JPH11118499A - 移動局の位置測定方法 - Google Patents

移動局の位置測定方法

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JPH11118499A
JPH11118499A JP9306439A JP30643997A JPH11118499A JP H11118499 A JPH11118499 A JP H11118499A JP 9306439 A JP9306439 A JP 9306439A JP 30643997 A JP30643997 A JP 30643997A JP H11118499 A JPH11118499 A JP H11118499A
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JP
Japan
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mobile station
dgps
angle speed
correction data
time intervals
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JP9306439A
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Kenji Takahata
健二 高畑
Setsuo Yoshida
節男 吉田
Kenji Tokuyama
憲司 徳山
Atsushi Nakase
淳 中瀬
Akihiro Fukuda
明弘 福田
Haruko Matsumoto
晴子 松本
Hiromi Iinuma
裕美 飯沼
Masahiro Yoshino
真広 吉野
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Churyo Engineering Co Ltd
Original Assignee
Churyo Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
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    • GPHYSICS
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    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は高速で移動する移動体に対する位置
を精度よく測定する方法である。 【解決手段】 本発明は、基地局と移動体との間でDG
PSを用いて位置補正により特定時間間隔で基準位置を
算出し、移動局に積載の6分力センサで得られるX,
Y,Z軸の軸方向の加速度Xa、Ya、Zaとその軸回
りのロール角速度P、ピッチ角速度Q、ヨー角速度Rに
よって、DGPSで求める時間間隔内における位置補間
を行うものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動局の位置測定
方法に関し、特に、DGPS(Differentia
l Global Positioning Syst
em)と6分力センサを用いて行うものである。
【0002】
【従来の技術】従来、移動局の位置測定方法として人工
衛星を使用するGPS(GlobalPosition
ing System)が知られている。このGPSシ
ステムは、複数の衛星からそれぞれ疑似雑音コード信号
を用いてスペクトラム拡散処理された中心周波数が、L
1帯(1575.42[MHz])及びL2帯(122
7.6[MHz])の2つの測距信号を送信すると共に、
移動局側でそのうち4つの衛星の測距信号を受信して復
調することにより、4つの衛星の軌道情報及び時計情報
を得て、これに基づいて4つの衛星と当該移動局との測
距信号の伝搬時間を知ることにより、移動局の位置を算
出することができる。又、移動局に積載して、その走行
時における距離と方角を測定する6分力センサを用いる
ものがある。この6分力センサは、X,Y,Z軸の軸方
向の加速度とその軸回りの角速度を測定するものであ
り、これらの測定値を用いて位置を測定する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記GPSで
は、C/Aコード信号を使用のため、測定精度は数メー
トルの誤差があるし、6分力センサを使用しても同様の
精度である。又、前記GPS単体での測定では、細かい
時間間隔における正確な走行軌跡を得ることは困難であ
る。例えば、高速で走行する移動局においては、極僅か
な時間での走行距離は長いため、短時間毎に、精度のよ
い測定方法が望まれている。そこで、本発明は、かかる
不都合を是正する位置測定方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、先ず、基地局
と移動局との間でDGPSを用いて位置補正により特定
時間間隔で基準位置を算出する。そして、移動局に積載
