JP2009288142A - Method for estimating correction value prediction formula, method for calculating correction value for specifying location, program for estimating correction value prediction formula, and program for calculating correction value for specifying location - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置を高精度に特定可能にした補正値予測式推定方法、位置特定用補正値の算出方法、補正値予測式推定プログラムおよび位置特定用補正値算出プログラムに関する。 The present invention relates to a correction value prediction formula estimation method, a position specification correction value calculation method, a correction value prediction formula estimation program, and a position specification correction value calculation program that make it possible to specify a position with high accuracy.
この種の技術として、例えば機器の位置を高精度に特定するために開発されたディファレンシャルGPS(DGPS:Differential GPS)測位技術が開発されている。このDGPS測位技術は、固定的に設置された位置が明確な基準局において衛星との距離を測定し、当該測定距離と真の距離との誤差を補正値として利用することで精度を向上するという測位技術の一手法である。通常のGPSでは10〜100m程度の誤差が生じるが、DGPS測位技術を適用すればこの誤差未満に抑えることができる。 As this type of technology, for example, a differential GPS (DGPS) positioning technology developed to identify the position of a device with high accuracy has been developed. This DGPS positioning technique measures the distance to the satellite at a fixedly fixed reference station and uses the error between the measured distance and the true distance as a correction value to improve the accuracy. It is a technique. In normal GPS, an error of about 10 to 100 m occurs, but if the DGPS positioning technology is applied, it can be suppressed to less than this error.
この場合に用いられる補正値は、時間の経過と共に変化するため常に最新の補正値を利用する必要がある。したがって、移動体との間で頻繁に通信を行い最新の補正値を取得して位置補正しなければ精度が悪化してしまう。そこで、直近の過去の補正値から現在または未来の補正値を予測することで精度を維持するという測位方法が考えられている(例えば、特許文献1参照)。また、過去の同時刻の補正値を用いる測位方法も考えられている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1の技術思想を適用したとしても、受信機自身に蓄積された直近の過去の補正値データを用いるため、未来の数十分程度の予測のみに留まり長時間予測することができず、予測式の利用可能時間が短い。また、例えばDGPS測位を適用した場合の補正値は基準点(基準局)毎に異なるため、現在位置に最も近い基準点を選択する必要があるものの、移動体が移動した場合には最寄りの基準点が変更してしまうため過去の補正値を使用することができず、予測することができない。したがって、移動体での測位には適していない。また、特許文献2の技術思想では、過去の同時刻の補正値のデータを保持していなければならない。
However, even if the technical idea of
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、膨大な補正値を用いる必要なく高精度に位置特定できるようにした補正値予測式推定方法、位置特定用補正値の算出方法、補正値予測式推定プログラムおよび位置特定用補正値算出プログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a correction value prediction formula estimation method and a position specification correction value calculation method that enable high-accuracy position specification without using a huge amount of correction values. Another object of the present invention is to provide a correction value prediction formula estimation program and a position specifying correction value calculation program.
請求項1または9に係る発明によれば、予め近似予測された補正値予測式に基づいて現在または未来の所定時点の補正値を算出可能にした補正値予測式を推定するため、膨大な補正値を用いることなく高精度に位置特定できるようになる。 According to the first or ninth aspect of the invention, since a correction value prediction formula that can calculate a correction value at a predetermined time point in the present or the future can be estimated based on a correction value prediction formula that has been approximately predicted in advance, The position can be specified with high accuracy without using a value.
請求項2に係る発明によれば、予め記憶手段に記憶された補正値予測式から選択することで推定するため、補正値予測式を素早く決定できる。
請求項3に係る発明によれば、時間的オフセット、補正値オフセット、時間および補正値の回転オフセット、または、拡大/縮小オフセット処理を行うことで補正値予測式を設定することができ様々なオフセット法に対応できるようになる。
According to the second aspect of the present invention, since the estimation is performed by selecting from the correction value prediction expressions stored in the storage unit in advance, the correction value prediction expression can be quickly determined.
According to the invention of
請求項4に係る発明によれば、前日の補正値群から近似予測された補正値予測式に基づいて補正値予測式を推定するため、より本日に近い補正値群を用いた補正値予測式に基づいて補正値予測式を推定することができ、より実用的な補正値予測式を推定することができ高精度に位置特定できる。
According to the invention of
請求項5に係る発明によれば、電離層、天候などの気象状況に基づいて補正値予測式を推定するため、より状況の近い補正値群を用いた補正値予測式に基づいて補正値予測式を推定することができ、より実用的な補正値予測式を推定することができ高精度に位置特定できる。 According to the fifth aspect of the present invention, the correction value prediction formula is estimated based on the correction value prediction formula using the correction value group closer to the situation in order to estimate the correction value prediction formula based on weather conditions such as ionosphere and weather. And a more practical correction value prediction formula can be estimated, and the position can be specified with high accuracy.
