JP2009145283A - Positioning device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数のアンテナを配置した飛しょう体のGPS測位において、複数台のGPS受信機を用いた受信信号の合成によりNullの発生を防いで測位する測位装置に関するものである。 The present invention relates to a positioning device that performs positioning by preventing generation of nulls by combining received signals using a plurality of GPS receivers in GPS positioning of a flying object having a plurality of antennas.
ロケットなど円柱形状の物体におけるGPS測位では、一般に測位を行う物体側面にGPSアンテナが配置されるため、一つのアンテナではGPS衛星の可視性が低く測位が行えない可能性がある。この問題を解決するため、複数のアンテナを物体の円周上に配置し、各アンテナのRF信号を合成して測位計算を行うマルチアンテナGPS受信機が開発されている(例えば、非特許文献1および非特許文献2参照)。 In GPS positioning on a cylindrical object such as a rocket, a GPS antenna is generally arranged on the side of the object to be positioned. Therefore, there is a possibility that GPS satellite visibility is low with one antenna and positioning cannot be performed. In order to solve this problem, a multi-antenna GPS receiver has been developed in which a plurality of antennas are arranged on the circumference of an object and a positioning calculation is performed by combining RF signals of the antennas (for example, Non-Patent Document 1). And Non-Patent Document 2).
しかしながら、GPSアンテナが配置される円柱の径が大きくなればなるほど、受信信号の合成によってアンテナゲインパターンに生じるNullの領域が拡大し、衛星の可視性が低下して測位が行えなくなる状況が発生するという問題がある。このように複数のGPSアンテナの合成RF波を利用したGPS測位では、GPS衛星の可視性に関して課題があった。また、この課題を解決するためにRF波を合成せずに、個々のRF波に対する相関処理や追尾処理を行う専用のGPS受信機を作成すると、どうしても製品が高価になるという課題があった。 However, the larger the diameter of the cylinder on which the GPS antenna is arranged, the larger the Null region generated in the antenna gain pattern by the synthesis of the received signal, and the situation where the positioning becomes impossible due to the reduced visibility of the satellite. There is a problem. Thus, in the GPS positioning using the synthetic RF wave of a plurality of GPS antennas, there is a problem regarding the visibility of the GPS satellite. Further, in order to solve this problem, if a dedicated GPS receiver that performs correlation processing and tracking processing for individual RF waves without synthesizing RF waves is created, there is a problem that the product is inevitably expensive.
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数のGPSアンテナの各々と一対に接続されたGPS受信機を用いることで当該課題を解決し、Nullの領域が発生し難く可視性の高いGPS測位を実現するために成されたものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem. By using a GPS receiver connected to each of a plurality of GPS antennas as a pair, the problem is solved, and a null region is not easily generated. It was made to realize high GPS positioning.
この発明による測位装置は、飛しょう体に搭載され、前記飛しょう体の外周に設置されて複数の測位衛星から測位情報を受信する複数の受信アンテナと、前記受信アンテナと一対に接続され、各々固有の基準クロックに基づく観測時刻における前記測位情報を用いて前記測位衛星との距離である擬似距離を算出して出力する複数の受信機と、複数の前記受信機から前記擬似距離を入力し、前記複数の受信機が同期する同期時刻における擬似距離を算出して、前記同期時刻における擬似距離に基づき測位演算を行う測位演算部とを備えるようにした。 The positioning device according to the present invention is mounted on a flying object, and is installed on the outer periphery of the flying object, and is connected to the receiving antenna and a plurality of receiving antennas that receive positioning information from a plurality of positioning satellites, A plurality of receivers that calculate and output a pseudorange that is a distance from the positioning satellite using the positioning information at an observation time based on a specific reference clock, and the pseudoranges are input from a plurality of the receivers, A pseudo-distance at a synchronization time at which the plurality of receivers are synchronized is calculated, and a positioning calculation unit that performs a positioning calculation based on the pseudo-distance at the synchronization time is provided.
この発明によれば、受信信号の合成によって発生するアンテナゲインパターンのNullの領域を抑え、可視性の高い測位装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a positioning device with high visibility by suppressing a null area of an antenna gain pattern generated by combining received signals.
