JP2008298443A - Multipath detection device, positioning device, attitude azimuth orientation device, multipath detection method, and multipath detection program - Google Patents

Multipath detection device, positioning device, attitude azimuth orientation device, multipath detection method, and multipath detection program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To orient highly accurately a position and an attitude angle based on observation information of a carrier wave with no influence by a multipath. <P>SOLUTION: A phase difference calculation part 130 calculates a single difference or a double difference of a carrier wave phase between each GPS antenna 951 relative to each carrier wave from each GPS satellite, based on each carrier wave phase showing a distance between each GPS satellite and each GPS antenna 951 by the number of carrier waves. A LOS vector calculation part 140 calculates a LOS vector to each GPS satellite based on a navigation message and a single positioning result. A baseline length calculation part 150 calculates the baseline length between each GPS antenna 951 based on the single difference or the double difference of the carrier wave phase and the LOS vector. A multipath determination part 160 determines whether or not a multipath wave is included in each carrier wave used for calculating an observation baseline length by comparing the calculated observation baseline length with a known baseline length. A position attitude azimuth orientation part 120 orients a position attitude based on observation information of the carrier wave which is not a multipath wave. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、複数のGPS(Global Positioning System)受信機を用いたマルチパス検出装置、マルチパス検出方法、マルチパス検出プログラムおよびマルチパス除去機能のついた測位装置/姿勢方位標定装置に関するものである。   The present invention relates to, for example, a multipath detection device, a multipath detection method, a multipath detection program, and a positioning device / attitude orientation determination device having a multipath removal function using a plurality of GPS (Global Positioning System) receivers. It is.

GPSは、アンテナに到達した衛星からの測位信号(搬送波、電波)の伝播時間を計測してアンテナの衛星からの距離を観測し、また測位信号が示す航法メッセージより衛星の位置を計算し、これらの情報を元に三角測量の原理でアンテナの位置を測位するシステムである。GPSにおいて、衛星からの測位信号が直接ではなく、建物等に反射した後にアンテナに到達する事象であるマルチパスは、測位信号の伝播時間に遅延を起こすため、測位精度劣化の大きな原因の一つとなる。
マルチパスを抑制する方法として、グランドプレーン、チョークリングや電波吸収体の設置、アンテナ及び相関器の工夫などがある。しかし、1つの手段だけでマルチパスを完全に検出することは難しく、可能な限りの対策を施すことが理想的である。
また、GPSは姿勢決定に用いることもでき、この場合は必ず複数のアンテナが必要になる。
特開平11−94573号公報
GPS measures the propagation time of positioning signals (carrier waves, radio waves) from satellites that have arrived at the antenna, observes the distance from the satellite of the antenna, and calculates the position of the satellite from the navigation message indicated by the positioning signal. It is a system that measures the position of the antenna by the principle of triangulation based on this information. In GPS, multipath, which is an event that arrives at an antenna after being reflected by a building or the like rather than directly from a satellite, causes a delay in the propagation time of the positioning signal. Become.
As a method for suppressing multipath, there are a ground plane, a choke ring, a radio wave absorber, an antenna and a correlator. However, it is difficult to detect a multipath completely with only one means, and it is ideal to take measures as much as possible.
The GPS can also be used for attitude determination, and in this case, a plurality of antennas are necessarily required.
JP-A-11-94573

本発明は、例えば、マルチパスの影響が無い搬送波の観測情報に基づいて高精度に位置および姿勢角を標定することを目的とする。   An object of the present invention is, for example, to determine a position and an attitude angle with high accuracy based on observation information of a carrier wave that is not affected by multipath.

本発明のマルチパス検出装置は、複数のGPS(Global Positioning System)アンテナがGPSアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各GPS衛星から送信され各GPSアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置であり、各GPS衛星と各GPSアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてGPSアンテナ間における同じGPS衛星との搬送波位相の差をCPU(Central Proccessing Unit)を用いて算出する位相差算出部と、前記位相差算出部が算出したGPSアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のGPSアンテナから特定のGPS衛星への方向を示すLOS(Line Of Sight)ベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したLOSベクトルとに基づいてGPSアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてCPUを用いて算出する基線長算出部と、予め算出されたGPSアンテナ間の距離を示す既知基線長と前記基線長算出部が算出した観測基線長とをCPUを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定部とを備えたことを特徴とする。   The multipath detection apparatus according to the present invention is configured such that a plurality of GPS (Global Positioning System) antennas are transmitted from each GPS satellite and received by each GPS antenna in a moving body in which a relative position between the GPS antennas is fixed. Is a multipath detection device that detects whether or not a multipath wave is included therein, and receives carrier phase information indicating the distance between each GPS satellite and each GPS antenna in terms of the number of carrier waves. Based on the information, a phase difference calculation unit that calculates a carrier phase difference between the GPS antennas with the same GPS satellite using a CPU (Central Processing Unit), and a carrier phase between the GPS antennas calculated by the phase difference calculation unit Specific GPS antennas identified by difference and any method LOS (Line Of Light) vector indicating the direction from the GPS to a specific GPS satellite is input, and the baseline length indicating the distance between the GPS antennas is observed based on the input carrier phase difference and the input LOS vector. A baseline length calculation unit that is calculated using a CPU, a known baseline length that indicates a distance between GPS antennas that is calculated in advance, and an observation baseline length that is calculated by the baseline length calculation unit are compared using the CPU. A multipath determination unit that determines that a multipath wave is included in each carrier wave used for calculation of the observation baseline length when the length differs from a known baseline length by a predetermined threshold or more. And

本発明によれば、例えば、マルチパスの影響が無い搬送波を特定することができるため、マルチパスの影響が無い搬送波の観測情報に基づいて高精度に位置および姿勢角を標定することができる。   According to the present invention, for example, it is possible to specify a carrier wave that is not affected by multipath, and therefore it is possible to determine the position and attitude angle with high accuracy based on observation information of a carrier wave that is not affected by multipath.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1における位置姿勢標定システム100の構成の概要図である。
位置姿勢標定システム100は図1に示すようなプラットフォーム954が固定して設置された移動体(例えば、車両)の位置(例えば、3次元座標)および姿勢角(例えば、ロール[回転角]、ピッチ[仰角]、ヨー[方位角]の3軸方向の角度)を標定するシステムである。
プラットフォーム954には複数のGPSアンテナ951と3軸方向の角速度を計測するジャイロ953とが固定して配置されている。つまり、複数のGPSアンテナ951間の相対位置関係は拘束されており、変化しない。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration of a position and orientation determination system 100 according to the first embodiment.
The position / orientation locating system 100 includes a position (for example, three-dimensional coordinates) and a posture angle (for example, roll [rotation angle], pitch) of a moving body (for example, a vehicle) in which a platform 954 as shown in FIG. (Elevation angle) and yaw [azimuth angle] in three axis directions).
A plurality of GPS antennas 951 and a gyro 953 that measures angular velocities in three axial directions are fixedly disposed on the platform 954. That is, the relative positional relationship between the plurality of GPS antennas 951 is restricted and does not change.

位置姿勢標定システム100は、相対位置関係が拘束されることにより移動体が移動しても固定であるGPSアンテナ951間の基線ベクトルの長さ(以下、基線長とする)との関係に基づいて、GPS衛星からGPSアンテナ951に到達した測位信号の搬送波がマルチパス波であるか否かを判定する。そして、位置姿勢標定システム100はマルチパス波でないと判定した搬送波についてGPS受信機952で得られたGPS観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角を標定する。   The position / orientation locating system 100 is based on the relationship with the length of the baseline vector between the GPS antennas 951 (hereinafter referred to as the baseline length) that is fixed even if the moving body moves due to the relative positional relationship being constrained. Then, it is determined whether the carrier wave of the positioning signal reaching the GPS antenna 951 from the GPS satellite is a multipath wave. Then, the position / orientation determination system 100 determines the position and the attitude angle of the moving body based on the GPS observation information obtained by the GPS receiver 952 for the carrier wave determined not to be a multipath wave.

ここで、基線ベクトルとは、2点間の距離と方向とを示すベクトルであり、例えば、図1における主局から従局(1)へのベクトルや主局から従局(2)へのベクトルのことである。
また、マルチパス波とはGPS衛星から発信された搬送波が、直接ではなく、建物等の地物に反射した後にGPSアンテナ951に到達したものであり、GPS衛星からGPSアンテナ951までのマルチパス波の伝搬時間には遅延時間が含まれるため、マルチパス波の伝搬時間に基づいて算出される測位結果には大きな誤差が含まれる。そこで、位置姿勢標定装置101はマルチパス波の判定を行い、マルチパス波以外の搬送波の観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角を標定する。以下、地物で反射したマルチパス波でない搬送波であり、GPS衛星からGPSアンテナ951に直接到達した搬送波を直接波とする。
Here, the base line vector is a vector indicating the distance and direction between two points, for example, the vector from the master station to the slave station (1) or the vector from the master station to the slave station (2) in FIG. It is.
In addition, the multipath wave is a wave in which a carrier wave transmitted from a GPS satellite arrives at the GPS antenna 951 after being reflected directly on a feature such as a building, and the multipath wave from the GPS satellite to the GPS antenna 951. Since the propagation time includes a delay time, the positioning result calculated based on the propagation time of the multipath wave includes a large error. Therefore, the position / orientation locating apparatus 101 determines a multipath wave, and determines the position and attitude angle of the moving body based on observation information of a carrier other than the multipath wave. Hereinafter, a carrier wave that is a non-multipath wave reflected by a feature and directly reaches the GPS antenna 951 from a GPS satellite is referred to as a direct wave.

また、複数のGPSアンテナ951間の相対位置関係が保てるのであれば、必ずしも図1に示すようにプラットフォーム954を設ける必要はない。   Further, as long as the relative positional relationship between the plurality of GPS antennas 951 can be maintained, the platform 954 is not necessarily provided as shown in FIG.

さらに、図1に示す位置姿勢標定システム100は、GPSアンテナ951およびGPS受信機952をプラットフォーム954に3台備えているが、備える台数は2台でも4台以上でも構わない。
例えば、3台のGPS受信機952のうち最低2台がGPSアンテナ951を介してGPS衛星から搬送波を受信できれば、位置姿勢標定装置101はマルチパス波の判定が行え、移動体の3次元座標を特定することができる。また、2台のGPSアンテナ951に到達した搬送波の観測情報に基づいて1つの基線ベクトルが定まり、1つの基線ベクトルに基づいて基線ベクトルに対応する移動体の方位角および仰角が定める。また、もう1台のGPSアンテナ951に到達した搬送波の観測情報に基づいて基線ベクトルがもう1つ定まり、2つの基線ベクトルにより移動体の回転角が定まる。
Furthermore, although the position and orientation determination system 100 shown in FIG. 1 includes three GPS antennas 951 and GPS receivers 952 on the platform 954, the number may be two or four or more.
For example, if at least two of the three GPS receivers 952 can receive a carrier wave from a GPS satellite via the GPS antenna 951, the position and orientation locator 101 can determine multipath waves, and the three-dimensional coordinates of the moving object can be obtained. Can be identified. Further, one base line vector is determined based on observation information of the carrier waves that have reached the two GPS antennas 951, and the azimuth angle and elevation angle of the moving body corresponding to the base line vector are determined based on the one base line vector. Further, another base line vector is determined based on the observation information of the carrier wave that has reached the other GPS antenna 951, and the rotation angle of the moving body is determined by the two base line vectors.

図2は、実施の形態1における位置姿勢標定システム100のハードウェア構成図である。
位置姿勢標定システム100は、複数のGPSアンテナ951と各GPSアンテナ951に接続するGPS受信機952と、3軸方向(ロール角[回転角]、ピッチ角[仰角]、ヨー角[方位角])の角速度を測定するジャイロ953と、位置姿勢標定装置101とを備える。
ジャイロ953は3軸方向(ロール角、ピッチ角、ヨー角)の角速度(アンギュラーレートともいう)を測定して出力する。
各GPS受信機952は、それぞれが接続するGPSアンテナ951にGPS衛星から到達した測位信号(L1、L2、L5など)の搬送波について、搬送波の位相情報、搬送波で伝搬された測位信号が示す航法メッセージ(衛星軌道情報)、搬送波の伝播時間に基づいて算出したGPSアンテナ951とGPS衛星との距離(擬似距離)、擬似距離に基づいて算出したGPSアンテナ951の位置(単独測位結果)などをGPS観測情報として出力する。
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the position and orientation determination system 100 according to the first embodiment.
The position and orientation determination system 100 includes a plurality of GPS antennas 951, a GPS receiver 952 connected to each GPS antenna 951, and three axial directions (roll angle [rotation angle], pitch angle [elevation angle], and yaw angle [azimuth angle]). A gyro 953 for measuring the angular velocity of the head and a position / orientation locator 101.
The gyro 953 measures and outputs an angular velocity (also referred to as an angular rate) in three axial directions (roll angle, pitch angle, and yaw angle).
Each GPS receiver 952 is a navigation message indicated by the phase information of the carrier wave and the positioning signal propagated by the carrier wave with respect to the carrier wave of the positioning signal (L1, L2, L5, etc.) arriving from the GPS satellite to the GPS antenna 951 to which it is connected. (Satellite orbit information), GPS antenna 951 calculated based on carrier wave propagation time and GPS satellite distance (pseudo distance), GPS antenna 951 position calculated based on pseudo distance (single positioning result), etc. Output as information.

GPS受信機952がGPS観測情報として出力する搬送波の位相情報は、これに含まれる整数値バイアスが何らかの方法で取り除かれれば、搬送波の伝搬時間に相当する搬送波の数を示し、搬送波の伝搬距離を表す。位相情報が示す搬送波の数は“整数”部分と“小数”部分とで表され、“小数”部分はGPSアンテナ951に到達時の搬送波の位相に相当する。
以下、位相情報が示す搬送波の“整数”部分を“搬送波数”とし、位相情報が示す搬送波の“小数”部分を“位相”とし、位相情報が示す搬送波の数(“整数”+“小数”)を“搬送波位相”とする。
The phase information of the carrier wave output as GPS observation information by the GPS receiver 952 indicates the number of carrier waves corresponding to the propagation time of the carrier wave if the integer value bias included therein is removed by some method, and indicates the propagation distance of the carrier wave. To express. The number of carrier waves indicated by the phase information is represented by an “integer” part and a “decimal part”, and the “decimal part” corresponds to the phase of the carrier wave when reaching the GPS antenna 951.
Hereinafter, the “integer” portion of the carrier indicated by the phase information is referred to as “number of carriers”, the “decimal” portion of the carrier indicated by the phase information is referred to as “phase”, and the number of carriers indicated by the phase information (“integer” + “decimal”) ) Is “carrier phase”.