請求項6に係る発明によれば、基準局側では補正値予測式の態様の情報または当該補正値予測式の係数の情報を移動局側に配信するため、データ通信量を低減できる。
請求項7または10に係る発明のように、補正値予測式から所定時点の位置特定用補正値を算出すると良い。また、請求項8に係る発明によれば、請求項1ないし6の何れかに記載の補正値予測式推定方法の推定処理は基準局側で実行し、算出処理は移動局側で実行しているため、負荷を分散して処理することができ高速に処理することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the reference station side distributes the information on the mode of the correction value prediction formula or the information on the coefficient of the correction value prediction formula to the mobile station side, so the data communication amount can be reduced.
As in the invention according to
以下、本発明を、ディファレンシャルGPS(以下、DGPSと略す)方式の位置特定処理に適用した実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係るDGPS方式の仕組みを概略的に示している。DGPS方式とは、位置が既知となっている基準局受信機における測位誤差を利用して移動局受信機の位置特定誤差を補正する方式であり、基準点(基準局)から近いある所定範囲内ではGPSの測位誤差がほぼ同一となる性質を利用する。図1に示すように、ある固定位置に基準点として基準局1が設置されている。基準局1は、予め正確な位置が判明している地点に設置されると共に受信機が搭載されており複数のGPS衛星2(2a、2b…)からのGPS信号を受信する。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a differential GPS (hereinafter abbreviated as DGPS) position specifying process will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows the mechanism of the DGPS system according to the present embodiment. The DGPS method is a method of correcting a position specifying error of a mobile station receiver using a positioning error in a reference station receiver whose position is known, and within a certain predetermined range close to a reference point (reference station), GPS is used. Utilizing the property that the positioning errors of are almost the same. As shown in FIG. 1, a
基準局1が受信したGPS信号に基づいてGPS衛星2との距離を測定すると仮想基準局1aとの間の疑似距離を測定できるが、基準局1の正確な位置に基づいて算出される真の距離と前記疑似距離とを比較することによって測位誤差を正確に求めることができる。
When the distance from the
基準局1が設置された地点からある所定範囲では測位誤差がほぼ同一値となる。基準局1は、当該基準局1で得られた測位誤差に基づいて補正値予測式およびその係数または補正値を算出する。このとき、測位誤差は、複数のGPS衛星2(2a、2b…)毎に異なり、また電離層、対流圏の状況にも左右されるため、このとき例えば数時間毎、1日毎などの1周期分で算出される補正値予測式、または、この補正値予測式から導出されるある所定の時点における補正値を高精度に求めることが要求される。
In a certain range from the point where the
基準局1は、補正値予測式または補正値を求めると移動局3に送信する。移動局(測位装置)3は単独でGPS信号に基づいて測定することでGPS衛星2と仮想移動局3aとの間の疑似距離を測定できるが、基準局1から受信した補正値予測式または補正値を利用して位置誤差を補正することで位置を高精度に特定できる。
When the
すなわち補正値とは、基準局1における疑似距離(GPS衛星2と基準局(基準点)1との間の距離の観測値)と真の距離との差を示しており、当該補正値を利用して移動局3側で位置誤差を補正することで位置特定している。
That is, the correction value indicates the difference between the pseudo distance in the reference station 1 (observed value of the distance between the
以下、具体的に説明する。本実施形態では以下に示すシステムを適用している。
図2は、基準局および移動局の電気的構成をブロック図によって概略的に示している。この図2に示すように、基準局1は、CPU、メモリ等を備えたサーバなどにより構成されており、当該サーバのハードウェアおよびソフトウェアによって図2に図示する各機能を達成している。基準局1は、機能的には、補正値予測式選択部4、補正値予測式オフセット部5、記憶手段としての補正値予測式データベース6、データ送受信部7を備えている。データ送受信部7は、補正値情報配信部8、移動局情報受信部9を備えている。
This will be specifically described below. In the present embodiment, the following system is applied.
FIG. 2 schematically shows the electrical configuration of the reference station and the mobile station using a block diagram. As shown in FIG. 2, the
補正値予測式データベース6には、過去に測定された補正値群に基づいて予め近似予測された補正値予測式が基準局1の正確な位置情報と共に多数記憶されている。尚、基準局1は全国に複数個所(例えば1200程度)設置されており、データベース6には当該複数個所の基準局1毎に補正値予測式が例えば全国の補正値群だけ記憶されている。
The correction value prediction formula database 6 stores a large number of correction value prediction formulas approximated in advance based on correction value groups measured in the past, together with accurate position information of the
補正値は、電離層、天候などの気象状況などによって日々変化するため、この補正値を時間連続的に取得すると日々異なる態様となる。補正値予測式は、過去の1周期分(例えば、1日、半日、数時間単位)の時間連続的に取得された補正値群を近似式によって定義して構成されており、補正値予測式データベース6には、当該1周期分の近似式が現在から過去に遡ってある所定期間(例えば、1年、10年、数十年)分記憶されている。 Since the correction value changes every day depending on weather conditions such as ionosphere and weather, when the correction value is acquired continuously in time, the correction value becomes different every day. The correction value prediction formula is configured by defining a correction value group acquired continuously for one period in the past (for example, one day, half day, several hours) by an approximation formula. The database 6 stores the approximate expression for one cycle for a predetermined period (for example, 1 year, 10 years, and several decades) that goes back from the present to the past.
