JPH08220212A - Gps測距装置およびgps測位装置 - Google Patents
Gps測距装置およびgps測位装置Info
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- JPH08220212A JPH08220212A JP2501495A JP2501495A JPH08220212A JP H08220212 A JPH08220212 A JP H08220212A JP 2501495 A JP2501495 A JP 2501495A JP 2501495 A JP2501495 A JP 2501495A JP H08220212 A JPH08220212 A JP H08220212A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positioning
- station
- gps
- reference station
- carrier wave
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】リアルタイムに測位することができ、且つ、十
数cm〜数cm程度の精度を得ることができるGPS測
距装置およびGPS測位装置を提供する。 【構成】基準局1及び測位局2をそれぞれ位置座標が既
知及び未知の地点に設置する。基準局1は、GPSのア
ンテナ11,受信機12,通信制御部13および通信用
アンテナ14を備えている。測位局2は、GPSアンテ
ナ21,GPS受信機22,通信用アンテナ23,通信
制御部24および演算処理部25を備えている。GPS
受信機12,22は、GPS信号を受信して解読する。
受信された情報は通信制御部13,24や通信用アンテ
ナ14,23を介して演算処理部25に集約され、両搬
送波位相値は個別に積算される。この積算値と基準局1
の位置座標に基づいて測距・測位する。
数cm〜数cm程度の精度を得ることができるGPS測
距装置およびGPS測位装置を提供する。 【構成】基準局1及び測位局2をそれぞれ位置座標が既
知及び未知の地点に設置する。基準局1は、GPSのア
ンテナ11,受信機12,通信制御部13および通信用
アンテナ14を備えている。測位局2は、GPSアンテ
ナ21,GPS受信機22,通信用アンテナ23,通信
制御部24および演算処理部25を備えている。GPS
受信機12,22は、GPS信号を受信して解読する。
受信された情報は通信制御部13,24や通信用アンテ
ナ14,23を介して演算処理部25に集約され、両搬
送波位相値は個別に積算される。この積算値と基準局1
の位置座標に基づいて測距・測位する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、未知の測位点の位置
を、既知点に設置された基準局および前記測位点に設置
された測位局により精度よく測位するGPS測距装置お
よびGPS測位装置に関する。
を、既知点に設置された基準局および前記測位点に設置
された測位局により精度よく測位するGPS測距装置お
よびGPS測位装置に関する。
【0002】
【従来の技術】GPS衛星から送られるGPS信号を用
いて正確な測位(測量)を行うため、相対測位方式が従
来より実用化されている。
いて正確な測位(測量)を行うため、相対測位方式が従
来より実用化されている。
【0003】相対測位方式とは、正確な位置が判明して
いる既知点に基準局となるGPS測位装置を設置すると
ともに測位すべき地点に測位局となるGPS測位装置を
設置し、両局の相対的な位置関係を求めることによっ
て、既知点の座標により測位点の測位結果を補正する方
式である。この方式は、大別してトランスロケーション
方式と干渉測位方式に分けられる。トランスロケーショ
ン方式は、基準局および測位局がそれぞれ単独に測位を
行い、基準局の測位結果と既知の位置座標から誤差分を
割り出して、その誤差分を測位局の測位結果から減算す
ることにより、衛星の軌道情報の不確かさによる測位誤
差や電離層と大気による誤差などの両者に共通に生じる
誤差をキャンセルする方式である。
いる既知点に基準局となるGPS測位装置を設置すると
ともに測位すべき地点に測位局となるGPS測位装置を
設置し、両局の相対的な位置関係を求めることによっ
て、既知点の座標により測位点の測位結果を補正する方
式である。この方式は、大別してトランスロケーション
方式と干渉測位方式に分けられる。トランスロケーショ
ン方式は、基準局および測位局がそれぞれ単独に測位を
行い、基準局の測位結果と既知の位置座標から誤差分を
割り出して、その誤差分を測位局の測位結果から減算す
ることにより、衛星の軌道情報の不確かさによる測位誤
差や電離層と大気による誤差などの両者に共通に生じる
誤差をキャンセルする方式である。
【0004】相対測位に用いられる一般的な測位装置で
は、衛星と測位点との距離(疑似距離)を測定する場
合、複数回の観測データを平均化して高精度化を図って
いる。GPS衛星は軌道上の運行によって刻々移動する
ため、過去の観測データに基づいて現在の距離を割り出
すためには、この過去の観測データに現在までの距離変
化を加算して現在の距離データとする。GPS衛星の距
離変化はドップラ効果による搬送波周波数の変化となっ
て現れるため、過去の観測データに搬送波周波数のドッ
プラシフト量を加算することによって現在の距離データ
を割り出している。このようにして求めた複数の現在の
距離データを平均化することによってバラツキを相殺し
精度の高いデータを得るようにしている。この方式で5
分程度の測定結果を平均化することによって数m程度の
精度を得ることができる。
は、衛星と測位点との距離(疑似距離)を測定する場
合、複数回の観測データを平均化して高精度化を図って
いる。GPS衛星は軌道上の運行によって刻々移動する
ため、過去の観測データに基づいて現在の距離を割り出
すためには、この過去の観測データに現在までの距離変
化を加算して現在の距離データとする。GPS衛星の距
離変化はドップラ効果による搬送波周波数の変化となっ
て現れるため、過去の観測データに搬送波周波数のドッ
プラシフト量を加算することによって現在の距離データ
を割り出している。このようにして求めた複数の現在の
距離データを平均化することによってバラツキを相殺し
