから移動局の
位置を算出する。そして、この移動局の位置情報に対し
て該当時刻におけるテーブルＢの補正値分の補正を行
う。以上の処理をテーブルＡのすべてのデータについて
行う。

【００３９】以上に示した実施例ではいずれも移動局と
基地局間で緯度，経度，高さの位置情報を送受する例を
示したが、次に擬似距離によって移動局の位置情報を基
地局へ伝送する例を第３の実施例として以下に示す。

【００４０】図２０は、移動局の処理手順を示すフロー
チャートである。まず、捕捉したすべての測位用衛星に
ついて、ＧＰＳ受信機から各衛星までの擬似距離を読み
取り、これを時刻および衛星番号と共に基地局へ送信す
る。

【００４１】図２１は、移動局から基地局へ無線送信さ
れるデータフォーマットの例を示す。ここで、「時刻」
は測位を行った時刻、「衛星番号」は測位に用いた複数
の衛星の番号、「擬似距離情報」は移動局から各衛星ま
での擬似距離である。なお、ＳＴＸはテキスト開始制御
コード、ＥＴＸはテキスト終結制御コードである。

【００４２】図２２は、基地局側の処理により生成され
る２つのテーブルの例を示す。図２２においてテーブル
Ａは基地局での測位により求めたデータであり、基地局
は測位を行った時刻とその測位に用いた衛星の番号と基
地局から各測位用衛星までの擬似距離を時刻毎にテーブ
ルＡに順次記憶する。テーブルＢは移動局から受信した
ものを逐次記憶したデータであり、基地局は移動局の捕
捉した各衛星の番号と各衛星までの擬似距離情報を時刻
とともに１組のデータとしてテーブルＢに逐次記憶す
る。

【００４３】図２３は、基地局の行う測位処理の手順を
示す。まず、捕捉可能なすべての測位用衛星についてＧ
ＰＳ受信機から各衛星までの擬似距離を読み取り、これ
を図２２に示したテーブルＡに記憶する。

【００４４】図２４は、基地局の行うデータ受信処理の
手順を示す。まず、移動局から時刻、衛星番号および擬
似距離情報を受信し、これを図２２に示したテーブルＢ
に記憶する。

【００４５】図２５は、基地局の行う位置補正処理の手
順を示す。まず、図２２に示したテーブルＢの時刻およ
び衛星番号を検索のキーとして擬似距離をテーブルＡか
ら検索する。そして、テーブルＢに記憶されている衛星
番号の数が３を超える場合には、テーブルＡの該当する
衛星までの擬似距離と各衛星の軌道情報とから基地局の
位置を算出する。そして、測量などにより予め求められ
ている基地局の位置に対する誤差を補正値として算出す
る。その後、テーブルＢに記憶されている該当時刻にお
ける移動局の求めた擬似距離と各衛星の軌道情報とから
移動局の位置を算出し、その位置情報に対して上記補正
値分の補正を行う。もし、テーブルＢに記憶されている
衛星番号の数が３であれば、テーブルＡの該当する衛星
までの擬似距離と各衛星の軌道情報とそれまでに３次元
測位により求めた基地局の最後の高さ情報とから基地局
の位置を算出する。そして、測量などにより予め求めら
れている基地局の位置に対する誤差を補正値として算出
する。その後、テーブルＢに記憶されている該当時刻に
おける移動局の求めた擬似距離と各衛星の軌道情報と移
動局の３次元測位による最後の高さ情報とから移動局の
位置を算出し、その位置情報に対して上記補正値分の補
正を行う。以上の処理をテーブルＢのすべてのデータに
ついて行う。

【００４６】なお、第１および第３の実施例では、移動
局が測位を行う毎に、その結果を基地局へ送信し、基地
局で移動局の位置補正を行う例を示したが、移動局の測
位周期とその測位結果を基地局へ送信する周期とが一致
していないシステムの例を第４の実施例として次に示
す。

【００４７】上記システムは、移動局が例えば毎秒測位
を行い、必要に応じて例えば５分毎に測位結果を基地局
へ送信したり、基地局からの要求があったときにのみ測
位結果を基地局へ送信するようなシステムがこれに相当
する。このようなシステムでは、基地局は移動局の測位
周期と同一周期で基地局の測位を行い、第１・第３の実
施例と同様に各衛星までの擬似距離情報を時刻情報とと
もに蓄積記憶しておき、移動局から測位結果を受信した
際に移動局の位置算出およびその補正を行う。

【００４８】図２６は移動局が２次元測位により求めた
結果を基地局へ送信する際のデータ伝送フォーマットの
例である。図２６に示すように、２次元測位を行った時
刻、２次元測位に用いた衛星の番号、２次元測位により
求めた移動局の位置情報（緯度，経度，高さ）ととも
に、その２次元測位に用いた高さ情報（ホールド高さ）
を求めた３次元測位時の衛星番号とその３次元測位を行
った時刻情報を送信する。これにより、基地局では移動
局がホールド高さを求めた３次元測位時の衛星番号とそ
の３次元測位を行った時刻情報を得て、その時刻におけ
る基地局の高さおよび高さの補正値を求め、また移動局
が２次元測位に用いた衛星番号と２次元測位を行った時
刻情報を得て、その時刻における基地局の位置を算出し
て緯度，経度の補正値を求める。そして、２次元測位に
よる移動局の位置を上記緯度，経度，高さの補正値で補
正する。なお、基地局で移動局がホールド高さを求めた
３次元測位の時刻が判ればいいから、図２６に示した
「ホールド高さを算出した３次元測位の時刻」に代えて
「ホールド高さを求めた３次元測位から現在までの経過
時間」を送信するようにしてもよい。