補正値予測式は、GPSによる位置検出に係るさまざまな誤差要因について加味した予測式により式の形態(例えば、多項式(2次式、3次式等)、対数関数、指数関数、…)で記憶されている。これらの式の形態は、式の態様情報と当該式を構成する係数情報が示されれば良いため情報量を極力抑制できる。したがって、過去に測定算出された補正値データをそのまま記憶するのに比較して記憶データ量を極力削減できる。 The correction value prediction formula is stored in the form of a formula (for example, a polynomial (secondary formula, cubic formula, etc.), logarithmic function, exponential function,...) Based on a prediction formula taking into account various error factors related to position detection by GPS. Has been. Since the form of these expressions only needs to indicate the form information of the expression and the coefficient information constituting the expression, the amount of information can be suppressed as much as possible. Therefore, the amount of stored data can be reduced as much as possible compared to storing correction value data measured and calculated in the past as it is.
補正値予測式選択部4は、移動局情報受信部9を通じて移動局3から受信した概略位置情報から補正値予測式データベース6に記憶された補正値予測式を適宜選択することで適切と考えられる補正値予測式を推定する。
The correction value prediction
例えば、本日の1日(1周期)分の補正値予測式を推定する場合には、特に補正値の近いことが予め予想されている前日の1日分の補正値予測式を選択して適用するのが良い。すなわち、基準局1毎に定められる補正値は日々刻々と変化するため、所定期間(例えば、1週間〜2週間)以上前の補正値ではその適用が困難となるためである。また、電離層、天候などの気象状況に基づいて補正値予測式を選択して適用しても良い。すなわち、当該電離層、天候などの気象状況が同様であればその補正値の変化傾向も同様となるためである。
For example, when estimating the correction value prediction formula for one day (one cycle) of today, the correction value prediction formula for the first day of the previous day that is predicted to be close to the correction value is selected and applied. Good to do. That is, since the correction value determined for each
補正値予測式オフセット部5は、補正値予測式選択部4によって選択された補正値予測式をオフセットし補正値情報配信部8を通じて配信する。このとき配信される情報は、当該処理がなされた後の補正値予測式の態様、補正値予測式の係数である。
The correction value prediction formula offset
ここで、補正値予測式の態様とは、前記「式の形態の態様」を示している。この態様とは、多項式、対数関数、指数関数、…を示している。また、補正値予測式の係数とは、前記「式の形態の係数」を示している。つまり、多項式の場合には、0次項、1次項、2次項の係数である。補正値予測式は日々異なる近似式となるが、電離層、天候などの気象状況などの影響による補正値予測式変化がほとんどないと認められるある時間範囲内において有効であると判断される場合には、当該補正値予測式の「態様」を変更することなく「係数」のみの変更で補正値予測式の変更を有効と判断できる場合もある。この場合には予測式の係数のみを配信する。 Here, the aspect of the correction value prediction formula indicates the above-described “formal form”. This mode indicates a polynomial, a logarithmic function, an exponential function,. Further, the coefficient of the correction value prediction formula indicates the “coefficient in the form of the formula”. That is, in the case of a polynomial, it is a coefficient of a 0th-order term, a first-order term, and a second-order term. The correction value prediction formula is an approximation formula that varies from day to day, but if it is determined that the correction value prediction formula is effective within a certain time range where there is little change due to the influence of weather conditions such as the ionosphere and the weather, etc. In some cases, it is possible to determine that the change of the correction value prediction formula is valid by changing only the “coefficient” without changing the “mode” of the correction value prediction formula. In this case, only the coefficient of the prediction formula is distributed.
他方、移動局(測位装置)3は、CPU、メモリ等を備えたマイクロコンピュータなどを備えており、当該マイクロコンピュータのハードウェアおよびソフトウェアによって図2に図示する各機能を達成している。 On the other hand, the mobile station (positioning device) 3 includes a microcomputer having a CPU, a memory, and the like, and achieves each function illustrated in FIG. 2 by the hardware and software of the microcomputer.
移動局3は、機能的には、GPS信号受信部10、疑似距離補正部11、測位部12、データ送受信部13を備えている。データ送受信部13は、概略位置配信部14および補正値情報受信部15を備えている。GPS信号受信部10は、GPS衛星2(2a、2b…)からGPS信号を受信する。測位部12は、GPS信号に基づいて概略位置を検出する。概略位置配信部14は、概略位置を基準局1に送信する。補正値情報受信部15は、基準局1から配信される補正値予測式または補正値予測式についての係数を受信する。
Functionally, the
上記構成の作用について説明する。図3は、補正値予測式が有効であると認められる間に適用される基準局と移動局との間の通信シーケンス図を概略的に示している。
この図3に示すように、移動局1側では、測位部12はGPS信号受信部10によって受信したGPS信号に基づいて単独測位を行う(S1)ことで、概略位置を検出し、当該概略位置をパケットにして概略位置配信部14を通じて送信する(S2)。図4(a)は、移動局から基準局に送信する情報の内容を概略的に示している。この図4に示すように、移動局3から基準局1に送信される情報は、緯度情報および経度情報である。
The operation of the above configuration will be described. FIG. 3 schematically shows a communication sequence diagram between the reference station and the mobile station applied while the correction value prediction formula is recognized to be valid.
