JP2008039690A - Carrier-wave phase type position measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衛星信号の搬送波位相の積算値を測定して移動局の測位を行う搬送波位相式測位装置に関する。 The present invention relates to a carrier phase type positioning apparatus that measures a mobile station by measuring an integrated value of a carrier phase of a satellite signal.
近年、測量の分野では、搬送波位相によるGPS測量が広く利用されている。この搬送波位相によるGPS測量では、基準側の受信機と測位側の受信機とが、複数の衛星から送られる衛星信号を同時に受信し、基準側と測位側とで各衛星信号の搬送波位相の積算値をそれぞれ独立に算出する。この搬送波位相の積算値(以下、単に「位相積算値」という)には、搬送波の波長の整数倍に相当する不確定な要素(以下、「整数値バイアス」という)が含まれているが、この整数値バイアスは、時計誤差等とは異なり、位相積算値の一重位相差や二重位相差を取ることによっても消去することができない。このため、GPS測量の分野において、位相積算値の三重位相差を取ることで不確定要素である整数値バイアスを消去することや、整数値バイアスそのものを求める技術が提案されている。 In recent years, GPS surveying using a carrier phase has been widely used in the field of surveying. In this GPS survey using the carrier phase, the reference side receiver and the positioning side receiver simultaneously receive satellite signals sent from a plurality of satellites, and the reference side and the positioning side integrate the carrier phase of each satellite signal. Each value is calculated independently. The integrated value of the carrier phase (hereinafter simply referred to as “phase integrated value”) includes an indeterminate element (hereinafter referred to as “integer value bias”) corresponding to an integral multiple of the wavelength of the carrier. Unlike the clock error or the like, this integer value bias cannot be eliminated by taking a single phase difference or a double phase difference of the phase integration value. For this reason, in the field of GPS surveying, a technique has been proposed in which the integral value bias, which is an uncertain factor, is eliminated by taking the triple phase difference of the phase integration value, or the integer value bias itself is obtained.
ここで、整数値バイアスを確定する技術として、カルマンフィルタを用いる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。この技術では、測位側の位置と整数値バイアスを状態変数とし、基準側に対する測位側の位相積算値の一重位相差を観測量として、観測を重ねる毎に前記状態変数を更新する追尾フィルタが構成される。また、整数値バイアスを確定するその他の技術として、整数値バイアスを含んだ搬送波の二重位相差を用いて、最小二乗法により所定の条件で二重位相差の整数値バイアスを求める技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
ところで、上述の各従来技術は、測位側が長時間固定されていることを前提とした測量の分野での技術であるため、測位側が移動し得る技術分野(例えば、移動局の位置を測位する分野)では適用できない(即ち、整数値バイアスを高精度に確定できない)という、問題点がある。 By the way, each of the above-described conventional techniques is a technique in the field of surveying on the assumption that the positioning side is fixed for a long time. Therefore, a technical field in which the positioning side can move (for example, a field in which the position of a mobile station is measured). ) Cannot be applied (that is, the integer value bias cannot be determined with high accuracy).
そこで、本発明は、測位側が移動している場合であっても高精度な測位を実現できる搬送波位相式測位装置の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a carrier phase type positioning device that can realize highly accurate positioning even when the positioning side is moving.
上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、移動局及び既知点で衛星信号を受信して取得する衛星データに基づいて移動局の測位を行う搬送波位相式測位装置であって、
移動局及び既知点で受信した衛星信号の搬送波位相の積算値の1重又は2重位相差を観測量とし、移動局の位置と搬送波位相の積算値に含まれる整数値バイアスの1重又は2重位相差とを状態変数とするシステムモデルに、移動局の移動履歴から該移動局の現時刻の状態を推定する移動体モデルを導入して、複数エポックでの衛星データに基づいて前記状態変数を推定して測位を行うこと特徴とする、搬送波位相式測位装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, there is provided a carrier phase type positioning device that performs positioning of a mobile station based on satellite data acquired by receiving a satellite signal at a mobile station and a known point,
Single or double phase difference of integrated value of carrier phase of mobile station and satellite signal received at known point is observed amount, and single or two of integer bias included in integrated value of position of mobile station and carrier phase Introducing a mobile body model that estimates the current time state of a mobile station from a mobile station's movement history to a system model having a multiple phase difference as a state variable, the state variable based on satellite data at multiple epochs A carrier wave phase type positioning device is provided, which performs positioning by estimating.