位置姿勢標定装置101は、プログラムを実行するCPU911(Central Processing Unit:中央処理装置)を備えている。CPU911はRAM、ROM、磁気ディスク装置などの記憶機器で構成される記憶装置920とバスを介して接続する。
記憶装置920には、オペレーティングシステム(OS)921、プログラム群923、ファイル群924が記憶されている。プログラム群923は、CPU911やOS921により実行される。
上記プログラム群923には、実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、CPU911により読み出され実行される。
ファイル群924には各種データが記憶され、実施の形態の説明において、「〜情報」として説明するデータ、「〜部」として説明する機能を実行した際の判定結果・演算結果を示すデータ、「〜部」として説明する機能を実行するプログラム間で受け渡しするデータなどが「〜ファイル」として記憶されている。例えば、GPS受信機952から取得したGPSの観測情報、搬送波についてのマルチパス波か否かの判定結果、標定した移動体の位置・姿勢角などの情報が「〜ファイル」として記憶される。
また、実施の形態の説明において、フローチャートや構成図の矢印の部分は主としてデータの入出力を示し、そのデータの入出力のためにデータは、記憶装置920、あるいは、信号線やその他の伝送媒体により伝送される。
また、実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、ROMに記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、ハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
The position and orientation determination apparatus 101 includes a CPU 911 (Central Processing Unit) that executes a program. The CPU 911 is connected to a storage device 920 including storage devices such as a RAM, a ROM, and a magnetic disk device via a bus.
The storage device 920 stores an operating system (OS) 921, a program group 923, and a file group 924. The program group 923 is executed by the CPU 911 and the OS 921.
The program group 923 stores a program for executing a function described as “˜unit” in the description of the embodiment. The program is read and executed by the CPU 911.
Various types of data are stored in the file group 924. In the description of the embodiment, data described as “to information”, data indicating a determination result / calculation result when a function described as “to part” is executed, “ Data to be transferred between programs that execute the function described as “˜part” is stored as “˜file”. For example, the GPS observation information acquired from the GPS receiver 952, the determination result as to whether or not the carrier wave is a multipath wave, and information such as the position / attitude angle of the determined moving body are stored as “˜file”.
Further, in the description of the embodiments, the arrows in the flowcharts and the configuration diagrams mainly indicate data input / output, and the data for the data input / output is stored in the storage device 920 or a signal line or other transmission medium. It is transmitted by.
In addition, what is described as “˜unit” in the description of the embodiment may be realized by firmware stored in the ROM. Alternatively, it may be implemented by software alone, hardware alone, a combination of software and hardware, or a combination of firmware.

図3は、実施の形態1における位置姿勢標定装置101の機能構成図である。
実施の形態1における位置姿勢標定システム100が備える位置姿勢標定装置101の機能構成について、図3に基づいて以下に説明する。
FIG. 3 is a functional configuration diagram of the position and orientation determination apparatus 101 according to the first embodiment.
A functional configuration of the position / orientation locating apparatus 101 included in the position / orientation locating system 100 according to Embodiment 1 will be described below with reference to FIG.

図3において、位置姿勢標定装置101(マルチパス検出装置、測位装置、姿勢方位標定装置)は、観測された搬送波についてマルチパス波であるか否かをCPUを用いて検出するマルチパス検出部110とマルチパス波でない搬送波の観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角をCPUを用いて標定する位置姿勢方位標定部120(測位部、姿勢標定部)と移動体の位置および姿勢角、GPS受信機952のGPS観測情報、ジャイロ953の計測値(レート)、後述するGPSアンテナ951間の既知基線長など、位置姿勢標定装置101の標定結果や標定に使用する各情報を記憶する標定記憶部190とを備える。   In FIG. 3, a position / orientation locating device 101 (multipath detection device, positioning device, orientation / orientation locating device) uses a CPU to detect whether or not an observed carrier wave is a multipath wave. And a position / orientation orientation determination unit 120 (positioning unit, attitude determination unit) for determining the position and orientation angle of the moving body using a CPU based on observation information of a carrier wave that is not a multipath wave, and the position and orientation angle of the moving body, GPS An orientation storage unit that stores location information and information used for orientation, such as GPS observation information of the receiver 952, a measured value (rate) of the gyro 953, a known baseline length between GPS antennas 951, which will be described later, and the like. 190.

また、マルチパス検出部110は位相差算出部130、LOSベクトル算出部140、基線長算出部150およびマルチパス判定部160を備える。   The multipath detection unit 110 includes a phase difference calculation unit 130, a LOS vector calculation unit 140, a baseline length calculation unit 150, and a multipath determination unit 160.

位相差算出部130は、各GPS衛星と各GPSアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてGPSアンテナ間における同じGPS衛星との同一時刻の搬送波位相の差(後述する搬送波位相の一重差または二重差)をCPUを用いて算出する。   The phase difference calculation unit 130 inputs carrier phase information indicating the distance between each GPS satellite and each GPS antenna by the number of carriers, and based on the inputted carrier phase information, the same GPS satellites between the GPS antennas are the same. A difference in carrier phase at time (single difference or double difference in carrier phase described later) is calculated using a CPU.

LOSベクトル算出部140は、搬送波で伝搬された各GPS衛星の位置を示す航法メッセージと搬送波に基づいて測位された当該GPSアンテナの位置を示す測位情報とを入力し、入力した航法メッセージが示す各GPS衛星の位置と入力した測位情報が示す各GPSアンテナの位置とに基づいて当該GPSアンテナから当該GPS衛星への方向を示すLOS(Line Of Sight)ベクトルをCPUを用いて算出する。   The LOS vector calculation unit 140 inputs a navigation message indicating the position of each GPS satellite propagated by the carrier wave and positioning information indicating the position of the GPS antenna measured based on the carrier wave, and each of the navigation messages indicated by the input navigation message indicates Based on the position of the GPS satellite and the position of each GPS antenna indicated by the input positioning information, a LOS (Line Of Light) vector indicating the direction from the GPS antenna to the GPS satellite is calculated using the CPU.

基線長算出部150は、位相差算出部130が算出したGPSアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のGPSアンテナから特定のGPS衛星への方向を示すLOSベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したLOSベクトルとに基づいてGPSアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてCPUを用いて算出する。   Baseline length calculation unit 150 receives the difference in carrier phase between GPS antennas calculated by phase difference calculation unit 130 and the LOS vector indicating the direction from a specific GPS antenna specified by an arbitrary method to a specific GPS satellite. Then, based on the input carrier phase difference and the input LOS vector, the base line length indicating the distance between the GPS antennas is calculated using the CPU as the observation base line length.

マルチパス判定部160は、予め算出されたGPSアンテナ間の距離を示す既知基線長と基線長算出部150が算出した観測基線長とをCPUを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定する。   The multipath determination unit 160 compares the known baseline length indicating the distance between the GPS antennas calculated in advance with the observation baseline length calculated by the baseline length calculation unit 150 using the CPU, and the observation baseline length is calculated from the known baseline length. When the difference is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that a multipath wave is included in each carrier wave used for calculating the observation baseline length.

図4は、実施の形態1における位置姿勢標定方法を示すフローチャートである。
実施の形態1における位置姿勢標定システム100の位置姿勢標定方法(マルチパス検出方法、測位方法、姿勢方位標定方法の一例)について、図4に基づいて以下に説明する。
FIG. 4 is a flowchart showing the position / orientation locating method according to the first embodiment.
A position and orientation determination method (an example of a multipath detection method, a positioning method, and an orientation and orientation determination method) of the position and orientation determination system 100 according to the first embodiment will be described below with reference to FIG.

<S110:GPS観測処理>
まず、各GPS受信機952は接続するGPSアンテナ951に到達したGPS衛星からの測位信号の搬送波を受信し、受信した測位信号の搬送波についてGPS観測情報を出力する。
GPS観測情報には、例えば、搬送波の位相情報(搬送波位相)、搬送波で伝搬された測位信号が示す航法メッセージ(衛星軌道情報)、搬送波の伝播時間に基づくGPSアンテナ951とGPS衛星との距離(擬似距離)、擬似距離に基づくGPSアンテナ951の位置(単独測位結果)などが含まれる。
<S110: GPS observation processing>
First, each GPS receiver 952 receives a positioning signal carrier wave from a GPS satellite that has reached a connected GPS antenna 951, and outputs GPS observation information for the received positioning signal carrier wave.
The GPS observation information includes, for example, carrier phase information (carrier phase), a navigation message (satellite orbit information) indicated by a positioning signal propagated by the carrier, and a distance between the GPS antenna 951 and the GPS satellite based on the propagation time of the carrier ( Pseudo distance), the position of the GPS antenna 951 based on the pseudo distance (single positioning result), and the like.

<S120:マルチパス検出処理>
次に、位置姿勢標定装置101のマルチパス検出部110はGPS観測情報に基づいてGPSアンテナ951間における同じGPS衛星からの搬送波の搬送波位相の差(距離の一重差、二重差)をCPUを用いて算出し、算出した搬送波位相の差と固定長であるGPSアンテナ951間の既知基線長とに基づいてマルチパス波である搬送波をCPUを用いて検出する。
例えば、マルチパス検出部110は搬送波位相の差と当該搬送波を受信したGPSアンテナ951から当該搬送波を発信したGPS衛星への方向を示すLOS(Line Of Sight)ベクトルとに基づいてGPSアンテナ951間の基線長を観測基線長として算出し、観測基線長と既知基線長とを比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に観測基線長の算出に用いた搬送波をマルチパス波と判定する。
また例えば、マルチパス検出部110は既知基線長とジャイロ953の計測値に基づく移動体の姿勢角とLOSベクトルとに基づいてGPSアンテナ951間における同じGPS衛星との距離差を推定距離差として算出し、搬送波位相の差が示す観測距離差が推定距離差と所定の閾値以上異なる場合に観測距離差に対応する搬送波はマルチパス波であると判定する。
マルチパス検出処理(S120)の詳細については後述する。
<S120: Multipath detection processing>
Next, the multipath detection unit 110 of the position / orientation locating apparatus 101 calculates the difference in carrier phase of the carrier wave from the same GPS satellite between the GPS antennas 951 based on the GPS observation information (single difference or double difference in distance) from the CPU. Based on the calculated carrier phase difference and the known baseline length between the GPS antennas 951, which is a fixed length, a carrier wave that is a multipath wave is detected using a CPU.
For example, the multipath detection unit 110 uses the difference between the carrier wave phases and the LOS (Line Of Light) vector indicating the direction from the GPS antenna 951 that has received the carrier to the GPS satellite that has transmitted the carrier. Calculate the baseline length as the observed baseline length, compare the observed baseline length with the known baseline length, and if the observed baseline length differs from the known baseline length by a predetermined threshold or more, the carrier used to calculate the observed baseline length is a multipath wave Is determined.
Further, for example, the multipath detection unit 110 calculates a distance difference between the GPS antennas 951 and the same GPS satellite as the estimated distance difference based on the known base line length, the attitude angle of the moving body based on the measured value of the gyro 953, and the LOS vector. When the observation distance difference indicated by the difference in carrier phase is different from the estimated distance difference by a predetermined threshold or more, the carrier corresponding to the observation distance difference is determined to be a multipath wave.
Details of the multipath detection process (S120) will be described later.

<S130:位置姿勢方位標定処理>
そして、位置姿勢標定装置101の位置姿勢方位標定部120はマルチパス波でない搬送波のGPS観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角を標定する。
例えば、位置姿勢方位標定部120は、マルチパス波であると判定した搬送波が無い場合に、GPS観測情報に含まれる単独測位結果を移動体の位置とする。
また例えば、位置姿勢方位標定部120は、マルチパス波でないと判定した4つ以上の搬送波についての擬似距離または搬送波位相に基づいて移動体の位置を測位する。
また例えば、位置姿勢方位標定部120は、マルチパス波でないと判定した搬送波の搬送波位相に基づいてGPS受信機952間の基線ベクトルを2つ算出し、算出した2つの基線ベクトルに基づいて移動体の姿勢角を算出する。
また例えば、位置姿勢方位標定部120は、マルチパス波でないと判定した搬送波の擬似距離または搬送波位相とデッドレコニングで算出した移動体の位置および航法メッセージが示すGPS衛星の位置に基づく移動体−GPS衛星間の距離との差(擬似距離残差)に基づいてカルマンフィルタ処理によりデッドレコニングで算出した移動体の位置および姿勢角の誤差を推定し、デッドレコニングで算出した移動体の位置および姿勢角を推定誤差に基づいて補正して移動体の位置および姿勢角を標定する。
位置姿勢方位標定処理(S130)の詳細については後述する。
<S130: Position / Orientation Orientation Processing>
Then, the position / orientation orientation determination unit 120 of the position / orientation determination apparatus 101 determines the position and the attitude angle of the moving body based on GPS observation information of a carrier wave that is not a multipath wave.
For example, when there is no carrier determined to be a multipath wave, the position / orientation orientation determination unit 120 uses the single positioning result included in the GPS observation information as the position of the moving object.
In addition, for example, the position / orientation orientation determination unit 120 measures the position of the moving object based on pseudoranges or carrier phases for four or more carriers determined to be not multipath waves.
Further, for example, the position / orientation orientation determination unit 120 calculates two baseline vectors between the GPS receivers 952 based on the carrier phase of the carrier determined to be not a multipath wave, and the mobile object based on the calculated two baseline vectors The attitude angle of is calculated.
Further, for example, the position / orientation orientation determination unit 120 determines the mobile body-GPS based on the position of the mobile body calculated by the pseudorange or carrier phase of the carrier wave determined to be not a multipath wave and the dead reckoning and the position of the GPS satellite indicated by the navigation message. Based on the difference with the distance between the satellites (pseudo-range residual), the error of the position and posture angle of the moving object calculated by dead reckoning is estimated by Kalman filter processing, and the position and posture angle of the moving object calculated by dead reckoning are calculated. The position and posture angle of the moving body are determined by correcting based on the estimation error.
Details of the position / orientation orientation processing (S130) will be described later.

図5は、実施の形態1におけるマルチパス検出処理(S120)を示すフローチャートである。
実施の形態1における位置姿勢標定装置101のマルチパス検出部110が実行するマルチパス検出処理(S120)について、図5に基づいて以下に説明する。
マルチパス検出部110の各部は図5に基づいて説明する以下の各処理をCPUを用いて実行する。
FIG. 5 is a flowchart showing the multipath detection process (S120) in the first embodiment.
The multipath detection process (S120) executed by the multipath detection unit 110 of the position and orientation determination apparatus 101 in the first embodiment will be described below with reference to FIG.
Each unit of the multipath detection unit 110 executes the following processes described with reference to FIG. 5 using the CPU.

<S210:位相差算出処理>
まず、位相差算出部130はGPS受信機952が出力したGPS観測情報に含まれる搬送波の位相情報(搬送波位相)を入力し、入力した搬送波の位相情報が示す搬送波位相に基づいてGPSアンテナ951間における搬送波位相の差(距離の一重差、二重差)を算出する。
<S210: Phase difference calculation process>
First, the phase difference calculation unit 130 receives the phase information (carrier phase) of the carrier included in the GPS observation information output from the GPS receiver 952, and based on the carrier phase indicated by the input phase information of the carrier, between the GPS antennas 951. The carrier phase difference (single distance difference, double difference) is calculated.

位相差算出処理(S210)において、位相差算出部130は、各GPS受信機952が同じ時刻情報に基づいて動作する場合には搬送波位相の一重差を算出し、各GPS受信機952が異なる時刻情報に基づいて動作する場合には搬送波位相の二重差を算出する。
ここで、1機の同じGPS衛星に対する2台のGPS受信機952の観測値(1機の同じGPS衛星から2台のGPSアンテナ951のそれぞれに到達した搬送波についての観測値)の差をGPS受信機952間の一重差といい、搬送波位相の一重差とは1機の同じGPS衛星から発信され2台のGPS受信機952のそれぞれで観測された搬送波位相の差のことである。
また、2つの一重差の差を二重差といい、搬送波位相の二重差は異なるGPS衛星に対して得られた搬送波位相の一重差同士の差のことである。
In the phase difference calculation process (S210), the phase difference calculation unit 130 calculates the single phase difference of the carrier wave phase when each GPS receiver 952 operates based on the same time information, and each GPS receiver 952 has a different time. When operating based on information, a double difference in carrier phase is calculated.
Here, the difference between the observation values of two GPS receivers 952 for one same GPS satellite (observation values for the carrier waves that have reached each of the two GPS antennas 951 from the same GPS satellite) is received by GPS. The single phase difference between the two aircraft 952 is the difference between the carrier phase transmitted from the same GPS satellite and observed by each of the two GPS receivers 952.
The difference between two single differences is called a double difference, and the double difference in carrier phase is the difference between the single differences in carrier phase obtained for different GPS satellites.