の6分力センサで得られるX,Y,Z軸の軸方向の加速
度Xa、Ya、Zaとその軸回りのロール角速度P、ピ
ッチ角速度Q、ヨー角速度Rによって、DGPSで求め
る時間間隔内における位置補間を行って、移動局の位置
を測定するものである。
【0005】具体的には、図3(A)に示す演算ブロッ
ク図において、ロール角速度P、ピッチ角速度Q、ヨー
角速度Rを(式1)により座標変換し、その値を積分す
る。又、加速度Xa、Ya、Zaを(式2)により座標
変換し、積分して速度を求め、その速度を積分すること
により補間データが得られるので、DGPSで得られた
値に加算することによって、移動局の補間位置が測定で
きる。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の概念図であり、
4個の人工衛星、基地局及び移動局の関係を示す。又、
図2(A)か基地局の機器構成図、図2(B)は移動局
の機器構成図を示す。基地局は、地球座標系における位
置(Xk、Yk、Zk)が既知であり、人工衛星からの
L1帯(1575.42[MHz])或いはL2帯(12
27.6[MHz])の疑似雑音コード信号をGPS受信
アンテナで受信し、GPS(Global Posit
ioning System)受信機で解読し、その補
正データを補正データ送信機、送信アンテナを介して移
動局に送る。
【0007】又、基地局とでDGPS(Differe
ntial Global Positioning
System)によって、移動局の位置を測定するた
め、移動局にもGPS受信機を備えると共に、前記基地
局からの補正データを受信する補正データ受信アンテナ
と補正データ受信機を備えている。又、この移動局に
は、6分力センサを備えていて、移動局を基準のX,
Y,Z軸方向の加速度Xa、Ya、Zaとロール角速度
P、ピッチ角速度Q、ヨー角速度Rを得ることができ
る。
【0008】前記DGPSは、よく知られているよう
に、位置が正確に判っている基地局に備えたGPS受信
機と、移動局に備えたGPS受信機によって、4個の人
工衛星からの疑似雑音コード信号(C/A、Pコード
等)によって、測位点の座標x、y、xと時計の誤差Δ
tの変数を求める。そして、正確な位置(Xk、Yk、
Zk)が既知である基準局の前記測定結果を比較し、そ
の差が補正データとして移動局に送信し、移動局は、そ
の補正データを、前記移動局におけるGPS受信機によ
って得られた測定値に対して補正するものである。従っ
て、このDGPSによって、移動局における位置(Xe
i、Yei、Zei)は、時間間隔(本実施例ではΔt(=
200ms))で、精度よく得られる。
【0009】しかし、前記における時間間隔で得られる
データでは、高速移動する移動局においては不充分であ
る。そこで、本発明では6分力センサを用いて、前記得
られる時間間隔Δt(=200ms)の間における位置
を、δt(20ms)毎に、図3(B)に示す補間値を
得る。この補間方法は、少なくとも20ms以内で逐次
出力する6分力センサの加速度Xa、Ya、Zaとロー
ル角速度P、ピッチ角速度Q、ヨー角速度Rの値を用い
て、図3(A)に示す演算ブロック図、図4に示す(式
1)(式2)及び図5に示す演算フローを介して、デー
タ集積用CPU及びデータ解析用CPUによって行う。
尚、式(1)(2)はよく知られた座標変換式であるた
め、誘導式等の説明を略す。
【0010】次に、前記CPUにおける演算について、
具体的に説明する。先ず、移動局を初期設定し、初期値
として、ロール姿勢角(φ0)、ピッチ姿勢角(θ0)、
ヨー姿勢角(ψ0)を入力すると共に、カウンタiを初
期化する(S0)。次に、カウンタiに1を加算し(S
1)、カウンタiが10の倍数であるか否かを判定し
(S2)、そのときには、移動局の位置(XEi、YEi、
ZEi)を前記「DGPS」で求めた位置(Xei、Yei、
Zei)の値とする(S3)。尚、前記「10」はDGP
Sの測定間隔がΔt(=200ms)であり、補正デー
タをδt(20ms)で得るための設定である。そし
て、移動局の位置(XEi、YEi、ZEi)の値を出力し
て、ステップ5に進む(S4)。
【0011】前記ステップ2でカウンタiが10の倍数
でないときには、補間データを求めるために、6分力セ
ンサで求めた、ロール角速度P、ピッチ角速度Q、ヨー
角速度Rの値と、ロール姿勢角(φiー1)、ピッチ姿勢
角(θiー1)、ヨー姿勢角(ψiー1)の値を用いて、(式
1)によって、座標変換されたロール姿勢角(φ)、ピ
ッチ姿勢角(θ)、ヨー姿勢角(ψ)の微分値を得る
(S5)。尚、このように、ロール姿勢角(φiー1)、
ピッチ姿勢角(θiー1)、ヨー姿勢角(ψiー1)を前回に
得られた値を用いても、精度誤差は殆どないことを確認
している。
【0012】そして、前記ロール姿勢角(φ)、ピッチ
姿勢角(θ)、ヨー姿勢角(ψ)の微分値を積分(A)
して、ロール姿勢角(φi)、ピッチ姿勢角(θi)、ヨ
ー姿勢角(ψi)を得る(S6)。尚、この積分方法に
は、単にデータを加算する方法、台形法等があり、サン
プリング周期と処理能力で設定する。次に、6分力セン
サから得られる加速度Xa、Ya、Zaとロール姿勢角