本局面において、前記移動局の移動履歴は、移動局の位置、速度、加速度及び加加速度の少なくとも何れかに関わるものであってよい。前記移動体モデルは、移動局の速度及び加速度の少なくとも何れかを1次のマルコフ過程と仮定して構築されるものであってよい。前記状態変数の推定は、カルマンフィルタ又は最小二乗法若しくはその類の最小二乗原理の適用により実行されるものであってよい。 In this aspect, the movement history of the mobile station may relate to at least one of the position, speed, acceleration, and jerk of the mobile station. The mobile body model may be constructed on the assumption that at least one of speed and acceleration of the mobile station is a first-order Markov process. The estimation of the state variable may be performed by applying a Kalman filter, a least square method or the like least square principle.
また、本発明の一局面によれば、移動局の位置を状態変数とすると共に、移動局の速度、加速度及び加加速度の少なくとも何れか1つを状態変数とし、移動局と既知点で観測される衛星信号の搬送波位相の積算値を観測データとするシステムモデルを用いて、搬送波位相の積算値に含まれる整数値バイアスを推定し、該推定した整数値バイアスを用いて移動局の位置を測位することを特徴とする、搬送波位相式測位装置が提供される。 Further, according to one aspect of the present invention, the position of the mobile station is set as a state variable, and at least one of the mobile station's speed, acceleration, and jerk is set as a state variable, and the mobile station is observed at a known point. Using the system model that uses the integrated value of the carrier phase of the satellite signal as observation data, the integer bias included in the integrated value of the carrier phase is estimated, and the position of the mobile station is determined using the estimated integer value bias. A carrier wave phase type positioning device is provided.
本発明によれば、測位側が移動している場合であっても高精度な測位を実現できる搬送波位相式測位装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a carrier phase type positioning device that can realize highly accurate positioning even when the positioning side is moving.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る搬送波位相式測位システムの構成図である。図1に示すように、GPS測位システムは、地球周りを周回するGPS衛星10と、地球上の所定位置(既知点)に設置される固定型の基準局20と、地球上に位置し地球上を移動しうる移動局30とから構成される。
FIG. 1 is a block diagram of a carrier phase type positioning system according to the present invention. As shown in FIG. 1, the GPS positioning system includes a
GPS衛星10は、航法メッセージを地球に向けて常時放送する。航法メッセージには、対応するGPS衛星10に関する軌道情報、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、C/Aコードにより拡散されL1搬送波(周波数:1575.42MHz)に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。
The
尚、現在、24個のGPS衛星10が高度約20,000kmの上空で地球を一周しており、各4個のGPS衛星10が55度ずつ傾いた6つの地球周回軌道面に均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも5個以上のGPS衛星10が観測可能である。
Currently, 24
図2は、図1の搬送波位相式GPS測位システムのより詳細な構成図である。移動局30は、GPS受信機32を備える。GPS受信機32内には、その周波数がGPS衛星10の搬送周波数と一致する発振器(図示せず)が内蔵されている。GPS受信機32は、GPSアンテナ32aを介してGPS衛星10から受信した電波(衛星信号)を中間周波数に変換後、GPS受信機32内で発生させたC/Aコードを用いてC/Aコード同期を行い、航法メッセージを取り出す。