例えば、図6において、a点、b点に位置する2つのGPSアンテナ951を介して同じ時刻情報に基づいてGPS観測がなされる場合、位相差算出部130はGPS衛星iから発信された搬送波について、a点に位置するGPSアンテナ951を介して観測された搬送波位相とb点に位置するGPSアンテナ951を介して観測された搬送波位相との差を搬送波位相の一重差として算出する。
図6において、GPS衛星iからの搬送波についてのa点とb点とにおける搬送波位相の一重差は、a点で観測された搬送波位相が示すGPS衛星iとa点との距離ρ と、b点で観測された搬送波位相が示すGPS衛星iとb点との距離ρ との差として以下の式1で表される。
For example, in FIG. 6, when GPS observation is performed based on the same time information via two GPS antennas 951 located at points a and b, the phase difference calculation unit 130 determines the carrier wave transmitted from the GPS satellite i. The difference between the carrier phase observed via the GPS antenna 951 located at point a and the carrier phase observed via the GPS antenna 951 located at point b is calculated as a single difference in carrier phase.
In FIG. 6, the single difference in the carrier phase at points a and b for the carrier from the GPS satellite i is the distance ρ a i between the GPS satellite i and the point a indicated by the carrier phase observed at the point a , The difference between the GPS satellite i and the distance ρ b i indicated by the carrier phase observed at the point b is expressed by the following formula 1.

Figure 2008298443
Figure 2008298443

同様にして、位相差算出部130は2つのGPSアンテナ951において搬送波が観測された全てのGPS衛星について搬送波位相の一重差を算出する。例えば、GPS衛星iからの搬送波、GPS衛星jからの搬送波およびGPS衛星kからの搬送波が2つのGPSアンテナ951の双方を介して観測されている場合、位相差算出部130はGPS衛星iとGPS衛星jとGPS衛星kとのそれぞれについて搬送波位相の一重差を算出する。   Similarly, the phase difference calculation unit 130 calculates a single difference in carrier phase for all GPS satellites for which carrier waves are observed by the two GPS antennas 951. For example, when the carrier wave from the GPS satellite i, the carrier wave from the GPS satellite j, and the carrier wave from the GPS satellite k are observed via both of the two GPS antennas 951, the phase difference calculation unit 130 determines whether the GPS satellite i and the GPS satellite A single difference in the carrier phase is calculated for each of the satellite j and the GPS satellite k.

また例えば、図6において、a点、b点に位置する2つのGPSアンテナ951を介して異なる時刻情報に基づいてGPS観測がなされる場合、位相差算出部130はGPS衛星iから発信された搬送波についてa点とb点とにおける搬送波位相の一重差を算出すると共に、GPS衛星jから発信された搬送波についてa点とb点とにおける搬送波位相の一重差を算出し、算出した2つの搬送波位相の一重差の差を搬送波位相の二重差として算出する。
図6において、GPS衛星iからの搬送波とGPS衛星jからの搬送波とについてのa点とb点とにおける搬送波位相の二重差は、GPS衛星iからの搬送波についての搬送波位相の一重差とGPS衛星jからの搬送波についての搬送波位相の一重差との差として以下の式2で表される。
Further, for example, in FIG. 6, when GPS observation is performed based on different time information via two GPS antennas 951 located at points a and b, the phase difference calculation unit 130 uses a carrier wave transmitted from a GPS satellite i. The single phase difference between the points a and b is calculated for the carrier wave, and the single phase difference between the points a and b is calculated for the carrier wave transmitted from the GPS satellite j. The difference of the single difference is calculated as the double difference of the carrier phase.
In FIG. 6, the double difference in the carrier phase at points a and b for the carrier from GPS satellite i and the carrier from GPS satellite j is the single difference in carrier phase for the carrier from GPS satellite i and GPS. The difference between the carrier phase from the satellite j and the single phase of the carrier phase is expressed by Equation 2 below.

Figure 2008298443
Figure 2008298443

同様にして、位相差算出部130は2つのGPSアンテナ951において搬送波が観測された全てのGPS衛星について搬送波位相の二重差を算出する。例えば、GPS衛星iからの搬送波、GPS衛星jからの搬送波、GPS衛星kからの搬送波およびGPS衛星lからの搬送波が2つのGPSアンテナ951の双方を介して観測された場合、位相差算出部130は、GPS衛星iについての搬送波位相の一重差に対して他のGPS衛星j、k、lについての搬送波位相の一重差の差をとって、GPS衛星iとGPS衛星jとについての搬送波位相の二重差と、GPS衛星iとGPS衛星kとについての搬送波位相の二重差と、GPS衛星iとGPS衛星lとについての搬送波位相の二重差とを算出する。   Similarly, the phase difference calculation unit 130 calculates the double difference in the carrier phase for all GPS satellites for which carrier waves are observed by the two GPS antennas 951. For example, when the carrier from the GPS satellite i, the carrier from the GPS satellite j, the carrier from the GPS satellite k, and the carrier from the GPS satellite l are observed via both of the two GPS antennas 951, the phase difference calculation unit 130 Is the difference in carrier phase for GPS satellite i and GPS satellite j, by taking the difference in carrier phase for GPS satellite i, GPS satellite j, and the difference in carrier phase for GPS satellite i. The double difference, the double difference of the carrier phase for the GPS satellite i and the GPS satellite k, and the double difference of the carrier phase for the GPS satellite i and the GPS satellite l are calculated.

以下に、位相差算出部130が、位相差算出処理(S210)において、各GPS受信機952が同じ時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の一重差を算出し、各GPS受信機952が異なる時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の二重差を算出する理由について説明する。   In the following, the phase difference calculation unit 130 calculates a single phase difference in the carrier phase when each GPS receiver 952 operates based on the same time information in the phase difference calculation process (S210), and each GPS receiver 952 The reason for calculating the double difference of the carrier phase when operating based on different time information will be described.

まず、受信機a(GPS受信機952の一つ)により観測される衛星i(GPS衛星の一つ)についての搬送波位相Φ は、以下の式3で表すことができる。 First, the carrier phase Φ i a for the satellite i (one of the GPS satellites) observed by the receiver a (one of the GPS receivers 952) can be expressed by Equation 3 below.

Figure 2008298443
Figure 2008298443

上記式1において、搬送波位相観測における電離層遅延dionは、測位信号が示すC/Aコードに基づいて算出される擬似距離におけるそれとは反対に負となり、見かけ上光の速さを超える。典型的な電離層遅延dionの量は天頂付近で5m程度であり、アンテナから見て衛星が位置する仰角(以下、衛星の仰角とする)に依存する。
また、対流圏遅延dtropはその性質上ドライ項とウェット項に分けることができる。ドライ項は対流圏遅延dtropの90%を占めるが、安定しているため適切に計測することで正確に見積もることができる。これに対し、ウェット項は気温、気圧、湿度及び衛星の仰角により変化する。対流圏遅延量dtropは5〜25mにおよび、衛星の仰角に依存するところが大きい。
一方、搬送波位相の観測誤差は非常に小さく、受信機のノイズε(Φγx)は通常波長λの1%以下であり、搬送波位相誤差はL1で5cm程度である。
また、アンテナフェーズセンタオフセットε(Φant)とは、アンテナの幾何学的な中心に対する位相中心のオフセット量のことであり、アンテナのモデルによりその量は異なるが、一般的に1〜2cmといわれている。実施の形態においてGPSアンテナ951間とはGPSアンテナ951における受信搬送波の位相中心となるアンテナフェーズセンタを示すものとする。
In the above formula 1, the ionospheric delay dion in the carrier phase observation is negative, contrary to that at the pseudorange calculated based on the C / A code indicated by the positioning signal, and apparently exceeds the speed of light. A typical amount of ionospheric delay d ion is about 5 m near the zenith, and depends on the elevation angle (hereinafter referred to as the elevation angle of the satellite) at which the satellite is viewed from the antenna.
The tropospheric delay d.sub.trop can be divided into a dry term and a wet term due to its nature. Dry terms account for 90 percent of the tropospheric delay d trop but can be estimated stably accurately by appropriately measure for that. On the other hand, the wet term changes depending on the temperature, the atmospheric pressure, the humidity, and the elevation angle of the satellite. Tropospheric Delay d trop spans the 5~25M, largely depends on the elevation angle of the satellite.
On the other hand, the observation error of the carrier phase is very small, the noise ε (Φ γx ) of the receiver is usually 1% or less of the wavelength λ, and the carrier phase error is about 5 cm at L1.
The antenna phase center offset ε (Φ ant ) is an offset amount of the phase center with respect to the geometric center of the antenna, and the amount varies depending on the antenna model, but is generally said to be 1 to 2 cm. ing. In the embodiment, between the GPS antennas 951 indicates an antenna phase center that is a phase center of a received carrier wave in the GPS antenna 951.

ここで、ある共通の衛星に対し、異なる2受信機で取得した搬送波位相観測値の差を受信機間一重差といい、上記式3に対して受信機間一重差をとることにより衛星iの時計誤差dtをキャンセルすることができる。
搬送波位相を表す式3に対する受信機間一重差の式4を以下に示す。
Here, for a common satellite, the difference between the carrier phase observation values obtained by two different receivers is called the single difference between the receivers. The clock error dt i can be canceled.
Equation 4 below shows the receiver-to-receiver single difference for Equation 3 representing the carrier phase.

Figure 2008298443
Figure 2008298443

上記式4が表す受信機間一重差では、上記式3に対して衛星iの時計誤差dtがキャンセルされている。 In the receiver-to-receiver single difference represented by Equation 4 above, the clock error dt i of satellite i is canceled with respect to Equation 3 above.

また、二重差とは、異なる衛星(例えば、衛星iと衛星j)に対する受信機間一重差の差をとったものであり、上記式4に対して二重差をとることにより受信機a、b間の時計誤差dTabをキャンセルすることができる。
受信機間一重差を表す式4に対する二重差の式5を以下に示す。
Further, the double difference is a difference between single receivers for different satellites (for example, satellite i and satellite j), and the receiver a , B can cancel the clock error dT ab .
Equation 5 for the double difference with respect to Equation 4 representing the single difference between the receivers is shown below.

Figure 2008298443
Figure 2008298443

二重差をとる際には通常、最天頂の衛星を主衛星として受信機間一重差をとり、残りの複数の従衛星に対する受信機間一重差との差をとる。たとえば、受信機2台で共通してn機の衛星が観測できている場合、二重差観測値はn−1個となる。   When taking the double difference, a single difference between the receivers is usually taken with the zenith satellite as the primary satellite, and a single difference between the receivers for the remaining plurality of slave satellites is taken. For example, when n satellites can be observed by two receivers in common, the double difference observation value is n-1.

上記式5が表す二重差では、上記式1に対して衛星、受信機ともに時計の誤差(dt、dT)がキャンセルされている。 In the double difference represented by the above equation 5, the clock errors (dt i , dT a ) are canceled for both the satellite and the receiver with respect to the above equation 1.

ここで、GPSによる姿勢決定のような用途に用いる場合、2台のアンテナは姿勢決定対象に設置されるため、2台のアンテナのスパンがそれほど大きくなく、衛星の軌道誤差、対流圏による群遅延および電離層遅延の影響はそれぞれの受信機による観測でほとんど等しくなる。
このため、上記式4、5は以下の式6、7のように表すことができる。
Here, when used for applications such as attitude determination by GPS, since the two antennas are installed in the attitude determination object, the span of the two antennas is not so large, the orbit error of the satellite, the group delay due to the troposphere, and The effect of ionospheric delay is almost the same when observed by each receiver.
Therefore, the above equations 4 and 5 can be expressed as the following equations 6 and 7.

Figure 2008298443
Figure 2008298443

複数アンテナを使用する姿勢決定専用GPS受信機(GPSジャイロ)では、クロックを共通とした多チャンネル受信機が使用される場合が多い。この場合、受信機間の時計誤差というものは存在しないので、二重差に比べてノイズの少ない一重差を使用することができ理想的である。クロックが共通でない非専用受信機を使用する場合、受信機のクロック誤差をキャンセルするだけでなく、ケーブル長の違いをキャンセルするためにも二重差をとることが有効となる。   In an attitude determination dedicated GPS receiver (GPS gyro) using a plurality of antennas, a multi-channel receiver having a common clock is often used. In this case, since there is no clock error between the receivers, a single difference with less noise than a double difference can be used, which is ideal. When using non-dedicated receivers whose clocks are not common, it is effective not only to cancel the clock error of the receiver, but also to take a double difference in order to cancel the difference in cable length.

そこで、位相差算出処理(S210)において、位相差算出部130は各GPS受信機952が同じ時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の一重差を算出し、各GPS受信機952が異なる時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の二重差を算出する。   Therefore, in the phase difference calculation process (S210), the phase difference calculation unit 130 calculates a single phase difference of the carrier phase when each GPS receiver 952 operates based on the same time information, and each GPS receiver 952 has a different time. When operating based on information, a double difference in carrier phase is calculated.

図5に戻り、マルチパス検出処理(S120)の説明を続ける。
以降の処理において、マルチパス検出部110は、位相差算出処理(S210)において算出された搬送波位相の差に基づいて当該GPSアンテナ951間の基線ベクトルを算出し、算出した基線ベクトルの長さと予め計測された基線長とを比較して当該搬送波がマルチパス波か直接波かを判定する。
以下、位相差算出処理(S210)において搬送波位相の一重差または二重差が3つ以上算出されているものとして説明を行う。搬送波位相の一重差または二重差の数は搬送波の観測がされたGPS衛星の数を示し、3つの搬送波位相の一重差は3つのGPS衛星の搬送波が観測されたことを示し、3つの搬送波位相の二重差は4つのGPS衛星の搬送波が観測されたことを示す。
Returning to FIG. 5, the description of the multipath detection process (S120) will be continued.
In the subsequent processing, the multipath detection unit 110 calculates a baseline vector between the GPS antennas 951 based on the carrier phase difference calculated in the phase difference calculation processing (S210), and calculates the length of the calculated baseline vector and the length of the baseline vector in advance. The measured baseline length is compared to determine whether the carrier wave is a multipath wave or a direct wave.
Hereinafter, description will be made assuming that three or more single phase differences or double differences of the carrier phase are calculated in the phase difference calculation process (S210). The number of single or double differences in the carrier phase indicates the number of GPS satellites on which the carrier was observed, and the single difference in the three carrier phases indicates that three GPS satellite carriers were observed. The double difference in phase indicates that four GPS satellite carriers were observed.

