JPS61167886A - 自動車用航法装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用航法装置に関し、一層詳細には全世界
測位システム（Ｇｒｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅ■・以下ＧＰＳと称する）に属する複数個の
人工衛星からの電波を受信する際、その中のいずれか一
つが電波遮蔽物によって妨害された場合であっても既に
得られた情報から当該自動車の走行位置を確認すること
が可能な自動車用航法装置に関する。

船舶や航空機のような時々刻々移動する利用者に対し、
複数個の人工衛星から電波を送給してその現在位置、走
行速度等を確認乃至決定するために、近年、ＧＰＳ測位
装置の有用性が注目を浴びている。このＧＰＳ測位装置
は、■　全世界でいつでも連続して利用出来る■　位置
、速度の測定精度が極めて高い■　利用者数に制限がな
い 等の特徴を備えている。

このような観点からすれば、ＧＰＳ測位装置を利用する
客体は船舶、航空機に限ることなく、自動車もその対象
となって然るべきである。特に、都市部の交通の混雑を
回避し、短時間に自−らの現在位置を確認し、目的地ま
での迂回路を発見する等に利用出来れば、時間的、経済
的に頗る大きな効果が得られよう。

一般的にＧＰＳ測位装置は、通常、３個以上の衛星を利
用する。これらの人工衛星には夫々高精度の原子時計等
が搭載されているが、一方、受信側で斯様な高価な計時
装置は配備されてはいない。従って、受信側の時刻情報
には時刻オフセットが出て（る、そこで、受信側では人
工衛星からの電波を同時に受信し、各衛星と受信点との
間の受信機の時刻オフセットを含んだ擬似距離データと
各受信衛星の位置データとにより受信点の位置を計算し
表示する。ところが、周知の通り、都市部、山間部では
特に高層建築物や高度が極めて大きい山等によりＧＰＳ
に属する人工衛星からの所定数の電波が当該自動車に到
達することを阻止され、このために、利用者自体の現在
地点の確認が困難となる欠点がある。

その解決策としては測位不能の間は既に得られている方
位あるいは距離データを用いて推測して位置を表示する
方法も考慮されるが、この推測位置は時間の経過と共に
位置誤差が累積するため、連続した位置表示は可能とな
るものの位置測定誤差は増加する。特に、受信不能状態
が長時間に亘ると、位置測定誤差は極めて大きくなり、
列置無視することが出来ない不都合となって露呈する。

本発明は前記の不都合を解消するためになされたもので
あって、方位計からの方位データ、距離計からの距離デ
ータおよび受信不能となる直前の受信データを演算処理
することにより、板金、３個以上の人工衛星からの電波
を同時に受信することが困難な場合でも、擬領受信デー
タを活用して連続し且つ誤差を累積させることなく位置
を表示することが可能なＧＰＳを利用した自動車用航法
装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は車輌に搭載され
且つＧＰＳを構成する複数個の人工衛星から送信される
電波を受信して前記人工衛星の位置データ並びに人工衛
星と前記車輌との間の擬似距離データを出力するＧＰＳ
受信機と、前記車輌に搭載される方位計と距離針と、前
記ＧＰＳ受信機と方位計と距離計の出力側に接続される
！Ｊ偵距離演算器と、前記ＧＰＳ受信機と擬似距離演算
器の出力側に接続される受信位置演算器と、この受信位
置演算器に接続される位置表示器とからなり、受信位置
演算器は前記複数個の人工衛星からの全ての電波が前記
ＧＰＳ受信機に到達する際、このＧＰＳ受信機からの擬
似距離データと人工衛星の位置データとを演算処理して
測定位置を位置表示器に出力すると共に、電波遮蔽物に
より得られない人工衛星からの電波が存在する場合には
、前記受信位置演算器に含まれる記憶装置から前記電波
遮蔽物により受信が中断される前の車輌測定位置と受信
機の時刻オフセットを読み出し、この情報と前記方位計
と距離計の出力情報により擬似受信情報を得て、この擬
似受信情報と実際の衛星電波を受信して得られる受信情
報とにより車輌の位置測定を行うよう構成することを特
徴とする。