As shown in FIG. 3, on the
図3に示すように、基準局1側では、移動局3の概略位置を受信すると、当該移動局3に最も近い基準点(基準局1)を選択し当該選択された基準局1の補正値予測式の係数を選択する(S3)。次に、基準局1側では、補正値予測式オフセット部5によって測位時点の条件に合うように補正値予測式にオフセットを施す(S4)。そして、補正値予測式の係数(必要に応じて補正値予測式の態様)を送信する(S5)。
As shown in FIG. 3, upon receiving the approximate position of the
この後、例えばエフェメリス(GPS衛星からの軌道情報)の変更または一定時間または一定距離走行することで補正値予測式の係数の適用が不可であると判定される場合には、ステップS1に戻って再度繰り返す。これは、エフェメリス(GPS衛星からの軌道情報)が切り替わるときに補正値の変化の傾向が変化する場合があり、この変化の傾向を捕えて再度補正値予測式を推定するためである。 Thereafter, for example, when it is determined that the ephemeris (orbit information from the GPS satellite) is changed or the coefficient of the correction value prediction formula cannot be applied by traveling for a certain time or a certain distance, the process returns to step S1. Repeat again. This is because when the ephemeris (orbit information from the GPS satellite) is switched, the tendency of the correction value change may change, and the correction value prediction formula is estimated again by capturing the tendency of the change.
図4(b)は、基準局が移動局に送信するデータ(パケット)の内容を示している。この図4(b)に示すように、データ内容としては、基準点(基準局1)の位置の緯度情報、経度情報、予測式の生成時刻情報、衛星番号情報(衛星識別番号情報)、可視衛星数分の予測式係数情報が含まれる。尚、これらの予測式係数情報は、衛星毎に定められるため、それぞれの衛星の衛星番号情報の直後にそれぞれ付加して送信される。 FIG. 4B shows the contents of data (packets) transmitted from the reference station to the mobile station. As shown in FIG. 4B, the data contents include latitude information, longitude information, prediction formula generation time information, satellite number information (satellite identification number information), and visible satellites at the reference point (reference station 1). Several minutes of prediction formula coefficient information is included. Since the prediction formula coefficient information is determined for each satellite, it is added and transmitted immediately after the satellite number information of each satellite.
このようにすると、移動局3側において現在または未来の所定時点の補正値を用いることができるようになり、ステップS6において補正値予測式を適用して正確にDGPS測位計算を行うことができる。
In this way, the correction value at the predetermined time point in the present or future can be used on the
図5ないし図8は、図3のステップS4において実施されるオフセットの方式の一例を概略的に示している。例えば、1日周期で補正値近似式を設定する場合において、前日の補正値を時間によって近似した前日の近似式F1(t)を利用して本日の補正値予測式F2(t)を決定する場合を考慮する。これらの図5ないし図7に示すように、例えば近似式F1(t)=ax2+bx+cによる2次多項式と仮定した場合について説明する。尚、この近似式F1(t)は説明を理解しやすくするために仮定して示したものであり、図中の記載とは異なる。 5 to 8 schematically show an example of the offset method implemented in step S4 of FIG. For example, when the correction value approximation formula is set in a daily cycle, the correction value prediction formula F2 (t) for the current day is determined using the approximation formula F1 (t) of the previous day, which approximates the correction value of the previous day by time. Consider the case. As shown in FIGS. 5 to 7, for example, a case will be described where a quadratic polynomial is assumed by the approximate expression F1 (t) = ax 2 + bx + c. Note that this approximate expression F1 (t) is assumed for easy understanding of the explanation, and is different from the description in the drawing.
図5は、近似式F1(t)を時間軸に沿って平行移動することで時間軸オフセットする一例を示している。この場合、F1(t)を本日の時間帯に合わせるために所定のオフセットポイント(所定時間)τ−Ptを設定し、当該オフセットポイントτ−PtにPt時間を加えて補正値が重なるように時間軸を合わせることで時間的オフセットを行う。 FIG. 5 shows an example in which the time axis is offset by translating the approximate expression F1 (t) along the time axis. In this case, a predetermined offset point (predetermined time) τ-Pt is set in order to match F1 (t) with today's time zone, and the correction value overlaps by adding the Pt time to the offset point τ-Pt. Perform time offset by aligning the axes.
図6は、近似式F1(t)を補正値軸に沿って平行移動することで補正値オフセットする一例を示している。この場合、昨日の近似式F1(t)を本日の時間帯に合わせるために所定のオフセットポイント(所定時間)τ−Ptを設定し、当該オフセットポイントτ−PtにPt時間を加算して補正値が重なるように時間軸を合わせることで時間的オフセットを行う。次に、例えば、補正値軸に沿ってPx値だけ平行移動するときには、昨日の補正値予測式F1(t)にPxを加減して本日の補正値予測式F2(t)をa(x−Pt)2+b(x−Pt)+c−Pxとしてオフセットする。 FIG. 6 shows an example in which the correction value is offset by translating the approximate expression F1 (t) along the correction value axis. In this case, a predetermined offset point (predetermined time) τ-Pt is set to match yesterday's approximate expression F1 (t) with today's time zone, and the correction value is obtained by adding the Pt time to the offset point τ-Pt. Temporal offset is performed by aligning the time axes so that. Next, for example, when translating along the correction value axis by Px value, Px is added to or subtracted from yesterday's correction value prediction formula F1 (t), and today's correction value prediction formula F2 (t) is changed to a (x− Offset as Pt) 2 + b (x−Pt) + c−Px.
