WO2015194061A1 - 変換装置及びプログラム - Google Patents

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WO2015194061A1
WO2015194061A1 PCT/JP2014/079050 JP2014079050W WO2015194061A1 WO 2015194061 A1 WO2015194061 A1 WO 2015194061A1 JP 2014079050 W JP2014079050 W JP 2014079050W WO 2015194061 A1 WO2015194061 A1 WO 2015194061A1
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齋藤　雅行
雅一 宮
佐藤　友紀
征吾 藤田
和洋 寺尾
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a conversion device that converts positioning correction information (first specification) used for position measurement into positioning correction information of a different second specification, and a program thereof.
  • GNSS Global Positioning System
  • GPS Global Positioning System
  • the positioning method using the correction data of the carrier phase information realizes highly accurate positioning on the centimeter order.
  • a GNSS signal is received at a plurality of electronic reference points (distributed at intervals of several tens of kilometers in Japan) whose positions are already accurately known, and the error amount contained in the GNSS signal on the contrary from the known position of the electronic reference point
  • RTK Realtime Kinematic
  • a network type RTK method For example, patent document 1).
  • high-precision positioning on the order of centimeters can also be achieved by a positioning method that distributes correction data effective in a nationwide wide area using an artificial satellite such as a quasi-zenith satellite.
  • the correction data can be obtained from a quasi-zenith satellite even by a positioning device in an environment where communication such as a wireless LAN or a mobile phone cannot be performed.
  • the data capacity of the satellite line is limited. Therefore, for the purpose of efficient distribution, the correction data is in a state quantity (State Space Representation) format or a vector format. Delivered with.
  • RTCM STANDARD 10403.2 A method of performing such centimeter-class positioning using such correction data is referred to as, for example, “RTCM STANDARD 10403.2” as an RTK (Realtime Kinetic) -PPP (Precision Point Positioning) method (for example, Patent Document 2).
  • RTK Realtime Kinetic
  • PPP Precision Point Positioning
  • centimeter-class positioning can be performed using positioning correction information (correction data) included in an SSR message defined in “RTCM STANDARD 10403.2”.
  • the receiver of the generation corresponding to “RTCM 10402.3” can perform centimeter-class positioning using the positioning correction information included in the SSR message defined in “RTCM STANDARD 10403.2”. Can not.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and converts the positioning correction information included in the SSR message defined in “RTCM STANDARD 10403.2” into positioning correction information corresponding to “RTCM 10402.3”.
  • the purpose is to provide means.
  • the conversion device of this invention is A plurality of types of positioning correction information conforming to the first specification, and a plurality of types of positioning for correcting a positioning error caused by a satellite transmitting the positioning information and a positioning error caused by a propagation path of the positioning information.
  • each type of positioning correction information which is correction information, the approximate position, and the satellite position of the satellite that transmits the positioning information from which the approximate position is calculated, and acquire each type of positioning correction information and approximate position
  • an arithmetic processing unit that generates a plurality of element data, which are elements used for generating a plurality of types of positioning correction information conforming to the second specification, based on the satellite position
  • a conversion calculation unit that generates a plurality of types of positioning correction information conforming to the second specification based on the plurality of element data generated by the arithmetic processing unit.
  • FIG. 1 is a diagram of the first embodiment, showing input / output of the positioning device.
  • FIG. 3 is a diagram of the first embodiment, and is a block diagram of a positioning device.
  • FIG. 3 is a diagram of the first embodiment and is a block diagram illustrating a configuration of a conversion device.
  • the figure of Embodiment 1 is a figure which shows a grid point.
  • FIG. 3 is a diagram of the first embodiment, and shows a delay amount at a grid point.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a hardware configuration example of a conversion device in the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a positioning system according to the first embodiment.
  • the quasi-zenith satellite is used for the delivery of SSR (State Space Representation) messages that include multiple types of positioning correction information (satellite clock error, satellite clock error, etc.)
  • SSR State Space Representation
  • a geostationary satellite such as a broadcasting satellite may be used instead of the quasi-zenith satellite, and other satellites may be used as long as they have a function capable of broadcasting positioning correction information uniformly over a wide area.
  • the positioning correction information may be broadcast from the ground station.
  • a GPS satellite as a positioning satellite is shown.
  • a GNSS such as GLONASS, Galileo, BeiDou, or a RNSS (Regional Navigation Satellite System) satellite such as a quasi-zenith satellite may be used.
  • GLONASS Globalstar Satellite System
  • Galileo Galileo
  • BeiDou BeiDou
  • RNSS Registered Navigation Satellite System
  • a positioning device 300 is mounted on a moving body such as an automobile.
  • the positioning device 300 receives observation data 501 and a broadcast calendar 502 transmitted from the GNSS (GPS) satellite 500.
  • the broadcast calendar 502 is also called an ephemeris.
  • the positioning device 300 receives the SSR message 401 transmitted from the quasi-zenith satellite 400 (also expressed as QZS).
  • the feature of the first embodiment is that the conversion device 103 of the conversion unit 100 included in the positioning device 300 transmits an SSR message defined by RTCM STANDARD 10403.2 (first specification) to “RTCM 10402.3” (second ) Is converted into a pseudo-range correction amount (message type 21) and a carrier phase correction amount (message type 20) (A8, which will be described later).
  • SSR message defined by RTCM STANDARD 10403.2 (first specification) to “RTCM 10402.3” (second ) Is converted into a pseudo-range correction amount (message type 21) and a carrier phase correction amount (message type 20) (A8, which will be described later).
  • the quasi-zenith satellite 400 receives multiple types of positioning correction information from a ground station (not shown in FIG. 1), and distributes the received multiple types of positioning correction information in the SSR message 401.
  • GPS satellite 500 transmits observation data 501 and broadcast calendar 502.
  • the positioning device 300 needs to capture four or more GPS satellites 500 for positioning.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating error factors included in the GPS signal.
  • FIG. 2 is a diagram showing bias errors and noise factors included in the observation data 501.
  • a tropospheric propagation delay error also referred to as a tropospheric delay error or a tropospheric delay amount
  • the error caused by the receiver is not included in the SSR message 401 delivered from the quasi-zenith satellite 400 because it depends on the performance of the receiver of the positioning device 300 used by the user and the reception environment, Errors due to the receiver are removed in the processing of the positioning device 300.
  • the error due to the GPS satellite 500 and the error due to the signal propagation path are compressed and distributed from the quasi-zenith satellite 400.
  • FIG. 3 shows a plurality of types of positioning correction information (left column in FIG. 3) included in the SSR message 401 distributed from the quasi-zenith satellite 400 and the message type of the SSR message defined by “RTCM STANDARD 10403.2” (see FIG. 3). 3 corresponds to the right column). “Reference numerals 91 and 92” shown in FIG. 3 correspond to the errors 91 and 92 in FIGS. Both the satellite code bias and the satellite phase bias in FIG. 3 correspond to the inter-frequency bias in FIG. 2 (the same as the satellite signal bias described later).
  • the satellite orbit error to ionosphere information shown in the left column of FIG. 3 are each positioning correction information, and each positioning correction information is of a different type. Note that “MT” in the right column of FIG.
  • FIG. 3 is an abbreviation for “Message Type”. Also, the asterisk * in the right column of FIG. 3 indicates that the draft version message definition is under discussion for standardization. Also, the horizontal line in the right column corresponding to the troposphere information and ionosphere information in the left column in FIG. 3 indicates that it is a draft message definition before deliberation.
  • FIG. 4 is a diagram showing input / output of the positioning device. An outline of the operation of the positioning apparatus 300 according to the first embodiment will be described. Although details will be described later with reference to FIG. 5, the positioning device 300 includes a conversion unit 100 and a positioning unit 200.