<S230:LOSベクトル算出処理>
LOSベクトル算出部140は、S210において位相差算出部130が搬送波位相の差を算出した搬送波について、当該搬送波を受信したGPSアンテナ951から当該搬送波を発信したGPS衛星への方向を示すLOSベクトルを算出する。
このとき、LOSベクトル算出部140はLOSベクトルの算出対象とするGPSアンテナ951において観測された当該搬送波の観測情報を入力し、入力した観測情報に基づいてLOSベクトルを算出する。
<S230: LOS vector calculation process>
The LOS vector calculation unit 140 calculates a LOS vector indicating the direction from the GPS antenna 951 that has received the carrier to the GPS satellite that has transmitted the carrier for the carrier for which the phase difference calculation unit 130 has calculated the carrier phase difference in S210. To do.
At this time, the LOS vector calculation unit 140 inputs observation information of the carrier wave observed by the GPS antenna 951 that is a target for calculating the LOS vector, and calculates a LOS vector based on the input observation information.

例えば、図6において、位相差算出部130がGPS衛星iから発信された搬送波についてa点、b点に位置する2つのGPSアンテナ951間の搬送波位相の一重差を算出した場合、LOSベクトル算出部140は、GPS観測情報に含まれる単独測位結果が示すGPSアンテナ951の位置aとGPS観測情報に含まれる航法メッセージが示すGPS衛星iの位置とに基づいて、a点に位置するGPSアンテナ951からGPS衛星iへの方向を示すLOSベクトルe を算出する。
また例えば、図6において、位相差算出部130がGPS衛星iから発信された搬送波とGPS衛星jから発信された搬送波とについてa点とb点とに位置する2つのGPSアンテナ951における搬送波位相の二重差を算出した場合、LOSベクトル算出部140は、GPS観測情報に含まれる単独測位結果が示すGPSアンテナ951の位置aおよびGPS観測情報に含まれる航法メッセージが示すGPS衛星i、jの位置に基づいて、a点に位置するGPSアンテナ951からGPS衛星iへの方向を示すLOSベクトルe とa点に位置するGPSアンテナ951からGPS衛星jへの方向を示すLOSベクトルe とを算出する。
同様にして、LOSベクトル算出部140は搬送波位相の一重差または二重差が算出された各GPS衛星についてLOSベクトルを算出する。例えば、GPS衛星iからの搬送波とGPS衛星jからの搬送波とGPS衛星kからの搬送波との3つの搬送波について搬送波位相の一重差が算出されている場合、LOSベクトル算出部140はa点に位置するGPSアンテナ951からGPS衛星i、j、kのそれぞれへのLOSベクトルe 、e 、e を算出する。つまり、LOSベクトル算出部140は3つの搬送波位相の一重差が算出されている場合には3つのGPS衛星に対するLOSベクトルを算出し、3つの搬送波位相の二重差が算出されている場合には4つのGPS衛星に対するLOSベクトルを算出する。
For example, in FIG. 6, when the phase difference calculation unit 130 calculates a single difference in carrier phase between two GPS antennas 951 located at points a and b for a carrier wave transmitted from a GPS satellite i, an LOS vector calculation unit 140 denotes a GPS antenna 951 positioned at point a based on the position a of the GPS antenna 951 indicated by the single positioning result included in the GPS observation information and the position of the GPS satellite i indicated by the navigation message included in the GPS observation information. A LOS vector e a i indicating the direction to the GPS satellite i is calculated.
Further, for example, in FIG. 6, the phase difference calculation unit 130 determines the carrier phase of two GPS antennas 951 located at points a and b with respect to the carrier transmitted from the GPS satellite i and the carrier transmitted from the GPS satellite j. When the double difference is calculated, the LOS vector calculation unit 140 calculates the position a of the GPS antenna 951 indicated by the single positioning result included in the GPS observation information and the position of the GPS satellites i and j indicated by the navigation message included in the GPS observation information. LOS vector e a i indicating the direction from GPS antenna 951 located at point a to GPS satellite i, and LOS vector e a j indicating the direction from GPS antenna 951 located at point a to GPS satellite j, Is calculated.
Similarly, the LOS vector calculation unit 140 calculates the LOS vector for each GPS satellite for which the single phase difference or double difference of the carrier phase is calculated. For example, when the single phase difference of the carrier phase is calculated for three carriers, that is, the carrier from the GPS satellite i, the carrier from the GPS satellite j, and the carrier from the GPS satellite k, the LOS vector calculation unit 140 is positioned at point a. The LOS vectors e a i , e a i and e a i from the GPS antenna 951 to the GPS satellites i, j and k are calculated. That is, the LOS vector calculation unit 140 calculates the LOS vector for the three GPS satellites when the single difference of the three carrier phases is calculated, and when the double difference of the three carrier phases is calculated. Calculate LOS vectors for four GPS satellites.

上記のLOSベクトル算出方法において、GPS受信機952から得られる単独測位結果は精度が低く、数mの誤差を含むものであるが、GPSアンテナ951とGPS衛星との距離(約2万km)に比べるとその誤差は極めて小さいため、GPS受信機952の単独測位結果を利用しても得られるLOSベクトルは精度が非常に高く、正確な方向を表す。   In the above LOS vector calculation method, the single positioning result obtained from the GPS receiver 952 has low accuracy and includes an error of several meters, but compared with the distance (about 20,000 km) between the GPS antenna 951 and the GPS satellite. Since the error is extremely small, the LOS vector obtained even if the single positioning result of the GPS receiver 952 is used has very high accuracy and represents an accurate direction.

なお、LOSベクトルは一つのGPSアンテナ951について求めればよく、LOSベクトル算出部140はa点に位置するGPSアンテナ951についてLOSベクトルを算出した場合、b点に位置するGPSアンテナ951についてLOSベクトルを算出しなくてよい。
また、LOSベクトル算出部140は任意の方法を用いてLOSベクトルを算出すればよく、例えば、ジャイロ953の計測値が示す移動体の姿勢の角速度とオドメータ(図示省略)の計測値が示す移動体の速度とに基づいてデッドレコニングにより測位したGPSアンテナ951の位置を用いてLOSベクトルを算出してもよい。
The LOS vector may be obtained for one GPS antenna 951. When the LOS vector calculation unit 140 calculates the LOS vector for the GPS antenna 951 located at the point a, the LOS vector is calculated for the GPS antenna 951 located at the point b. You don't have to.
Further, the LOS vector calculation unit 140 may calculate the LOS vector using an arbitrary method. For example, the mobile body indicated by the angular velocity of the posture of the mobile body indicated by the measurement value of the gyro 953 and the measurement value of the odometer (not shown). Alternatively, the LOS vector may be calculated using the position of the GPS antenna 951 determined by dead reckoning based on the speed of.

<S240:基線長算出処理>
基線長算出部150は、S210において位相差算出部130が算出した搬送波位相の差およびS230においてLOSベクトル算出部140が算出したLOSベクトルに基づいて、GPSアンテナ951間の基線長を算出する。
<S240: Baseline length calculation process>
Baseline length calculation section 150 calculates the baseline length between GPS antennas 951 based on the carrier phase difference calculated by phase difference calculation section 130 in S210 and the LOS vector calculated by LOS vector calculation section 140 in S230.

図6は、実施の形態1における搬送波位相の差とLOSベクトルと基線ベクトルとの関係図である。
基線長算出部150によるGPSアンテナ951間の基線長の算出方法について、図6に基づいて以下に説明する。
FIG. 6 is a relationship diagram of the carrier phase difference, the LOS vector, and the baseline vector in the first embodiment.
A method for calculating the baseline length between the GPS antennas 951 by the baseline length calculation unit 150 will be described below with reference to FIG.

図6において、a点とb点とのそれぞれにGPSアンテナ951が位置し、a点に位置するGPSアンテナ951とb点に位置するGPSアンテナ951との双方がGPS衛星iからの搬送波とGPS衛星jからの搬送波とを受信しているものとする。また、GPS衛星を“衛星”、GPSアンテナ951を“受信機”として以下の説明を行う。   In FIG. 6, the GPS antenna 951 is located at each of the points a and b, and both the GPS antenna 951 located at the point a and the GPS antenna 951 located at the point b are a carrier wave and a GPS satellite from the GPS satellite i. Assume that a carrier wave from j is received. Further, the following description will be made assuming that the GPS satellite is “satellite” and the GPS antenna 951 is “receiver”.

ここで、受信機aと受信機bとの搬送波位相の一重差が示す衛星iから受信機aまでの距離ρ と衛星iから受信機bまでの距離ρ との距離差は、受信機aから受信機bへの距離および方向を示す基線ベクトルbabと受信機aから見た衛星iの位置する方向を示すLOSベクトルe との内積に相当するため、搬送波位相の一重差は以下の式8で表すことができる。
同様に、搬送波位相の二重差は以下の式9で表すことができる。
Here, the distance difference between the distance [rho b i to receiver b from the distance [rho a i and the satellite i to the receiver a satellite i showing single difference carrier phase of the receiver a receiver b is Since this corresponds to the inner product of the base line vector b ab indicating the distance and direction from the receiver a to the receiver b and the LOS vector e a i indicating the direction of the satellite i as viewed from the receiver a, The difference can be expressed by Equation 8 below.
Similarly, the double difference in the carrier phase can be expressed by Equation 9 below.

Figure 2008298443
Figure 2008298443

ここで、基線ベクトルbabを三次元座標で求めるため、3つの搬送波位相の一重差または二重差について上記式8、9を生成し、以下の式10、11を得る。 Here, in order to obtain the baseline vector b ab in three-dimensional coordinates, the above equations 8 and 9 are generated for the single difference or double difference of the three carrier phases, and the following equations 10 and 11 are obtained.

Figure 2008298443
Figure 2008298443

そして、式10、11より基線ベクトルbabは以下の式12で表すことができる。 From the equations 10 and 11, the base line vector b ab can be expressed by the following equation 12.

Figure 2008298443
Figure 2008298443

基線長算出部150はS210において位相差算出部130が算出した搬送波位相の一重差または二重差を「w」に代入し、S230においてLOSベクトル算出部140が算出したLOSベクトルを「A」に代入して上記式12を計算することにより基線ベクトルを算出し、算出した基線ベクトルの長さを基線長として算出する。
このとき、基線長算出部150は位相差算出処理(S210)において搬送波位相の一重差または二重差が4つ以上算出されている場合、各搬送波位相の一重差または二重差を3つずつ組み合わせ、各組み合わせに対して基線長を算出する。
The baseline length calculation unit 150 substitutes the single phase difference or double difference of the carrier phase calculated by the phase difference calculation unit 130 in S210 for “w”, and sets the LOS vector calculated by the LOS vector calculation unit 140 to “A” in S230. The base line vector is calculated by substituting and calculating the above equation 12, and the length of the calculated base line vector is calculated as the base line length.
At this time, if four or more carrier phase single or double differences are calculated in the phase difference calculation process (S210), the base line length calculation unit 150 calculates three single or double differences for each carrier phase. A baseline length is calculated for each combination.

図5に戻り、マルチパス検出処理(S120)の説明を続ける。   Returning to FIG. 5, the description of the multipath detection process (S120) will be continued.

<S250:マルチパス判定処理A>
マルチパス判定部160は基線長算出処理(S240)において算出されたGPSアンテナ951間の基線長(以下、観測基線長とする)を予め算出されているGPSアンテナ951間の基線長(以下、既知基線長とする)と比較して観測基線長の算出に用いられた搬送波のマルチパス判定を行う。
ここで、マルチパス判定部160は、位相差算出処理(S210)において算出された搬送波位相の一重差または二重差の数により実行するマルチパス判定処理を選択し、搬送波位相の一重差または二重差の数が3つの場合には当該3つの搬送波位相の一重差または二重差の算出に用いられた各搬送波にマルチパス波が含まれるかを判定し、搬送波位相の一重差または二重差の数が4つ以上の場合には当該4つ以上の搬送波位相の一重差または二重差の算出に用いられた各搬送波からマルチパス波を特定する。
<S250: Multipath determination processing A>
The multipath determination unit 160 calculates the baseline length between the GPS antennas 951 calculated in the baseline length calculation process (S240) (hereinafter referred to as the observation baseline length) (hereinafter referred to as the known baseline length between the GPS antennas 951). Multipath determination of the carrier wave used for calculation of the observation baseline length compared to the baseline length).
Here, the multipath determination unit 160 selects a multipath determination process to be executed based on the number of single differences or double differences of the carrier phase calculated in the phase difference calculation process (S210), and performs a single difference or two of the carrier phase. When the number of multiple differences is three, it is determined whether each carrier used for calculating the single difference or double difference of the three carrier phases includes a multipath wave, and the single difference or double of the carrier phase is determined. When the number of differences is four or more, a multipath wave is specified from each carrier used for calculating the single difference or the double difference of the four or more carrier phases.

まず、位相差算出処理(S210)において搬送波位相の一重差または二重差が3つ算出された場合のマルチパス判定処理A(S250)について説明する。   First, the multipath determination process A (S250) when three single differences or double differences of the carrier phase are calculated in the phase difference calculation process (S210) will be described.

位相差算出処理(S210)において搬送波位相の一重差または二重差が3つ算出されている場合、マルチパス判定部160は観測基線長と既知基線長との差が所定の閾値未満であれば観測基線長の算出に用いられた各GPS衛星からの搬送波にはマルチパスが含まれていないと判定し、観測基線長と既知基線長との差が所定の閾値以上であれば観測基線長の算出に用いられた各GPS衛星からの搬送波にマルチパスが含まれていると判定する。
そして、マルチパス判定部160は判定結果として、例えば、当該観測基線長の算出に用いられた搬送波についてのGPS観測情報にマルチパスによる観測誤差が含まれているか否かを位置姿勢方位標定部120に出力する。
When three single differences or double differences of the carrier phase are calculated in the phase difference calculation process (S210), the multipath determination unit 160 determines that the difference between the observation baseline length and the known baseline length is less than a predetermined threshold value. The carrier wave from each GPS satellite used to calculate the observation baseline length is determined not to include multipath, and if the difference between the observation baseline length and the known baseline length is equal to or greater than a predetermined threshold, the observation baseline length It is determined that a multipath is included in the carrier wave from each GPS satellite used for the calculation.
Then, as a determination result, for example, the multipath determination unit 160 determines whether or not the GPS observation information on the carrier wave used for calculation of the observation baseline length includes an observation error due to the multipath. Output to.

ここで、既知基線長は、移動体に設置され、各GPSアンテナ951の相対的な位置関係が固定された図1に示すような当該プラットフォーム954により、例えば、建物などの遮蔽物が周りに無くマルチパスが発生しにくい広場においてGPS観測を行い、DGPS(ディファレンシャルGPS)やスタティック干渉測位によりGPSアンテナ951間の相対位置を求めて算出し、標定記憶部190に記憶しておく。但し、既知基線長はマルチパス波に基づいて算出した際の観測基線長の推定精度より高い精度(例えば、数mm〜数cm程度の誤差)であれば任意の方法により得て構わない。例えば、当該プラットフォーム954におけるGPSアンテナ951間の基線長の設計値を用いても構わない。   Here, the known baseline length is determined by the platform 954 as shown in FIG. 1, which is installed on the moving body and the relative positional relationship between the GPS antennas 951 is fixed. GPS observation is performed in a plaza where multipath is unlikely to occur, and a relative position between GPS antennas 951 is obtained and calculated by DGPS (differential GPS) or static interference positioning, and stored in the orientation storage unit 190. However, the known baseline length may be obtained by an arbitrary method as long as the accuracy is higher than the estimation accuracy of the observed baseline length when calculated based on the multipath wave (for example, an error of several mm to several cm). For example, a design value of the base line length between the GPS antennas 951 in the platform 954 may be used.