図7は、近似式F1(t)を回転移動することで回転オフセットする一例を示している。この場合、昨日の近似式F1(t)を本日の時間帯に合わせるために所定のオフセットポイント(所定時間)τ−Ptを設定し、当該オフセットポイントτ−PtにPt時間を加えて補正値が重なるように時間軸を合わせる。次に、例えば、前日の近似式F1(t)をθだけ回転移動するときには、前日の補正値予測式F1(t)に回転変換処理を施し、本日の補正値予測式F2(t)を(a(xcosθ+ysinθ)2+b(xcosθ+ysinθ)+c+xsinθ)/cosθとしてオフセット変換する。 FIG. 7 shows an example of rotational offset by rotating the approximate expression F1 (t). In this case, a predetermined offset point (predetermined time) τ-Pt is set to match yesterday's approximate expression F1 (t) with today's time zone, and the correction value is obtained by adding the Pt time to the offset point τ-Pt. Adjust the time axis so that they overlap. Next, for example, when the approximate expression F1 (t) of the previous day is rotated by θ, a rotation conversion process is performed on the correction value prediction expression F1 (t) of the previous day, and the correction value prediction expression F2 (t) of today is expressed as ( Offset conversion is performed as a (xcosθ + ysinθ) 2 + b (xcosθ + ysinθ) + c + xsinθ) / cosθ.
図8は、近似式F1(t)を拡大/縮小することで拡大/縮小オフセットする一例を示している。この場合、昨日の近似式F1(t)を本日の時間帯に合わせるために所定のオフセットポイント(所定時間)τ−Ptを設定し、当該オフセットポイントτ−PtにPt時間を加えて補正値が重なるように時間軸を合わせる。次に、例えば、前日の近似式F1(t)を時間軸に対して1/P倍するときには、前日の補正値予測式F1(t)のxをP倍することで、本日の補正値予測式F2(t)をa(x×P)+b(x×P)+cとしてオフセット変換する。このようにして、補正値オフセット、回転オフセット、拡大/縮小オフセットなどのオフセット処理を行うことができる。このようにオフセット処理を適用することでデータ間の距離平均が最も近くなるように補正を行い、わずかなズレを補正することができ、より電離層、天候などの気象状況などの状況に適した補正値予測式を推定して適用することができる。 FIG. 8 shows an example of enlarging / reducing offset by enlarging / reducing the approximate expression F1 (t). In this case, a predetermined offset point (predetermined time) τ-Pt is set to match yesterday's approximate expression F1 (t) with today's time zone, and the correction value is obtained by adding the Pt time to the offset point τ-Pt. Adjust the time axis so that they overlap. Next, for example, when the approximate expression F1 (t) of the previous day is multiplied by 1 / P with respect to the time axis, today's correction value prediction is performed by multiplying x of the correction value prediction expression F1 (t) of the previous day by P. The equation F2 (t) is offset-transformed as a (x × P) + b (xx × P) + c. In this way, offset processing such as correction value offset, rotation offset, and enlargement / reduction offset can be performed. By applying offset processing in this way, correction is performed so that the average distance between data becomes the closest, and slight deviations can be corrected, making corrections more suitable for conditions such as ionosphere and weather conditions such as weather. A value prediction formula can be estimated and applied.
ここで、本実施形態に係る位置特定方法に必要な補正用データ通信量の比較を行う。前述したように、補正値予測式が予め定められている場合には、基準局1および移動局3間のデータ通信量は主に予測式係数の情報量で規定される。例えば、補正式予測式が例えば多項式で予め定められている場合には2次式、3次式、4次式などのそれぞれの次数の係数を示しており、2次式の場合には3個の係数、3次式の場合には4個の係数、4次式の場合には5個の係数を示している。
Here, the amount of data communication for correction necessary for the position specifying method according to the present embodiment is compared. As described above, when the correction value prediction formula is predetermined, the data communication amount between the
例えば、測位時間を1時間、補正値を1秒間隔で配信、可視衛星数を12個、補正値予測式を3次多項式に適用して近似した場合には4個の係数を備えているため、移動局3側で受信するデータ量は図4(b)に示すように、(基準点位置の緯度情報+基準点位置の経度情報+生成時刻情報+予測式係数情報×4)×可視衛星数=(8+8+12+8×4)×12=約720バイトとなる。尚、説明を理解しやすくするため、この情報にはオフセット処理に係る情報は含まれていない。
For example, when the positioning time is 1 hour, the correction value is distributed at intervals of 1 second, the number of visible satellites is 12, and the correction value prediction formula is applied to a cubic polynomial, it has 4 coefficients. As shown in FIG. 4B, the amount of data received on the
例えば特許文献2に開示されている技術思想では、前日の同時刻の補正値をそのまま使用しているため、それぞれの衛星に対応した膨大な量の補正値を送信する必要があり、移動局3側で受信するデータ量は、(補正値×可視衛星数)×測位時間(秒)=(8×12)×3600=約345600バイトとなる。
For example, in the technical idea disclosed in
したがって、たとえオフセット処理に係る情報を付加したとしても補正値近似式の変換処理の情報(例えば、数バイト〜数百バイト程度)を送信するのみにとどまるため、データ通信量を格段に低減することができる。また、補正値予測式自体を送受信するには、予測式係数情報の他に予測式の形態、態様を表わすデータ(例えば、指数関数、対数関数、多項式等の何れの態様の式を適用するか、さらに多項式の場合何次式であるか等)を送信する。この場合においても補正値を送受信するのに比較してデータ通信量を低減することができるが、予測式の係数のみを送受信している場合には、補正値予測式自体を送受信する場合に比較して情報量をさらに減少させることができる。 Therefore, even if information related to the offset process is added, the information of the correction value approximate expression conversion process (for example, about several bytes to several hundred bytes) is only transmitted, so that the data communication amount can be significantly reduced. Can do. Further, in order to transmit and receive the correction value prediction formula itself, in addition to the prediction formula coefficient information, data indicating the form and mode of the prediction formula (for example, an expression in any mode such as an exponential function, a logarithmic function, or a polynomial is applied) In addition, in the case of a polynomial, a linear expression is transmitted. Even in this case, the amount of data communication can be reduced as compared with the case where the correction value is transmitted / received. However, when only the coefficient of the prediction formula is transmitted / received, it is compared with the case where the correction value prediction formula itself is transmitted / received. Thus, the amount of information can be further reduced.