  • the positioning unit 200 receives the observation data 501 and the broadcast calendar 502 as GPS signals, and the conversion unit 100 receives the SSR message 401 as a QZS signal. Then, positioning device 300 calculates the position of the positioning point (position of positioning device 300) using SSR message 401, observation data 501 and broadcast calendar 502.
  • FIG. 5 shows two configuration examples of the positioning device 300.
  • the positioning device 300 is an example of a separate device. That is, the positioning device 300 is configured to include the conversion unit 100 and the positioning unit 200 as separate devices.
  • FIG. 5A shows a case where a separate conversion unit 100 is externally attached to the old-type positioning unit 200 as a device.
  • the conversion unit 100 receives the SSR message 401 (L6 band) including the positioning correction information by the antenna 101 and the receiving unit 102.
  • the conversion apparatus 103 converts the positioning correction information included in the SSR message 401 into the positioning correction information of the message type “RTCM 10402.3” and outputs it to the high-accuracy positioning unit 204 of the positioning unit 200.
  • the conversion device 103 uses the approximate position of the positioning device 300 (hereinafter simply referred to as the approximate position) and the calculation result (approximate position, satellite position) of the satellite position calculation unit 203 for this conversion process.
  • the positioning unit 200 receives “L1 band, L2 band, L5 band signals” such as the observation data 501 and the broadcast calendar 502 by the antenna 201 and the reception unit 202, and the approximate position and satellite position calculation unit 203 The approximate position of the positioning device and the satellite position are calculated.
  • the high-precision positioning unit 204 performs high-precision positioning using the calculation result of the approximate position and satellite position calculation unit 203 and the calculation result of the conversion device 103.
  • FIG. 5B shows a configuration in which the conversion unit 100 and the positioning unit 200 are incorporated as an integrated device (positioning device).
  • the conversion unit 100 and the positioning unit 200 are externally and circuit-wise.
  • the positioning device 300 is configured as a unit.
  • the antenna 301 also serves as the antennas 101 and 201
  • the receiving unit 302 also serves as the receiving units 102 and 202.
  • the operation is the same as that of the positioning device 300 in FIG. (1)
  • the antenna 301 and the receiving unit 302 receive an SSR message 401 (L6 band) including positioning correction information.
  • the 5B shows the observation data 501, the broadcast calendar 502, etc., “L1 band, L2 band, L5 band signals” and the SSR message 401 (L6 band), one antenna 301, one reception.
  • the configuration is received by the unit 302.
  • the conversion device 103 converts the positioning correction information included in the SSR message 401 into the positioning correction information of the “RTCM 10402.3” message type using the result of the approximate position and satellite position calculation unit 203, and the positioning unit The data is output to the 200 high-precision positioning unit 204.
  • the high-precision positioning unit 204 performs high-precision positioning using the positioning correction information of the “RTCM 10402.3” message type converted from the SSR message 401.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the conversion device 103.
  • the conversion device 103 receives as input the SSR message 401, the approximate position of the positioning device 300 itself, the position of the satellite, the speed of the satellite, and the like, which are the calculation results of the approximate position and satellite position calculation unit 203.
  • the conversion device 103 includes a satellite clock error calculator 110, a satellite orbit error calculator 120, a satellite signal bias calculator 130, an ionosphere information calculator 140, a troposphere information calculator 150, a solid earth tide effect calculator.
  • Unit 160, phase windup effect calculation unit 170, and conversion calculation unit 180 The satellite clock error calculation unit 110 to the troposphere information calculation unit 150 constitute an arithmetic processing unit.
  • the solid earth tide effect calculation unit 160 and the phase windup effect calculation unit 170 constitute a correction information generation unit. The function of each “ ⁇ part” will be described in detail below.
  • the satellite orbit error calculation unit 120 inputs the satellite position, the satellite velocity, the approximate position, and the like from the approximate position and satellite position calculation unit 203.
  • the ionosphere information calculation unit 140 and the troposphere information calculation unit 150 receive the approximate position from the approximate position and satellite position calculation unit 203.
  • the solid earth tide effect calculation unit 160 and the phase windup effect calculation unit 170 receive the satellite position, the approximate position, and the like from the approximate position and satellite position calculation unit 203.
  • the conversion apparatus 103 converts an SSR message defined by “RTCM STANDARD 10403.2” into a pseudo-range correction amount (message type 21) and a carrier phase correction amount (message type) defined by “RTCM 10402.3”. 20) (to be described later) and processing for creating the message type 24 are executed.
  • the conversion apparatus 103 creates a pseudo-range correction amount (message type 21), a carrier phase correction amount (message type 20), and a message type 24 determined by “RTCM 10402.3” from the SSR message.
  • a pseudo-range correction amount (message type 21)
  • a carrier phase correction amount (message type 20)
  • a message type 24 determined by “RTCM 10402.3” from the SSR message.
  • VRS-RTK network-type RTK positioning
  • the creation of the pseudo distance correction amount (message type 21) and the carrier phase correction amount (message type 20) defined in “RTCM 10402.3” will be described.
  • L1 band and L2 band signals are used as satellite signals will be described.
  • An L5 band signal may be used instead of the L1 band and the L2 band.
  • Satellite clock error calculator 110 The satellite clock error calculator 110 generates a satellite clock correction amount CLK. Satellite clock correction amount CLK, using the polynomial coefficients C0, C1, C2 and the reference time t 0 contained in the satellite clock error information SSR message, determined from the following equation is calculated expression of CLK (t).
  • CLK (t) C0 + C1 (t ⁇ t 0 + A / 2) + C2 (t ⁇ t 0 + A / 2) 2 ⁇ 10 ⁇ 3 [m] t is the time when this calculation is performed.
  • A is a constant determined by the specifications of the conversion device (positioning device). For details, see “RTCM STANDARD 10403.2” section 3.5.12.6.
  • the calculation is performed in the G cycle, and the carrier phase correction amount CPC (CARRIER PHASE CORRECTION) in message type 20 of “RTCM 10402.3” (A8 to be described later) and the pseudo distance correction amount PRC (PSEUDORANCE CORRECTION) in message type 21 (to be described later)
  • the input value is used for the calculation of A8).
  • CLK (t) is determined from the C0, C1, C2 and the reference time t 0 and the like of the SSR message.
  • the satellite orbit error calculation unit 120 calculates a satellite orbit correction amount ORB (t) shown below.
  • the satellite orbit correction amount ORB is an orbit error vector included in the satellite orbit error information of the SSR message. Is obtained from the following equation. The calculation is performed in the G period, and is used as an input value for calculating the carrier phase correction amount CPC in the message type 20 of “RTCM 10402.3” and the pseudo distance correction amount PRC in the message type 21. here, It is. t is the time of the terminal when this calculation is performed.
  • the position vector of the mobile station is calculated using the approximate position of the mobile station, for example, a single positioning result (coordinate value).
  • a WGS-84 ellipsoid or a GRS-80 ellipsoid is used as the earth model.
  • the satellite position vector and velocity vector are calculated using the broadcast calendar, for example, using the formulas described in IS-GPS (IS-GPS-200G, Section 30.3.3.1.3 User Algorithm for Determination of SV Position). To do. For details, see “RTCM STANDARD 10403.2” section 3.5.12.6. As described above, ORB (t) is determined from the orbit vector of the SSR message, the satellite position, the satellite velocity, the approximate position, and the like acquired from the approximate position and satellite position calculation unit 203.
  • the satellite signal bias calculation unit 130 acquires the satellite signal bias included in the SSR message 401 and outputs the acquired satellite signal bias to the conversion calculation unit 180 as it is.
  • the satellite signal bias is composed of a code bias (C1Bias and P2Bias) and a carrier phase bias (L1Bias and L2Bias).
  • the satellite signal bias does not need to be converted, and the value included in the SSR message is directly used as it is.