実施の形態1.
以下、図1、2および式1〜5を参照して実施の形態1について説明する。図に記載するGPS(Global Positioning System)受信機(以下、受信機と呼ぶ。)は、複数のGPS衛星から測位信号(GPS信号ともいう)を受信し、観測値としてGPS衛星と受信機との計測距離である擬似距離等の情報を出力できるものとする。
GPS衛星は測位衛星の一例である。
The first embodiment will be described below with reference to FIGS. A GPS (Global Positioning System) receiver (hereinafter referred to as a receiver) shown in the figure receives positioning signals (also referred to as GPS signals) from a plurality of GPS satellites, and uses GPS satellites and receivers as observation values. It is assumed that information such as a pseudo distance that is a measurement distance can be output.
A GPS satellite is an example of a positioning satellite.
図1は、実施の形態1における測位装置の構成図である。図1において、飛しょう体などの機体1をその進行方向からみたときの機体1外周には、Aアンテナ2、Bアンテナ3、Cアンテナ4の3台のアンテナが機体1の外周に対し約120度間隔で設置されている。Aアンテナ2、Bアンテナ3、Cアンテナ4には各々A受信機5、B受信機6、C受信機7が接続されている。
これらの受信機5〜7は、GPS衛星と受信機の間の電波伝搬時間を計測し伝搬時間に光速を乗じることで擬似距離の計測を行う。電波伝播時間の計測に使用される基準信号は各受信機に設けられた基準クロックにより生成される。図1の例では、受信機5〜7は各々、基準クロックとしてA基準クロック8、B基準クロック9、C基準クロック10を備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a positioning device according to the first embodiment. In FIG. 1, the three
These receivers 5 to 7 measure the pseudo distance by measuring the radio wave propagation time between the GPS satellite and the receiver and multiplying the propagation time by the speed of light. A reference signal used for measuring the radio wave propagation time is generated by a reference clock provided in each receiver. In the example of FIG. 1, each of the receivers 5 to 7 includes an
A受信機5は受信した測位信号に基づき、擬似距離とそのGPS衛星を識別する衛星番号とを関連付けし、A擬似距離11として測位装置14に出力する。ここで、A受信機5が複数のGPS衛星からの測位信号を受信した場合は、GPS衛星ごとに衛星番号とその擬似距離とを関連付けしてA擬似距離11として出力する。同様に、B受信機6、C受信機7は各々B擬似距離12、C擬似距離13を観測値として出力する。これらのA〜C擬似距離11〜13は測位演算部14によって測位演算に使用される。測位演算部14は、測位演算の結果を測位結果15として出力する。
Based on the received positioning signal, the A receiver 5 associates the pseudorange with a satellite number for identifying the GPS satellite, and outputs it to the positioning device 14 as the A pseudorange 11. Here, when the A receiver 5 receives positioning signals from a plurality of GPS satellites, the satellite number and its pseudorange are associated with each GPS satellite and output as an A pseudorange 11. Similarly, the B receiver 6 and the C receiver 7 output the
受信機間の基準クロックは一般に同期がとられておらず、図1で示した測位装置の構成においても、各受信機(A受信機5、B受信機6、C受信機7)の基準クロック(A基準クロック8、B基準クロック9、C基準クロック10)は同期していない。このため、A受信機5、B受信機6、C受信機7が各々観測して出力する擬似距離(A擬似距離11、B擬似距離12、C擬似距離13)も各々異なった観測時刻における観測値となる。擬似距離の観測時刻が異なれば、A擬似距離11とB擬似距離12とC擬似距離13に基づき測位演算する測位演算部14は、精度の高い位置を演算することができない。
そこで本実施の形態の測位装置では、式1に示す線形補間により同期時刻における各受信機の擬似距離を求め、測位演算を行うようにした。なお、同期時刻と測位信号を観測した観測時刻の差は充分に小さいものとする。
The reference clocks between the receivers are generally not synchronized, and the reference clocks of the receivers (A receiver 5, B receiver 6, C receiver 7) are also used in the positioning apparatus shown in FIG. (A
Therefore, in the positioning device of the present embodiment, the pseudo-range of each receiver at the synchronous time is obtained by linear interpolation shown in
式1の例において、tkは各受信機5〜7が自らの受信機に搭載されている基準クロックに基いた時刻であり、エポックkにおいて擬似距離を観測したときの観測時刻を示している。一方、t'kはエポックkにおける同期時刻を示している。通常、受信機は基準であるGPS時刻に同期して擬似距離などの観測値を出力しようとしているが、受信機に搭載される基準クロックは性能上誤差を有するものであるため、受信機で認識している時刻tkと基準時刻であるGPS時刻t'kとでは現実には差が発生する。
以下の実施の形態においても、各受信機はGPS時刻に同期しようとしているが、各受信機の基準クロックに基づく時刻はGPS時刻とは時刻誤差が生じていることを前提とする。また、GPS時刻を同期時刻ということにする。
In the example of
Also in the following embodiments, each receiver tries to synchronize with the GPS time. However, it is assumed that the time based on the reference clock of each receiver has a time error from the GPS time. The GPS time is referred to as a synchronization time.