本実施形態によれば、過去において時間連続的に取得された補正値群から予め近似予測された補正値予測式に基づいて現在または未来の所定時点の補正値を算出可能にした補正値予測式を推定しているため、膨大な補正値を用いる必要なく高精度に位置特定できるようになる。この場合、予め補正値予測式データベース6に記憶された補正値予測式から選択しているため、補正値予測式を素早く決定できる。 According to the present embodiment, a correction value prediction formula that enables calculation of a correction value at a predetermined time point in the present or the future based on a correction value prediction formula that is approximated in advance from a correction value group acquired continuously in the past in the past. Therefore, it is possible to specify the position with high accuracy without using a huge correction value. In this case, since the correction value prediction formula stored in advance in the correction value prediction formula database 6 is selected, the correction value prediction formula can be determined quickly.
また、時間的オフセット、補正値オフセット、時間および補正値の回転オフセット、または、拡大/縮小オフセット処理の何れか一つの処理を行うことで補正値予測式を設定することができ、様々なオフセット法に対応できるようになる。 In addition, the correction value prediction formula can be set by performing any one of the time offset, the correction value offset, the time and the rotation offset of the correction value, or the enlargement / reduction offset process, and various offset methods It becomes possible to cope with.
また、前日の1日分の補正値群から近似予測された補正値予測式に基づいて補正値予測式を推定する場合には、より本日に近い補正値群を用いた補正値予測式に基づいて補正値予測式を推定することができ、より実用的な補正値予測式を推定でき高精度に位置特定できる。また、電離層、天候などの気象状況に基づいて補正値予測式を推定する場合には、より状況の近い補正値群を用いた補正値予測式に基づいて補正値予測式を推定することができ、より実用的な補正値予測式を推定でき高精度に位置特定できる。 Further, when the correction value prediction formula is estimated based on the correction value prediction formula approximated from the correction value group for one day on the previous day, the correction value prediction formula using the correction value group closer to today is used. Thus, the correction value prediction formula can be estimated, a more practical correction value prediction formula can be estimated, and the position can be specified with high accuracy. In addition, when estimating a correction value prediction formula based on weather conditions such as ionosphere and weather, the correction value prediction formula can be estimated based on a correction value prediction formula using a correction value group closer to the situation. Therefore, a more practical correction value prediction formula can be estimated and the position can be specified with high accuracy.
基準局1が補正値予測式の算出処理を行い、移動局3が補正値を算出しているため、算出負荷を分散することができ高速に処理することができる。特に負荷の大きな補正値予測式の算出処理を基準局1が行うことで移動局3側の処理負担を軽減できる。尚、補正値予測式の算出処理は移動局3が行っても良い。
Since the
また、基準局1は補正値予測式の態様の情報またはその係数の情報を移動局3に送信しているため、補正値を送信するのに比較してデータ通信量を削減できる。
また、従来の手法では、過去の補正値データを大量に保持する必要があるものの本実施形態に係る手法では補正値予測式の係数を保持するのみで良いため記憶可能容量も低減できる。
In addition, since the
In addition, in the conventional method, a large amount of past correction value data needs to be held, but in the method according to the present embodiment, it is only necessary to hold the coefficient of the correction value prediction formula, so that the storage capacity can be reduced.