精度の高いデータを得るようにしている。この方式で5
分程度の測定結果を平均化することによって数m程度の
精度を得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記平均化処
理は5分程度の長さが限界であり、一定時間を越えて平
均化処理を行うと却って誤差が大きくなり、それ以上の
測定精度を得ることができないため、測量など数cm程
度の高い精度が必要な場合には、この方式を適用するこ
とができなかった。
理は5分程度の長さが限界であり、一定時間を越えて平
均化処理を行うと却って誤差が大きくなり、それ以上の
測定精度を得ることができないため、測量など数cm程
度の高い精度が必要な場合には、この方式を適用するこ
とができなかった。
【0006】これは、GPS信号が電離層を通過して地
上の測位点に到達することに起因している。すなわち、
電離層内では、搬送波は位相速度で伝搬するため真空中
の電波伝搬速度よりも位相が進む、一方、その搬送波に
含まれるコード信号(C/Aコード)は群速度で伝搬す
るため、真空中の電波伝搬速度に比して位相が遅れると
いう性質がある。このため、進み誤差を含んでいるドッ
プラ周波数を長時間積算して現在の距離データを割り出
すとそれに含まれる進み誤差が大きくなってしまい、こ
れによる値のズレが平均化処理による精度の向上を上回
ってしまうからである。トランスロケーション方式を用
いて基準局の測位結果と測位局の測位結果を減算した場
合でも、両局におけるGPS信号の受信が同時でないか
ぎり上記進み誤差を完全にキャンセルして高精度の測位
を行うことができない。
上の測位点に到達することに起因している。すなわち、
電離層内では、搬送波は位相速度で伝搬するため真空中
の電波伝搬速度よりも位相が進む、一方、その搬送波に
含まれるコード信号(C/Aコード)は群速度で伝搬す
るため、真空中の電波伝搬速度に比して位相が遅れると
いう性質がある。このため、進み誤差を含んでいるドッ
プラ周波数を長時間積算して現在の距離データを割り出
すとそれに含まれる進み誤差が大きくなってしまい、こ
れによる値のズレが平均化処理による精度の向上を上回
ってしまうからである。トランスロケーション方式を用
いて基準局の測位結果と測位局の測位結果を減算した場
合でも、両局におけるGPS信号の受信が同時でないか
ぎり上記進み誤差を完全にキャンセルして高精度の測位
を行うことができない。
【0007】一方、干渉測位方式は、GPS信号の搬送
波位相のみに基づいて測位を行う方式であり、数cm程
度の極めて高精度の測位を行うことができるが、データ
解析が複雑で解析に時間が掛かるためオフライン処理を
する必要があり、リアルタイムの測位を行うことは不可
能であった。
波位相のみに基づいて測位を行う方式であり、数cm程
度の極めて高精度の測位を行うことができるが、データ
解析が複雑で解析に時間が掛かるためオフライン処理を
する必要があり、リアルタイムの測位を行うことは不可
能であった。
【0008】この発明は、リアルタイムに測位すること
ができ、且つ、十数cm〜数cm程度の精度を得ること
ができるGPS測距装置およびGPS測位装置を提供す
ることを目的とする。
ができ、且つ、十数cm〜数cm程度の精度を得ること
ができるGPS測距装置およびGPS測位装置を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項1の発
明は、位置座標が既知の地点に設置される基準局と、位
置座標が未知の地点に設置される測位局とからなり、前
記基準局および測位局の双方に、GPS衛星から送られ
てくるGPS信号を受信する受信手段を設けるととも
に、前記基準局の受信手段が受信したGPS信号の搬送
波位相を積算する基準局搬送波積算手段と、前記測位局
の受信手段が受信したGPS信号の搬送波位相を積算す
る測位局搬送波積算手段と、該基準局搬送波積算手段お
よび測位局搬送波積算手段の積算動作を同時にスタート
させる積算制御手段と、前記基準局搬送波積算手段およ
び測位局搬送波積算手段の積算値および前記基準局の位
置座標に基づいて、前記測位局とGPS衛星との距離を
算出する測距手段と、を備えたことを特徴とする。
明は、位置座標が既知の地点に設置される基準局と、位
置座標が未知の地点に設置される測位局とからなり、前
記基準局および測位局の双方に、GPS衛星から送られ
てくるGPS信号を受信する受信手段を設けるととも
に、前記基準局の受信手段が受信したGPS信号の搬送
波位相を積算する基準局搬送波積算手段と、前記測位局
の受信手段が受信したGPS信号の搬送波位相を積算す
る測位局搬送波積算手段と、該基準局搬送波積算手段お
よび測位局搬送波積算手段の積算動作を同時にスタート
させる積算制御手段と、前記基準局搬送波積算手段およ
び測位局搬送波積算手段の積算値および前記基準局の位
置座標に基づいて、前記測位局とGPS衛星との距離を
算出する測距手段と、を備えたことを特徴とする。
【0010】この出願の請求項2の発明は、前記基準局
に、自己の受信手段が受信したGPS信号を前記測位局
に転送する転送手段を設け、前記基準局搬送波積算手
段、測位局搬送波積算手段、積算制御手段、および、測
距手段を、前記測位局に設けたことを特徴とする。
に、自己の受信手段が受信したGPS信号を前記測位局
に転送する転送手段を設け、前記基準局搬送波積算手
段、測位局搬送波積算手段、積算制御手段、および、測
距手段を、前記測位局に設けたことを特徴とする。
【0011】この出願の請求項3の発明は、前記積算制
御手段に、基準局の受信手段または測位局の受信手段の
いずれか一方においてGPS信号の受信が中断したと
き、前記基準局搬送波積算手段および測位局搬送波積算
手段双方の積算動作をリセットする手段を設けたことを
特徴とする。
御手段に、基準局の受信手段または測位局の受信手段の
いずれか一方においてGPS信号の受信が中断したと
き、前記基準局搬送波積算手段および測位局搬送波積算
手段双方の積算動作をリセットする手段を設けたことを
特徴とする。
【0012】この出願の請求項4の発明は、位置座標が
既知の地点に設置される基準局と、位置座標が未知の地
点に設置される測位局とからなり、前記基準局および測
位局の双方に、複数のGPS衛星から送られてくるGP
S信号を受信する受信手段をそれぞれ複数設けるととも