  • the value is a constant value until the next update time, and is used as an input value for calculating the carrier phase correction amount and the pseudo distance correction amount in “RTCM 10402.3” in the G period.
  • the satellite signal bias calculation unit 130 outputs the acquired satellite signal bias to the conversion calculation unit 180 as it is.
  • the ionosphere information calculation unit 140 generates an ionosphere error ION by calculation.
  • the ionosphere information calculation unit 140 obtains the ionosphere error ION using the “value of ionosphere information in the grid k” included in the SSR message 401.
  • the “value of ionospheric information in the grid k” included in the SSR message 401 will be briefly described.
  • FIG. 7 is a diagram showing grid points 94.
  • the ionosphere information in the SSR message 401 is generated and distributed for each grid point set at an interval of about 10 to 30 km, for example.
  • FIG. 8 is a diagram showing ionospheric delay errors at each grid point 94.
  • the ionospheric delay error included in the SSR message 401 is assigned to each grid point 94 as shown in FIG.
  • the ionosphere information calculation unit 140 obtains the ionosphere error ION using the ionosphere delay error at each grid point 94.
  • the ionosphere information calculation unit 140 acquires a single positioning result (lat user , long user ) that is a rough position of the mobile station (positioning unit 200) from the approximate position and satellite position calculation unit 203, and acquires the acquired single positioning result (lat user, based on the lon user), close to, and, alone positioning result (lat user, selecting the grid point 94 surrounding the lon user).
  • the ionosphere information calculation unit 140 performs space interpolation using the ionosphere delay error assigned to the selected grid point 94. Thereby, the ionosphere information calculation unit 140 calculates the ionosphere delay amount ION PRN user in the user's single positioning result (lat user , long user ) for each satellite.
  • bilinear interpolation for example, bilinear interpolation is used.
  • the calculation is performed in the G period, and the input value for calculating the carrier phase correction amount CPC (A8 described later) in the message type 20 of “RTCM 10402.3” and the pseudo distance correction amount PRC (A8 described later) in the message type 21 To do.
  • a temporal transition is estimated using a past SSR message, and a predicted value may be used as an input value.
  • the ionospheric error ION is calculated based on the data given to the grid k in the SSR message 401, the approximate position acquired from the approximate position and satellite position calculation unit 203, and the like.
  • the troposphere information calculation unit 150 generates a troposphere error TROP by calculation.
  • the generation of the tropospheric error TROP is similar to the ionospheric error ION.
  • the troposphere information calculation unit 150 obtains the troposphere error TROP using the troposphere information at the grid point 94 included in the SSR message 401 as follows.
  • Troposphere information calculation unit 150 point positioning results of the mobile station (the positioning unit 200) (lat user, lon user ) based on, close, and select the single positioning result (lat user, lon user) grid point 94 surrounding the To do.
  • the troposphere information calculation unit 150 calculates the tropospheric delay amount T PRN user in the user's single positioning result (lat user , lon user ) for each satellite PRN by performing spatial interpolation using the selected grid points. For spatial interpolation, for example, bilinear interpolation is used. When the troposphere information is in the vertical direction, the tropospheric delay amount in the slant direction is obtained by multiplying the mapping function. Is calculated by the following formula. Here, for example, a Niell Mapping function is used as the mapping function. Reference Document: Niell A. E. , Global mapping functions for the atmosphere delay at radio wavelengths, J. et al. Geophys. Res. 101, 3227-3246, 1996.
  • the calculation is performed in the G period, and is used as an input value for calculating the carrier phase correction amount CPC in the message type 20 of “RTCM 10402.3” and the pseudo distance correction amount PRC in the message type 21.
  • a temporal transition is estimated using a past SSR message, and the predicted value may be used as an input value.
  • the tropospheric error TROP is calculated based on the data given to the grid k of the SSR message 401, the approximate position acquired from the approximate position and satellite position calculation unit 203, and the like.
  • the solid earth tide effect calculation unit 160 acquires the satellite position, the approximate position, and the like from the approximate position and satellite position calculation unit 203, and uses these and a known solid earth tide model to calculate the solid earth tide effect earthtide (position (Cause information correction information) is calculated.
  • the solid earth tide effect earthtide is an error that varies depending on the position of the positioning unit 200 that is a mobile station (user).
  • the solid earth tide effect calculation unit 160 uses the satellite position and the single positioning result (latitude, longitude, satellite elevation angle) of the mobile station (user) and the like as follows.
  • t is the time possessed by the receiver when the operation is performed by the receiver.
  • the phase windup effect calculation unit 170 acquires the satellite position, the approximate position, and the like from the approximate position and satellite position calculation unit 203, and uses these and a known phase windup model, and uses the phase windup model of the L1 band.
  • An effect wupL1 (an example of position-induced error) and a phase wind-up effect wupL2 (position-related error correction information) in the L2 band are calculated.
  • the Phase Wind-up effect wupL1 is an error that varies depending on the position of the mobile station (user), and, like the solid earth tide effect earthtide, is calculated from the single positioning result of the mobile station (user) and “broadcast calendar”. Using the model, the satellite position information is obtained.
  • ⁇ (t) represents the relative antenna rotation angle between the satellite and the receiving antenna.
  • wupL1 prev is the value of wupL1 at the time of the previous calculation, It is.
  • nint () is a symbol representing the nearest integer of the numerical value in ()
  • sign () is a symbol representing the sign of the numerical value in ().
  • t uses the GPS time included in the latest centimeter-class positioning reinforcement information. Is the gaze direction unit vector when viewing the receiver from the satellite, Is the unit vector of the satellite body coordinate system, Represents the local coordinate system unit vector of the mobile station (user). The calculation is performed in the G period, and is used as an input value for calculating the carrier phase correction amount and the pseudo-range correction amount in “RTCM 10402.3”.
  • the conversion calculation unit 180 uses the carrier type phase correction amount CPC (Carrier Phase Correction) in the message type 20 of “RTCM 10402.3” and the pseudo distance correction amount in the message type 21. PRC (PSEUDORATION CORRECTION) is calculated.
  • C1PRC and the like indicate the following.
  • C1PRC pseudo distance correction amount of C / A code
  • P2PRC P-code pseudo distance correction amount
  • L1CPC L1 band carrier phase correction amount
  • L2CPC L2 band carrier phase correction amount.
  • CLK is the satellite clock correction amount [m] described in A1 above.
  • the ORB is the satellite orbit correction amount [m] described in A2 above.
  • TROP is the tropospheric delay [m] described in A5 above.
  • the ION is the ionospheric delay [m] described in A4 above.
  • Bias is the satellite signal bias [m] described in A3 above.
  • the earth tide is the solid earth tide effect [m] described in A6 above.
  • wupL1 and wupL2 represent the Phase Wind-up effect [m] described in A7 above.
  • the above-mentioned CLK to wupL1 and wupL2 are all element data used for generating C1PRC and the like. As described above, the phase windup effect is calculated based on the approximate position acquired from the approximate position and satellite position calculation unit 203, the satellite position, and the like.
  • the positioning correction information included in the SSR message 401 is converted into a pseudo-range correction amount (message type 21) and a carrier phase correction amount (message type 20) determined by “RTCM 10402.3”. Convert to Therefore, "RTCM Even in an old-generation receiver corresponding to “102.42.3”, it is possible to receive the SSR message 401 and perform network-type RTK positioning (VRS-RTK) using a virtual reference point that has been widely used as a reference station. It becomes possible.
  • VRS-RTK network-type RTK positioning
  • the SSR message defined by “RTCM STANDARD 10403.2” (first specification) is replaced with the pseudo distance correction amount (specified by “RTCM 10402.3” (second specification)).
  • the case of conversion to the message type 21) and the carrier wave phase correction amount (message type 20) has been described.
  • “RTCM STANDARD 10403.2” that is the “first specification” of the conversion source and “RTCM 10402.3” that is the “second specification” of the conversion destination are examples, and are not limited thereto.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the conversion apparatus 103.