式1において、Pij(tk)は観測時刻tkにおけるGPS衛星(衛星番号i)と受信機(受信機番号j)との間の擬似距離であり、Pij(t'k)は同期時刻t'k(GPS時刻t'k)において算出したGPS衛星(衛星番号i)と受信機(番号j)の擬似距離を示している。
In
図2は、式1中で用いた観測時刻tk、同期時刻t'k、tkとt'kにおける擬似距離Pi(tk)とPi(t'k)の関係を図示したものである。図2の例では、A基準クロック8を備えるA受信機5(受信機番号1)が2機のGPS衛星(衛星番号1,2)から測位信号を受信し、エポックkでの観測時刻tkにおける擬似距離P11(tk)、P21(tk)を出力する。同様に、B基準クロック9を備えるB受信機6(受信機番号2)が3機のGPS衛星(衛星番号3、4、5)から測位信号を受信し、エポックkでの観測時刻tkにおける擬似距離P32(tk)、P42(tk)、P52(tk)を出力する。また、C基準クロック10を備えるC受信機7(受信機番号3)が1機のGPS衛星(衛星番号6)から測位信号を受信し、各エポックkの観測時刻tkにおける擬似距離P63(tk)を出力する。
FIG. 2 illustrates the relationship between the pseudo distances P i (t k ) and P i (t ′ k ) at the observation time t k , synchronization time t ′ k , t k and t ′ k used in
擬似距離の数式モデルを式2と式3に示す。式2と式3において、GPS衛星(衛星番号i)の位置ベクトル(Xi S、Yi S、Zi S)およびGPS衛星(衛星番号i)の基準クロックが有するGPS衛星時刻誤差τs,iは、航法メッセージ等から既知であるものとする。ここでGPS衛星時刻誤差τs,iとはGPS衛星が持つGPS時刻の誤差である。したがってこの場合、各受信機(受信機番号j)における未知パラメータは、受信機アンテナ位置ベクトル(Xi R、Yi R、Zi R)の各要素および受信機時刻誤差τR,jの計4つとなる。ここで受信機時刻誤差τR,jとは,GPS受信機がもつGPS時刻の誤差である。
式2、式3においてρi,j(t'k)は、エポックkの同期時刻t'kにおけるGPS衛星(衛星番号i)と受信機アンテナ(番号j)間の幾何学的距離、cは光速、τR,jは受信機(番号j)時刻誤差、τS,iはGPS衛星(番号i)時刻誤差、(Xj R、Yj R、Zj R)は受信機アンテナ(番号j)位置ベクトル、(Xi S、Yi S、Zi S)はGPS衛星(番号i)位置ベクトルである。
In
受信機の数が3台のとき測位演算部14で求めるべき未知パラメータの数は、受信機アンテナ平均位置ベクトルの各要素と各受信機の受信機時刻誤差の計6つとなる。よって、各受信機(A受信機5、B受信機6、C受信機7)から観測される線形独立な擬似距離が6つ以上であれば、最小二乗法を用いて測位結果15を求めることができる。なお、一般的には、GPSアンテナと一対となる受信機の数をN台とすると、GPSアンテナ全体で(N+3)台以上のGPS衛星を捕捉して各擬似距離を取得すれば、最小二乗法を用いることで測位結果15を取得することができる。
When the number of receivers is three, the number of unknown parameters to be obtained by the positioning calculation unit 14 is six in total, that is, each element of the receiver antenna average position vector and the receiver time error of each receiver. Therefore, if there are six or more linearly independent pseudoranges observed from each receiver (A receiver 5, B receiver 6, C receiver 7), the
測位演算部14において測位演算を行う観測モデルの一例を式4に示す。式4は、Aアンテナ2において衛星番号1および2のGPS衛星からの測位信号を受信し、Bアンテナ3において衛星番号3〜5のGPS衛星からの測位信号を受信し、Cアンテナ4において衛星番号6のGPS衛星からの測位信号を受信して、各々のGPS衛星との擬似距離を観測している場合の観測モデルの例である。
なお、式4において、liは衛星番号iの擬似距離偏差であり、(ax、ay、az)iは、衛星番号iのGPS衛星の位置ベクトルの偏微分、(x、y、z)は受信機アンテナ平均位置ベクトル偏差、bjは受信機時刻誤差(番号j、距離単位)、δYは擬似距離偏差ベクトル、Hは観測行列、δXは未知パラメータベクトルを示す。受信機アンテナの平均位置ベクトルは各受信機アンテナ2〜4の位置ベクトルの平均を意味し、この平均位置ベクトルによって機体1の特定位置(例えば、機体の中心位置)を近似して表すことができるものとする。なお、受信機アンテナ平均位置ベクトル偏差はその偏差を表す。