FIG. 2 is a more detailed configuration diagram of the carrier phase GPS positioning system of FIG. The
また、GPS受信機32は、各GPS衛星10iからの搬送波に基づいて、搬送波位相の位相積算値Φiuを計測する。尚、位相積算値Φiuについて、添え字i(=1,2,・・・)は、各GPS衛星10iに割り当てられた番号を示し、添え字uは移動局30側での積算値であることを示す。位相積算値Φiuは、次式に示すように、搬送波受信時刻tでの発振器の位相Θiu(t)と、GPS衛星10iでの衛星信号発生時の搬送波位相Θiu(t−τ)との差として得られる。
Φiu(t)=Θiu(t)−Θiu(t−τu)+Niu+εiu(t) 式(1)
ここで、τuは、GPS衛星10からGPS受信機32までのトラベル時間を示し、εiuは、ノイズ(誤差)を表わす。尚、位相差の観測開始時点では、GPS受信機32は、搬送波位相の1波長以内の位相を正確に測定できるが、それが何波長目に相当するかを確定できない。このため、位相積算値Φiu(t)には、上式に示すように、不確定な要素として整数値バイアスNiuが導入される。
Further, the
Φ iu (t) = Θ iu (t) −Θ iu (t−τ u ) + N iu + ε iu (t) Equation (1)
Here, τ u represents the travel time from the
移動局30は、また、携帯電話等の通信機33を備える。通信機33は、後述する如く、基準局20側の携帯電話基地局等のような通信施設23と双方向通信を行うように構成されている。
The
基準局20は、GPSアンテナ22aを備えるGPS受信機22を有する。GPS受信機22は、移動局30のGPS受信機32と同様に、各GPS衛星10iからの搬送波に基づいて、次式に示すように、搬送波受信時刻tにおける搬送波位相の積算値Φik(t)を計測する。
Φik(t)=Θik(t)−Θik(t−τk)+Nik+εik(t) 式(2)
尚、Nikは、整数値バイアスを示し、εikは、ノイズ(誤差)を表わす。尚、位相積算値Φikについて、添え字kは基準局20側での積算値であることを示す。基準局20は、計測した位相積算値Φikを通信施設23を介して移動局30に送信する。尚、基準局20は、所定領域に複数設置されている。各基準局20と通信施設23(複数も可)とは、図2に示すように、インターネット等のネットワークを介して接続されてよく、若しくは、各基準局20毎に通信施設23が設けられてもよい。前者の構成では、移動局30は、通信施設23との間で通信可能な状態である限り、各基準局20が受信した情報を得ることができる。
The
Φ ik (t) = Θ ik (t) −Θ ik (t−τ k ) + N ik + ε ik (t) Equation (2)
N ik represents an integer value bias, and ε ik represents noise (error). For the phase integrated value Φ ik , the subscript k indicates an integrated value on the
図3は、移動局30に搭載される本発明による搬送波位相式測位装置34(以下、「測位装置34」という)の一実施例を示す機能ブロック図である。本実施例の測位装置34は、演算器40を中心に構成され、演算器40には、上述のGPS受信機32及び通信機33に接続されている。演算器40には、更に、移動局30に搭載される各種センサ50が接続される。尚、演算器40は、GPS受信機32に内蔵されるものであってもよい。また、移動局30が車両の場合、GPS受信機32及び演算器40及び/又は通信機33は、ナビゲーション装置内に実装されてよい。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an embodiment of a carrier phase positioning device 34 (hereinafter referred to as “positioning device 34”) according to the present invention mounted on the
演算器40は、マイクロコンピューターから構成されてよく、図3に示すように、衛星位置算出部42と、整数値バイアス推定部48とを含む。
The
衛星位置算出部42は、GPS受信機32が受信した航法メッセージの軌道情報に基づいて、観測可能な各GPS衛星10iの、時刻tにおけるワールド座標系での位置(Xi(t)、Yi(t)、Zi(t))を計算する。尚、GPS衛星10は、人工衛星の1つであるので、その運動は、地球重心を含む一定面内(軌道面)に限定される。また、GPS衛星10の軌道は地球重心を1つの焦点とする楕円運動であり、ケプラーの方程式を逐次数値計算することで、軌道面上でのGPS衛星10の位置が計算できる。また、搬送波受信時刻tでの各GPS衛星10iの位置(Xi(t)、Yi(t)、Zi(t))は、GPS衛星10の軌道面とワールド座標系の赤道面が回転関係にあることを考慮して、軌道面上でのGPS衛星10の位置を3次元的な回転座標変換することで得られる。尚、ワールド座標系とは、図4に示すように、地球重心を原点として、赤道面内で互いに直交するX軸及びY軸、並びに、この両軸に直交するZ軸により定義される。
Based on the orbit information of the navigation message received by the