次に、ＧＰＳを利用した自動車用航法装置について好適
な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。

第１図は本発明に係る自動車用航法装置の基本構成を示
し、この中、参照符号１０は車輌を示す。車輌１０には
ＧＰＳ受信用アンテナ１２と方位計、例えば、磁気方位
計１４と距離計１６とが搭載される。前記ＧＰＳ受信用
アンテナ１２の出力側はＧＰＳ受信機１８に接続され、
さらに、このＧＰＳ受信機１８は２本の信号［２０ａ　
、２０　ｂに接続する出力端子を有する。夫々の信号線
２０ａ、２０ｂは受信位置演算器２２と接続し、この受
信位置演算器２２の出力側は位置表示器２４に接続して
いる。一方、磁気方位計１４と距離計１６の出力側は擬
似距離演算器２６に夫々接続し、さらに、この擬似距離
演算器２Ｇの他方の入力端子には前記受信位置演算器２
２に含まれる記憶装置２５の出力側が接続されている。

擬似距離演算器２６の出力側は記憶装置２５を含む前記
受信位置演算器２２に接続する。

この場合、受信位置演算器２２並びに擬似距離演算器２
６はマイクロプロセッサで構成しておく。

場合によっては、この受信位置演算器２２並びに擬似距
離演算器２６を一つのマイクロプロセッサに代替するこ
とも可能である。

次に、以上のように構成される自動車用航法装置の作用
並びに効果について説明する。

第３図並びに第４図に示すように、一般的にはＧＰＳ測
位装置にあっては３個の人工衛星１００．２００並びに
３００からの夫々の電波をＧＰＳ受信用アンテナ１２に
より捕捉する。この場合、夫々の電波には衛星の位置情
報（軌道情報）と時刻情報とが含まれる。夫々の衛星に
は図示しないが原子時計のように極めて精度に優れる時
計が搭載されており、この時計から出力されるタイミン
グ信号によって時間が測定されると共に軌道情報によっ
てその時間に対する位置情報が得られる。一方、車輌１
０には経済的見地から前記原子時計のような精度の高い
時計よりも寧ろ水晶発振器を利用するが如く構成される
時計が搭載さている。従って、車輌の時計には時刻オフ
セントが含まれており、該時刻オフセットが未知であっ
ても受信位置を求めるためには第３の人工術！３００が
必要とされる。

そこで、以上のような前提において、本発明装置では３
個の人工衛星１００．２００．３００からの夫々の電波
をＧＰＳ受信用アンテナ１２により捕捉する。すなわち
、時間ｔ１においては車輌ｌＯに搭載されたＧＰＳ受信
用アンテナ１２は夫々の人工衛星１００乃至３００から
送給されてくるＧＰＳ信号を受信し、このＧＰＳ信号は
ＧＰＳ受信機１８に導入されて増幅され、さらに、復調
された後に受信位置演算器２２に送給される。この場合
、信号線２０ａは擬似距離データを導出するためのもの
であり、一方、信号線２０ｂは軌道データを送給するた
めに利用される。ここで、擬似距離データとは人工衛星
１００乃至３００に搭載されている原子時計の時刻出力
に同期したタイミング信号と車輌１０に搭載されている
時計から出される時刻出力との偏差を勘案して、所謂、
時刻オフセットを含むようにした距離情報である。

そこで、第２図Ａに示すように、人工衛星１００、人工
衛星２００および人工衛星３００が夫々時刻ｔ１の位置
にある時、走行用車輌ＩＯは時刻ｔ１の位置にある。こ
の車輌１０は特に電波障害物も存在しない道路を走行し
ているものとすれば、衛星１ＯＯ１衛星２００および衛
星３００からは夫々前記電波が車輌１０に送給される。