  • the conversion device 103 is a computer, and each element of the conversion device 103 can be realized by a program.
  • an arithmetic device 901, an external storage device 902, a main storage device 903, and an input / output device 904 are connected to the bus.
  • the computing device 901 is a CPU (Central Processing Unit) that executes a program.
  • the external storage device 902 is, for example, a ROM (Read Only Memory), a flash memory, or a hard disk device.
  • the main storage device 903 is a RAM (Random Access Memory).
  • the program is normally stored in the external storage device 902, and is sequentially loaded into the arithmetic device 901 and executed while being loaded in the main storage device 903.
  • the program is a program that realizes the function described as “unit” shown in FIG.
  • an operating system (OS) is also stored in the external storage device 902. At least a part of the OS is loaded into the main storage device 903, and the arithmetic unit 901 executes “OS” shown in FIG. ”Is executed.
  • the configuration in FIG. 9 is merely an example of the hardware configuration of the conversion device 103, and the hardware configuration of the conversion device 103 is not limited to the configuration illustrated in FIG. .

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Abstract

　「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」で定められるＳＳＲメッセージに含まれる測位補正情報を、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」に適合する測位補正情報に変換する手段を提供する。変換装置（１０３）は、「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」に適合する複数種類の測位補正情報と、測位結果である概略位置と、概略位置の計算の元になる測位情報を送信する衛星の衛星位置とを取得し、取得した各種類の測位補正情報と、概略位置と、衛星位置とに基づいて、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」に適合する複数の種類の測位補正情報の生成に使用される要素となるＣＬＫ、ＯＲＢ等の要素データを、演算によって生成する演算処理部（１１０～１５０）と、複数の要素データに基づいて、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」に適合する複数の種類の測位補正情報を生成する変換計算部（１８０）とを備える。

Description

変換装置及びプログラム
　この発明は、位置の測位に用いる測位補正情報（第１の仕様）を、異なる第２の仕様の測位補正情報に変換する変換装置及びそのプログラムに関する。
　ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）等の衛星測位システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）からのＧＮＳＳ信号のコード情報を使用して位置を測位装置のみで単独で測定する単独測位方式では、ＧＮＳＳ信号に含まれる誤差により、メートルオーダーの測位精度になる。
　コード情報を用いた単独測位方式に対して、搬送波位相情報の補正データを用いた測位方式では、センチメートルオーダーの高精度測位が実現される。特に、既に位置が正確に分かっている複数の電子基準点（日本国内で十数キロメートル間隔で分布）でＧＮＳＳ信号を受信し、電子基準点の既知の位置から逆にＧＮＳＳ信号に含まれる誤差量を推定し、補正データとしてユーザに配信し、ユーザ側の測位装置で得られたＧＮＳＳ信号と合わせて、センチメータ級の測位を行う方式を、ＲＴＫ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ　Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）方式やネットワーク型ＲＴＫ方式と呼ぶ（例えば特許文献１）。
　一方、ネイションワイドな広域な地域に有効な補正データを準天頂衛星等の人工衛星を用いて配信する測位方式でも、センチメートルオーダーの高精度測位が実現される。この測位方式では、準天頂衛星から補正データを配信することで無線ＬＡＮや携帯電話等の通信ができない環境にある測位装置でも補正データを入手することができ、補正データを用いてＧＮＳＳ信号中の誤差を取り除くことでセンチメートルオーダーの高精度測位を実現することができる。このような人工衛星を用いて補正データを配信する方式では、衛星回線のデータ容量が限られるため、効率的に配信することを目的として、補正データを状態量（Ｓｔａｔｅ　Ｓｐａｃｅ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）形式やベクトル形式で配信する。このような補正データを用いてセンチメータ級の測位を行う方式を、たとえば「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」では、ＲＴＫ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ　Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）―ＰＰＰ（Ｐｒｅｃｉｓｅ　Ｐｏｉｎｔ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）方式と呼ぶ（例えば特許文献２）。
　ＲＴＫ―ＰＰＰ方式では、例えば「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」で定められるＳＳＲメッセージに含まれる測位補正情報（補正データ）を用いてセンチメータ級の測位を行うことが可能である。
　これに対して、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」に対応する世代の受信機では、「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」で定められるＳＳＲメッセージに含まれる測位補正情報を用いたセンチメータ級の測位を行うことができない。
特開２００９－０６３５３１号公報 特開２００２－３２３５５２号公報
　本発明は、このような事情に鑑みたものであり、「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」で定められるＳＳＲメッセージに含まれる測位補正情報を、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」に対応する測位補正情報に変換する手段の提供を目的とする。
　この発明の変換装置は、
　第１の仕様に適合する複数種類の測位補正情報であって、測位情報を送信する衛星に起因する測位誤差と、測位情報の伝搬経路に起因する測位誤差とを補正するための複数種類の測位補正情報である各種類の測位補正情報と、概略位置と、概略位置の計算の元になる測位情報を送信する衛星の衛星位置とを取得し、取得した各種類の測位補正情報と、概略位置と、衛星位置とに基づいて、第２の仕様に適合する複数の種類の測位補正情報の生成に使用される要素となる複数の要素データを、演算によって生成する演算処理部と、