に、前記基準局の受信手段が受信した複数のGPS信号
の搬送波位相をそれぞれ積算する複数の基準局搬送波積
算手段と、前記測位局の受信手段が受信した複数のGP
S信号の搬送波位相をそれぞれ積算する複数の測位局搬
送波積算手段と、前記複数の基準局搬送波積算手段およ
び複数の測位局搬送波積算手段のうち、同一のGPS信
号の搬送波位相を積算する基準局搬送波積算手段および
測位局搬送波積算手段の積算動作を同時にスタートさせ
る積算制御手段と、前記複数の基準局搬送波積算手段お
よび複数の測位局搬送波積算手段による複数の積算値お
よび前記基準局の位置座標に基づいて、前記測位局の位
置座標を算出する測位手段と、を設けたことを特徴とす
る。
既知の地点に設置される基準局と、位置座標が未知の地
点に設置される測位局とからなり、前記基準局および測
位局の双方に、複数のGPS衛星から送られてくるGP
S信号を受信する受信手段をそれぞれ複数設けるととも
に、前記基準局の受信手段が受信した複数のGPS信号
の搬送波位相をそれぞれ積算する複数の基準局搬送波積
算手段と、前記測位局の受信手段が受信した複数のGP
S信号の搬送波位相をそれぞれ積算する複数の測位局搬
送波積算手段と、前記複数の基準局搬送波積算手段およ
び複数の測位局搬送波積算手段のうち、同一のGPS信
号の搬送波位相を積算する基準局搬送波積算手段および
測位局搬送波積算手段の積算動作を同時にスタートさせ
る積算制御手段と、前記複数の基準局搬送波積算手段お
よび複数の測位局搬送波積算手段による複数の積算値お
よび前記基準局の位置座標に基づいて、前記測位局の位
置座標を算出する測位手段と、を設けたことを特徴とす
る。
【0013】この出願の請求項5の発明は、前記基準局
に、自己の受信手段が受信した複数のGPS信号を前記
測位局に転送する転送手段を設け、前記複数の基準局搬
送波積算手段、複数の測位局搬送波積算手段、積算制御
手段、および、測位手段を、前記測位局に設けたことを
特徴とする。
に、自己の受信手段が受信した複数のGPS信号を前記
測位局に転送する転送手段を設け、前記複数の基準局搬
送波積算手段、複数の測位局搬送波積算手段、積算制御
手段、および、測位手段を、前記測位局に設けたことを
特徴とする。
【0014】この出願の請求項6の発明は、前記積算制
御手段に、同一のGPS信号を受信している基準局側の
受信手段または測位局側の受信手段のいずれか一方にお
いて該GPS信号の受信が中断したとき、対応する基準
局搬送波積算手段および測位局搬送波積算手段双方の積
算動作をリセットする手段を設けたことを特徴とする。
御手段に、同一のGPS信号を受信している基準局側の
受信手段または測位局側の受信手段のいずれか一方にお
いて該GPS信号の受信が中断したとき、対応する基準
局搬送波積算手段および測位局搬送波積算手段双方の積
算動作をリセットする手段を設けたことを特徴とする。
【0015】
【作用】この発明のGPS測距装置は、位置座標が既知
の地点に設置される基準局と、位置座標が未知の地点に
設置される測位局とからなり、両局にGPS衛星から送
られてくるGPS信号を受信する受信手段を設けてい
る。両局が受信したGPS信号の搬送波位相を基準局搬
送波積算手段および測位局搬送波積算手段でそれぞれ積
算する。積算動作は、積算制御手段によって、必ず同時
にスタートするように制御される。同時にスタートする
ことにより、搬送波位相に含まれる(電離層の影響によ
る)進み誤差も同じだけ積算されてゆく。すなわち、G
PS衛星の位置(高度約2万キロメートル)から見て基
準局−測位局間の距離(100km以下)は、殆ど同じ
方向であるため、刻々変化する電離層の影響も全く同じ
と言える。したがって、基準局搬送波積算手段および測
位局搬送波積算手段に積算される進み誤差は同じと考え
て差し支えない。これらの積算値および前記基準局の位
置座標に基づいて前記測位局とGPS衛星との距離を算
出することにより、電離層の影響をキャンセルした測距
値を算出することができ、搬送波位相を極めて長時間積
算しても進み誤差の積算によるディスパーションが生じ
ることがなく、極めて高精度の測距をすることができ
る。また、短時間の測距であっても、搬送波位相を用い
た測距ができるため通常の測距よりも高い精度を実現す
ることができる。
の地点に設置される基準局と、位置座標が未知の地点に
設置される測位局とからなり、両局にGPS衛星から送
られてくるGPS信号を受信する受信手段を設けてい
る。両局が受信したGPS信号の搬送波位相を基準局搬
送波積算手段および測位局搬送波積算手段でそれぞれ積
算する。積算動作は、積算制御手段によって、必ず同時
にスタートするように制御される。同時にスタートする
ことにより、搬送波位相に含まれる(電離層の影響によ
る)進み誤差も同じだけ積算されてゆく。すなわち、G
PS衛星の位置(高度約2万キロメートル)から見て基
準局−測位局間の距離(100km以下)は、殆ど同じ
方向であるため、刻々変化する電離層の影響も全く同じ
と言える。したがって、基準局搬送波積算手段および測
位局搬送波積算手段に積算される進み誤差は同じと考え
て差し支えない。これらの積算値および前記基準局の位
置座標に基づいて前記測位局とGPS衛星との距離を算
出することにより、電離層の影響をキャンセルした測距
値を算出することができ、搬送波位相を極めて長時間積
算しても進み誤差の積算によるディスパーションが生じ
ることがなく、極めて高精度の測距をすることができ
る。また、短時間の測距であっても、搬送波位相を用い
た測距ができるため通常の測距よりも高い精度を実現す
ることができる。
【0016】また発明のGPS測位装置は、上記GPS
測距装置と同様に基準局および測位局とからなっている
が、基準局および測位局の双方に、複数のGPS衛星の
GPS信号を受信できるように受信手段をそれぞれ複数
設けた。両局が受信した複数のGPS信号の搬送波位相
を複数の基準局搬送波積算手段および複数の測位局搬送
波積算手段でそれぞれ積算する。複数の基準局搬送波積
算手段および複数の測位局搬送波積算手段のうち、同一
のGPS信号の搬送波位相を積算する基準局搬送波積算
手段および測位局搬送波積算手段の積算動作は、必ず同
時にスタートするように積算制御手段によって制御され
る。同時にスタートすることにより、搬送波位相に含ま
れる(電離層の影響による)進み誤差も同じだけ積算さ