整数値バイアス推定部48では、各GPS衛星10iに係る観測データ(特に、移動局30が通信機33を介して受信する基準局20側の位相積算値Φik、及び、移動局30側の位相積算値Φiu)に基づいて整数値バイアスが推定される。以下、その手順を説明する。
In the integer value
時刻tにおける2つのGPS衛星10j、10h(i=j、h、但し、j≠h)に関する位相積算値の2重位相差は、次式となる。
Φjh ku=(Φjk(t)−Φju(t))−(Φhk(t)−Φhu(t)) 式(7)
一方、位相積算値の2重位相差Φjh kuは、(GPS衛星10iとGPS受信機22若しくは32との距離)=(搬送波の波長L)×(位相積算値)という物理的な意味合いから、次のようになる。
The double phase difference between the phase integration values for the two
Φ jh ku = (Φ jk (t) −Φ ju (t)) − (Φ hk (t) −Φ hu (t)) Equation (7)
On the other hand, the double phase difference Φ jh ku of the phase integration value is based on the physical meaning of (distance between
整数値バイアス推定部48では、次の状態方程式が設定される。
η(i+1)=F・η(i)+u(i) 式(9)
ここで、η(i)は、観測周期i(=1,2...)での状態変数を表わし、移動局30の位置[Xu(i)、Yu(i)、Zu(i)]、移動局30の速度[Vx(i)、Vy(i)、Vz(i)]及び、nz個のGPS衛星101〜nzが観測可能な場合の整数値バイアスの2重位相差であり、η=[Xu、Yu、Zu、Vx、Vy、Vz、N11 ku、N12 ku、...、N1nz ku]Tである(Tは転置を表す)。また、uは、外乱(システム雑音:正規性白色雑音)である。
In the integer value
η (i + 1) = F · η (i) + u (i) Equation (9)
Here, eta (i) represents the state variables of the observation period i (= 1,2 ...), the position of the mobile station 30 [X u (i), Y u (i), Z u (i )], the speed of the mobile station 30 [Vx (i), Vy (i), Vz (i)] and, the double difference of the integer bias when n z number of GPS satellites 10 1~Nz is observable in and, η = [X u, Y u, Z u, Vx, Vy, Vz, N 11 ku, N 12 ku,. . . , N 1nz ku ] T ( T represents transposition). U is a disturbance (system noise: normal white noise).
この状態方程式には、移動局30の移動履歴から該移動局30の現時刻の状態を予測する移動体モデルに基づくものとなっている。ここでは、移動局30の速度vを一次のマルコフ過程と仮定すると、速度に関する状態方程式を、次のように表すことができる。
This state equation is based on a mobile object model that predicts the current time state of the
式(9)において、 In equation (9),
また、システム雑音u(i)の共分散行列は、 The covariance matrix of system noise u (i) is
整数値バイアス推定部48では、次の観測方程式が採用される。
Z(i)=H(i)・η(i)+V(i) 式(10)
を用いて、ここで、Z及びVは、それぞれ、観測量及び観測ノイズ(正規性白色雑音)を示す。式(10)の観測量Zは、位相積算値の2重位相差(上記式(7)参照)である。上記式(9)の状態方程式は線形であるが、観測量Zは、状態変数Xu、Yu及びZuに関して非線形であるため、式(8)の各項が状態変数Xu、Yu及びZuのそれぞれで偏微分され、式(10)の観測行列Hが求められる。
The integer value
Z (i) = H (i) · η (i) + V (i) Equation (10)
Here, Z and V indicate an observation amount and an observation noise (normal white noise), respectively. The observation amount Z in the equation (10) is a double phase difference (see the above equation (7)) of the phase integration value. State equation of the equation (9) is a linear, observation quantity Z is the state variable X u, Y since it is non-linear with respect to u and Z u, each term state variable X u of the formula (8), Y u And Z u are partially differentiated to obtain the observation matrix H of Equation (10).