受信可能な衛星数が３個以上存在する場合には受信位置
演算器２２は信号線２０ａ、２０ｂから軌道データと擬
像距離データを受領してこれを演算処理し、当該車輌１
０の受信位置を計算し、その結果を位置表示器２４に送
給する。位置表示器２４は前記結果を数値的に、若しく
は、走行跡として、例えば、ＣＲＴ等に表示することが
可能である。

ところが、時刻ｔ１から時刻ｔ２へ時間が推移し、この
ために人工衛星１００は時刻ｔ２の位置に移動し、人工
衛星２００も同様にして時刻ｔ２の位置に移動し、さら
にまた、人工衛星３００は時刻ｔ２の場所に移動する。

勿論、この間、車輌１０も時刻ｔ２の位置に変位してい
る。

そこで、以上のような変位状態においては、特に、車輌
１０は人工衛星３００からの電波を電波遮蔽物、例えば
、高層建築物４００によって阻害され、これを受信する
ことが出来ない。そこで、この場合には人工衛星３００
の位置に代えて時刻ｔ１における車輌１０の位置を擬似
衛星５００として活用する。すなわち、磁気方位計１４
から送給されてくる方位データと距離計１６から送給さ
れてくる距離データは擬似距離演算器２６に導入され、
一方、受信位置演算器２２では前記時刻ｔ１における車
輌１０の測定位置および時刻オフセットを記憶装置２５
に記憶している。そこで、この記憶装置２５から時刻ｔ
１における車輌１０の測定位置データを擬似衛星５００
の位置情報として演算器２６に送給する。擬似距離演算
器２６は前記方位データと距離データと擬似衛星５００
の位置データと受信機の時刻オフセットとを演算処理し
て得られた擬似衛星５００に関する擬似距離データを受
信位置演算器２２に送給する。受信位置演算器２２は、
第２図Ｂに示すように、ＧＰＳ受信機１８からあ時刻ｔ
２における衛星１００、衛星２００の受信データ、すな
わち、擬像距離データと衛星位置データ並びに擬似距離
演算器２６から送給されてくる擬似衛星５００について
の擬似距離データと記憶装置２５から供給される擬似衛
星５００の位置データを用いて車輌１０の測定位置を演
算し、位置表示器２４に数値表示または地図上の走行跡
として表示することになる。すなわち、擬似衛星５００
が、破線で示すように、推測位置Ａになった場合であっ
ても、この時刻ｔ２の推測位置Ａと実質的な受信位置Ｂ
との間の距離にＧＰＳ受信機１８の時刻オフセットを距
離に換算した値を加えて算出された擬似距離データを活
用し、擬似衛星５００の衛星位置データ、すなわち、受
信中断直前の測定位置データを用いることにより、実際
上の衛星３００の測定位置に代替して位置情報を得るこ
とが可能となる。例えば、第３図に示すように、人工衛
星１００、人工衛星２００　。

人工衛星３００は夫々実線で示す時間では実質的に車輌
１０に対して電波を送給することが可能である。然しな
から、遮蔽物４００が存在する場合には、破線で示すよ
うな時間間隔において、実質的に走行用車輌１０はこの
衛星からの電波を受信することが出来ない、従って、衛
星１００、衛星２００、衛星３００は、グラフ中、斜線
で示すように、その衛星位置誤差を一挙に拡大する。勿
論、実線位置に戻れば、正確な位置情報が得られるため
にその誤差は修復される。然しなから、第４図に示すよ
うに、特に擬似衛星５００を活用することなく、方位デ
ータ、距離データを用いて車輌１０の位置を推測しよう
とする場合には、推測位置誤差は破線で示すように著し
く増加する。然しながら、前記のように時刻ｔ１におけ
る測定位置を擬似衛星５００とし、それによって得られ
る情報を基にして時刻ｔ２における車輌１０の受信位置
を確定すれば、位置誤差は、第４図の実線で示すように
、些程に累積することなく略正確に現地点における位置
の確認を図ることが可能となる。