れてゆく。これらの積算値および前記基準局の位置座標
に基づいて前記測位局の位置座標を算出することによ
り、電離層の影響をキャンセルすることができる。
測距装置と同様に基準局および測位局とからなっている
が、基準局および測位局の双方に、複数のGPS衛星の
GPS信号を受信できるように受信手段をそれぞれ複数
設けた。両局が受信した複数のGPS信号の搬送波位相
を複数の基準局搬送波積算手段および複数の測位局搬送
波積算手段でそれぞれ積算する。複数の基準局搬送波積
算手段および複数の測位局搬送波積算手段のうち、同一
のGPS信号の搬送波位相を積算する基準局搬送波積算
手段および測位局搬送波積算手段の積算動作は、必ず同
時にスタートするように積算制御手段によって制御され
る。同時にスタートすることにより、搬送波位相に含ま
れる(電離層の影響による)進み誤差も同じだけ積算さ
れてゆく。これらの積算値および前記基準局の位置座標
に基づいて前記測位局の位置座標を算出することによ
り、電離層の影響をキャンセルすることができる。
【0017】また、演算部分を測位局に設けたことによ
り、基準局はGPS信号を転送するのみでよく、測位側
で全ての操作をすることができる。
り、基準局はGPS信号を転送するのみでよく、測位側
で全ての操作をすることができる。
【0018】また、基準局の受信手段,測位局の受信手
段のいずれか一方でGPS信号の受信が中断したとき、
基準局搬送波積算手段,測位局搬送波積算手段双方をリ
セットすることにより、常時同期した搬送波位相の積算
を行うことができる。
段のいずれか一方でGPS信号の受信が中断したとき、
基準局搬送波積算手段,測位局搬送波積算手段双方をリ
セットすることにより、常時同期した搬送波位相の積算
を行うことができる。
【0019】
【実施例】図1はこの発明の実施例である測位システム
の構成を示す図である。この測位システムは、その正確
な位置座標が既に明らかな地点に設置される基準局1
と、位置座標が未知で測位しようとする地点に設置され
る測位局2とからなっている。
の構成を示す図である。この測位システムは、その正確
な位置座標が既に明らかな地点に設置される基準局1
と、位置座標が未知で測位しようとする地点に設置され
る測位局2とからなっている。
【0020】基準局1は、GPSアンテナ11,GPS
受信機12,通信制御部13および通信用アンテナ14
を備えている。GPS受信機12は、GPSアンテナ1
1を介して複数のGPS衛星からGPS信号を受信し、
1秒毎にC/Aコードの位相ずれを示すコード位相値C
(t) や搬送波周波数のドップラシフト量を1秒間の位相
値で示したキャリア位相値d(t) を出力する。通信制御
部13は、GPS受信機12から入力した複数のGPS
衛星に関するデータを通信用アンテナ14を介して測位
局2に対して送信する。通信制御部13が送信するデー
タとしては、各GPS衛星の衛星番号,サンプリング時
刻,コード位相値C(t) ,キャリア位相値およびこの衛
星の信号が正しく受信されたか否かを示すステイタス信
号などである。すなわち、基準局1はGPS受信機12
で受信したデータに基づいて自ら測位を実行するのでは
なく、測位に用いるべきデータをそのまま測位局2に対
して送信している。
受信機12,通信制御部13および通信用アンテナ14
を備えている。GPS受信機12は、GPSアンテナ1
1を介して複数のGPS衛星からGPS信号を受信し、
1秒毎にC/Aコードの位相ずれを示すコード位相値C
(t) や搬送波周波数のドップラシフト量を1秒間の位相
値で示したキャリア位相値d(t) を出力する。通信制御
部13は、GPS受信機12から入力した複数のGPS
衛星に関するデータを通信用アンテナ14を介して測位
局2に対して送信する。通信制御部13が送信するデー
タとしては、各GPS衛星の衛星番号,サンプリング時
刻,コード位相値C(t) ,キャリア位相値およびこの衛
星の信号が正しく受信されたか否かを示すステイタス信
号などである。すなわち、基準局1はGPS受信機12
で受信したデータに基づいて自ら測位を実行するのでは
なく、測位に用いるべきデータをそのまま測位局2に対
して送信している。
【0021】一方、測位局2も、GPSアンテナ21,
GPS受信機22,通信制御部24および通信用アンテ
ナ23を備えている。GPS受信機22は、上記GPS
受信機12と同様に、GPSアンテナ21を介して複数
のGPS衛星からGPS信号を受信してコード位相値C
(t) やキャリア位相値d(t) を出力する。GPS受信機
22が受信した各GPS信号のコード位相値d(t) ,キ
ャリア位相値d(t) および衛星番号,サンプリング時
刻,ステイタス信号は演算処理部25に入力される。ま
た、通信制御部24は、通信用アンテナ23を介して基
準局1から送られてくる信号電波を受信し、この電波か
ら上記データを復調して演算処理部25に入力する。こ
れにより、演算処理部25には、基準局1のGPS受信
機12およびこの測位局2のGPS受信機22が受信し
たそれぞれ複数のGPS信号のデータが並行して入力さ
れる。演算処理部25はこれらのデータに基づいて、測
位局の位置座標を算出する。
GPS受信機22,通信制御部24および通信用アンテ
ナ23を備えている。GPS受信機22は、上記GPS
受信機12と同様に、GPSアンテナ21を介して複数
のGPS衛星からGPS信号を受信してコード位相値C
(t) やキャリア位相値d(t) を出力する。GPS受信機
22が受信した各GPS信号のコード位相値d(t) ,キ
ャリア位相値d(t) および衛星番号,サンプリング時
刻,ステイタス信号は演算処理部25に入力される。ま
た、通信制御部24は、通信用アンテナ23を介して基
準局1から送られてくる信号電波を受信し、この電波か
ら上記データを復調して演算処理部25に入力する。こ
れにより、演算処理部25には、基準局1のGPS受信
機12およびこの測位局2のGPS受信機22が受信し
たそれぞれ複数のGPS信号のデータが並行して入力さ
れる。演算処理部25はこれらのデータに基づいて、測
位局の位置座標を算出する。
【0022】図2は、上記演算処理部25の構成を示す
図である。演算処理部25は、それぞれ1つのGPS衛
星に対応する複数の位相値処理部30と、これら複数の
位相値処理部30から入力される複数の位相値に基づい