An example of an observation model that performs positioning calculation in the positioning calculation unit 14 is shown in
In the
式4で示した観測モデルの例では、飛しょう体1に搭載したA受信機5、B受信機6、C受信機7の受信機を単独での測位に用いた場合、いずれの受信機も測位信号を受信できている衛星数が4未満であるため(A受信機5では2機の衛星、B受信機では3機の衛星、C受信機では1機の衛星)、単独では測位演算を行うことができない。
In the example of the observation model shown in
しかしながら、A受信機5、B受信機6、C受信機7の3台の受信機が算出した全ての擬似距離を利用することにより、式4で表される観測モデルを得ることができる。
このとき、観測行列Hの要素ベクトルは線形独立であるため、式5に示す最小二乗法によって、受信機アンテナ平均位置ベクトル偏差(x、y、z)および各受信機の受信機時刻誤差τR,jを推定することができる。
However, by using all the pseudoranges calculated by the three receivers of the A receiver 5, the B receiver 6, and the C receiver 7, the observation model represented by
At this time, since the element vectors of the observation matrix H are linearly independent, the receiver antenna average position vector deviation (x, y, z) and the receiver time error τ R of each receiver are obtained by the least square method shown in Equation 5. , j can be estimated.
上記最小二乗法による受信機アンテナ平均位置ベクトル偏差および各受信機の受信機時刻誤差の推定の具体的演算方法に関しては、例えば、次の文献に記載がある(「精説GPS 基本概念・測位原理・信号と受信機」、Pratap Misra and Per Enge原著、日本航海学会 GPS研究会 訳、p159〜163、正陽文庫) The specific calculation method for estimating the receiver antenna average position vector deviation and the receiver time error of each receiver by the least square method is described in, for example, the following document (“Sophisticated GPS Basic Concept / Positioning Principle”・ Signals and receivers ”, Pratap Misra and Per Enge original work, translated by the Japan Institute of Navigation, GPS study group, p159-163, Shoyo Bunko)
最小二乗法による演算は一般的に行われているが、本実施の形態で特有の処理として以下の点が挙げられる。図3は、測位演算部14が行う演算処理フローを説明する図である。
先に述べたように、本実施の形態の各受信機(A受信機5、B受信機6、C受信機7)の基準クロック(A基準クロック8、B基準クロック9、C基準クロック10)は同期していない。このため、各受信機に搭載されている基準クロックの受信機時刻とGPS時刻との受信機時刻誤差(t'k-tk)を、まず、見積もる必要がある。受信機時刻誤差τを見積もるには幾通りか方法があるが、ここでは、一例として以下の方法により見積もりを行う。
The calculation by the least square method is generally performed, but the following points can be given as processing unique to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating a calculation processing flow performed by the positioning calculation unit 14.