また、補正値予測式の選択推定処理は基準局1が実行し、補正値の算出処理は移動局3が実行しているため、負荷を分散して処理することができ高速に実行することができる。
GPS衛星2の軌道1周期分の補正値を時間で近似した補正値予測式を用いてある所定の時点の補正値を算出してDGPS測位を行っているため、従来のようにリアルタイムに補正値を取得して補正する必要がなくなり通信時間を必要とすることなく高速で測位することができる。
Further, since the selection estimation process of the correction value prediction formula is executed by the
Since the correction value at a predetermined point in time is calculated by using a correction value prediction formula that approximates the correction value for one cycle of the
また、特許文献1の手法を用いる場合には、直近の過去データを用いるため予測期間が数10分程度であったものの、本実施形態に係る手法では過去1周期分のデータを用いて現在または未来の1周期分の予測を行うことができるため、約6時間程度(例えば、具体的には1周期11時間58分2秒であるものの、GPS衛星2が移動局3から見えるのは約半分の時間のため)の予測が可能となり従来技術に比較してより長時間の予測が可能になる。
Moreover, when using the method of
また、特許文献1の技術思想では、基準点が変更するたびに情報を蓄積しなおさなければならないため、車などの移動体による移動局1では補正値予測が行えない時間が頻繁に生じる可能性があり移動体に適用するには好ましくない。本実施形態では、基準点を変更した場合、基準局1から補正値予測式を再取得することで常に補正値予測を行うことができ移動体における利用に適したものとなる。
Further, according to the technical idea of
また、特許文献2の技術思想では、過去の補正値データを大量に保持する必要があるものの、本実施形態では補正値予測式の係数を通信して保持するのみでよく通信時間および記憶容量の削減につながる。すなわち、特許文献1または2などの技術思想では、例えば1〜10秒間隔で補正値を取得する必要があるが、本実施形態に係る技術思想では、基準局1と移動局3との間の通信処理は、最初に補正値予測式の係数を送受信するときと所定条件(エフェメリス切り替えまたは一定時間(距離)走行した場合)のときに補正値予測式を再取得するときのみであるため、通信頻度を大幅に削減できる。
Further, according to the technical idea of
(第2の実施形態)
図9および図10は、本発明の第2の実施形態を示すもので、基準局および移動局の処理シーケンスをより具体的に示している。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 and FIG. 10 show the second embodiment of the present invention and more specifically show the processing sequence of the reference station and the mobile station. The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図9は、移動局側の処理、図10は、基準局側の処理の動作をフローチャートにより概略的に示している。図9に示すように、移動局3側では、エフェメリス・擬似距離情報を取得した(T1)後、単独で測位を行う(T2)。そして、移動局3では、基準局1との間で通信可能であると判定した場合(T3:YES)に単独で測位した結果(概略位置)を基準局1に送信する。
FIG. 9 schematically shows the operation of the process on the mobile station side, and FIG. 10 schematically shows the operation of the process on the reference station side. As shown in FIG. 9, on the
図10に示すように、基準局1側では、移動局3から概略位置の情報を受信すると(U1:YES)、全国の基準局1の補正値予測式データベース6にアクセスし(U2)、移動局3から送信された概略位置の情報に最も近い基準局1を選択し(U3)、選択した基準局の最も最近の過去の1周期分の補正値と時刻情報とから近似式(補正値予測式の係数(必要に応じて補正値予測式の態様))を算出、選択する(U4)。この後、基準局1側では、選択した基準局1の現在の補正値を使用して近似式にオフセット処理を施す(U5)。
As shown in FIG. 10, when the
そして、近似式で算出した補正値と現在の補正値との間の乖離が所定のしきい値以下であるときに、選択した基準局1の位置情報、近似式(補正値予測式)の係数、式(係数)を生成した時間を移動局3に送信する(U7)。また、ステップU6において、所定のしきい値より大きいと判定したときには、選択した基準局1の過去の1周期分の補正値と時刻から近似式の係数(必要に応じて近似式の態様)を算出、選択する(U8)。この場合、過去の1周期分の補正値は、先にステップU4にて算出した1周期分の補正値とは異なる補正値データを示している。例えば、ステップU4において、前日の補正値データにて近似式を算出したものの、ステップU6にて乖離が大きいと判定された場合には、その前日(この場合現在から2日前)の補正値データを利用して再計算を行う。
When the deviation between the correction value calculated by the approximate expression and the current correction value is equal to or less than a predetermined threshold value, the position information of the selected
図9に戻って、移動局3側では、基準局1から基準局1の位置情報、補正値予測式の係数、予測式の生成時刻を取得すると(T5)、現在位置と基準局3との間の距離と補正値予測式が生成されてからの経過時間を検出し、現在位置と基準局3との間の距離が所定のしきい値を超えている場合(T6:YES)、または、補正値予測式の生成から所定の時間以上経過している場合(T7:YES)には、補正値予測式を破棄し(T16)、ステップT3に戻って処理を繰り返す。尚、ステップT1またはT2に戻って処理を繰り返しても良い。尚、現在位置と基準局3との距離が所定以上離れている場合には精度よく補正できないため、最も近い基準局3の基準点を利用する必要がある。
Returning to FIG. 9, on the
ステップT6、T7の判定処理にて何れもしきい値以下となっており、ステップT6、T7にて何れもNO判定された場合には、エフェメリス、疑似距離を取得し(T8)、予測式に基づいて補正値を算出し(T9)、疑似距離を補正し(T10)、測位計算を行う(T11)。 If both of the determination processes in steps T6 and T7 are equal to or less than the threshold value and NO is determined in steps T6 and T7, the ephemeris and the pseudo distance are acquired (T8), and based on the prediction formula. The correction value is calculated (T9), the pseudo distance is corrected (T10), and the positioning calculation is performed (T11).