以上の説明から明らかなように、ＧＰＳ測位装置を利用
することによって３つの人工衛星からの位置情報を得よ
うとする際、その中のいずれか一つの人工衛星が電波遮
蔽物によってその電波の到達を阻止された場合であって
も擬似的に人工衛星を想定することによって、その人工
衛星から得られる受信情報と効果的に電波を送給する人
工衛星の受信情報から走行車輌の現地点における位置の
測定が可能となる。このために、従来技術のように方位
針、距離針を使って車輌の位置を単に推測する必要がな
く、従って、前記推測によって誤差を累積させることな
く正確に位置測定が可能となる。このために、その地点
から新たに別の地点へと走行方向を変更しようとする場
合においても極めて有効に且つ正確にそれを行うことが
出来るという利点がある。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用航法装置の概略構成説明
図、第２図Ａ、Ｂは電波遮蔽物がある場合の人工衛星と
擬似衛星と車輌との位置関係を示す説明図、第３図は人
工衛星から電波の受信状況を示す波形図、第４図は従来
装置と本発明装置の測定誤差を比較する線図である。 １０・・車輌　　　　　１２・・アンテナ１４・・方位
計　　　　１６・・距離針１８・・ＧＰＳ受信機　　２
０ａ、２０ｂ　・・信号線２２・・受信位置演算器 ２４・・位置表示器　　２５・・記憶装置２６・・擬似
距離演算器 １００．２００．３００　・・人工衛星４００　　・・
遮蔽物　　　ＳＯＯ・・Ｗｉ値衛星Ｆｉｇ、１ 手続補正書（自船 昭和６０年　２５月１３日 １、事件の表示 昭和６０年　特許願　第００７２１８号２、発明の名称 自動車用岐法装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　　　東京都三鷹市下達雀五丁目１番１号名
　称　　　　　日本無線株式会社 ４、代理人 自発 特願昭第６０−００７２１８号 補　　　　　　　正　　　　　　　書 １、　明細書の「発明の詳細な説明」につき、次の通り
補正します。 １））　　第１２頁２行目乃至３行目の「擬似衛生５０
０」を 「時刻ｔ８における車両ｌＯの推測位置」と補正します
。 （２）第１２頁５行目の 「実質的な受信位置Ｂとの間の距離」を「擬似衛生５０
Ｇとの間の直線距離」 と補正します。 （３）　　第１２頁７行目の「を活用し、」を「および
」 と補正します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　車輌に搭載され且つＧＰＳを構成する複数個の
   人工衛星から送信される電波を受信して前記人工衛星の
   位置データ並びに人工衛星と前記車輌との間の擬似距離
   データを出力するＧＰＳ受信機と、前記車輌に搭載され
   る方位計と距離計と、前記ＧＰＳ受信機と方位計と距離
   計の出力側に接続される擬似距離演算器と、前記ＧＰＳ
   受信機と擬似距離演算器の出力側に接続される受信位置
   演算器と、この受信位置演算器に接続される位置表示器
   とからなり、受信位置演算器は前記複数個の人工衛星か
   らの全ての電波が前記ＧＰＳ受信機に到達する際、この
   ＧＰＳ受信機からの擬似距離データと人工衛星の位置デ
   ータとを演算処理して測定位置を位置表示器に出力する
   と共に、電波遮蔽物により得られない人工衛星からの電
   波が存在する場合には、前記受信位置演算器に含まれる
   記憶装置から前記電波遮蔽物により受信が中断される前
   の車輌測定位置と受信機の時刻オフセットを読み出し、
   この情報と前記方位計と距離計の出力情報により擬似受
   信情報を得て、この擬似受信情報と実際の衛星電波を受
   信して得られる受信情報とにより車輌の位置測定を行う
   よう構成することを特徴とする自動車用航法装置。