As described above, the reference clock (A
まず、飛しょう体に搭載した受信機のいずれか1台の受信機で最低4機のGPS衛星を捕捉し、受信機位置と受信機時刻誤差τを算出する。これにより、飛しょう体の位置と、同期時刻t'kと観測時刻tkとの差分(t'k-tk)が算出される(図3のステップS01)。飛しょう体に搭載した他の受信機は、先の1台の受信機が最低4機のGPS衛星を捕捉したタイミングと同時期に捕捉した最低1機のGPS衛星からの測位信号を用いることで、その受信機の受信機時刻誤差τを算出する(ステップS02)。すなわち、飛しょう体の位置と最低1機のGPS衛星の位置とそのGPS衛星との擬似距離が分かっていることから、式2、3によりその受信機の受信機誤差τを算出することができる。
このようにすることで式4の受信機時刻誤差の初期値を与えることができ、一般的に行われている最小二乗法による演算(ステップS03)により、受信機アンテナの平均位置ベクトルを得ることができる(ステップS04)。
First, at least four GPS satellites are captured by any one of the receivers mounted on the flying object, and the receiver position and the receiver time error τ are calculated. As a result, the position of the flying object and the difference (t ′ k −t k ) between the synchronization time t ′ k and the observation time t k are calculated (step S01 in FIG. 3). Other receivers mounted on the flying object can use positioning signals from at least one GPS satellite acquired at the same time as the previous receiver acquired at least four GPS satellites. Then, the receiver time error τ of the receiver is calculated (step S02). That is, since the position of the flying object, the position of at least one GPS satellite, and the pseudorange between the GPS satellite and the GPS distance are known, the receiver error τ of the receiver can be calculated by
In this way, the initial value of the receiver time error of
このように本実施の形態によれば、ロケット等のように円柱形状を備える飛しょう体の測位においてGPSアンテナをその飛しょう体側面に配置し、GPSアンテナと一対となる受信機を備えるようにした。従来のようにRF信号を合成して測位計算を行う方法では、GPS衛星とGPSアンテナとの位置関係によっては搬送波の位相が打ち消し合うことでアンテナゲインパターンにNullの領域が発生するが、本実施の形態によれば搬送波の合成は行わず、各受信機が出力する観測値を用いることからアンテナゲインパターン50にNullの領域の発生を抑え、可視性の高いGPS測位を行うことができる。
より具体的には、本実施の形態の測位装置はNull領域の発生を抑えることができ、測位演算部は1台のGPSアンテナだけでは衛星の可視性が低く測位が行えない場合であっても、飛しょう体に搭載した受信機全体で所要数以上のGPS衛星からの測位信号を受信することで、飛しょう体位置をその飛しょう中に常時推定することができる。
As described above, according to the present embodiment, in positioning of a flying object having a cylindrical shape such as a rocket, a GPS antenna is arranged on the side of the flying object, and a receiver that is paired with the GPS antenna is provided. did. In the conventional method of performing positioning calculation by synthesizing the RF signals, depending on the positional relationship between the GPS satellite and the GPS antenna, the carrier wave phase cancels out, so that a null region occurs in the antenna gain pattern. According to the embodiment, since the carrier wave is not synthesized and the observation value output from each receiver is used, the generation of a null region in the antenna gain pattern 50 can be suppressed, and GPS positioning with high visibility can be performed.
More specifically, the positioning device according to the present embodiment can suppress the generation of a null region, and the positioning calculation unit can perform positioning even when only one GPS antenna has low satellite visibility. By receiving positioning signals from more than the required number of GPS satellites by the entire receiver mounted on the flying object, the position of the flying object can be always estimated during the flight.