この後、エフェメリスが切り替わっているか(T12)、予測式を使用し始めて指定した時間経過したか(T13)、予測式を使用し始めて指定した距離走行したか(T14)、基準局位置と現在位置が指定した距離離れているか(T15)を判定し、これらの条件を満たしている場合(YES)には補正値予測式を破棄してステップT3に戻って処理を繰り返す。前述と同様にステップT1またはT2に戻って処理を繰り返しても良い。 After this, whether the ephemeris has been switched (T12), whether the specified time has elapsed since the start of using the prediction formula (T13), whether the vehicle has traveled the specified distance after using the prediction formula (T14), and whether the reference station position and the current position are It is determined whether the specified distance is away (T15). If these conditions are satisfied (YES), the correction value prediction formula is discarded, and the process returns to step T3 to repeat the process. Similarly to the above, the process may be repeated by returning to step T1 or T2.
このように、本実施形態によれば、過去において時間連続的に取得された補正値群から近似して予測された補正値予測式に基づいて補正値予測式を推定し、当該補正値予測式を用いて補正値を算出し現在の所定時点の補正値を算出してDGPS測位を行っているため、膨大な補正値データを用いることなく高精度に位置特定できるようになる。 As described above, according to the present embodiment, the correction value prediction formula is estimated based on the correction value prediction formula approximated and predicted from the correction value group acquired continuously in the past in the past. Since the DGPS positioning is performed by calculating the correction value using, and calculating the correction value at the current predetermined time point, the position can be specified with high accuracy without using a large amount of correction value data.
移動局3側では、ステップT6、T7、T12〜T15において当該判定条件を満たした場合に補正値予測式を破棄し、基準局1側から新たな補正値予測式(係数または/および態様)を取得しているため、適用可能な補正値予測式を的確に適用することができ、的確な補正値を算出することができる。
On the
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。
DGPS方式を適用したが、VRS(Vertical Reference Station)方式などの仮想基準点を適用して高精度測位する場合にも適用できる。
移動局3に適用したが、位置を明確に特定できていない固定位置に設置された機器であっても同様に適用できる。すなわち、補正値を受信する機能を有していれば当該機器にも適用できる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications or expansions are possible.
Although the DGPS method is applied, the present invention can also be applied to high-precision positioning by applying a virtual reference point such as a VRS (Vertical Reference Station) method.
Although it is applied to the
基準局1に情報配信機能を備えたサーバを備えた実施形態を示したが、補正値、補正値予測式またはその係数などの情報を配信できるサーバであれば基準局1と同一場所に設置されていなくても良い。
The embodiment in which the server having the information distribution function is provided in the
尚、移動局3は、当該移動局3の進行方向が予め把握されている場合には、当該進行方向の数点分の補正値予測式を、基準局1から予め取得し当該進行位置に達したときに当該補正値予測式を適用して補正値を算出するようにしても良い。
In addition, when the traveling direction of the
補正値予測式のオフセット計算を移動局3側で行っても良い。この場合、移動局3が基準局1との間で通信不能な状況下であっても当日の補正値と補正値予測式を保持していれば補正値の予測処理を正確に行うことができる。
The offset calculation of the correction value prediction formula may be performed on the
図面中、1は基準局、2はGPS衛星、3は移動局を示す。 In the drawing, 1 is a reference station, 2 is a GPS satellite, and 3 is a mobile station.
Claims (10)
過去において時間連続的に取得された補正値群から予め近似予測された補正値予測式に基づいて現在または未来の所定時点の補正値を算出可能にした補正値予測式を推定する推定処理を具備することを特徴とする補正値予測式推定方法。 A method for obtaining a correction value for measuring the position of the mobile station with high accuracy on at least either one of the mobile station side or the reference station side capable of communication connection with the mobile station,
An estimation process for estimating a correction value prediction expression that enables calculation of a correction value at a predetermined time point in the present or the future based on a correction value prediction expression approximated in advance from a correction value group acquired continuously in the past in the past A correction value prediction formula estimation method characterized by:
過去において時間連続的に取得された補正値群から近似予測された補正値予測式に基づいて現在または未来の所定時点の補正値を算出可能にした補正値予測式を推定する手順を実行させることを特徴とする補正値予測式推定プログラム。 At least one of the mobile station side or the reference station side capable of communication connection with the mobile station,
Executing a procedure for estimating a correction value prediction formula that enables calculation of a correction value at a predetermined time in the present or the future based on a correction value prediction formula that is approximated from a correction value group acquired continuously in the past in the past. The correction value prediction type estimation program characterized by the above.
請求項9記載の補正値予測式推定プログラムによって推定された補正値予測式から所定時点の補正値を算出する手順を実行させることを特徴とする位置特定用補正値算出プログラム。 At least one of the mobile station side or the reference station side capable of communication connection with the mobile station,
A program for calculating a correction value for position identification, characterized by causing a procedure for calculating a correction value at a predetermined time point to be executed from a correction value prediction equation estimated by the correction value prediction equation estimation program according to claim 9.
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