【００４９】なお、上記各実施例では基地局の位置は予
め測量等によって求めておく例を示したが、基地局のＧ
ＰＳ受信機による単独測位を２４時間程度の長時間にわ
たって行い、平均化することによって基地局の正確な位
置を測位してもよい。

【００５０】

【発明の効果】この発明の請求項１，２，３および４に
係る測位システムによれば、捕捉可能な測位用衛星の数
が減少して、３次元測位から２次元測位に切り替わった
際にも、２次元測位の際にホールドされる、３次元測位
により求められた高さ情報に含まれる誤差分が２次元測
位においても補正されるため、その高さ情報の誤差に起
因する緯度，経度方向の位置誤差が生ずることなく、２
次元測位においても測位精度を高く維持することができ
る。

【００５１】この発明の請求項２に係る測位システムで
は、移動局が移動局の求めた位置情報を測位用衛星の識
別情報とともに基地局へ送信し、基地局がそれを受信す
る、という片方向の通信によって、基地局側で移動局の
２次元測位による位置情報を補正することができる。

【００５２】この発明の請求項３に係る測位システムで
は、移動局が２次元測位により求めた移動局の位置情報
とその測位に用いた測位用衛星の識別情報と、移動局が
３次元測位により求めた移動局の位置情報とその測位に
用いた測位用衛星の識別情報とが移動局から基地局に一
度に送信されるため、移動局が３次元測位を行う毎に位
置情報と測位用衛星の識別情報を基地局へ送信する必要
がなくなり、移動局と基地局の双方で送受信およびそれ
に関する処理負担が軽減する。

【００５３】この発明の請求項４に係る測位システムで
は、移動局は単に各測位用衛星までの擬似距離を求める
だけよく、基地局側で移動局の位置算出、基地局の測位
および移動局の位置補正を行うので、移動局の構成が簡
易となり、移動局はより小型となりその携帯性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】相対測位による測位システムの全体の構成を示
す図である。

【図２】この発明の測位システムにおける基地局の処理
手順の例を示すフローチャートである。

【図３】この発明の測位システムにおける移動局の処理
手順を示すフローチャートである。

【図４】この発明の測位システムにおける各時刻におけ
る基地局と移動局の測定値および補正値の変化の例を示
す図である。

【図５】この発明の第１の実施例に係る測位システムに
おける移動局の構成を示すブロック図である。

【図６】この発明の第１の実施例に係る測位システムに
おける基地局の構成を示すブロック図である。

【図７】ＧＰＳ受信機の構成を示す図である。

【図８】第１の実施例に係る測位システムにおける移動
局の行う測位および送信の処理手順を示すフローチャー
トである。

【図９】第１の実施例に係る測位システムにおける移動
局から基地局へ無線送信されるデータのフォーマットを
示す図である。

【図１０】第１の実施例に係る測位システムにおける基
地局の処理により生成される２つのテーブルの例を示
す。

【図１１】第１の実施例に係る測位システムにおける基
地局の行う測位処理の手順を示すフローチャートであ
る。

【図１２】第１の実施例に係る測位システムにおける基
地局の行うデータ受信処理の手順を示すフローチャート
である。

【図１３】第１の実施例に係る測位システムにおける基
地局の行う位置補正処理の手順を示すフローチャートで
ある。

【図１４】第２の実施例に係る測位システムにおける基
地局から移動局へ無線送信されるデータのフォーマット
を示す図である。

【図１５】第２の実施例に係る測位システムにおける基
地局の行う測位および補正値放送の処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１６】第２の実施例に係る測位システムにおける移
動局の処理により生成される２つのテーブルの例を示
す。