上記式(9)の状態方程式及び上記式(10)の観測方程式にカルマンフィルタを適用すると、以下の式が得られる。
時間更新として、
η(i)(−)=η(i−1)(+) 式(11)
P(i)(−)=P(i−1)(+)+Q(i−1) 式(12)
また、観測更新として、
K(i)=P(i)(−)・HT(i)・(H(i)・P(i)(−)・HT(i)+R(i))−1 式(13)
η(i)(+)=η(i)(−)+K(i)・(Z(i)−H(i)・η(i)(−)) 式(14)
P(i)(+)=P(i)(−)−K(i)・H(i)・P(i)(−) 式(15)
ここで、Q,Rは、外乱uの共分散行列及び観測ノイズVの共分散行列をそれぞれ表わす。尚、上記式(11)及び式(14)がフィルタ方程式、上記式(13)がフィルタゲイン、上記式(12)及び式(15)が共分散方程式となる。また、上付き文字で示す(−)及び(+)は、更新前後を示す。
When the Kalman filter is applied to the state equation of the above equation (9) and the observation equation of the above equation (10), the following equation is obtained.
As time update,
η (i) (−) = η (i−1) (+) Equation (11)
P (i) (−) = P (i−1) (+) + Q (i−1) Formula (12)
As an observation update,
K (i) = P (i) (−) · H T (i) · (H (i) · P (i) (−) · H T (i) + R (i)) −1 Formula (13)
η (i) (+) = η (i) (−) + K (i) · (Z (i) −H (i) · η (i) (−) ) Equation (14)
P (i) (+) = P (i) (−) −K (i) · H (i) · P (i) (−) Equation (15)
Here, Q and R represent the covariance matrix of the disturbance u and the covariance matrix of the observation noise V, respectively. The above equations (11) and (14) are filter equations, the above equation (13) is a filter gain, and the above equations (12) and (15) are covariance equations. In addition, (-) and (+) indicated by superscript indicate before and after updating.
図5は、本実施例の測位装置34により実行される主要処理を示すフローチャートである。図5に示す処理ルーチンは、GPS受信機22,32による位相積算値の演算周期毎(観測周期毎)に実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing main processing executed by the positioning device 34 of the present embodiment. The processing routine shown in FIG. 5 is executed every calculation period (each observation period) of the phase integration value by the
先ずステップ100において、衛星情報(各GPS衛星10iの位置情報、各GPS衛星10iに対する基準局20側の位相積算値、及び、各GPS衛星10iに対する移動局30側の位相積算値)が観測周期毎に取得される。
First, at step 100, the satellite information (position information of each
初回の観測周期i(=1)に対しては、ステップ110及び120の処理が実行される。即ち、ステップ110では、コード2重位相差による初期位置算出処理が実行される。具体的には、衛星信号に含まれるC/AコードやPコードのようなPRNコード(擬似雑音符号)に基づいて基準局20側及び移動局30側の双方で計測される擬似距離ρk、ρuの2重位相差を観測量として、最小二乗法若しくはカルマンフィルタを用いて、移動局30の位置[Xu(i)、Yu(i)、Zu(i)]を推定する。また、ステップ120では、この推定値[Xu(i)、Yu(i)、Zu(i)]に基づいて初期バイアス値(=整数値バイアスの2重位相差の初期値)が推定される。これら推定値は、比較的大きな誤差を含みうるので、専ら状態変数の初期値η0として、解の収束を早めるために利用されるものであってよい。
For the first observation period i (= 1), the processing of steps 110 and 120 is executed. That is, in step 110, an initial position calculation process using a code double phase difference is executed. Specifically, pseudo distances ρ k and ρ measured on both the
初回より後の観測周期i(>1)に対しては、ステップ130の処理が観測周期毎に繰り返し実行され、複数の観測周期で得た衛星情報に基づいて、上述の移動体モデルを導入したカルマンフィルタにより状態変数が導出(推定)されていく。即ち、ステップ130では、観測周期毎に上記式(11)乃至式(15)により時間・観測更新が行われ、前回周期の各共分散及び状態変数の推定値を引き継ぎながら測位算出が実行される。 For the observation period i (> 1) after the first time, the process of step 130 is repeatedly executed for each observation period, and the above-described moving body model is introduced based on satellite information obtained in a plurality of observation periods. State variables are derived (estimated) by the Kalman filter. That is, in step 130, time and observation are updated by the above formulas (11) to (15) for each observation period, and positioning calculation is performed while taking over the covariance and state variable estimates of the previous period. .