また、マルチパス判定部160は観測基線長と既知基線長との比較に用いる閾値として、例えば、3σ(シグマ)の標準偏差を用いて仮説検定を行う。このとき、マルチパス判定部160は既知基線長を平均値とした標準偏差(3σ)内に観測基線長が含まれるか否かを判定し、標準偏差(3σ)内に含まれない場合に当該観測基線長の観測に用いられた各GPS衛星からの搬送波にマルチパスが含まれていると判定する。マルチパス判定部160は所定の閾値を用いてマルチパス判定を行うことにより、所定の閾値内に収まるGPS受信機952のランダムノイズによる誤差を除去し、GPS受信機952のランダムノイズ以外の観測誤差、つまり、マルチパスによる観測誤差がGPS観測情報に含まれている搬送波を判定することができる。GPS衛星の時計誤差、GPS受信機952の時計誤差、電離層遅延、対流圏遅延といった他の観測誤差については前述の通り搬送波の一重差または二重差の算出によりに除去されている。   Further, the multipath determination unit 160 performs a hypothesis test using, for example, a standard deviation of 3σ (sigma) as a threshold used for comparison between the observation baseline length and the known baseline length. At this time, the multipath determination unit 160 determines whether or not the observation baseline length is included in the standard deviation (3σ) with the average value of the known baseline length, and if it is not included in the standard deviation (3σ) It is determined that a multipath is included in the carrier wave from each GPS satellite used for observation of the observation baseline length. The multipath determination unit 160 performs multipath determination using a predetermined threshold, thereby removing an error due to random noise of the GPS receiver 952 that falls within the predetermined threshold, and an observation error other than the random noise of the GPS receiver 952 That is, it is possible to determine the carrier wave in which the observation error due to multipath is included in the GPS observation information. Other observation errors such as GPS satellite clock error, GPS receiver clock error, ionospheric delay, and tropospheric delay are eliminated by calculating the single difference or double difference of the carrier as described above.

次に、位相差算出処理(S210)において搬送波位相の一重差または二重差が4つ以上算出された場合のマルチパス判定処理A(S250)について説明する。   Next, the multipath determination process A (S250) when four or more single phase differences or double differences of the carrier phase are calculated in the phase difference calculation process (S210) will be described.

位相差算出処理(S210)において搬送波位相の一重差または二重差が4つ以上算出されている場合、基線長算出処理(S240)において搬送波位相の一重差または二重差を3つずつ組み合わせて当該2つのGPSアンテナ951間の観測基線長について複数の値が算出されている。
そこで、マルチパス判定部160は各観測基線長に対して既知基線長と比較してマルチパス判定を行う。
そして、マルチパス判定部160は判定結果として、例えば、既知基線長との差が所定の閾値以内であった各観測基線長の算出に用いられた搬送波のGPS観測情報を位置姿勢方位標定部120に通知する。
When four or more carrier phase single or double differences are calculated in the phase difference calculation process (S210), three single or double carrier phase differences are combined in the baseline length calculation process (S240). A plurality of values are calculated for the observation baseline length between the two GPS antennas 951.
Therefore, the multipath determination unit 160 performs multipath determination by comparing each observation baseline length with a known baseline length.
Then, as a determination result, the multipath determination unit 160 uses, for example, the GPS observation information of the carrier wave used for calculation of each observation baseline length whose difference from the known baseline length is within a predetermined threshold as the position / orientation orientation determination unit 120. Notify

例えば、位相差算出処理(S210)においてGPS衛星i、j、k、lのそれぞれの搬送波に基づいて4つの搬送波位相の一重差i、j、k、lが算出された場合、基線長算出処理(S240)において以下の4つの搬送波位相の一重差の組み合わせについて観測基線長が算出される。
(1)観測基線長A:搬送波位相の一重差i、j、kの組み合わせ
(2)観測基線長B:搬送波位相の一重差i、j、lの組み合わせ
(3)観測基線長C:搬送波位相の一重差i、k、lの組み合わせ
(4)観測基線長D:搬送波位相の一重差j、k、lの組み合わせ
このとき、マルチパス判定部160は観測基線長A、観測基線長B、観測基線長C、観測基線長Dのそれぞれに対して既知基線長との比較判定を行う。
比較判定の結果、例えば、観測基線長Aのみが既知基線長に対して所定の閾値の範囲内にある場合、マルチパス判定部160は観測基線長Aにのみ搬送波位相の一重差が含まれないGPS衛星lからの搬送波をマルチパス波と特定する。そして、マルチパス判定部160は観測基線長Aの算出に用いられたGPS衛星iからの搬送波とGPS衛星jからの搬送波とGPS衛星kからの搬送波のそれぞれについてのGPS観測情報をマルチパスによる観測誤差が含まれていないGPS観測情報として位置姿勢方位標定部120に通知する。
For example, when the single difference i, j, k, l of four carrier phases is calculated based on the respective carriers of the GPS satellites i, j, k, l in the phase difference calculation process (S210), the baseline length calculation process In (S240), the observation baseline length is calculated for a combination of the following single carrier phase single differences.
(1) Observation baseline length A: Combination of carrier phase single differences i, j, k (2) Observation baseline length B: Combination of carrier phase single differences i, j, l (3) Observation baseline length C: Carrier phase (4) Observation baseline length D: Combination of carrier phase single differences j, k, l At this time, the multipath determination unit 160 uses the observation baseline length A, observation baseline length B, observation Each of the baseline length C and the observation baseline length D is compared with a known baseline length.
As a result of the comparison determination, for example, when only the observation baseline length A is within a predetermined threshold range with respect to the known baseline length, the multipath determination unit 160 does not include a single carrier wave phase difference only in the observation baseline length A. The carrier wave from the GPS satellite l is identified as a multipath wave. Then, the multipath determination unit 160 observes the GPS observation information for each of the carrier wave from the GPS satellite i, the carrier wave from the GPS satellite j, and the carrier wave from the GPS satellite k used for calculating the observation baseline length A by multipath. The position / orientation orientation determination unit 120 is notified as GPS observation information that does not include an error.

また例えば、位相差算出処理(S210)においてGPS衛星i、j、k、l、mのそれぞれの搬送波に基づいてGPS衛星iとj、GPS衛星iとk、GPS衛星iとlおよびGPS衛星iとmについての4つの搬送波位相の二重差ij、ik、il、imが算出された場合、基線長算出処理(S240)において以下の4つの搬送波位相の二重差の組み合わせについて観測基線長が算出される。
(1)観測基線長A’:搬送波位相の二重差ij、ik、ilの組み合わせ
(2)観測基線長B’:搬送波位相の二重差ij、ik、imの組み合わせ
(3)観測基線長C’:搬送波位相の二重差ij、il、imの組み合わせ
(4)観測基線長D’:搬送波位相の二重差ik、il、imの組み合わせ
このとき、マルチパス判定部160は観測基線長A、観測基線長B、観測基線長C、観測基線長Dのそれぞれに対して既知基線長との比較判定を行う。
比較判定の結果、例えば、観測基線長Aのみが既知基線長に対して所定の閾値の範囲内にある場合、マルチパス判定部160は観測基線長Aにのみ搬送波位相の二重差が含まれないGPS衛星mからの搬送波をマルチパス波と特定する。そして、マルチパス判定部160は観測基線長Aの算出に用いられたGPS衛星iからの搬送波とGPS衛星jからの搬送波とGPS衛星kとGPS衛星lからの搬送波のそれぞれについてのGPS観測情報をマルチパスによる観測誤差が含まれていないGPS観測情報として位置姿勢方位標定部120に通知する。
Further, for example, in the phase difference calculation process (S210), GPS satellites i and j, GPS satellites i and k, GPS satellites i and l, and GPS satellite i based on the respective carriers of GPS satellites i, j, k, l, and m. When the double differences ij, ik, il, im of the four carrier phases for m and m are calculated, the baseline length for the following four combinations of the four carrier phase double differences is calculated in the baseline length calculation process (S240). Calculated.
(1) Observation baseline length A ′: Combination of carrier phase double differences ij, ik, il (2) Observation baseline length B ′: Combination of carrier phase double differences ij, ik, im (3) Observation baseline length C ′: Carrier phase double difference ij, il, im combination (4) Observation baseline length D ′: Carrier phase double difference ik, il, im combination At this time, the multipath determination unit 160 determines the observation baseline length. Each of A, observation baseline length B, observation baseline length C, and observation baseline length D is compared with a known baseline length.
As a result of the comparison determination, for example, when only the observation baseline length A is within a predetermined threshold range with respect to the known baseline length, the multipath determination unit 160 includes a double difference in the carrier phase only in the observation baseline length A. A carrier wave from a non-GPS satellite m is identified as a multipath wave. Then, the multipath determination unit 160 obtains GPS observation information for each of the carrier from the GPS satellite i, the carrier from the GPS satellite j, and the carrier from the GPS satellite k and the GPS satellite l used for the calculation of the observation baseline length A. The position / orientation orientation determination unit 120 is notified as GPS observation information that does not include observation errors due to multipath.

以上のように、各搬送波位相の一重差または二重差の組み合わせに基づいて算出された各観測基線長に対して既知基線長との比較判定を行うことにより、マルチパス判定部160はマルチパス波でない搬送波を特定することができる。さらに、マルチパス波が一つ含まれているような場合、マルチパス判定部160は上記のようにそのマルチパス波を特定することができる。   As described above, the multipath determination unit 160 performs the multipath determination by comparing each observation baseline length calculated based on the single difference or double difference combination of each carrier phase with the known baseline length. A carrier wave that is not a wave can be identified. Further, when one multipath wave is included, the multipath determination unit 160 can specify the multipath wave as described above.

次に、図4で説明した実施の形態1における位置姿勢方位標定処理(S130)の詳細について説明する。
位置姿勢方位標定処理(S130)において、位置姿勢方位標定部120は、マルチパス検出処理(S120)におけるマルチパス検出部110のマルチパス判定結果に基づいて、マルチパス波でない搬送波のGPS観測情報を用いて移動体の位置および姿勢角を標定する。
位置姿勢方位標定部120による移動体の位置および姿勢角の標定方法は任意の方法で構わず、以下にその一例を示す。
Next, the details of the position / orientation orientation processing (S130) in the first embodiment described with reference to FIG. 4 will be described.
In the position / orientation orientation determination process (S130), the position / orientation orientation determination unit 120 obtains GPS observation information of a carrier wave that is not a multipath wave based on the multipath determination result of the multipath detection unit 110 in the multipath detection process (S120). Use to locate the position and posture angle of the moving object.
The position / orientation orientation determination unit 120 may determine the position and orientation angle of the moving object by any method, and an example thereof is shown below.

図7は、実施の形態1における位置姿勢方位標定部120の構成の一例を示す図である。
図8は、実施の形態1における位置姿勢方位標定処理(S130)の一例を示すフローチャートである。
実施の形態1における位置姿勢方位標定処理(S130)の一例について、図7、図8に基づいて以下に説明する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of the position / orientation orientation determination unit 120 according to the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the position / orientation orientation determination process (S130) according to the first embodiment.
An example of the position / orientation orientation determination process (S130) in the first embodiment will be described below with reference to FIGS.

図7において、位置姿勢方位標定部120(測位部、姿勢標定部)は擬似距離測位部210、基線ベクトル姿勢標定部220およびデッドレコニング部230を備え、各部は図8に基づいて以下に説明する各処理をCPUを用いて実行する。   In FIG. 7, the position / orientation orientation determination unit 120 (positioning unit, orientation determination unit) includes a pseudo-range positioning unit 210, a baseline vector orientation determination unit 220, and a dead reckoning unit 230, and each unit will be described below with reference to FIG. Each process is executed using the CPU.

<S310:位置標定方法判定処理>
まず、位置姿勢方位標定部120はマルチパス検出処理(S120)においてマルチパス波でないと判定された搬送波の数(GPS衛星の数)に応じて移動体の位置を標定する方法を選択する。
ここで、搬送波の数は当該搬送波を発信したGPS衛星の数であり、搬送波の観測が可能なGPS衛星の数を示すものとする。
<S310: Positioning Method Determination Process>
First, the position / orientation orientation determination unit 120 selects a method for determining the position of the moving object according to the number of carriers (number of GPS satellites) determined not to be a multipath wave in the multipath detection process (S120).
Here, the number of carrier waves is the number of GPS satellites that have transmitted the carrier waves, and indicates the number of GPS satellites that can observe the carrier waves.

<S320:擬似距離測位処理>
擬似距離測位部210は搬送波をマルチパス波でなく直接波として観測できたGPS衛星の数が4機以上ある場合、擬似距離に基づいてGPS測位を行って移動体の位置を測位する。
例えば、擬似距離測位部210は当該GPS衛星からの搬送波のGPS観測情報が示す4つ以上の擬似距離を用いて三角測量の原理で各GPSアンテナ951またはいずれかのGPSアンテナ951の3次元座標の絶対位置を算出する。このとき、特定のGPSアンテナ951(例えば、図1における主局)に到達した4つの搬送波について擬似距離が観測されていればそのGPSアンテナ951の位置を算出することができるが、擬似距離測位部210は5つ以上の擬似距離を用いて最小二乗法によりGPSアンテナ951の位置を算出してもよい。5つ以上の擬似距離を用いて最小二乗法により測位することにより、4つの擬似距離を用いた測位結果より高い精度で測位結果を得ることができる。
そして、擬似距離測位部210は算出したGPSアンテナ951の絶対位置と移動体における当該GPSアンテナ951の設置位置(移動体に対するGPSアンテナ951の相対位置)とに基づいて移動体の位置を特定する。
また例えば、擬似距離測位部210は当該GPS衛星からの搬送波のGPS観測情報が示す4つ以上の搬送波位相(GPS衛星とGPSアンテナ951との距離に相当)を用いて、上記と同様にして、移動体の位置を特定する。
<S320: Pseudo distance positioning process>
When there are four or more GPS satellites in which the carrier wave can be observed as a direct wave instead of a multipath wave, the pseudorange positioning unit 210 performs GPS positioning based on the pseudorange to determine the position of the moving body.
For example, the pseudorange positioning unit 210 uses the four or more pseudoranges indicated by the GPS observation information of the carrier wave from the GPS satellite to calculate the three-dimensional coordinates of each GPS antenna 951 or any one of the GPS antennas 951 based on the principle of triangulation. Calculate the absolute position. At this time, if pseudoranges are observed for four carriers that have reached a specific GPS antenna 951 (for example, the main station in FIG. 1), the position of the GPS antenna 951 can be calculated. 210 may calculate the position of the GPS antenna 951 by the least square method using five or more pseudoranges. By positioning by the least square method using five or more pseudo distances, it is possible to obtain a positioning result with higher accuracy than the positioning results using four pseudo distances.
Then, the pseudo-range positioning unit 210 specifies the position of the moving body based on the calculated absolute position of the GPS antenna 951 and the installation position of the GPS antenna 951 in the moving body (relative position of the GPS antenna 951 with respect to the moving body).
Further, for example, the pseudo-range positioning unit 210 uses four or more carrier phases (corresponding to the distance between the GPS satellite and the GPS antenna 951) indicated by the GPS observation information of the carrier from the GPS satellite, as described above, Specify the position of the moving object.