　前記演算処理部が生成した複数の要素データに基づいて、第２の仕様に適合する複数種類の測位補正情報を生成する変換計算部と
を備えたことを特徴とする。
　本発明により、「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」で定められるＳＳＲメッセージに含まれる測位補正情報を、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」に適合する測位補正情報に変換する手段を提供できる。
実施の形態１の図で、測位システムの構成例を示す図。 実施の形態１の図で、ＧＰＳ信号に含まれる誤差要因を示す図。 実施の形態１の図で、ＳＳＲメッセージに含まれる測位補正情報の項目を示す図。 実施の形態１の図で、測位装置の入出力を示す図。 実施の形態１の図で、測位装置のブロック図。 実施の形態１の図で、変換装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１の図で、グリッド点を示す図。 実施の形態１の図で、グリッド点での遅延量を示す図。 実施の形態２の図で、変換装置のハードウェア構成例を示す図。
　実施の形態１．
（システム構成）
　図１は、実施の形態１に係る測位システムの構成例を示す図である。以下では、複数種類の測位補正情報（衛星時計誤差、衛星時計誤差など）を含み、測位誤差がｃｍ級の高精度測位に使用されるＳＳＲ（Ｓｔａｔｅ　Ｓｐａｃｅ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）メッセージの配信に、準天頂衛星を用いた場合の例を示す。準天頂衛星の代わりに放送衛星等の静止衛星を用いてもよく、また、測位補正情報を広域に均一に放送できる機能を持つ衛星であれば他の衛星でもよい。あるいは、地上局から測位補正情報を放送してもよい。
　また、以下では、測位衛星としてＧＰＳ衛星を使用した例を示す。ＧＰＳ衛星の代わりに、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＢｅｉＤｏｕ等のＧＮＳＳ、準天頂衛星等のＲＮＳＳ（Ｒｅｇｉｏｎａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の衛星を用いてもよい。
　図１において、測位装置３００は、例えば自動車などの移動体に搭載される。測位装置３００は、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）衛星５００から送信される観測データ５０１と放送暦５０２を受信する。放送暦５０２は、エフェメリスともいう。また、測位装置３００は、準天頂衛星４００（ＱＺＳとも表記する）から送信されるＳＳＲメッセージ４０１を受信する。
　実施の形態１の特徴は、測位装置３００の備える変換ユニット１００の変換装置１０３が、ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」（第１の仕様）で定められるＳＳＲメッセージを、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」（第２の仕様）で定められる疑似距離補正量（メッセージタイプ２１）及び搬送波位相補正量（メッセージタイプ２０）へ変換（後述のＡ８）する処理を実行する点にある。
　準天頂衛星４００は、図１に図示していない地上局から複数種類の測位補正情報を受信し、受信した複数種類の測位補正情報をＳＳＲメッセージ４０１に含めて配信する。
　ＧＰＳ衛星５００は、観測データ５０１及び放送暦５０２を送信する。測位装置３００は、測位のためにＧＰＳ衛星５００を４機以上捕捉する必要がある。
（ＳＳＲメッセージ４０１）
　図２は、ＧＰＳ信号に含まれる誤差要因を示す図である。図２は観測データ５０１に含まれるバイアス誤差及び雑音要因等を示す図である。ＧＰＳ衛星５００に起因する誤差として軌道誤差、衛星時計誤差、周波数間バイアスがあり（誤差９１として示す部分）、信号の伝搬経路に起因する誤差として電離層伝搬遅延誤差（電離層遅延誤差又は電離層遅延量ともいう）及び対流圏伝搬遅延誤差（対流圏遅延誤差又は対流圏遅延量ともいう）（誤差９２として示す部分）がある。さらに、測位装置３００の受信機に起因する誤差として、受信機時計誤差、受信機雑音、さらに建物に反射したＧＰＳ信号とＧＰＳ衛星５００から直接受信したＧＰＳ信号が干渉して生じるマルチパスがある。
　これらの誤差のうち、受信機に起因する誤差は、ユーザが使用する測位装置３００の受信機の性能、また、受信環境によって異なるため準天頂衛星４００から配信されるＳＳＲメッセージ４０１には含まれず、測位装置３００の処理において受信機に起因する誤差が取り除かれる。
　ＧＰＳ衛星５００に起因する誤差、信号伝搬経路に起因する誤差は圧縮されて準天頂衛星４００から配信される。
　図２ではさらに、測位点位置（測位装置の受信機の位置）によって異なる地球潮汐効果（Ｅａｒｔｈ　Ｔｉｄｅ効果）による誤差、Ｐｈａｓｅ　Ｗｉｎｄ　Ｕｐ効果による誤差があるが、これらはＳＳＲメッセージ４０１には含まれない。実施の形態１では、地球潮汐効果（Ｅａｒｔｈ　Ｔｉｄｅ効果）による誤差、Ｐｈａｓｅ　Ｗｉｎｄ　Ｕｐ効果による誤差を加味する（誤差９３として示す部分）。
　図３は、準天頂衛星４００から配信されるＳＳＲメッセージ４０１に含まれる複数種類の測位補正情報（図３の左列）と、「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」で定められるＳＳＲメッセージのメッセージタイプ（図３の右列）との対応を示している。図３に示す「符号９１、９２」は、図１、図２の誤差９１、誤差９２に対応する。図３の衛星コードバイアス、衛星位相バイアスの両者が、図２の周波数間バイアス（後述の衛星信号バイアスに同じ）に対応する。図３の左列に示す衛星軌道誤差～電離層情報は、それぞれ測位補正情報であり、それぞれの測位補正情報は互いに異なる種類である。なお、図３の右列の「ＭＴ」は「Ｍｅｓｓａｇｅ　Ｔｙｐｅ」の略語である。また、図３の右列の＊印は、規格化審議中のドラフト版メッセージ定義であることを示す。また、図３の左列の対流圏情報、電離層情報に対応する右列の横線は、規格化審議前のドラフト版メッセージ定義であることを示す。
　図４は、測位装置の入出力を示す図である。実施の形態１の測位装置３００の動作概要を説明する。詳細は図５で後述するが、測位装置３００は変換ユニット１００と測位ユニット２００とを備える。
　測位装置３００では、測位ユニット２００が、図４に示すように、ＧＰＳ信号として、観測データ５０１と放送暦５０２とを受信し、変換ユニット１００が、ＱＺＳ信号として、ＳＳＲメッセージ４０１を受信する。そして、測位装置３００はＳＳＲメッセージ４０１と、観測データ５０１及び放送暦５０２とを用いて、測位点の位置（測位装置３００の位置）を算出する。
　図５は測位装置３００の２つの構成例を示す。図５の（ａ）では、測位装置３００は別々の装置から成る例である。つまり、測位装置３００は、変換ユニット１００と測位ユニット２００とを別々の装置として備える構成である。図５の（ａ）では、旧タイプの測位ユニット２００に、装置として別個の変換ユニット１００を外付けするような場合である。
（１）図５の（ａ）では、変換ユニット１００が、測位補正情報を含むＳＳＲメッセージ４０１（Ｌ６帯）をアンテナ１０１及び受信部１０２で受信する。
（２）次に、変換装置１０３がＳＳＲメッセージ４０１に含まれる測位補正情報を、「ＲＴＣＭ１０４０２．３」のメッセージタイプの測位補正情報に変換し、測位ユニット２００の高精度測位部２０４に出力する。
（３）変換装置１０３はこの変換処理に、測位装置３００の概略位置（以下、単に概略位置という）及び衛星位置計算部２０３の計算結果（概略位置、衛星位置）を用いる。
（４）測位ユニット２００ではアンテナ２０１、受信部２０２で観測データ５０１、放送暦５０２等である「Ｌ１帯、Ｌ２帯、Ｌ５帯の信号」を受信し、概略位置及び衛星位置計算部２０３が、測位装置の概略位置と、衛星位置を計算する。
（５）高精度測位部２０４は、概略位置及び衛星位置計算部２０３の計算結果と、変換装置１０３の計算結果とを用いて、高精度測位を実行する。
　図５の（ｂ）は、一体の装置（測位装置）として、変換ユニット１００と測位ユニット２００とが組み込まれている構成であり、外観上も、回路的にも、変換ユニット１００と測位ユニット２００とが、一体として測位装置３００を構成する場合である。図５の（ａ）との構成の相違は、アンテナ３０１が、アンテナ１０１，２０１を兼ねており、受信部３０２が、受信部１０２、２０２を兼ねている点である。動作は図５の（ａ）の測位装置３００と同様である。
（１）図５の（ｂ）では、測位補正情報を含むＳＳＲメッセージ４０１（Ｌ６帯）をアンテナ３０１及び受信部３０２で受信する。図５の（ｂ）は、観測データ５０１、放送暦５０２等である「Ｌ１帯、Ｌ２帯、Ｌ５帯の信号」と、ＳＳＲメッセージ４０１（Ｌ６帯）とを、一つのアンテナ３０１、一つの受信部３０２で受信する構成である。