てこの測位局2の位置座標を正確に算出する測位演算部
31からなっている。なお、同図には位相処理部30を
1つのみ図示している。
図である。演算処理部25は、それぞれ1つのGPS衛
星に対応する複数の位相値処理部30と、これら複数の
位相値処理部30から入力される複数の位相値に基づい
てこの測位局2の位置座標を正確に算出する測位演算部
31からなっている。なお、同図には位相処理部30を
1つのみ図示している。
【0023】位相値処理部30は、基準局位相値演算部
32,測位局位相値演算部33,基準局真値演算部3
4,補正値演算部35,補正部36およびAND回路を
備えている。基準局位相値演算部32は、観測スタート
時に基準局1から送られてきたコード位相値C(1) にそ
れ以後のキャリア位相値d(t) を積算することによって
基準局1の仮の現在位相値(基準局位相演算値)を算出
する。また、測位局位相値演算部33は、観測スタート
時にGPS受信機22から入力したコード位相値C(1)
にそれ以後のキャリア位相値d(t) を積算することによ
って測位局2の仮の現在位相値(測位局位相演算値)を
算出する。基準局位相値演算部32,測位局位相値演算
部33ともに、両局で当該GPS信号が受信されている
限り連続してキャリア位相値d(t) を積算するため、測
定値のバラツキなどの誤差はキャンセルされるが、長時
間積算することよる進み誤差(ディスパーション)も同
時に積算される。
32,測位局位相値演算部33,基準局真値演算部3
4,補正値演算部35,補正部36およびAND回路を
備えている。基準局位相値演算部32は、観測スタート
時に基準局1から送られてきたコード位相値C(1) にそ
れ以後のキャリア位相値d(t) を積算することによって
基準局1の仮の現在位相値(基準局位相演算値)を算出
する。また、測位局位相値演算部33は、観測スタート
時にGPS受信機22から入力したコード位相値C(1)
にそれ以後のキャリア位相値d(t) を積算することによ
って測位局2の仮の現在位相値(測位局位相演算値)を
算出する。基準局位相値演算部32,測位局位相値演算
部33ともに、両局で当該GPS信号が受信されている
限り連続してキャリア位相値d(t) を積算するため、測
定値のバラツキなどの誤差はキャンセルされるが、長時
間積算することよる進み誤差(ディスパーション)も同
時に積算される。
【0024】一方、基準局1から受信したステイタス信
号およびGPS受信機22から入力したステイタス信号
はAND回路に入力され、両方のステイタスが“1(G
PS信号受信中)”のときのみ基準局位相値演算部3
2,測位局位相値演算部33に対してイネーブル信号を
出力する。これにより、基準局位相値演算部32および
測位局位相値演算部33は、必ず両方がC(t) ,d(t)
を入力しているときに、同じタイミングから演算を開始
する。また、基準局1のGPS受信機12または測位局
2のGPS受信機22のどちらか一方でも、対応するG
PS衛星のGPS信号の受信が中断した場合、このAN
D回路は、イネーブル信号を落として基準局位相値演算
部32および測位局位相値演算部33の積算を中止して
リセットし、信号の受信が復活したとき再度イネーブル
信号を出力して基準局位相値演算部32および測位局位
相値演算部33に演算動作を再スタートさせる。
号およびGPS受信機22から入力したステイタス信号
はAND回路に入力され、両方のステイタスが“1(G
PS信号受信中)”のときのみ基準局位相値演算部3
2,測位局位相値演算部33に対してイネーブル信号を
出力する。これにより、基準局位相値演算部32および
測位局位相値演算部33は、必ず両方がC(t) ,d(t)
を入力しているときに、同じタイミングから演算を開始
する。また、基準局1のGPS受信機12または測位局
2のGPS受信機22のどちらか一方でも、対応するG
PS衛星のGPS信号の受信が中断した場合、このAN
D回路は、イネーブル信号を落として基準局位相値演算
部32および測位局位相値演算部33の積算を中止して
リセットし、信号の受信が復活したとき再度イネーブル
信号を出力して基準局位相値演算部32および測位局位
相値演算部33に演算動作を再スタートさせる。
【0025】ここで、図3を参照して基準局位相値演算
部32および測位局位相値演算部33の構成を説明す
る。基準局位相値演算部32,測位局位相値演算部33
は、全く同様のこの図に示す構成をしている。位相値演
算部は、演算スタート時(イネーブル信号が“1”にな
った直後)に入力されたコード位相値C(0) を初期値と
し、この初期値にサンプリングタイミング毎(1秒毎)
のキャリア位相値d(1),d(2),‥‥を積算してゆく演算
を行う。キャリア位相値d(t) は加算器41に入力さ
れ、コード位相値C(t) は加算器43に入力される。ま
た、演算を許可するイネーブル信号は演算制御部44お
よび係数発生部45に入力される。
部32および測位局位相値演算部33の構成を説明す
る。基準局位相値演算部32,測位局位相値演算部33
は、全く同様のこの図に示す構成をしている。位相値演
算部は、演算スタート時(イネーブル信号が“1”にな
った直後)に入力されたコード位相値C(0) を初期値と
し、この初期値にサンプリングタイミング毎(1秒毎)
のキャリア位相値d(1),d(2),‥‥を積算してゆく演算
を行う。キャリア位相値d(t) は加算器41に入力さ
れ、コード位相値C(t) は加算器43に入力される。ま
た、演算を許可するイネーブル信号は演算制御部44お
よび係数発生部45に入力される。
【0026】演算制御部44は、イネーブル信号に応じ
てスイッチ47,48を切り換える。すなわち、演算制
御部44は、イネーブル信号の“1/0”に対応してス
イッチ48をオン/オフし、イネーブル信号が“1”に
なった直後の1回のサンプリングタイミング(t=0)
のみ、スイッチ47を“1”側(コード位相値d(t)
側)に切り換える。
てスイッチ47,48を切り換える。すなわち、演算制
御部44は、イネーブル信号の“1/0”に対応してス
イッチ48をオン/オフし、イネーブル信号が“1”に
なった直後の1回のサンプリングタイミング(t=0)
のみ、スイッチ47を“1”側(コード位相値d(t)
側)に切り換える。
【0027】イネーブル信号が“0”から“1”に反転