なお、受信機時刻誤差の見積りにおいて、上の例では最初に1台の受信機について受信機時刻誤差τを算出するようにしたがこの方法に限られるものではなく、例えば、各受信機5〜7が受信機時刻に基づきパルス信号を発するようにし、測位演算部14が各受信機からの当該パルス信号の受信タイミングの比較により各受信機の受信機時刻誤差を算出するようにしてもよい。 In the estimation of the receiver time error, the receiver time error τ is first calculated for one receiver in the above example. However, the present invention is not limited to this method. 7 may generate a pulse signal based on the receiver time, and the positioning calculation unit 14 may calculate the receiver time error of each receiver by comparing the reception timing of the pulse signal from each receiver.
実施の形態2.
実施の形態1では連続する擬似距離データの時間変化量を線形補間に利用しているが、各受信機から、擬似距離に加えてドップラーが観測値として得られるのであれば、ドップラーを擬似距離の時間変化量として利用することができる。
In the first embodiment, the time variation of continuous pseudorange data is used for linear interpolation. However, if Doppler is obtained as an observed value from each receiver in addition to the pseudorange, the Doppler is converted to the pseudorange. It can be used as a time change amount.
式6は、同期時刻t'kにおける擬似距離の算出式である。式6に示すように、ドップラーを擬似距離の時間変化量として利用することで、任意の同期時刻t'kにおいて算出した衛星番号iのGPS衛星の擬似距離Pij(t'k)を算出することができる。 Formula 6 is a formula for calculating the pseudo distance at the synchronization time t ′ k . As shown in Equation 6, by using the Doppler as a time change amount of the pseudorange, the pseudorange P ij (t ′ k ) of the GPS satellite of the satellite number i calculated at an arbitrary synchronization time t ′ k is calculated. be able to.
ここで、λは受信する測位信号の波長であり、Dijは受信機(受信機番号j)がGPS衛星(衛星番号i)から受信した信号のドップラーを示す。 Here, λ is the wavelength of the positioning signal to be received, and D ij is the Doppler of the signal received by the receiver (receiver number j) from the GPS satellite (satellite number i).
このように本実施の形態では、複数台のGPSアンテナとそのGPSアンテナと一対となる受信機を備えるようにしてNull領域の発生を抑えるようにした。さらに、ドップラーを用いることで可視性の高いGPS測位を可能とし、飛しょう体位置をその飛しょう中に常時推定することができる。 As described above, in the present embodiment, a plurality of GPS antennas and a receiver paired with the GPS antennas are provided to suppress the generation of the null region. Furthermore, GPS positioning with high visibility is possible by using Doppler, and the flying object position can be always estimated during the flight.
実施の形態3.
実施の形態1、2ではアンテナおよび受信機を3組使用しているが、機体のサイズや形状に応じてアンテナおよび受信機の数を例えば2組に減じても、あるいは4組以上に増やしてもよい。例えば2組とした場合は、2組の受信機で合わせて5個のGPS衛星が受信できればよく、また、アンテナおよび受信機の数を4組とした場合は4組の受信機で合わせて7個のGPS衛星が受信できればよい。一般に、アンテナおよび受信機の数をn組とした場合は、n組の受信機で合わせて(n+3)個のGPS衛星が受信できれば、式4相当の観測モデルにより対象となる物体の位置を推定することができる。
In
なお、GPSアンテナは飛しょう体外周に対して等角度に配置することが望ましいが、等角度に限られるものではない。
また、実施形態1、2では円柱形状の飛しょう体を想定しているが、円柱形状の他、一般の飛行機のような形状をした機体に搭載することも可能で、飛行機が上下左右に回転飛行する場合であっても飛行機の位置を連続的に推定することができる。
In addition, although it is desirable to arrange | position a GPS antenna at an equal angle with respect to the flying object outer periphery, it is not restricted to an equal angle.
In addition, in
実施の形態4.