（２）変換装置１０３が、ＳＳＲメッセージ４０１に含まれる測位補正情報を、概略位置及び衛星位置計算部２０３の結果を用いて、「ＲＴＣＭ１０４０２．３」メッセージタイプの測位補正情報に変換し、測位ユニット２００の高精度測位部２０４に出力する。
（３）高精度測位部２０４は、ＳＳＲメッセージ４０１から変換された、「ＲＴＣＭ１０４０２．３」メッセージタイプの測位補正情報を用いて高精度測位を実行する。
　図６は、変換装置１０３の構成を示すブロック図である。変換装置１０３は、ＳＳＲメッセージ４０１、概略位置及び衛星位置計算部２０３の計算結果である、測位装置３００自身の概略位置、衛星の位置、衛星の速度等を入力とする。図６に示すように、変換装置１０３は、衛星時計誤差演算部１１０、衛星軌道誤差演算部１２０、衛星信号バイアス演算部１３０、電離層情報演算部１４０、対流圏情報演算部１５０、固体地球潮汐効果演算部１６０、フェイズワインドアップ効果演算部１７０、変換計算部１８０を備えている。衛星時計誤差演算部１１０～対流圏情報演算部１５０は、演算処理部を構成する。また、固体地球潮汐効果演算部１６０とフェイズワインドアップ効果演算部１７０とは、補正情報生成部を構成する。それぞれの「～部」の機能は以下に詳しく説明する。
（概略位置及び衛星位置計算部２０３の出力の使用）
　図６において、衛星軌道誤差演算部１２０は、概略位置及び衛星位置計算部２０３から、衛星位置、衛星速度、概略位置等を入力する。電離層情報演算部１４０、対流圏情報演算部１５０は、概略位置及び衛星位置計算部２０３から、概略位置を入力する。固体地球潮汐効果演算部１６０、フェイズワインドアップ効果演算部１７０は、概略位置及び衛星位置計算部２０３から、衛星位置、概略位置等を入力する。
（Ａ．ＳＳＲメッセージから、「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０２．３」メッセージタイプ２０／２１の生成）
　実施の形態１の変換装置１０３は、「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」で定められるＳＳＲメッセージを、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」で定められる疑似距離補正量（メッセージタイプ２１）及び搬送波位相補正量（メッセージタイプ２０）へ変換（後述のＡ８）する処理及び、メッセージタイプ２４を作成する処理を実行する。
　実施の形態１では変換装置１０３が、ＳＳＲメッセージから、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」で定められる疑似距離補正量（メッセージタイプ２１）及び搬送波位相補正量（メッセージタイプ２０）及びメッセージタイプ２４を作成する。これによって、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」に対応する旧世代の受信機において、従来普及している仮想基準点を基準局としたネットワーク型ＲＴＫ方式の測位（ＶＲＳ－ＲＴＫ）を行うことが可能となる。なお、本実施の形態１では、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」で定められる疑似距離補正量（メッセージタイプ２１）及び搬送波位相補正量（メッセージタイプ２０）の作成について、説明する。衛星の信号としてＬ１帯とＬ２帯の信号を使用した例を示す。Ｌ１帯とＬ２帯の代わりに、Ｌ５帯の信号を用いてもよい。
（Ａ１．衛星時計誤差演算部１１０）
　衛星時計誤差演算部１１０は、衛星時計補正量ＣＬＫを生成する。衛星時計補正量ＣＬＫは、ＳＳＲメッセージの衛星時計誤差情報に含まれる多項式係数Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２及び基準時刻ｔ０を用いて、ＣＬＫ（ｔ）の算出式である次式から求める。
　ＣＬＫ（ｔ）＝Ｃ０＋Ｃ１（ｔ－ｔ０＋Ａ／２）＋Ｃ２（ｔ－ｔ０＋Ａ／２）２×１０－３［ｍ］
　ｔは、この演算を行うときの時刻である。Ａは変換装置（測位装置）の仕様によって定められる定数である。詳細は、「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」３．５．１２．６項による。
　計算はＧ周期で行い、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」のメッセージタイプ２０における搬送波位相補正量ＣＰＣ（ＣＡＲＲＩＥＲ　ＰＨＡＳＥ　ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ）（後述のＡ８）及びメッセージタイプ２１における擬似距離補正量ＰＲＣ（ＰＳＥＵＤＯＲＡＮＧＥ　ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ）（後述のＡ８）の演算のための入力値とする。
　以上のように、ＣＬＫ（ｔ）は、ＳＳＲメッセージのＣ０，Ｃ１，Ｃ２及び基準時刻ｔ０等から決まる。
（Ａ２．衛星軌道誤差演算部１２０）
　衛星軌道誤差演算部１２０は、以下に示す衛星軌道補正量ＯＲＢ（ｔ）を演算する。衛星軌道補正量ＯＲＢはＳＳＲメッセージの衛星軌道誤差情報に含まれる軌道誤差ベクトル
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 を用いて、次式から求める。計算はＧ周期で行い、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」のメッセージタイプ２０における搬送波位相補正量ＣＰＣおよびメッセージタイプ２１における擬似距離補正量ＰＲＣ演算のための入力値とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　ここで、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 である。ｔはこの演算を行うときの、端末の時刻である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 は、ＥＣＩ座標から座標変換したＥＣＥＦ座標系における衛星の位置ベクトルおよび速度ベクトル、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 は、ＥＣＩ座標から座標変換したＥＣＥＦ座標系における移動局（ユーザ）の位置ベクトル、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 はＥＣＥＦ座標系における移動局（ユーザ）に対する衛星の相対位置ベクトルである。
　したがって上式のベクトルは、すべてＥＣＥＦ座標系におけるベクトルである。移動局の位置ベクトルは、移動局の概略位置、たとえば単独測位結果（座標値）などを用いて算出する。移動局（ユーザ）の位置を緯度、経度、高度を用いて表す場合は、地球のモデルとして、たとえばＷＧＳ－８４楕円体やＧＲＳ－８０楕円体を使用する。衛星の位置ベクトルや速度ベクトルは、放送暦を用い、たとえばＩＳ－ＧＰＳ記載（ＩＳ－ＧＰＳ－２００Ｇでは３０．３．３．１．３節Ｕｓｅｒ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＶ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の式を用いて計算する。詳細は、「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」３．５．１２．６項による。
　以上のように、ＯＲＢ（ｔ）は、ＳＳＲメッセージの軌道ベクトルと、概略位置及び衛星位置計算部２０３から取得する、衛星位置、衛星速度、概略位置等から決まる。
（Ａ３．衛星信号バイアス演算部１３０）
　衛星信号バイアス演算部１３０は、ＳＳＲメッセージ４０１に含まれる衛星信号バイアスを取得し、取得した衛星信号バイアスを、変換計算部１８０にそのまま出力する。
　衛星信号バイアスは、コードバイアス（Ｃ１Ｂｉａｓ及びＰ２Ｂｉａｓ）と搬送波位相バイアス（Ｌ１Ｂｉａｓ及びＬ２Ｂｉａｓ）から構成される。衛星信号バイアスに関しては変換処理の必要がなく、ＳＳＲメッセージに含まれる値を直接そのまま使用する。値は次の更新時刻まで一定値であり、Ｇ周期で「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」における搬送波位相補正量及び疑似距離補正量演算のための入力値とする。
　以上のように、衛星信号バイアス演算部１３０は、取得した衛星信号バイアスをそのまま、変換計算部１８０に出力する。
（Ａ４．電離層情報演算部１４０）
　電離層情報演算部１４０は、電離層誤差ＩＯＮを演算により生成する。電離層情報演算部１４０は電離層誤差ＩＯＮを、ＳＳＲメッセージ４０１に含まれる「グリッドｋにおける電離層情報の値」を用いて求める。ＳＳＲメッセージ４０１に含まれる「グリッドｋにおける電離層情報の値」について簡単に説明する。
　図７は、グリッド点９４を示す図である。ＳＳＲメッセージ４０１における電離層情報は、例えば約１０～３０ｋｍ間隔に設定したグリッド点ごとに生成され、配信されている。