すると、演算制御部44がスイッチ48をオンするとと
もにスイッチ47を“1”側に切り換える。これによ
り、t=0に入力されたコード位相値C(0) が位相演算
値として次段に出力されるとともにディレイ49に入力
される。このディレイ49は位相演算値を1サンプリン
グクロックだけディレイし、次のクロックタイミングに
加算器41に入力する。したがって、t=0において
は、d(0) が入力されていたとしても無視される。
すると、演算制御部44がスイッチ48をオンするとと
もにスイッチ47を“1”側に切り換える。これによ
り、t=0に入力されたコード位相値C(0) が位相演算
値として次段に出力されるとともにディレイ49に入力
される。このディレイ49は位相演算値を1サンプリン
グクロックだけディレイし、次のクロックタイミングに
加算器41に入力する。したがって、t=0において
は、d(0) が入力されていたとしても無視される。
【0028】イネーブル信号が“0”から“1”に反転
したのち2回目のサンプリングタイミング(t=1)以
後は、係数発生部45は、切換器47を“0”側(加算
器42側)に切り換える。t=1以後のサンプリングタ
イミングには以下の処理が実行される。加算器41はデ
ィレイ49で1クロック遅延されたP(t-1) に今回のキ
ャリア位相値d(t) を加算して演算値Sを出力する。こ
の演算値Sは加算器42および加算器43に入力され
る。加算器43は外部入力されたコード位相値C(t) か
ら上記演算値Sを減算し誤差分eとして出力する。この
誤差分eは乗算器46に入力される。乗算器46は、こ
の誤差分eに対して演算制御部45から入力される係数
aを乗算した補正量aeを算出し、加算器42に入力す
る。加算器42は前記演算値Sにこの補正量aeを加算
して位相演算値P(t) を算出する。この位相演算値P
(t) はスイッチ47,48を介して外部出力されるとと
もに、ディレイ49に書き込まれる。
したのち2回目のサンプリングタイミング(t=1)以
後は、係数発生部45は、切換器47を“0”側(加算
器42側)に切り換える。t=1以後のサンプリングタ
イミングには以下の処理が実行される。加算器41はデ
ィレイ49で1クロック遅延されたP(t-1) に今回のキ
ャリア位相値d(t) を加算して演算値Sを出力する。こ
の演算値Sは加算器42および加算器43に入力され
る。加算器43は外部入力されたコード位相値C(t) か
ら上記演算値Sを減算し誤差分eとして出力する。この
誤差分eは乗算器46に入力される。乗算器46は、こ
の誤差分eに対して演算制御部45から入力される係数
aを乗算した補正量aeを算出し、加算器42に入力す
る。加算器42は前記演算値Sにこの補正量aeを加算
して位相演算値P(t) を算出する。この位相演算値P
(t) はスイッチ47,48を介して外部出力されるとと
もに、ディレイ49に書き込まれる。
【0029】係数発生部45は、イネーブル信号によっ
てリセットされ、このイネーブル信号が“1”の間のサ
ンプリングクロック数をカウントするカウンタと、この
カウンタのカウント値の逆数を計算して係数aとして出
力する演算部とからなっている。イネーブル信号が
“0”から“1”となった、最初のサンプリングタイミ
ング(t=0)は、係数発生器45はa=1を出力する
が、スイッチ47が“1”側に切り換えられているため
この係数は無視される。次のサンプリングタイミング
(t=1)に係数発生器45は、a=1/2を出力し、
これが誤差分eに乗算される。したがって、このとき加
算器42が出力する位相演算値P(1) は、 P(1) =S+ (C(1) −S) /2 = (S+C(1))/2 すなわち、 P(1) = (C(0) +d(1) +C(1))/2 となる。また、t=2においては、 P(2) =S+ (C(2) −S) /3 = (2S+C(2))/3 = (2P(1) +2d(2) +C(2))/3 すなわち、 P(1) = (C(0) +d(1) +C(1) +2d(2) +C(2))
/3 となる。すなわち、任意のサンプリングタイミングtに
おいては、
てリセットされ、このイネーブル信号が“1”の間のサ
ンプリングクロック数をカウントするカウンタと、この
カウンタのカウント値の逆数を計算して係数aとして出
力する演算部とからなっている。イネーブル信号が
“0”から“1”となった、最初のサンプリングタイミ
ング(t=0)は、係数発生器45はa=1を出力する
が、スイッチ47が“1”側に切り換えられているため
この係数は無視される。次のサンプリングタイミング
(t=1)に係数発生器45は、a=1/2を出力し、
これが誤差分eに乗算される。したがって、このとき加
算器42が出力する位相演算値P(1) は、 P(1) =S+ (C(1) −S) /2 = (S+C(1))/2 すなわち、 P(1) = (C(0) +d(1) +C(1))/2 となる。また、t=2においては、 P(2) =S+ (C(2) −S) /3 = (2S+C(2))/3 = (2P(1) +2d(2) +C(2))/3 すなわち、 P(1) = (C(0) +d(1) +C(1) +2d(2) +C(2))
/3 となる。すなわち、任意のサンプリングタイミングtに
おいては、
【0030】
【数1】
【0031】となる。この演算により、各サンプリング
タイミング毎のバラツキがキャンセルされる。しかし、
この演算では、各サンプリングタイミング毎に積算され
てゆくキャリア位相値d(t) の進み誤差は、十分にキャ
ンセルされない。
タイミング毎のバラツキがキャンセルされる。しかし、
この演算では、各サンプリングタイミング毎に積算され
てゆくキャリア位相値d(t) の進み誤差は、十分にキャ
ンセルされない。
【0032】図2において、基準局真値演算部34に
は、既知である基準局1の位置座標,信号を入力してい
るGPS衛星番号,観測時刻が入力される。基準局真値
演算部34は、観測時刻およびGPS衛星番号に基づい
てそのGPS衛星の正確な位置座標を算出し、この位置
座標と前記基準局1の位置座標から該GPS衛星−基準
局1間の正確な距離を示す位相値(基準局真値)を割り
出す。この基準局真値は、補正値演算部35に入力され
る。また、補正値演算部35には、基準局位相値演算部
32から基準局位相演算値も入力される。この基準局位