<S330:デッドレコニング測位処理>
デッドレコニング部230は搬送波をマルチパス波でなく直接波として観測できたGPS衛星の数が3機以下である場合、前回の位置標定時からのジャイロ953の計測値とオドメータ(図示省略)の計測値とについて、ジャイロ953の計測値が示す移動体の姿勢の角速度とオドメータの計測値が示す移動体の速度とに基づいてデッドレコニングにより移動体の位置を測位する。
<S330: Dead Reckoning Positioning Processing>
When the number of GPS satellites that can observe the carrier wave as a direct wave instead of a multipath wave is three or less, the dead reckoning unit 230 measures the measurement value of the gyro 953 and the odometer (not shown) from the previous positioning. The position of the moving body is measured by dead reckoning based on the angular velocity of the posture of the moving body indicated by the measurement value of the gyro 953 and the speed of the moving body indicated by the measurement value of the odometer.

<S340:姿勢標定方法判定処理>
次に、位置姿勢方位標定部120はマルチパス検出処理(S120)においてマルチパス波でないと判定された搬送波の数(GPS衛星の数)に応じて移動体の姿勢角を標定する方法を選択する。
<S340: Attitude Determination Method Determination Process>
Next, the position / orientation orientation determination unit 120 selects a method for determining the attitude angle of the moving object according to the number of carriers (number of GPS satellites) determined not to be multipath waves in the multipath detection process (S120). .

<S350:基線ベクトル姿勢標定処理>
基線ベクトル姿勢標定部220は、各GPS受信機952が同じ時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたGPS衛星の数が3機以上ある場合に、また、各GPS受信機952が異なる時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたGPS衛星の数が4機以上ある場合に、2つの基線ベクトルに基づいて移動体の姿勢角を標定する。
基線ベクトル姿勢標定部220は、マルチパス波でない搬送波(直接波)についてのGPS観測情報を用いて、マルチパス検出部110の基線長算出部150による基線長算出処理(S240)と同様にして、2つの基線ベクトルを算出する。そして、基線ベクトル姿勢標定部220は算出した2つの基線ベクトルに基づいて移動体の3次元の姿勢角(回転角[ロール角]、仰角[ピッチ角]、方位角[ヨー角])を算出する。1つの基線ベクトルは仰角および方位角を示し、2つの基線ベクトルにより回転角が特定される。
例えば、図1において、基線ベクトル姿勢標定部220は主局から従局(1)への基線ベクトルと主局から従局(2)への基線ベクトルとの2つの基線ベクトルを算出して移動体の姿勢角を特定する。
<S350: Baseline Vector Posture Orientation Processing>
Baseline vector attitude determination unit 220 operates when each GPS receiver 952 operates based on the same time information and there are three or more GPS satellites that can observe direct waves, and each GPS receiver 952 is different. When there are four or more GPS satellites that have been operated based on the time information and have been able to observe direct waves, the attitude angle of the moving body is determined based on the two baseline vectors.
The baseline vector attitude locating unit 220 uses GPS observation information about a carrier wave (direct wave) that is not a multipath wave, and performs the same as the baseline length calculation process (S240) by the baseline length calculation unit 150 of the multipath detection unit 110. Two baseline vectors are calculated. Then, the baseline vector posture locating unit 220 calculates a three-dimensional posture angle (rotation angle [roll angle], elevation angle [pitch angle], azimuth angle [yaw angle]) of the moving body based on the calculated two baseline vectors. . One baseline vector indicates an elevation angle and an azimuth angle, and the rotation angle is specified by the two baseline vectors.
For example, in FIG. 1, the baseline vector posture locating unit 220 calculates two baseline vectors, a baseline vector from the master station to the slave station (1) and a baseline vector from the master station to the slave station (2), and the posture of the moving object. Identify the corner.

<S360:デッドレコニング姿勢標定処理>
デッドレコニング部230は、各GPS受信機952が同じ時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたGPS衛星の数が2機以下である場合に、また、各GPS受信機952が異なる時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたGPS衛星の数が3機以下である場合に、前回の姿勢角標定時からのジャイロ953の計測値について、ジャイロ953の計測値が示す移動体の姿勢の角速度に基づいてデッドレコニングにより移動体の姿勢角を標定する。
<S360: Dead Reckoning Posture Orientation Processing>
The dead reckoning unit 230 operates when each GPS receiver 952 operates based on the same time information and the number of GPS satellites that can observe a direct wave is two or less, or when each GPS receiver 952 has a different time. When the number of GPS satellites that have been operated based on information and have been able to observe direct waves is 3 or less, the measured value of the gyro 953 from the time of the previous attitude angle determination indicates the measured value of the gyro 953 The posture angle of the moving body is determined by dead reckoning based on the angular velocity of the posture.

上記において、以下のようなことを説明した。
位置姿勢標定システム100は、各アンテナのフェーズセンタの相対位置関係がずれないように設置され、あらかじめ任意の2アンテナのフェーズセンタ間距離、すなわち基線長が計測された複数のGPSアンテナや、複数のGPS受信機及び必要に応じてこれらの複数アンテナの角速度を計測するジャイロのようなセンサなどにより構成される。そして、位置姿勢標定システム100はミリメートルのオーダーで自己とGPS衛星の間の距離を観測可能な搬送波位相の受信機間一重差または二重差と、GPSの航法メッセージから非常に高い精度で計算可能な自己からGPS衛星までのLOSベクトルとを用いてマルチパス検出を行い、マルチパスの影響のない高精度な位置や姿勢方位の標定を行う。
In the above, the following has been described.
The position / orientation locating system 100 is installed so that the relative positional relationship between the phase centers of each antenna is not shifted, and a plurality of GPS antennas in which the distance between the phase centers of any two antennas, that is, the baseline length is measured in advance, A GPS receiver and, if necessary, a sensor such as a gyro that measures the angular velocities of these multiple antennas are configured. The position / orientation positioning system 100 can calculate with a very high accuracy from the single or double difference between the receivers of the carrier phase, which can observe the distance between itself and the GPS satellite in millimeter order, and the GPS navigation message. Multipath detection is performed using a LOS vector from a self to a GPS satellite, and a highly accurate position and orientation orientation without multipath influence is determined.

衛星や受信機の時計誤差を考慮した場合、少なくとも3機または4機の衛星が、2アンテナで共通して観測出来ていれば、搬送波位相の受信機間一重差または二重差を用いて、それぞれのアンテナフェーズセンタ間の3次元位置関係を表す基線ベクトルを求めることが出来る。しかし、受信した測位信号にマルチパスがあった場合、基線ベクトルはこの影響を受けて正しく求まらない。よって求めた基線ベクトルの長さと、あらかじめ計測された基線長とを比較することで、マルチパスの有無を検出することが出来る。位置姿勢標定装置101はこのような原理に基づいてマルチパスを検出する装置である。   Considering clock errors of satellites and receivers, if at least 3 or 4 satellites can be observed in common with 2 antennas, use the single phase difference or double difference between the receivers of the carrier phase, Baseline vectors representing the three-dimensional positional relationship between the respective antenna phase centers can be obtained. However, if there is a multipath in the received positioning signal, the baseline vector is affected by this and cannot be obtained correctly. Therefore, the presence / absence of multipath can be detected by comparing the length of the obtained baseline vector with the baseline length measured in advance. The position / orientation locator 101 is a device that detects multipath based on such a principle.

また上記の原理では、受信3機または4機についての衛星測位信号のうちどれか一つにマルチパスがある場合、そのどれがマルチパスであるかを判断することは出来ない。しかし、4機または5機以上についての衛星測位信号が2アンテナで受信出来ている場合、任意の3機または4機を組み合わせて上記原理によりマルチパス検出を行うことで、どの衛星から受信した測位信号にマルチパスが含まれていたか判断することが出来る。位置姿勢標定装置101はこのような原理に基づいてマルチパスを特定する装置でもある。   Further, according to the above principle, if any one of the satellite positioning signals for the three or four receivers has a multipath, it cannot be determined which one is the multipath. However, if satellite positioning signals for 4 or more aircraft can be received by 2 antennas, positioning can be received from which satellite by combining any 3 or 4 devices and performing multipath detection according to the above principle. It can be determined whether a multipath is included in the signal. The position / orientation locating device 101 is also a device that identifies a multipath based on such a principle.

さらに、位置姿勢標定装置101は上記のマルチパス検出の仕組みによりマルチパスが除去されたGPS観測情報(例えば、搬送波位相の受信機間一重差または二重差)を使用して測位する装置である。   Further, the position / orientation locating device 101 is a device that performs positioning using GPS observation information (for example, a single phase difference or double difference between receivers of a carrier phase) from which multipath has been removed by the multipath detection mechanism described above. .

さらに、位置姿勢標定装置101は上記マルチパス検出の仕組みによりマルチパスが除去されたGPS観測情報(例えば、搬送波位相の受信機間一重差または二重差)を使用して姿勢角を標定する装置でもある。   Further, the position / orientation locating device 101 is a device for locating an attitude angle using GPS observation information (for example, a single difference or a double difference between receivers of a carrier wave phase) from which multipaths are removed by the multipath detection mechanism. But there is.

実施の形態2.
上記実施の形態1における位置姿勢方位標定方法では搬送波位相の一重差または二重差が3つ以上求まらない場合にはマルチパス波の判定が行えない。
そこで、実施の形態2では搬送波位相の一重差または二重差が3つ以上求まらない場合におけるマルチパス波の検出方法について説明する。
以下、上記実施の形態1と異なる事項について説明し、説明を省略した事項については上記実施の形態1と同様とする。
Embodiment 2. FIG.
In the position / orientation azimuth locating method in the first embodiment, multipath waves cannot be determined when three or more single or double differences in the carrier phase cannot be obtained.
Therefore, in the second embodiment, a method of detecting a multipath wave when three or more single phase differences or double differences of carrier phases cannot be obtained will be described.
Hereinafter, matters different from those of the first embodiment will be described, and items omitted from the description will be the same as those of the first embodiment.

図9は、実施の形態2における位置姿勢標定装置101の機能構成図である。
実施の形態2における位置姿勢標定装置101は、上記実施の形態1における機能構成に加えて、距離差算出部170を備えることを特徴とする。
FIG. 9 is a functional configuration diagram of the position and orientation determination apparatus 101 according to the second embodiment.
The position / orientation locating apparatus 101 according to the second embodiment includes a distance difference calculation unit 170 in addition to the functional configuration according to the first embodiment.

距離差算出部170は、予め算出されたGPSアンテナ間の距離を示す既知基線長と各GPSアンテナを備えた移動体に設置されたジャイロの計測値と任意の方法により特定された特定のGPSアンテナから特定のGPS衛星への方向を示すLOSベクトルとを入力し、入力した既知基線長と入力したジャイロの計測値と入力したLOSベクトルとに基づいてGPSアンテナ間における同じGPS衛星との距離差を推定距離差としてCPUを用いて算出する。   The distance difference calculation unit 170 is a specific GPS antenna specified by an arbitrary method and a known baseline length indicating a distance between GPS antennas, a measured value of a gyro installed in a mobile body equipped with each GPS antenna, and an arbitrary method. The LOS vector indicating the direction from the GPS to a specific GPS satellite is input, and the distance difference between the GPS antennas between the GPS antennas is calculated based on the input known baseline length, the input gyro measurement value, and the input LOS vector. The estimated distance difference is calculated using the CPU.

また、マルチパス判定部160は、位相差算出部130が算出したGPSアンテナ間の搬送波位相の差に相当する観測距離差と距離差算出部170が算出した推定距離差とをCPUを用いて比較し、観測距離差が推定距離差より所定の閾値以上異なる場合に当該観測距離差の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定する。   In addition, the multipath determination unit 160 compares the observation distance difference corresponding to the carrier wave phase difference between GPS antennas calculated by the phase difference calculation unit 130 and the estimated distance difference calculated by the distance difference calculation unit 170 using the CPU. When the observation distance difference is different from the estimated distance difference by a predetermined threshold or more, it is determined that each carrier wave used for calculation of the observation distance difference includes a multipath wave.

図10は、実施の形態2におけるマルチパス検出処理(S120)を示すフローチャートである。
実施の形態2におけるマルチパス検出処理(S120)は、上記実施の形態1に対して、位相差算出処理(S210)において搬送波位相の一重差または二重差が3つ以上算出できたかを判定し(S220:分岐処理A)、搬送波位相の一重差または二重差が3つ以上算出できなかった場合、既知基線長とジャイロ953の計測値とLOSベクトルとに基づいてGPSアンテナ951間におけるGPS衛星との距離差を算出し(S260:距離差算出処理)、算出した距離差と搬送波位相の一重差または二重差とを比較してマルチパス判定を行う(S270:マルチパス判定処理B)ことを特徴とする。
以下に、距離差算出処理(S260)、マルチパス判定処理B(S270)について説明する。
FIG. 10 is a flowchart showing the multipath detection process (S120) in the second embodiment.
The multipath detection process (S120) in the second embodiment determines whether three or more single phase differences or double differences in the carrier phase have been calculated in the phase difference calculation process (S210) with respect to the first embodiment. (S220: branching process A), when three or more single phase differences or double differences of the carrier phase cannot be calculated, the GPS satellites between the GPS antennas 951 based on the known baseline length, the measured value of the gyro 953, and the LOS vector Is calculated (S260: distance difference calculation process) and the calculated distance difference is compared with the single difference or double difference of the carrier phase to perform multipath determination (S270: multipath determination process B). It is characterized by.
The distance difference calculation process (S260) and the multipath determination process B (S270) will be described below.

<S260:距離差算出処理>
位相差算出処理(S210)において搬送波位相の一重差または二重差が3つ以上算出できなかった場合、距離差算出部170は既知基線長とジャイロ953の計測値とLOSベクトルとに基づいてGPSアンテナ951間におけるGPS衛星との距離差を算出する。
<S260: Distance difference calculation process>
In the phase difference calculation process (S210), when three or more single phase differences or double differences cannot be calculated, the distance difference calculation unit 170 performs GPS based on the known baseline length, the measured value of the gyro 953, and the LOS vector. The distance difference between the antennas 951 and the GPS satellites is calculated.

位相差算出処理(S210)において搬送波位相の一重差が算出された場合、距離差算出部170は前回の姿勢角標定時からのジャイロ953の計測値に基づいてデッドレコニングにより移動体の姿勢角を算出し、移動体の姿勢角に対応するGPSアンテナ951間の基線ベクトルの方向(以下、基線方向とする)を算出する。そして、距離差算出部170は算出した基線方向と既知基線長とが示す基線ベクトルと、基線ベクトルの基点とするGPSアンテナ951から搬送波位相の一重差が算出された当該GPS衛星へのLOSベクトルとの内積を計算して既知基線長のLOSベクトル成分の長さを算出する。
この既知基線長のLOSベクトル成分の長さはGPSアンテナ951間における当該GPS衛星についての搬送波位相の一重差に相当する。以下、距離差算出部170が算出した搬送波位相の一重差または二重差に相当する長さを推定距離差とする。
例えば、図6において、基線ベクトルbabのLOSベクトルe 成分の長さは、a点−GPS衛星i間の距離ρ を示す搬送波位相とb点−GPS衛星i間の距離ρ を示す搬送波位相との差(ρ −ρ )、つまり、a点のGPSアンテナ951とb点のGPSアンテナ951とにおけるGPS衛星iについての搬送波位相の一重差に相当する。
なお、既知基線長やLOSベクトルの算出方法は上記実施の形態1と同様である。
When the single phase difference of the carrier wave phase is calculated in the phase difference calculation process (S210), the distance difference calculation unit 170 determines the posture angle of the moving body by dead reckoning based on the measured value of the gyro 953 from the previous posture angle determination time. The direction of the baseline vector between the GPS antennas 951 corresponding to the attitude angle of the moving body (hereinafter referred to as the baseline direction) is calculated. Then, the distance difference calculation unit 170 calculates the baseline vector indicated by the calculated baseline direction and the known baseline length, and the LOS vector to the GPS satellite from which the single phase difference of the carrier phase is calculated from the GPS antenna 951 as the base point of the baseline vector. To calculate the length of the LOS vector component of the known baseline length.
The length of the LOS vector component of this known baseline length corresponds to a single difference in the carrier phase for the GPS satellite between the GPS antennas 951. Hereinafter, the length corresponding to the single difference or double difference of the carrier phase calculated by the distance difference calculation unit 170 is set as the estimated distance difference.
For example, in FIG. 6, the length of the LOS vector e a i component of the baseline vector b ab is the distance between the carrier phase and the point b -GPS satellite i indicating the distance [rho a i between a point -GPS satellite i [rho b This corresponds to the difference (ρ a i −ρ b i ) from the carrier phase indicating i , that is, the single phase difference of the carrier phase for the GPS satellite i between the GPS antenna 951 at point a and the GPS antenna 951 at point b.
The method for calculating the known baseline length and the LOS vector is the same as in the first embodiment.