　図８は、各グリッド点９４での電離層遅延誤差を示す図である。ＳＳＲメッセージ４０１に含まれる電離層遅延誤差は、図８に示すように各グリッド点９４に割り当てられている。電離層情報演算部１４０は電離層誤差ＩＯＮを、各グリッド点９４における電離層遅延誤差を用いて求める。電離層情報演算部１４０は、概略位置及び衛星位置計算部２０３から、移動局（測位ユニット２００）の概略位置である単独測位結果（ｌａｔｕｓｅｒ，ｌｏｎｕｓｅｒ）を取得し、取得した単独測位結果（ｌａｔｕｓｅｒ，ｌｏｎｕｓｅｒ）に基づき、近接し、かつ、単独測位結果（ｌａｔｕｓｅｒ，ｌｏｎｕｓｅｒ）を囲むグリッド点９４を選択する。電離層情報演算部１４０は、選択したグリッド点９４に割り当てられている電離層遅延誤差を用いて空間補間する。これにより、電離層情報演算部１４０は、各衛星についてユーザの単独測位結果（ｌａｔｕｓｅｒ，ｌｏｎｕｓｅｒ）における電離層遅延量ＩＯＮＰＲＮ ｕｓｅｒを計算する。空間補間に関しては、たとえばバイリニア補間などを使用する。計算はＧ周期で行い、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」のメッセージタイプ２０における搬送波位相補正量ＣＰＣ（後述のＡ８）及びメッセージタイプ２１における擬似距離補正量ＰＲＣ（後述のＡ８）演算のための入力値とする。なお、この演算は、過去のＳＳＲメッセージを利用して時間的な推移を推定を行い、予測値を入力値としても良い。
　以上のように電離層誤差ＩＯＮは、ＳＳＲメッセージ４０１の、グリッドｋに付与されたデータと、概略位置及び衛星位置計算部２０３から取得する概略位置等によって演算される。
（Ａ５．対流圏情報演算部１５０）
　対流圏情報演算部１５０は、対流圏誤差ＴＲＯＰを演算により生成する。流圏誤差ＴＲＯＰの生成は電離層誤差ＩＯＮと類似である。対流圏情報演算部１５０は対流圏誤差ＴＲＯＰを、ＳＳＲメッセージ４０１に含まれるグリッド点９４における対流圏情報を用いて、以下のように求める。対流圏情報演算部１５０は、移動局（測位ユニット２００）の単独測位結果（ｌａｔｕｓｅｒ，ｌｏｎｕｓｅｒ）に基づき、近接し、かつ、単独測位結果（ｌａｔｕｓｅｒ，ｌｏｎｕｓｅｒ）を囲むグリッド点９４を選択する。対流圏情報演算部１５０は、選択したグリッド点を用いて空間補間することにより、各衛星ＰＲＮについて、ユーザの単独測位結果（ｌａｔｕｓｅｒ，ｌｏｎｕｓｅｒ）における対流圏遅延量ＴＰＲＮ ｕｓｅｒを計算する。空間補間に関しては、たとえばバイリニア補間などを使用する。また、対流圏情報が鉛直方向である場合は、マッピング関数を乗じることで、スラント方向の対流圏遅延量である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 を以下の計算式で計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　ここで、マッピング関数は、たとえばＮｉｅｌｌ　Ｍａｐｐｉｎｇ関数を用いる。
　参考文書：Ｎｉｅｌｌ　Ａ．　Ｅ．，Ｇｌｏｂａｌ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　ｄｅｌａｙ　ａｔ　ｒａｄｉｏ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ，Ｊ．Ｇｅｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．，１０１，３２２７―３２４６，１９９６．
　計算はＧ周期で行い、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」のメッセージタイプ２０における搬送波位相補正量ＣＰＣ及びメッセージタイプ２１における擬似距離補正量ＰＲＣ演算のための入力値とする。なお、この演算は、過去のＳＳＲメッセージを利用して時間的な推移を推定し、その予測値を入力値としても良い。
　以上のように対流圏誤差ＴＲＯＰは、ＳＳＲメッセージ４０１のグリッドｋに付与されたデータと、概略位置及び衛星位置計算部２０３から取得する概略位置等によって演算される。
（Ａ６．固体地球潮汐効果演算部１６０）
　固体地球潮汐効果演算部１６０は、概略位置及び衛星位置計算部２０３から、衛星位置、概略位置等を取得し、これらと、既知の固体地球潮汐モデルとを用いて、固体地球潮汐効果ｅａｒｔｈｔｉｄｅ（位置起因誤差の補正情報）を算出する。固体地球潮汐効果ｅａｒｔｈｔｉｄｅは、移動局（ユーザ）である測位ユニット２００の位置に依存して変化する誤差である。固体地球潮汐効果演算部１６０は、衛星位置と移動局（ユーザ）の単独測位結果（緯度、経度、衛星の仰角）等を用いて、以下のように求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　ここで、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 はＥＣＥＦ座標系における観測点に対する衛星の相対位置ベクトルであり、ｔは受信機で演算を行うときの、受信機が持つ時刻である。
　ここで、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 は、たとえば参考文書：ＩＥＲＳテクニカルノート３６（ＩＥＲＳ　Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎｓ　２０１０）に記載されているモデルから計算される地球固体潮汐効果（ＥＣＥＦ座標系におけるずれを表すベクトル）を使用する。計算はＧ周期で行い、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」における搬送波位相補正量及び疑似距離補正量演算のための入力値とする。
（Ａ７．フェイズワインドアップ効果演算部１７０）
　フェイズワインドアップ効果演算部１７０は、概略位置及び衛星位置計算部２０３から、衛星位置、概略位置等を取得し、これらと、既知のフェイズワインドアップモデルとを用いて、Ｌ１帯のＰｈａｓｅ　Ｗｉｎｄ－ｕｐ効果ｗｕｐＬ１（位置起因誤差の一例）及びＬ２帯のＰｈａｓｅ　Ｗｉｎｄ－ｕｐ効果ｗｕｐＬ２（位置起因誤差の補正情報）を、それぞれ算出する。
　Ｐｈａｓｅ　Ｗｉｎｄ－ｕｐ効果ｗｕｐＬ１は、移動局（ユーザ）の位置に依存して変化する誤差であり、固体地球潮汐効果ｅａｒｔｈｔｉｄｅと同様に、移動局（ユーザ）の単独測位結果及び「放送暦から計算される衛星の位置情報」から、モデルを用いて求める。Ｌ２帯のＰｈａｓｅ　Ｗｉｎｄ－ｕｐ効果ｗｕｐＬ２も同様である。たとえば参考文書「：Ｗｕ，Ｊ．Ｔ．Ｗｕ，Ｓ．Ｃ．Ｈａｊｊ，Ｇ．Ａ．Ｂｅｒｔｉｇｅｒ，Ｗ．Ｉ．ａｎｄ　Ｌｉｃｈｔｅｎ，Ｓ．Ｍ．，Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ａｎｔｅｎｎａ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｎ　ＧＰＳ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｐｈａｓｅ，１９９３．」に基づき、以下のように求める（：Ｌ１帯の波長、ｗｕｐＬ２も同様の計算を行う）。
　なお以下の式でＤ，ｘ，ｙは、それぞれダッシュのついていないものと、ダッシュのついているものが存在するが、ダッシュのついていないものは受信側のアンテナに関するものであり、ダッシュのついているものは衛星アンテナ側のものであることを示す。以下では、
　Ｄは、受信アンテナのダイポールベクトルを示す。
　Ｄ’は、衛星アンテナのダイポールベクトルを示す。
　またφ（ｔ）は、衛星と受信アンテナの相対アンテナ回転角を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 　ここで、ｗｕｐＬ１ｐｒｅｖは前回計算時のｗｕｐＬ１の値であり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 である。また、ｎｉｎｔ（）は（）内の数値の直近の整数を表す記号、ｓｉｇｎ（）は（）内の数値の符号を表す記号である。ｔは最新のセンチメータ級測位補強情報に含まれるＧＰＳ時刻を使用する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 は衛星から受信機を見たときの視線方向単位ベクトル、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 は衛星機体座標系の単位ベクトル、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 は、移動局（ユーザ）の局所座標系単位ベクトルを表す。計算はＧ周期で行い、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」における搬送波位相補正量および疑似距離補正量演算のための入力値とする。
（Ａ８．搬送波位相補正量及び疑似距離補正量（変換計算部１８０））