実施の形態1〜3では、1アンテナに対して1受信機を設けて受信信号の合成を行っていたが、搭載した複数の受信機のうち一部の受信機を組み合わせて得られる合成RF波のゲイン特性がよい場合には、この合成RF波を利用する方法も考えられる。実施の形態4では、お互いのNull領域を補完でき、合成RF波のゲイン特性がよい2組のアンテナ対に対しミキサーを介してそれぞれ1台の受信機を設けるようにする。
In the first to third embodiments, one receiver is provided for one antenna to synthesize a received signal. However, a synthesized RF wave obtained by combining some of the plurality of mounted receivers. If the gain characteristic of is good, a method using this synthesized RF wave is also conceivable. In the fourth embodiment, one receiver is provided for each of two antenna pairs that can complement each other's Null region and have a good gain characteristic of the synthesized RF wave via a mixer.
図4は実施の形態4における測位装置の構成を示すものである。なお、実施の形態1〜3と同等の機能の構成には同一番号を付しその説明を省略する。図4において、4個のアンテナ16〜19が機体外周に対し約90度間隔で配置されている。Dアンテナ16とEアンテナ17は円柱外周に対し約180度間隔の位置に配置され、Fアンテナ18とGアンテナ19は円柱外周に対し約180度間隔の位置に配置されている。このように、1個の受信機に接続された2個のアンテナが180度間隔で配置されていると、例えば、Eアンテナ17が地上を向き、Dアンテナ16が上空面を向いているときは、Eアンテナ17のNull領域をDアンテナの受信可能領域が補完することが可能となる。
FIG. 4 shows the configuration of the positioning apparatus according to the fourth embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the structure of a function equivalent to Embodiment 1-3, and the description is abbreviate | omitted. In FIG. 4, four antennas 16 to 19 are arranged at intervals of about 90 degrees with respect to the outer periphery of the aircraft. The D antenna 16 and the
このように実施の形態4では、1台の受信機に複数台のアンテナをミキサーを介して接続し、1台の受信機に接続された複数台のアンテナをお互いのNull領域を補うように配置することで、少ない数の受信機で測位を行うことができる。 As described above, in the fourth embodiment, a plurality of antennas are connected to one receiver via a mixer, and the plurality of antennas connected to one receiver are arranged so as to supplement each other's Null region. By doing so, positioning can be performed with a small number of receivers.
なお、実施の形態4では4台の受信機を搭載した例を説明したが、搭載した複数の受信機のうち一部の受信機を組み合わせて得られる合成RF波のゲイン特性がよい場合であれば同様の効果を奏し、本実施の形態で示した4台の例に限られないことは言うまでもない。 In the fourth embodiment, an example in which four receivers are mounted has been described. However, even if the gain characteristic of a synthesized RF wave obtained by combining some of the plurality of mounted receivers is good. Needless to say, the same effect is achieved and the present invention is not limited to the four examples shown in the present embodiment.
実施の形態5.
実施の形態1〜4では、受信機に予め内臓された各独立した基準クロックを利用しているが、図5に示すように複数の受信機に共通となる基準クロックを設け、この基準クロックに基づき、擬似距離などの観測値を算出するようにしてもよい。
Embodiment 5 FIG.
In the first to fourth embodiments, each independent reference clock incorporated in the receiver in advance is used. However, as shown in FIG. 5, a reference clock that is common to a plurality of receivers is provided, and this reference clock is used as the reference clock. Based on this, an observation value such as a pseudo distance may be calculated.
なお、実施の形態1〜5ではGPSを例に本発明を説明をしたがGPSに限られるものではなく、ガリレオなど他の全地球測位システムであっても本発明は適用可能である。 In the first to fifth embodiments, the present invention has been described using GPS as an example. However, the present invention is not limited to GPS, and the present invention can be applied to other global positioning systems such as Galileo.