ステップ140では、測位解を算出・出力する処理が実行される。上記ステップ130から得られる整数値バイアスの推定値は、実数解として求められる。しかし、整数値バイアスは、実際には整数値であるので、求めた実数解に対して最も近い整数解(即ち、波数)を求める。この手法としては、整数値バイアスの無相関化をはかり、整数解の探索空間を狭めて解を特定するLA
MBDA法等が使用されてよい。また、GPS受信機22、32が、GPS衛星10から発射されるL1波及びL2波の双方を受信可能な2周波受信機である場合には、L1波及びL2波のそれぞれに対して上述と同様の推定を同時・並列的に実行し、双方の周期の和(ワイドレーン)を作成して整数値バイアスの整数解の候補を絞り込んでもよい。また、衛星信号に乗せられるC/AコードやPコード若しくはその類のPRNコード(擬似雑音符号)を用いて導出される擬似距離の1重又は2重位相差を上述の状態変数に組み込んでもよい。
In
An MBDA method or the like may be used. In addition, when the
このようにして整数値バイアスの整数解が確定されると、以後、サイクルスリップが生じない限り、移動局30の位置は、当該整数値バイアスの整数解を用いた測位により高精度に算出できる。
When the integer solution of the integer value bias is thus determined, the position of the
以上のとおり、本実施例によれば、移動局30が移動しながらでも状態変数(測位、整数値バイアス)の算出が可能であり、また、移動局30の過去の移動状態から現在時刻の移動状態を予測する移動体モデルをカルマンフィルタに導入することで、移動局30の移動に起因したモデル推定誤差が減少し(推定誤差のバイアスを取り除くことができ)、状態変数の算出精度が向上する。また、フィードフォワード的にモデル誤差を消去できるので状態変数(測位、整数値バイアス)の算出精度が向上すると共に、測位開始までの時間を短縮できる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to calculate a state variable (positioning, integer value bias) while the
尚、上述の本実施例では、移動局30の速度vを一次のマルコフ過程と仮定して移動体モデルを構成しているが、例えば、移動局30の加速度を一次のマルコフ過程と仮定して移動体モデルを構成してもよい。即ち、移動体モデルは、位置、速度、加速度、加加速度(加速度の微分値)のような移動局30の移動状態を表すことができる任意のパラメータを用いて構成されてよい。
In the above-described embodiment, the mobile body model is constructed assuming that the velocity v of the
図6は、本実施例による測位装置34により実現される高い測位精度を実証する試験データである。図6(A)は、本実施例のアルゴリズムが適用された構成(移動体モデルをカルマンフィルタに導入する構成)による測位結果を緯度・経度で示している。図6(B)は、対照として、移動体モデルをカルマンフィルタに導入しない構成による測位結果を示している。 FIG. 6 is test data demonstrating high positioning accuracy realized by the positioning device 34 according to the present embodiment. FIG. 6A shows the positioning result by latitude / longitude according to the configuration to which the algorithm of the present embodiment is applied (the configuration in which the moving body model is introduced into the Kalman filter). FIG. 6B shows a positioning result by a configuration in which the moving body model is not introduced into the Kalman filter as a control.