相演算値と基準真値に基づいて、基準局位相演算値の誤
差である補正値を算出する。この補正値は補正部36に
入力される。補正部36には、測位局位相値演算部33
から測位局位相値も入力される。この測位局位相値から
前記補正値を減算することによって処理済位相値が算出
される。この処理済位相値は、観測のバラツキ誤差はも
とよりキャリア位相値の進み誤差もキャンセルされたG
PS衛星−測位局間の正確な距離を示すものである。こ
の処理済位相値は測位演算部31に入力される。測位演
算部31は、複数チャンネルの位相値処理部30からそ
れぞれ別のGPS衛星との間の処理済位相値を入力して
おり、これらのデータに基づいて測位局2の正確な位置
座標を算出する。
は、既知である基準局1の位置座標,信号を入力してい
るGPS衛星番号,観測時刻が入力される。基準局真値
演算部34は、観測時刻およびGPS衛星番号に基づい
てそのGPS衛星の正確な位置座標を算出し、この位置
座標と前記基準局1の位置座標から該GPS衛星−基準
局1間の正確な距離を示す位相値(基準局真値)を割り
出す。この基準局真値は、補正値演算部35に入力され
る。また、補正値演算部35には、基準局位相値演算部
32から基準局位相演算値も入力される。この基準局位
相演算値と基準真値に基づいて、基準局位相演算値の誤
差である補正値を算出する。この補正値は補正部36に
入力される。補正部36には、測位局位相値演算部33
から測位局位相値も入力される。この測位局位相値から
前記補正値を減算することによって処理済位相値が算出
される。この処理済位相値は、観測のバラツキ誤差はも
とよりキャリア位相値の進み誤差もキャンセルされたG
PS衛星−測位局間の正確な距離を示すものである。こ
の処理済位相値は測位演算部31に入力される。測位演
算部31は、複数チャンネルの位相値処理部30からそ
れぞれ別のGPS衛星との間の処理済位相値を入力して
おり、これらのデータに基づいて測位局2の正確な位置
座標を算出する。
【0033】ここで、キャリア位相値d(t) の進み誤差
は、当該GPS信号の伝搬経路中にある電離層の厚さ,
強さによって左右される。上述したように、GPS衛星
からみて基準局1も測位局2も殆ど同方位と考えてよい
から、両局が受信するGPS信号が受けている電離層の
影響(進み誤差)は同一と考えてよい。さらに、基準局
位相値演算部32および測位局位相値演算部33は、ス
テイタス信号(イネーブル信号)によって同時に積算を
スタートするため、両演算部内で蓄積される進み誤差は
同一であると考えてよい。したがって、基準局位相演算
値から基準局真値を減じた補正値を測位局位相演算値か
ら減算することにより、ディスパーションがキャンセル
された測位局の位相値(処理済位相値)が算出されるこ
とになる。
は、当該GPS信号の伝搬経路中にある電離層の厚さ,
強さによって左右される。上述したように、GPS衛星
からみて基準局1も測位局2も殆ど同方位と考えてよい
から、両局が受信するGPS信号が受けている電離層の
影響(進み誤差)は同一と考えてよい。さらに、基準局
位相値演算部32および測位局位相値演算部33は、ス
テイタス信号(イネーブル信号)によって同時に積算を
スタートするため、両演算部内で蓄積される進み誤差は
同一であると考えてよい。したがって、基準局位相演算
値から基準局真値を減じた補正値を測位局位相演算値か
ら減算することにより、ディスパーションがキャンセル
された測位局の位相値(処理済位相値)が算出されるこ
とになる。
【0034】なお、この実施例の説明において、演算処
理部25をブロック図で説明したが、実際にはマイクロ
コンピュータとソフトウェアで実現することが望まし
い。
理部25をブロック図で説明したが、実際にはマイクロ
コンピュータとソフトウェアで実現することが望まし
い。
【0035】また、測位局は、1つの地点に固定された
ものである必要はなく、適宜または継続的に移動するも
のであってもよい。
ものである必要はなく、適宜または継続的に移動するも
のであってもよい。
【0036】上記実施例では、各GPS衛星との距離の
段階で基準局の位相値と測位局の位相値とを減算して進
み誤差をキャンセルしたが、複数の衛星の位相値データ
に基づいて測位したのち、基準局の測位データの誤差分
を減算して補正するようにしてもよい。
段階で基準局の位相値と測位局の位相値とを減算して進
み誤差をキャンセルしたが、複数の衛星の位相値データ
に基づいて測位したのち、基準局の測位データの誤差分
を減算して補正するようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、基準局
と測位局で同期してGPS信号の搬送波位相を積算する
ことにより、電離層の影響による進み誤差をキャンセル
することができるため、搬送波位相を長時間積算してG
PS衛星−測位局間の距離を求めることができ、精度の
高い測距をすることができる。
と測位局で同期してGPS信号の搬送波位相を積算する
ことにより、電離層の影響による進み誤差をキャンセル
することができるため、搬送波位相を長時間積算してG
PS衛星−測位局間の距離を求めることができ、精度の
高い測距をすることができる。
【0038】また、この発明によれば、複数のGPS信
号を受信して搬送波位相を積算するようにしたことによ
り、各GPS衛星から測位局までの距離の電離層の影響
による誤差をキャンセルして精度の高い測位を行うこと
ができる。
号を受信して搬送波位相を積算するようにしたことによ
り、各GPS衛星から測位局までの距離の電離層の影響
による誤差をキャンセルして精度の高い測位を行うこと
ができる。
【0039】また、演算処理を全て測位局で行うように
したことにより、基準局は受信したGPS信号を転送す
るのみでよく、測位局側で全ての操作を行うことができ
るようになる。
したことにより、基準局は受信したGPS信号を転送す
るのみでよく、測位局側で全ての操作を行うことができ
るようになる。
【0040】また、基準局または測位局のいずれか一方
でGPS信号の受信が中断したとき、放送の搬送波位相
の積算動作をリセットするようにしたことにより、常に
同期した積算動作を自動的に継続して行うことができ
る。
でGPS信号の受信が中断したとき、放送の搬送波位相
の積算動作をリセットするようにしたことにより、常に
同期した積算動作を自動的に継続して行うことができ