(φi)、ピッチ姿勢角(θi)、ヨー姿勢角(ψi)と
で、移動局座標系から地球座標系に変換する(式2)に
よって、Xa'、Ya'、Za'を得る(S7)。そして、前
記得られたXa'、Ya'、Za'を積分(B)して、速度X
v、Yv、Zvを算出する(S8)。尚、この積分方法
は前記積分Aと同じ要領で行う。
【0013】前記速度Xv、Yv、Zvを積分(C)し
て、移動局における補間データ(δXi、δYi、δZi)を
求める(S9)。そこで、前記DGPSにおいて求めた
(Xei、Yei、Zei)に前記補間データ(δxi、δy
i、δzi)を加算して、移動局における位置(XEi、Y
Ei、ZEi)を求める(S10)。
【0014】そして、前記ステップ1に戻り、この過程
を繰り返すことによって、DGPSで得られる(Xei、
Yei、Zei)の間における移動局の位置(XEi、YEi、
ZEi)が精度よく求めることができる。尚、前記積分
(A)(B)(C)は、δt時間で1サンプリングであ
るが、6分力センサ及びCPUの処理能力から、δt時
間で複数のサンプリングデータによって行うこともでき
る。又、測定時間間隔δt、Δtは、求める精度によっ
て任意に選定することはいうまでもない。以上のよう
に、本実施の形態においては、移動局の位置(XEi、Y
Ei、ZEi)は、δt毎に得られるので、高速移動局に対
処することができる。尚、前記ディジタル演算は、位置
測定プログラムとして実現され、該プログラムは記録媒
体に記録して提供することもできる。
【0015】
【発明の効果】本発明は、DGPSと6分力センサを用
いることにより、DGPSで得られる時刻の間の位置を
精度よく補間することができるので、高速で移動する移
動局に対して有効な測定方法である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概念図である。
【図2】(A)は基地局の機器構成図、(B)は移動局
の機器構成図を示す。
【図3】(A)は演算ブロック図、(B)は移動局にお
けるDGPSによる測定値と補間値の関係を示す図であ
る。
【図4】(式1)(式2)を示す図である。
【図5】演算フローを示す図である。
【符号の説明】
Xa、Ya、Za 6分力センサの加速度 P 6分力センサのロール角速度 Q 6分力センサのピッチ角速度 R 6分力センサのヨー角速度 Xk、Yk、Zk 基地局の位置 Xei、Yei、Zei DGPSで測定された移動局の位置 XEi、YEi、ZEi 補間された移動局の位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳山 憲司 名古屋市中村区岩塚町字九反所60番地の1 中菱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 中瀬 淳 名古屋市中村区岩塚町字九反所60番地の1 中菱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 福田 明弘 名古屋市中村区岩塚町字九反所60番地の1 中菱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 松本 晴子 名古屋市中村区岩塚町字九反所60番地の1 中菱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 飯沼 裕美 名古屋市中村区岩塚町字九反所60番地の1 中菱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 吉野 真広 名古屋市中村区岩塚町字九反所60番地の1 中菱エンジニアリング株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基地局と移動局との間でDGPSを用い
    て位置補正により特定時間間隔で基準位置を算出し、 移動局に6分力センサを積載し、その6分力センサでの
    測定値を用いて、前記DGPSで求める時間間隔内にお
    ける位置補間を行うことを特徴とする移動局の位置測定
    方法。
JP9306439A 1997-10-20 1997-10-20 移動局の位置測定方法 Pending JPH11118499A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9306439A JPH11118499A (ja) 1997-10-20 1997-10-20 移動局の位置測定方法
PCT/JP1998/004663 WO1999020980A1 (fr) 1997-10-20 1998-10-15 Methode de mesure de position pour station mobile

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JPH11118499A true JPH11118499A (ja) 1999-04-30

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