また、位相差算出処理(S210)において搬送波位相の二重差が算出された場合、距離差算出部170は、搬送波位相の二重差が算出された2つのGPS衛星それぞれについて既知基線長のLOSベクトル成分の長さを算出し、算出した2つの既知基線長のLOSベクトル成分の長さの差(推定距離差)を算出する。
この2つの既知基線長のLOSベクトル成分の長さの差はGPSアンテナ951間における当該2つのGPS衛星についての搬送波位相の二重差に相当する。
例えば、図6において、距離差算出部170は、a点のGPSアンテナ951とb点のGPSアンテナ951とにおけるGPS衛星iとGPS衛星jとについての搬送波位相の二重差に相当するものとして、基線ベクトルbabについてLOSベクトルe 成分の長さとLOSベクトルe 成分の長さとの差を算出する。
When the double phase difference of the carrier phase is calculated in the phase difference calculation process (S210), the distance difference calculation unit 170 calculates the LOS with the known baseline length for each of the two GPS satellites for which the double phase difference of the carrier phase has been calculated. The length of the vector component is calculated, and the difference (estimated distance difference) between the lengths of the two known baseline lengths of the LOS vector components is calculated.
The difference between the lengths of the LOS vector components of the two known baseline lengths corresponds to a double difference in carrier phase between the two GPS satellites between the GPS antennas 951.
For example, in FIG. 6, the distance difference calculation unit 170 corresponds to a double difference in carrier phase between the GPS satellite i and the GPS satellite j at the GPS antenna 951 at the point a and the GPS antenna 951 at the point b. For the baseline vector b ab , the difference between the length of the LOS vector e a i component and the length of the LOS vector e a j component is calculated.

距離差算出部170は位相差算出処理(S210)において算出された各搬送波位相の一重差または二重差のそれぞれについて上記のようにして推定距離差を算出する。
例えば、GPS衛星i、jについて搬送波位相の一重差が算出されている場合、距離差算出部170はGPS衛星iについての搬送波位相の一重差に相当する推定距離差とGPS衛星jについての搬送波位相の一重差に相当する推定距離差とを算出する。
The distance difference calculation unit 170 calculates the estimated distance difference as described above for each of the single difference or double difference of each carrier phase calculated in the phase difference calculation process (S210).
For example, when the single phase difference of the carrier phase is calculated for the GPS satellite i, j, the distance difference calculation unit 170 calculates the estimated distance difference corresponding to the single phase difference of the carrier phase for the GPS satellite i and the carrier phase for the GPS satellite j. An estimated distance difference corresponding to a single difference is calculated.

次に、図10におけるマルチパス判定処理B(S270)について説明する。   Next, the multipath determination process B (S270) in FIG. 10 will be described.

<S270:マルチパス判定処理B>
マルチパス判定部160は位相差算出処理(S210)において算出された搬送波位相の一重差または二重差(観測距離差)を距離差算出処理(S260)において算出された搬送波位相の一重差または二重差に相当する推定距離差と比較して搬送波位相の一重差または二重差(観測距離差)の算出に用いられた搬送波のマルチパス判定を行う。
このとき、マルチパス判定部160は、上記実施の形態1で説明したマルチパス判定処理A(S250)における観測基線長と既知基線長とに対する処理と同様に、搬送波位相の一重差または二重差(観測距離差)と推定距離差との差が所定の閾値未満であれば搬送波位相の一重差または二重差(観測距離差)の算出に用いられたGPS衛星からの搬送波はマルチパス波でないと判定し、搬送波位相の一重差または二重差(観測距離差)と推定距離差との差が所定の閾値以上であれば搬送波位相の一重差または二重差(観測距離差)の算出に用いられたGPS衛星からの搬送波はマルチパス波であると判定する。
<S270: Multipath determination process B>
The multipath determination unit 160 uses the single difference or double difference (observation distance difference) of the carrier phase calculated in the phase difference calculation process (S210) as the single difference or two of the carrier phase calculated in the distance difference calculation process (S260). The multipath determination of the carrier used for calculating the single difference or double difference (observation distance difference) of the carrier phase is performed in comparison with the estimated distance difference corresponding to the multiple difference.
At this time, the multipath determination unit 160 performs the single phase difference or double difference of the carrier phase in the same manner as the processing for the observation baseline length and the known baseline length in the multipath determination processing A (S250) described in the first embodiment. If the difference between the (observation distance difference) and the estimated distance difference is less than a predetermined threshold, the carrier wave from the GPS satellite used to calculate the single or double difference (observation distance difference) of the carrier phase is not a multipath wave. If the difference between the single difference or double difference (observation distance difference) of the carrier phase and the estimated distance difference is equal to or greater than a predetermined threshold, the single difference or double difference (observation distance difference) of the carrier phase is calculated. It is determined that the carrier wave from the used GPS satellite is a multipath wave.

図11は、実施の形態2における位置姿勢方位標定部120の構成の一例を示す図である。
図12は、実施の形態2における位置姿勢方位標定処理(S130)の一例を示すフローチャートである。
実施の形態2における位置姿勢方位標定処理(S130)の一例について、図11、図12に基づいて以下に説明する。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of the position / orientation orientation determination unit 120 according to the second embodiment.
FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of the position / orientation orientation processing (S130) according to the second embodiment.
An example of the position / orientation orientation determination process (S130) in the second embodiment will be described below with reference to FIGS.

図11において、位置姿勢方位標定部120はデッドレコニング部230、カルマンフィルタ部240および位置姿勢補正部250を備え、各部は図12に基づいて以下に説明する各処理をCPUを用いて実行する。   11, the position / orientation orientation determination unit 120 includes a dead reckoning unit 230, a Kalman filter unit 240, and a position / orientation correction unit 250, and each unit executes each process described below based on FIG. 12 using a CPU.

カルマンフィルタ部240は位置姿勢方位標定処理(S130)において拡張カルマンフィルタ処理を実行する。
拡張カルマンフィルタ処理とは、状態量のダイナミクスをモデル化した状態方程式と、観測量と状態量との関係を定式化した観測方程式との両方程式に基づいて状態量の誤差を推定する処理である。特に、拡張カルマンフィルタは、カルマンフィルタが線形の状態方程式および観測方程式に基づいて誤差推定を行うのに対し、非線形の状態方程式および観測方程式に基づいて誤差推定を行う。但し、カルマンフィルタ部240は通常のカルマンフィルタ処理を実行してもよい。
The Kalman filter unit 240 executes an extended Kalman filter process in the position / orientation orientation process (S130).
The extended Kalman filter process is a process for estimating an error of a state quantity based on both equations of a state equation that models the dynamics of the state quantity and an observation equation that formulates the relationship between the observed quantity and the state quantity. In particular, the extended Kalman filter performs error estimation based on a nonlinear state equation and observation equation, whereas the Kalman filter performs error estimation based on a linear state equation and observation equation. However, the Kalman filter unit 240 may perform normal Kalman filter processing.

<S410:デッドレコニング処理>
デッドレコニング部230は、前回の位置姿勢標定時からのジャイロ953の計測値とオドメータの計測値とについて、ジャイロ953の計測値が示す移動体の姿勢の角速度とオドメータ(図示省略)の計測値が示す移動体の速度とに基づいてデッドレコニングにより移動体の位置および姿勢角を算出する。
<S410: Dead Reckoning Process>
The dead reckoning unit 230 uses the gyro 953 measurement value and the odometer measurement value from the previous position / orientation determination to determine the angular velocity of the moving body indicated by the gyro 953 measurement value and the measurement value of the odometer (not shown). The position and posture angle of the moving body are calculated by dead reckoning based on the speed of the moving body shown.

<S420:カルマンフィルタ処理>
カルマンフィルタ部240は、搬送波位相の一重差または二重差の観測残差を観測量として拡張カルマンフィルタ処理を行い、デッドレコニング処理(S410)において算出された移動体の位置および姿勢角やデッドレコニング処理(S410)において使用されたジャイロ953の出力レート(計測値)などの状態量について誤差を推定する。
このとき、位置姿勢方位標定部120は、マルチパス判定処理B(S270)において算出された搬送波位相の一重差または二重差と推定距離差との差を搬送波位相の一重差または二重差の観測残差とする。
<S420: Kalman filter processing>
The Kalman filter unit 240 performs an extended Kalman filter process using an observation residual of a single difference or a double difference of the carrier phase as an observation amount, and the position and posture angle of the moving object calculated in the dead reckoning process (S410) and the dead reckoning process ( An error is estimated for the state quantity such as the output rate (measured value) of the gyro 953 used in S410.
At this time, the position / orientation orientation determination unit 120 calculates the difference between the single difference or double difference of the carrier phase and the estimated distance difference calculated in the multipath determination process B (S270) as the single difference or double difference of the carrier phase. It is an observation residual.

<S430:位置姿勢補正処理>
位置姿勢補正部250は、カルマンフィルタ処理(S420)により推定された誤差を補正量として、デッドレコニング処理(S410)において算出された移動体の位置および姿勢角を補正(加算)して移動体の位置および姿勢角を標定する。
また、デッドレコニング部230は、次回以降のデッドレコニング処理(S410)において、カルマンフィルタ処理(S420)により推定された誤差で補正したジャイロ953の出力レート(計測値)を用いてデッドレコニングを行う。
<S430: Position / Orientation Correction Process>
The position / orientation correction unit 250 corrects (adds) the position and posture angle of the moving object calculated in the dead reckoning process (S410) using the error estimated by the Kalman filter process (S420) as a correction amount. And orientation angle.
The dead reckoning unit 230 performs dead reckoning using the output rate (measured value) of the gyro 953 corrected with the error estimated by the Kalman filter process (S420) in the next and subsequent dead reckoning processes (S410).

また、位置姿勢方位標定部120は、上記実施の形態1と同様に、可能な場合には擬似距離や基線ベクトルに基づいて移動体の位置および姿勢角を標定し、擬似距離や基線ベクトルに基づいて標定できない移動体の位置または姿勢角について上記のようにデッドレコニングおよびカルマンフィルタ処理により標定してもよい。   Similarly to the first embodiment, the position / orientation / orientation determination unit 120 determines the position and orientation angle of the moving object based on the pseudo distance and the baseline vector, if possible, and based on the pseudo distance and the baseline vector. As described above, the position or posture angle of the moving body that cannot be determined may be determined by dead reckoning and Kalman filter processing.

上記において、以下のようなことを説明した。
上記実施の形態1におけるマルチパス検出処理(S120)は、2または3アンテナで共通して観測出来ている衛星数が2機または3機以下の場合は適用することが出来ない。しかし、ジャイロセンサによるアンテナの角速度を用いれば、2または3アンテナで共通して3機または4機以上の衛星が観測されているときに計算された基線ベクトルを積分して、現在の基線ベクトルを予測することが出来る。これを搬送波位相の受信機間一重差または二重差と組み合わせることにより、共通して観測されている衛星がたとえ1機(二重差の場合は2機)の場合でも、マルチパス検出を行うことが出来る。位置姿勢標定装置101はこのような原理に基づいてマルチパスを検出する装置である。
In the above, the following has been described.
The multipath detection process (S120) in the first embodiment cannot be applied when the number of satellites that can be commonly observed by two or three antennas is two or three or less. However, if the angular velocity of the antenna by the gyro sensor is used, the baseline vector calculated when three or four or more satellites are observed in common with two or three antennas is integrated to obtain the current baseline vector. Can be predicted. By combining this with the single phase difference or double difference between the receivers of the carrier phase, multipath detection is performed even if the number of commonly observed satellites is one (two in the case of a double difference). I can do it. The position / orientation locator 101 is a device that detects multipath based on such a principle.

実施の形態3.
図13は、実施の形態3におけるマルチパス検出処理(S120)を示すフローチャートである。
図13に示すように、位相差算出処理(S210、上記実施の形態1参照)において算出された搬送波位相の一重差または二重差の数が幾つである場合でも、距離差算出処理(S260、上記実施の形態2参照)およびマルチパス判定処理B(S270、上記実施の形態2参照)を行って、マルチパスを検出してもよい。
実施の形態3におけるその他の事項については、上記実施の形態1または上記実施の形態2と同様である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 13 is a flowchart showing multipath detection processing (S120) in the third embodiment.
As shown in FIG. 13, even if the number of single-phase or double-differences in the carrier phase calculated in the phase difference calculation process (S210, refer to Embodiment 1 above) is different, the distance difference calculation process (S260, The multipath may be detected by performing the above-described second embodiment) and the multipath determination process B (S270, see the second embodiment).
Other matters in the third embodiment are the same as those in the first embodiment or the second embodiment.

実施の形態1における位置姿勢標定システム100の構成の概要図。1 is a schematic diagram of a configuration of a position / orientation orientation system 100 according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における位置姿勢標定システム100のハードウェア構成図。1 is a hardware configuration diagram of a position and orientation determination system 100 according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における位置姿勢標定装置101の機能構成図。FIG. 3 is a functional configuration diagram of a position / orientation locating apparatus 101 according to the first embodiment. 実施の形態1における位置姿勢標定方法を示すフローチャート。3 is a flowchart showing a position / orientation locating method according to the first embodiment. 実施の形態1におけるマルチパス検出処理(S120)を示すフローチャート。5 is a flowchart showing multipath detection processing (S120) in the first embodiment. 実施の形態1における搬送波位相の差とLOSベクトルと基線ベクトルとの関係図。FIG. 4 is a relationship diagram of a carrier phase difference, a LOS vector, and a baseline vector in the first embodiment. 実施の形態1における位置姿勢方位標定部120の構成の一例を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a position / orientation orientation determination unit 120 according to the first embodiment. 実施の形態1における位置姿勢方位標定処理(S130)の一例を示すフローチャート。5 is a flowchart illustrating an example of a position / orientation orientation process (S130) according to the first embodiment. 実施の形態2における位置姿勢標定装置101の機能構成図。FIG. 4 is a functional configuration diagram of a position / orientation locating apparatus 101 according to a second embodiment. 実施の形態2におけるマルチパス検出処理(S120)を示すフローチャート。9 is a flowchart showing multipath detection processing (S120) in the second embodiment. 実施の形態2における位置姿勢方位標定部120の構成の一例を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of a position / orientation orientation determination unit 120 according to Embodiment 2. 実施の形態2における位置姿勢方位標定処理(S130)の一例を示すフローチャート。9 is a flowchart illustrating an example of a position / orientation orientation process (S130) according to the second embodiment. 実施の形態3におけるマルチパス検出処理(S120)を示すフローチャート。10 is a flowchart showing multipath detection processing (S120) in the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100 位置姿勢標定システム、101 位置姿勢標定装置、110 マルチパス検出部、120 位置姿勢方位標定部、130 位相差算出部、140 LOSベクトル算出部、150 基線長算出部、160 マルチパス判定部、170 距離差算出部、190 標定記憶部、210 擬似距離測位部、220 基線ベクトル姿勢標定部、230 デッドレコニング部、240 カルマンフィルタ部、250 位置姿勢補正部、911 CPU、920 記憶装置、921 OS、923 プログラム群、924 ファイル群、951 GPSアンテナ、952 GPS受信機、953 ジャイロ、954 プラットフォーム。   100 position and orientation determination system, 101 position and orientation determination device, 110 multipath detection unit, 120 position and orientation direction determination unit, 130 phase difference calculation unit, 140 LOS vector calculation unit, 150 baseline length calculation unit, 160 multipath determination unit, 170 Distance difference calculation unit, 190 orientation storage unit, 210 pseudorange positioning unit, 220 baseline vector attitude determination unit, 230 dead reckoning unit, 240 Kalman filter unit, 250 position and orientation correction unit, 911 CPU, 920 storage device, 921 OS, 923 program Group, 924 file group, 951 GPS antenna, 952 GPS receiver, 953 gyro, 954 platform.