移動体モデルをカルマンフィルタに導入しない場合には、図6(B)に示すように、移動体30(車両)がカーブ等を走行する際に、当該移動の大きな変化に追従できず、解の誤差が大きいのに対して、本実施例のアルゴリズムが適用された場合、図6(A)に示すように、良好な精度の解が求めることが可能となっている。 When the moving body model is not introduced into the Kalman filter, as shown in FIG. 6B, when the moving body 30 (vehicle) travels on a curve or the like, it cannot follow a large change in the movement, resulting in an error in the solution. On the other hand, when the algorithm of this embodiment is applied, a solution with good accuracy can be obtained as shown in FIG.
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、上述した実施例では、上記式(9)の状態方程式及び上記式(10)の観測方程式にカルマンフィルタを適用するものであったが、本発明は、最小二乗法やベイズ法等の他の推定手法を適用する構成に対しても適用可能である。 For example, in the above-described embodiment, the Kalman filter is applied to the state equation of the above equation (9) and the observation equation of the above equation (10). However, the present invention is not limited to other methods such as the least square method or the Bayes method. The present invention can also be applied to a configuration to which the estimation method is applied.
また、上述した実施例において、上記式(10)の観測方程式に、移動局30の速度vに関する観測量が導入されてもよい。この場合、例えば、衛星信号(電波)のドップラシフトの計算結果に基づいて、移動局30の速度vが観測されてもよく、また、擬似距離の距離変化(擬似距離変化率)の観測結果に基づいて、移動局30の速度vが観測されてもよい。また、移動局30が車両の場合、車速センサ、ヨーレートセンサなどの車載センサの検出値が協働的に用いられてもよい。
In the embodiment described above, an observation amount related to the speed v of the
また、上述した実施例において、上記式(9)の状態方程式に状態変数として移動局30の速度vを入れず、上記式(11)の状態変数[Xu(i)、Yu(i)、Zu(i)]の時間更新する際に、上述のような移動体モデルに基づく動的状態量が考慮されてもよい。
Further, in the embodiments described above, without a velocity v of the
また、上述した実施例では、上述の如く2重位相差を取ることでGPS受信機22,32内での発振器の初期位相、及び、時計誤差等の影響を消去しているが、GPS衛星10の初期位相及びGPS時計誤差のみを消去できる一重位相差を取る構成や、位相差を一切取らない構成であってもよい。また、本実施例では、電離層屈折効果、対流圏屈折効果及びマルチパスの影響を無視しているが、これらを考慮するものであってもよい。
In the above-described embodiment, the influence of the initial phase of the oscillator and the clock error in the
また、上述の説明では、便宜上、GPS衛星101を参照衛星としている場合があるが、移動局30と基準局20の位置等に依存して、他のGPS衛星10i(=2,3・・・)が参照衛星となりえる。
In the above description, for convenience, there is a case that a reference satellite to a
また、上述の説明では、移動局30の例として車両を挙げたが、移動局30は、受信機32及び/又は演算器40が実装されたホークリフト、ロボットや、受信機32及び/又は演算器40を内蔵する携帯電話等の情報端末を含む。
In the above description, a vehicle is given as an example of the
10 GPS衛星
20 基準局
22 基準局側GPS受信機
30 移動局
32 移動局側GPS受信機
34 搬送波位相式測位装置
40 演算器
42 衛星位置算出部
48 整数値バイアス推定部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
移動局及び既知点で受信した衛星信号の搬送波位相の積算値の1重又は2重位相差を観測量とし、移動局の位置と搬送波位相の積算値に含まれる整数値バイアスの1重又は2重位相差とを状態変数とするシステムモデルに、移動局の移動履歴から該移動局の現時刻の状態を予測する移動体モデルを導入して、複数エポックでの衛星データに基づいて前記状態変数を推定して測位を行うこと特徴とする、搬送波位相式測位装置。 A carrier phase type positioning device that performs positioning of a mobile station based on satellite data acquired by receiving satellite signals at a mobile station and known points,
Single or double phase difference of integrated value of carrier phase of mobile station and satellite signal received at known point is observed amount, and single or two of integer bias included in integrated value of position of mobile station and carrier phase Introducing a mobile model that predicts the current time state of the mobile station from the movement history of the mobile station to a system model having a multiple phase difference as a state variable, the state variable based on satellite data in a plurality of epochs A carrier phase type positioning device characterized in that positioning is performed by estimating.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008058164A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Hitachi Ltd | Positioning method and device therefor |
WO2009136254A1 (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Inter-mobile body carrier phase positioning device and method |