1 機体(飛しょう体の機体)、2 Aアンテナ、3 Bアンテナ、4 Cアンテナ、5 A受信機、6 B受信機、7 C受信機、8 A基準クロック、9 B基準クロック、10 C基準クロック、11 A擬似距離、12 B擬似距離、13 C擬似距離、14 測位演算部、15 測位結果、16 Dアンテナ、17 Eアンテナ、18 Fアンテナ、19 Gアンテナ、20 Aミキサー、21 Bミキサー、50 アンテナゲインパターン 1 Aircraft (Flying Aircraft), 2 A Antenna, 3 B Antenna, 4 C Antenna, 5 A Receiver, 6 B Receiver, 7 C Receiver, 8 A Reference Clock, 9 B Reference Clock, 10 C Reference Clock, 11 A pseudorange, 12 B pseudorange, 13 C pseudorange, 14 positioning calculation unit, 15 positioning result, 16 D antenna, 17 E antenna, 18 F antenna, 19 G antenna, 20 A mixer, 21 B mixer, 50 Antenna gain pattern
Claims (5)
前記飛しょう体の外周に設置されて複数の測位衛星から測位情報を受信する複数の受信アンテナと、
前記受信アンテナと一対に接続され、各々固有の基準クロックに基づく観測時刻における前記測位情報を用いて前記測位衛星との距離である擬似距離を算出して出力する複数の受信機と、
複数の前記受信機から前記擬似距離を入力し、前記複数の受信機が同期する同期時刻における擬似距離を算出して、前記同期時刻における擬似距離に基づき測位演算を行う測位演算部と、
を備えることを特徴とする測位装置。 Mounted on the flying body,
A plurality of receiving antennas installed on the outer periphery of the flying body and receiving positioning information from a plurality of positioning satellites;
A plurality of receivers connected to the receiving antenna in a pair and calculating and outputting a pseudorange, which is a distance from the positioning satellite, using the positioning information at an observation time based on a unique reference clock;
A positioning calculation unit that inputs the pseudo distances from a plurality of the receivers, calculates a pseudo distance at a synchronization time at which the plurality of receivers are synchronized, and performs a positioning calculation based on the pseudo distance at the synchronization time;
A positioning device comprising:
前記飛しょう体の外周に設置され複数の測位衛星から測位情報を受信する複数の受信アンテナと、
各々の前記受信アンテナのNull領域を補完する受信アンテナの組と接続され、各々固有の基準クロックに基づく観測時刻における前記測位情報を用いて前記測位衛星との距離である擬似距離を算出して出力する複数の受信機と、
複数の前記受信機から前記擬似距離を入力し、前記複数の受信機が同期する同期時刻における前記擬似距離を算出して、前記同期時刻における擬似距離に基づき測位演算を行う測位演算部と、
を備えることを特徴とする測位装置。 Mounted on the flying body,
A plurality of receiving antennas installed on the outer periphery of the flying object and receiving positioning information from a plurality of positioning satellites;
A pseudo-range, which is a distance to the positioning satellite, is calculated and output using the positioning information at the observation time based on each unique reference clock, connected to a set of receiving antennas that complement the null area of each receiving antenna. With multiple receivers,
A positioning calculation unit that inputs the pseudo distances from a plurality of the receivers, calculates the pseudo distance at a synchronization time at which the plurality of receivers are synchronized, and performs a positioning calculation based on the pseudo distance at the synchronization time;
A positioning device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007325340A JP2009145283A (en) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007325340A JP2009145283A (en) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Positioning device |
Publications (1)
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JP2009145283A true JP2009145283A (en) | 2009-07-02 |
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ID=40916028
Family Applications (1)
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101459046B1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-11-10 | 주식회사 한화 | One-way rf based distance measuring between wireless trasmitter and reciever method and integrated with inertial navigation appartus |
CN110068845A (en) * | 2019-04-30 | 2019-07-30 | 上海微小卫星工程中心 | A method of satellite theory track is determined based on mean element theory |
CN110068846A (en) * | 2019-04-30 | 2019-07-30 | 上海微小卫星工程中心 | A method of track mean element is independently determined on star based on spaceborne GNSS receiver |
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2007
- 2007-12-18 JP JP2007325340A patent/JP2009145283A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101459046B1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-11-10 | 주식회사 한화 | One-way rf based distance measuring between wireless trasmitter and reciever method and integrated with inertial navigation appartus |
CN110068845A (en) * | 2019-04-30 | 2019-07-30 | 上海微小卫星工程中心 | A method of satellite theory track is determined based on mean element theory |
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