る。
【図1】この発明の実施例であるGPS測位システムの
構成を示す図
構成を示す図
【図2】同GPS測位システムの測位局の演算処理部の
構成を示す図
構成を示す図
【図3】前記演算処理部の位相値演算部の構成を示す図
Claims (6)
- 【請求項1】 位置座標が既知の地点に設置される基準
局と、位置座標が未知の地点に設置される測位局とから
なり、 前記基準局および測位局の双方に、GPS衛星から送ら
れてくるGPS信号を受信する受信手段を設けるととも
に、 前記基準局の受信手段が受信したGPS信号の搬送波位
相を積算する基準局搬送波積算手段と、 前記測位局の受信手段が受信したGPS信号の搬送波位
相を積算する測位局搬送波積算手段と、 該基準局搬送波積算手段および測位局搬送波積算手段の
積算動作を同時にスタートさせる積算制御手段と、 前記基準局搬送波積算手段および測位局搬送波積算手段
の積算値および前記基準局の位置座標に基づいて、前記
測位局とGPS衛星との距離を算出する測距手段と、 を備えたことを特徴とするGPS測距装置。 - 【請求項2】 前記基準局に、自己の受信手段が受信し
たGPS信号を前記測位局に転送する転送手段を設け、 前記基準局搬送波積算手段、測位局搬送波積算手段、積
算制御手段、および、測距手段を、前記測位局に設けた
ことを特徴とする請求項1に記載のGPS測距装置。 - 【請求項3】 前記積算制御手段は、基準局の受信手段
または測位局の受信手段のいずれか一方においてGPS
信号の受信が中断したとき、前記基準局搬送波積算手段
および測位局搬送波積算手段双方の積算動作をリセット
する手段を含む請求項1または請求項2に記載のGPS
測距装置。 - 【請求項4】 位置座標が既知の地点に設置される基準
局と、位置座標が未知の地点に設置される測位局とから
なり、 前記基準局および測位局の双方に、複数のGPS衛星か
ら送られてくるGPS信号を受信する受信手段をそれぞ
れ複数設けるとともに、 前記基準局が受信した複数のGPS信号の搬送波位相を
それぞれ積算する複数の基準局搬送波積算手段と、 前記測位局が受信した複数のGPS信号の搬送波位相を
それぞれ積算する複数の測位局搬送波積算手段と、 前記複数の基準局搬送波演算手段および複数の測位局搬
送波積算手段のうち、同一のGPS信号の搬送波位相を
積算する基準局搬送波積算手段および測位局搬送波積算
手段の積算動作を同時にスタートさせる積算制御手段
と、 前記複数の基準局搬送波積算手段および複数の測位局搬
送波積算手段による複数の積算値および前記基準局の位
置座標に基づいて、前記測位局の位置座標を算出する測
位手段と、 を設けたことを特徴とするGPS測位装置。 - 【請求項5】 前記基準局に、自己の受信手段が受信し
た複数のGPS信号を前記測位局に転送する転送手段を
設け、 前記複数の基準局搬送波積算手段、複数の測位局搬送波
積算手段、積算制御手段、および、測位手段を、前記測
位局に設けたことを特徴とする請求項1に記載のGPS
測位装置。 - 【請求項6】 前記積算制御手段は、同一のGPS信号
を受信している基準局の受信手段または測位局の受信手
段のいずれか一方において該GPS信号の受信が中断し
たとき、対応する基準局搬送波積算手段および測位局搬
送波積算手段双方の積算動作をリセットする手段を含む
請求項4または請求項5に記載のGPS測位装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2501495A JPH08220212A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | Gps測距装置およびgps測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2501495A JPH08220212A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | Gps測距装置およびgps測位装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08220212A true JPH08220212A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12154068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2501495A Pending JPH08220212A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | Gps測距装置およびgps測位装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08220212A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007033345A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Nec Toshiba Space Systems Ltd | 測位信号受信装置及び測位信号受信方法 |
JP2008508515A (ja) * | 2004-07-26 | 2008-03-21 | ナヴコム テクノロジー インコーポレイテッド | 基準受信機において計算した補正に基づくrtkナビゲーション用移動基準受信機 |
JP2010534423A (ja) * | 2007-07-12 | 2010-11-04 | クアルコム,インコーポレイテッド | 遠隔通信装置の間の見通し線(los)距離を判定する方法 |
CN111712735A (zh) * | 2019-07-18 | 2020-09-25 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 基站、像控点定位方法、电子设备和计算机可读介质 |
-
1995
- 1995-02-14 JP JP2501495A patent/JPH08220212A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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