　上記Ａ１からＡ７で導出した各補正量を用いて、変換計算部１８０は、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」のメッセージタイプ２０における搬送波位相補正量ＣＰＣ（ＣＡＲＲＩＥＲ　ＰＨＡＳＥ　ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ）及びメッセージタイプ２１における擬似距離補正量ＰＲＣ（ＰＳＥＵＤＯＲＡＮＧＥ　ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ）を算出する。
　その変換式を以下に示す。
　ここで、Ｃ１ＰＲＣ等（第２の仕様に適合する複数種類の測位補正情報）は以下を示す。
　Ｃ１ＰＲＣ：Ｃ／Ａコードの擬似距離補正量、
　Ｐ２ＰＲＣ：Ｐコードの擬似距離補正量、
　Ｌ１ＣＰＣ：Ｌ１帯の搬送波位相補正量、
　Ｌ２ＣＰＣ：Ｌ２帯の搬送波位相補正量。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 　以上の式で、
　ＣＬＫは、上記Ａ１で述べた衛星時計補正量［ｍ］、
　ＯＲＢは、上記Ａ２で述べた衛星軌道補正量［ｍ］、
　ＴＲＯＰは、上記Ａ５で述べた対流圏遅延量［ｍ］、
　ＩＯＮは、上記Ａ４で述べた電離層遅延量［ｍ］、
　Ｂｉａｓは、上記Ａ３で述べた衛星信号バイアス［ｍ］、
　ｅａｒｔｈ　ｔｉｄｅは、上記Ａ６で述べた固体地球潮汐効果［ｍ］、
　ｗｕｐＬ１，ｗｕｐＬ２は、上記Ａ７で述べたＰｈａｓｅ　Ｗｉｎｄ－ｕｐ効果［ｍ］を表す。
　上記のＣＬＫ～ｗｕｐＬ１，ｗｕｐＬ２は、いずれもＣ１ＰＲＣ等の生成に使用する要素データである。
　以上のようにフェイズワインドアップ効果は、概略位置及び衛星位置計算部２０３から取得する概略位置、衛星位置等によって演算される。
　以上に説明した変換装置１０３によれば、ＳＳＲメッセージ４０１に含まれる測位補正情報を、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」で定められる疑似距離補正量（メッセージタイプ２１）及び搬送波位相補正量（メッセージタイプ２０）に変換する。よって、「ＲＴＣＭ
　１０４０２．３」に対応する旧世代の受信機においても、ＳＳＲメッセージ４０１を受信して、従来普及している仮想基準点を基準局としたネットワーク型ＲＴＫ方式の測位（ＶＲＳ－ＲＴＫ）を行うことが可能となる。
　なお、以上の実施の形態１では、「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」（第１の仕様）で定められるＳＳＲメッセージを、「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」（第２の仕様）で定められる疑似距離補正量（メッセージタイプ２１）及び搬送波位相補正量（メッセージタイプ２０）へ変換する場合を説明した。しかし、変換元の「第１の仕様」となる「ＲＴＣＭ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　１０４０３．２」及び変換先の「第２の仕様」となる「ＲＴＣＭ　１０４０２．３」は一例であり、これらに限るものではない。
　実施の形態２．
（ハードウェア構成例）
　図９は変換装置１０３のハードウェア構成例を示す図である。図９を参照して、実施の形態１に示した変換装置１０３のハードウェア構成例を説明する。変換装置１０３はコンピュータであり、変換装置１０３の各要素をプログラムで実現することができる。変換装置１０３のハードウェア構成としては、バスに、演算装置９０１、外部記憶装置９０２、主記憶装置９０３、入出力装置９０４が接続されている。
　演算装置９０１は、プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）である。外部記憶装置９０２は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ、ハードディスク装置である。主記憶装置９０３は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）である。
　プログラムは、通常は外部記憶装置９０２に記憶されており、主記憶装置９０３にロードされた状態で、順次演算装置９０１に読み込まれ、実行される。プログラムは、図６に示す「～部」として説明している機能を実現するプログラムである。更に、外部記憶装置９０２にはオペレーティングシステム（ＯＳ）も記憶されており、ＯＳの少なくとも一部が主記憶装置９０３にロードされ、演算装置９０１はＯＳを実行しながら、図６に示す「～部」の機能を実現するプログラムを実行する。また、実施の形態１の形態２の説明において、「～の生成」、「～の作成」、「～の計算」、「～の算出」、「～の判断」、「～の判定」、「～の更新」、「～の推定」、「～の抽出」、「～の選択」、「～の受信」等として説明している処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値が主記憶装置９０３にファイルとして記憶されている。
　なお、図９の構成は、あくまでも変換装置１０３のハードウェア構成の一例を示すものであり、変換装置１０３のハードウェア構成は図９に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。
　９１，９２，９３　誤差、９４　グリッド点、１００　変換ユニット、１０１　アンテナ、１０２　受信部、１０３　変換装置、１１０　衛星時計誤差演算部、１２０　衛星軌道誤差演算部、１３０　衛星信号バイアス演算部、１４０　電離層情報演算部、１５０　対流圏情報演算部、１６０　固体地球潮汐効果演算部、１７０　フェイズワインドアップ効果演算部、１８０　変換計算部、２００　測位ユニット、２０１　アンテナ、２０２　受信部、２０３　概略位置及び衛星位置計算部、２０４　高精度測位部、３００　測位装置、３０１　アンテナ、３０２　受信部、４００　準天頂衛星、４０１　ＳＳＲメッセージ、５００　ＧＰＳ衛星、５０１　観測データ、５０２　放送暦、９０１　演算装置、９０２　外部記憶装置、９０３　主記憶装置、９０４　入出力装置。
４　入出力装置。

Claims (5)

  1. 　第１の仕様に適合する複数種類の測位補正情報であって、測位情報を送信する衛星に起因する測位誤差と、測位情報の伝搬経路に起因する測位誤差とを補正するための複数種類の測位補正情報である各種類の測位補正情報と、測位結果である概略位置と、概略位置の計算の元になる測位情報を送信する衛星の衛星位置とを取得し、取得した各種類の測位補正情報と、概略位置と、衛星位置とに基づいて、第２の仕様に適合する複数の種類の測位補正情報の生成に使用される要素となる複数の要素データを、演算によって生成する演算処理部と、
    　前記演算処理部が生成した複数の要素データに基づいて、第２の仕様に適合する複数種類の測位補正情報を生成する変換計算部と
    を備えたことを特徴とする変換装置。
  2. 　前記変換装置は、
    　測位する位置に起因する誤差である位置起因誤差を補正するための補正情報を、概略位置と、衛星位置とに基づいて、要素データとして生成する補正情報生成部を備え、
    　前記変換計算部は、
    　前記演算処理部が生成した複数の要素データと、前記補正情報生成部が生成した複数の要素データとに基づいて、第２の仕様に適合する複数種類の測位補正情報を生成することを特徴とする請求項１記載の変換装置。
  3. 　前記補正情報生成部は、
    　固体地球潮汐効果である要素データと、フェイズワインドアップである要素データとを生成することを特徴とする請求項２記載の変換装置。
  4. 　前記演算処理部は、
    　測位情報を送信する衛星に起因する測位誤差を補正するためのそれぞれの測位補正情報として、衛星軌道誤差、衛星信号バイアス及び衛星時計誤差を取得し、測位情報の伝搬経路に起因する測位誤差を補正するためのそれぞれの測位補正情報として、対流圏遅延情報及び電離層遅延情報を取得することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の変換装置。
  5. 　コンピュータに、
    　第１の仕様に適合する複数種類の測位補正情報であって、測位情報を送信する衛星に起因する測位誤差と、測位情報の伝搬経路に起因する測位誤差とを補正するための複数種類の測位補正情報である各種類の測位補正情報と、測位結果である概略位置と、概略位置の計算の元になる測位情報を送信する衛星の衛星位置とを取得し、取得した各種類の測位補正情報と、概略位置と、衛星位置とに基づいて、第２の仕様に適合する複数の種類の測位補正情報の生成に使用される要素となる複数の要素データを、演算によって生成する処理と、
    　生成された複数の要素データに基づいて、第２の仕様に適合する複数種類の測位補正情報を生成する処理と
    を実行させるためのプログラム。
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