【図１７】第２の実施例に係る測位システムにおける移
動局の行う測位処理の手順を示すフローチャートであ
る。

【図１８】第２の実施例に係る測位システムにおける移
動局の行うデータ受信処理の手順を示すフローチャート
である。

【図１９】第２の実施例に係る測位システムにおける移
動局の行う位置補正処理の手順を示すフローチャートで
ある。

【図２０】第３の実施例に係る測位システムにおける移
動局の処理手順を示す図である。

【図２１】第３の実施例に係る測位システムにおける移
動局から基地局へ無線送信されるデータのフォーマット
を示す図である。

【図２２】第３の実施例に係る測位システムにおける基
地局の処理により生成される２つのテーブルの例を示
す。

【図２３】第３の実施例に係る測位システムにおける基
地局の行う測位処理の手順を示すフローチャートであ
る。

【図２４】第３の実施例に係る測位システムにおける基
地局の行うデータ受信処理の手順を示すフローチャート
である。

【図２５】第３の実施例に係る測位システムにおける基
地局の行う位置補正処理の手順を示すフローチャートで
ある。

【図２６】第４の実施例に係る測位システムにおける移
動局から基地局へ無線送信されるデータのフォーマット
を示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の測位用衛星より送信される電波を
   受信して位置情報を求める移動局および位置が既知であ
   る基地局とを有し、基地局での測位情報と前記既知の位
   置情報とから基地局での測位情報の誤差分を補正値とし
   て求め、この補正値で移動局の測位情報を補正する測位
   システムにおいて、 緯度，経度および高さの３次元測位に必要な数の測位用
   衛星からの信号を用いて、移動局の位置情報を求める移
   動局３次元測位手段と、 移動局の３次元測位による高さ情報をそのまま用いて、
   緯度および経度の２次元測位に必要な数の測位用衛星か
   らの信号によって移動局の位置情報を求める移動局２次
   元測位手段と、 移動局の３次元測位に用いたものと同一の測位用衛星か
   らの信号を用いて、基地局の位置情報を求める基地局３
   次元測位手段と、 基地局の３次元測位による高さ情報をそのまま用いて、
   移動局の２次元測位に用いたものと同一の測位用衛星か
   らの信号によって基地局の位置情報を求める基地局２次
   元測位手段と、 前記既知の位置情報に対する前記２次元測位による基地
   局の位置情報の誤差分を補正値として求める補正値抽出
   手段と、 移動局の２次元測位による位置情報を前記補正値で補正
   する移動局位置情報補正手段、 とを備えて成る測位システム。
2. 【請求項２】 複数の測位用衛星より送信される電波を
   受信して位置情報を求める移動局および位置が既知であ
   る基地局とを有し、基地局での測位情報と前記既知の位
   置情報とから基地局での測位情報の誤差分を補正値とし
   て求め、この補正値で移動局の測位情報を補正する測位
   システムにおいて、 緯度，経度および高さの３次元測位に必要な数の測位用
   衛星からの信号を用いて、移動局の位置情報を求める移
   動局３次元測位手段と、移動局の３次元測位による高さ
   情報をそのまま用いて、緯度および経度の２次元測位に
   必要な数の測位用衛星からの信号によって移動局の位置
   情報を求める移動局２次元測位手段と、前記移動局３次
   元測位手段または移動局２次元測位手段の求めた移動局
   の緯度，経度，高さの位置情報とともにその測位に用い
   た測位用衛星の識別情報を基地局へ送信する位置情報送
   信手段とを移動局に設け、 前記位置情報を受信する位置情報受信手段と、移動局の
   ３次元測位に用いたものと同一の測位用衛星からの信号
   を用いて、基地局の位置情報を求める基地局３次元測位
   手段と、基地局の３次元測位による高さ情報をそのまま
   用いて、移動局の２次元測位に用いたものと同一の測位
   用衛星からの信号によって基地局の位置情報を求める基
   地局２次元測位手段と、前記既知の位置情報に対する前
   記２次元測位による基地局の位置情報の誤差分を補正値
   として求める補正値抽出手段と、移動局の２次元測位に
   よる位置情報を前記補正値で補正する移動局位置情報補
   正手段とを基地局に設けたことを特徴とする測位システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記位置情報送信手段は、前記移動局２
   次元測位手段の求めた移動局の位置情報とその測位に用
   いた測位用衛星の識別情報と、前記移動局３次元測位手
   段の求めた移動局の位置情報とその測位に用いた測位用
   衛星の識別情報とを一度に基地局へ送信する請求項２記
   載の測位システム。
4. 【請求項４】 複数の測位用衛星より送信される電波を
   受信して位置情報を求める移動局および位置が既知であ
   る基地局とを有し、基地局での測位情報と前記既知の位
   置情報とから基地局での測位情報の誤差分を補正値とし
   て求め、この補正値で移動局の測位情報を補正する測位
   システムにおいて、 測位用衛星からの信号を受信して、移動局から各測位用
   衛星までの擬似距離情報を求める移動局擬似距離情報抽
   出手段と、これらの擬似距離情報を基地局へ送信する擬
   似距離情報送信手段とを移動局に設け、 前記擬似距離情報を受信する擬似距離情報受信手段と、
   移動局が擬似距離情報を抽出した同一の測位用衛星から
   の信号を用いて、基地局の位置情報を求める基地局３次
   元測位手段と、基地局の３次元測位による高さ情報をそ
   のまま用いて、移動局の抽出した同一の測位用衛星から
   の信号によって基地局の位置情報を求める基地局２次元
   測位手段と、前記既知の位置情報に対する前記２次元測
   位による基地局の位置情報の誤差分を補正値として求め
   る補正値抽出手段と、移動局の抽出した擬似距離情報か
   ら移動局の位置情報を求めるとともに、その位置情報を
   前記補正値で補正する移動局位置情報補正手段とを基地
   局に設けたことを特徴とする測位システム。