JP2010002258A (en) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Japan Radio Co Ltd | Velocity measuring device and displacement measuring device |
JP2010066106A (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Japan Radio Co Ltd | Acceleration measuring device |
JP2013108960A (en) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Toyota Central R&D Labs Inc | Positioning device and program |
CN104459744A (en) * | 2014-12-15 | 2015-03-25 | 湖南航天电子科技有限公司 | Virtual stable baseline satellite orientation method and device |
JP2017535762A (en) * | 2014-10-06 | 2017-11-30 | シエラ・ネバダ・コーポレイション | Monitor-based ambiguity verification to enhance the quality of guidance |
KR101843004B1 (en) | 2017-11-15 | 2018-03-29 | 한국 천문 연구원 | Global precise point positioning apparatus using inter systm bias of multi global satellite positioning systems and the method thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10253734A (en) * | 1997-03-12 | 1998-09-25 | Japan Radio Co Ltd | Positioning device |
JP2001174275A (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Furuno Electric Co Ltd | Hybrid navigation and its apparatus |
JP2001201553A (en) * | 1999-11-22 | 2001-07-27 | Nokia Mobile Phones Ltd | General positioning system, and multiple model navigation filter having hybrid positioning function |
JP2005147952A (en) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Toyota Motor Corp | Device for detecting position, and method therefor |
WO2006022318A1 (en) * | 2004-08-25 | 2006-03-02 | The Ritsumeikan Trust | Independent positioning device and independent positioning method |
-
2006
- 2006-08-09 JP JP2006217314A patent/JP2008039690A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10253734A (en) * | 1997-03-12 | 1998-09-25 | Japan Radio Co Ltd | Positioning device |
JP2001201553A (en) * | 1999-11-22 | 2001-07-27 | Nokia Mobile Phones Ltd | General positioning system, and multiple model navigation filter having hybrid positioning function |
JP2001174275A (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Furuno Electric Co Ltd | Hybrid navigation and its apparatus |
JP2005147952A (en) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Toyota Motor Corp | Device for detecting position, and method therefor |
WO2006022318A1 (en) * | 2004-08-25 | 2006-03-02 | The Ritsumeikan Trust | Independent positioning device and independent positioning method |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008058164A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Hitachi Ltd | Positioning method and device therefor |
WO2009136254A1 (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Inter-mobile body carrier phase positioning device and method |
US8593340B2 (en) | 2008-05-07 | 2013-11-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Inter-mobile body carrier phase positioning device and method |
JP2010002258A (en) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Japan Radio Co Ltd | Velocity measuring device and displacement measuring device |
JP2010066106A (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Japan Radio Co Ltd | Acceleration measuring device |
JP2013108960A (en) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Toyota Central R&D Labs Inc | Positioning device and program |
JP2017535762A (en) * | 2014-10-06 | 2017-11-30 | シエラ・ネバダ・コーポレイション | Monitor-based ambiguity verification to enhance the quality of guidance |
CN104459744A (en) * | 2014-12-15 | 2015-03-25 | 湖南航天电子科技有限公司 | Virtual stable baseline satellite orientation method and device |
KR101843004B1 (en) | 2017-11-15 | 2018-03-29 | 한국 천문 연구원 | Global precise point positioning apparatus using inter systm bias of multi global satellite positioning systems and the method thereof |
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