Claims (11)

複数のGPS(Global Positioning System)アンテナがGPSアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各GPS衛星から送信され各GPSアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置であり、
各GPS衛星と各GPSアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてGPSアンテナ間における同じGPS衛星との搬送波位相の差をCPU(Central Proccessing Unit)を用いて算出する位相差算出部と、
前記位相差算出部が算出したGPSアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のGPSアンテナから特定のGPS衛星への方向を示すLOS(Line Of Sight)ベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したLOSベクトルとに基づいてGPSアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてCPUを用いて算出する基線長算出部と、
予め算出されたGPSアンテナ間の距離を示す既知基線長と前記基線長算出部が算出した観測基線長とをCPUを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定部と
を備えたことを特徴とするマルチパス検出装置。
A multipath wave is included in each carrier wave transmitted from each GPS satellite and received by each GPS antenna in a moving body in which a plurality of GPS (Global Positioning System) antennas are installed with the relative positions between the GPS antennas fixed. Multipath detection device that detects whether or not
Information on the carrier phase indicating the distance between each GPS satellite and each GPS antenna in terms of the number of carriers is input, and based on the input carrier phase information, the difference in the carrier phase between the GPS antennas and the same GPS satellite is determined by the CPU (Central A phase difference calculation unit that calculates using Processing Unit),
Input a carrier phase difference between GPS antennas calculated by the phase difference calculation unit and a LOS (Line Of Light) vector indicating a direction from a specific GPS antenna specified by an arbitrary method to a specific GPS satellite, A baseline length calculation unit that calculates a baseline length indicating a distance between GPS antennas as an observation baseline length based on the input carrier phase difference and the input LOS vector using a CPU;
When the known baseline length indicating the distance between GPS antennas calculated in advance and the observed baseline length calculated by the baseline length calculation unit are compared using a CPU, and the observed baseline length differs from the known baseline length by a predetermined threshold or more A multipath detection apparatus comprising: a multipath determination unit that determines that a multipath wave is included in each carrier wave used for calculating the observation baseline length.
前記マルチパス検出装置は、さらに、
搬送波で伝搬された各GPS衛星の位置を示す航法メッセージと搬送波に基づいて測位された当該GPSアンテナの位置を示す測位情報とを入力し、入力した航法メッセージが示す各GPS衛星の位置と入力した測位情報が示す各GPSアンテナの位置とに基づいて当該GPSアンテナから当該GPS衛星への方向を示すLOSベクトルをCPUを用いて算出するLOSベクトル算出部を備え、
前記基線長算出部は、前記LOSベクトル算出部が算出したLOSベクトルに基づいて前記観測基線長を算出する
ことを特徴とする請求項1記載のマルチパス検出装置。
The multipath detection device further includes:
The navigation message indicating the position of each GPS satellite propagated by the carrier wave and the positioning information indicating the position of the GPS antenna positioned based on the carrier wave are input, and the position of each GPS satellite indicated by the input navigation message is input. A LOS vector calculation unit that calculates a LOS vector indicating a direction from the GPS antenna to the GPS satellite based on the position of each GPS antenna indicated by the positioning information using a CPU;
The multipath detection device according to claim 1, wherein the baseline length calculation unit calculates the observation baseline length based on the LOS vector calculated by the LOS vector calculation unit.
前記位相差算出部は搬送波位相の差を4つ以上算出し、
前記基線長算出部は前記位相差算出部が算出した各搬送波位相の差を3つずつ組み合わせて各搬送波位相の差の組み合わせのそれぞれに対して観測基線長を算出し、
前記マルチパス判定部は前記基線長算出部が算出した各観測基線長に対して判定を行い、各観測基線長に対する判定結果に基づいてマルチパス波を特定する
ことを特徴とする請求項1〜請求項2いずれかに記載のマルチパス検出装置。
The phase difference calculation unit calculates four or more carrier phase differences,
The baseline length calculation unit calculates the observation baseline length for each combination of carrier phase differences by combining three carrier phase differences calculated by the phase difference calculation unit,
The multipath determination unit determines each observation baseline length calculated by the baseline length calculation unit, and identifies a multipath wave based on a determination result for each observation baseline length. The multipath detection device according to claim 2.
前記位相差算出部は、同じ時刻情報に基づいて観測された搬送波位相の情報を3機以上のGPS衛星について入力し、GPSアンテナ間における同じGPS衛星との搬送波位相の差を示す搬送波位相の一重差を各GPS衛星について算出する
ことを特徴とする請求項1〜請求項3いずれかに記載のマルチパス検出装置。
The phase difference calculation unit inputs carrier phase information observed based on the same time information for three or more GPS satellites, and a single carrier phase indicating a difference in carrier phase with the same GPS satellite between GPS antennas. The multipath detection device according to claim 1, wherein the difference is calculated for each GPS satellite.
前記位相差算出部は、搬送波位相の情報を4機以上のGPS衛星について入力し、GPSアンテナ間における第一のGPS衛星との搬送波位相の差と当該GPSアンテナ間における第ニのGPS衛星との搬送波位相の差との差を示す搬送波位相の二重差を各GPS衛星について算出する
ことを特徴とする請求項1〜請求項3いずれかに記載のマルチパス検出装置。
The phase difference calculator inputs carrier phase information for four or more GPS satellites, and calculates the difference between the carrier phase of the first GPS satellite between the GPS antennas and the second GPS satellite between the GPS antennas. The multipath detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein a double difference in carrier phase indicating a difference from a difference in carrier phase is calculated for each GPS satellite.
複数のGPS(Global Positioning System)アンテナがGPSアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各GPS衛星から送信され各GPSアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置であり、
各GPS衛星と各GPSアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてGPSアンテナ間における同じGPS衛星との搬送波位相の差をCPU(Central Proccessing Unit)を用いて算出する位相差算出部と、
予め算出されたGPSアンテナ間の距離を示す既知基線長と各GPSアンテナを備えた前記移動体に設置されたジャイロの計測値と任意の方法により特定された特定のGPSアンテナから特定のGPS衛星への方向を示すLOS(Line Of Sight)ベクトルとを入力し、入力した既知基線長と入力したジャイロの計測値と入力したLOSベクトルとに基づいてGPSアンテナ間における同じGPS衛星との距離差を推定距離差としてCPUを用いて算出する距離差算出部と、
前記位相差算出部が算出したGPSアンテナ間の搬送波位相の差に相当する観測距離差と前記距離差算出部が算出した推定距離差とをCPUを用いて比較し、観測距離差が推定距離差より所定の閾値以上異なる場合に当該観測距離差の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定部と
を備えたことを特徴とするマルチパス検出装置。
A multipath wave is included in each carrier wave transmitted from each GPS satellite and received by each GPS antenna in a moving body in which a plurality of GPS (Global Positioning System) antennas are installed with the relative positions between the GPS antennas fixed. Multipath detection device that detects whether or not
Information on the carrier phase indicating the distance between each GPS satellite and each GPS antenna in terms of the number of carriers is input, and based on the input carrier phase information, the difference in the carrier phase between the GPS antennas and the same GPS satellite is determined by the CPU (Central A phase difference calculation unit that calculates using Processing Unit),
From a specific GPS antenna specified by any method and a measured value of a gyroscope installed on the moving body having each GPS antenna and a known baseline length indicating a distance between GPS antennas calculated in advance to a specific GPS satellite A LOS (Line Of Light) vector indicating the direction of the GPS is input, and the distance difference between the GPS antennas between the GPS antennas is estimated based on the input known baseline length, the input gyro measurement value, and the input LOS vector. A distance difference calculation unit that calculates using a CPU as a distance difference;
The observed distance difference corresponding to the carrier phase difference between the GPS antennas calculated by the phase difference calculator is compared with the estimated distance difference calculated by the distance difference calculator using the CPU, and the observed distance difference is the estimated distance difference. A multipath detection unit comprising: a multipath determination unit that determines that each carrier wave used for calculating the observation distance difference includes a multipath wave when the difference is more than a predetermined threshold. apparatus.
請求項1〜請求項6いずれかに記載のマルチパス検出装置と、
前記マルチパス検出装置の前記マルチパス判定部がマルチパス波でないと判定した搬送波の観測情報に基づいて前記移動体の位置をCPUを用いて測位する測位部と
を備えたことを特徴とする測位装置。
The multipath detection device according to any one of claims 1 to 6,
A positioning unit that measures the position of the moving body using a CPU based on observation information of a carrier wave determined by the multipath determination unit of the multipath detection device as not a multipath wave. apparatus.
請求項1〜請求項6いずれかに記載のマルチパス検出装置と、
前記マルチパス検出装置の前記マルチパス判定部がマルチパス波でないと判定した搬送波の観測情報に基づいて前記移動体の姿勢角をCPUを用いて算出する姿勢標定部と
を備えたことを特徴とする姿勢方位標定装置。
The multipath detection device according to any one of claims 1 to 6,
And a posture locating unit that calculates a posture angle of the moving body using a CPU based on observation information of a carrier wave determined by the multipath determination unit of the multipath detection device as not a multipath wave. Posture orientation locating device.
複数のGPS(Global Positioning System)アンテナがGPSアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各GPS衛星から送信され各GPSアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置のマルチパス検出方法であり、
位相差算出部が各GPS衛星と各GPSアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてGPSアンテナ間における同じGPS衛星との搬送波位相の差をCPU(Central Proccessing Unit)を用いて算出する位相差算出処理を行い、
基線長算出部が前記位相差算出部の算出したGPSアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のGPSアンテナから特定のGPS衛星への方向を示すLOS(Line Of Sight)ベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したLOSベクトルとに基づいてGPSアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてCPUを用いて算出する基線長算出処理を行い、
マルチパス判定部が予め算出されたGPSアンテナ間の距離を示す既知基線長と前記基線長算出部が算出した観測基線長とをCPUを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定処理を行う
ことを特徴とするマルチパス検出装置のマルチパス検出方法。
A multipath wave is included in each carrier wave transmitted from each GPS satellite and received by each GPS antenna in a moving body in which a plurality of GPS (Global Positioning System) antennas are installed with the relative positions between the GPS antennas fixed. A multipath detection method of a multipath detection device for detecting whether or not
The phase difference calculation unit inputs carrier phase information indicating the distance between each GPS satellite and each GPS antenna by the number of carriers, and based on the inputted carrier phase information, the carrier phase of the same GPS satellite between the GPS antennas is input. A phase difference calculation process for calculating the difference using a CPU (Central Processing Unit) is performed.
The LOS (Line Of Light) vector indicating the difference in the carrier wave phase between the GPS antennas calculated by the phase difference calculation unit and the direction from the specific GPS antenna specified by an arbitrary method to the specific GPS satellite by the baseline length calculation unit And, based on the input carrier phase difference and the input LOS vector, the base line length indicating the distance between the GPS antennas is calculated as the observation base line length using the CPU,
The multipath determination unit compares the known baseline length indicating the distance between the GPS antennas calculated in advance with the observation baseline length calculated by the baseline length calculation unit using the CPU, and the observation baseline length is determined from the known baseline length. Multipath detection of a multipath detection device, which performs multipath determination processing for determining that each carrier wave used for calculation of the observation baseline length includes a multipath wave when different from a threshold value Method.
複数のGPS(Global Positioning System)アンテナがGPSアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各GPS衛星から送信され各GPSアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置のマルチパス検出方法であり、
位相差算出部が各GPS衛星と各GPSアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてGPSアンテナ間における同じGPS衛星との搬送波位相の差をCPU(Central Proccessing Unit)を用いて算出する位相差算出処理を行い、
距離差算出部が予め算出されたGPSアンテナ間の距離を示す既知基線長と各GPSアンテナを備えた前記移動体に設置されたジャイロの計測値と任意の方法により特定された特定のGPSアンテナから特定のGPS衛星への方向を示すLOS(Line Of Sight)ベクトルとを入力し、入力した既知基線長と入力したジャイロの計測値と入力したLOSベクトルとに基づいてGPSアンテナ間における同じGPS衛星との距離差を推定距離差としてCPUを用いて算出する距離差算出処理を行い、
マルチパス判定部が前記位相差算出部の算出したGPSアンテナ間の搬送波位相の差に相当する観測距離差と前記距離差算出部の算出した推定距離差とをCPUを用いて比較し、観測距離差が推定距離差より所定の閾値以上異なる場合に当該観測距離差の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定処理を行う
ことを特徴とするマルチパス検出装置のマルチパス検出方法。
A multipath wave is included in each carrier wave transmitted from each GPS satellite and received by each GPS antenna in a moving body in which a plurality of GPS (Global Positioning System) antennas are installed with the relative positions between the GPS antennas fixed. A multipath detection method of a multipath detection device for detecting whether or not
The phase difference calculation unit inputs carrier phase information indicating the distance between each GPS satellite and each GPS antenna by the number of carriers, and based on the inputted carrier phase information, the carrier phase of the same GPS satellite between the GPS antennas is input. A phase difference calculation process for calculating the difference using a CPU (Central Processing Unit) is performed.
A distance difference calculation unit calculates a known baseline length indicating a distance between GPS antennas, a measured value of a gyro installed in the moving body including each GPS antenna, and a specific GPS antenna specified by an arbitrary method. A LOS (Line Of Light) vector indicating the direction to a specific GPS satellite is input, and the same GPS satellite between the GPS antennas based on the input known baseline length, the input gyro measurement, and the input LOS vector A distance difference calculation process is performed in which the distance difference is calculated using the CPU as an estimated distance difference,
The multipath determination unit compares the observation distance difference corresponding to the carrier phase difference between the GPS antennas calculated by the phase difference calculation unit with the estimated distance difference calculated by the distance difference calculation unit using the CPU, and the observation distance Multipath determination processing is performed to determine that a multipath wave is included in each carrier used for calculation of the observation distance difference when the difference is different from the estimated distance difference by a predetermined threshold or more. Multipath detection method of multipath detection apparatus.
請求項9〜請求項10いずれかに記載のマルチパス検出方法をコンピュータに実行させるマルチパス検出プログラム。   A multipath detection program for causing a computer to execute the multipath detection method according to claim 9.
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