JP2010032235A - Positioning system, control method for the positioning system, and control program for the positioning system - Google Patents

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JP2010032235A JP2008191791A JP2008191791A JP2010032235A JP 2010032235 A JP2010032235 A JP 2010032235A JP 2008191791 A JP2008191791 A JP 2008191791A JP 2008191791 A JP2008191791 A JP 2008191791A JP 2010032235 A JP2010032235 A JP 2010032235A
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positioning
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observation
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Japanese (ja)
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Kiyotaka Muraki
清孝 村木
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein with a method for selecting satellite radiowaves, by fixing a threshold wherein a conditional expression is likely to become complex, regarding threshold setting and its determination, when a threshold is to be added which is a new selection condition for the satellite radiowaves. <P>SOLUTION: An observation vector generating part 16 generates an observation vector 20a, based on observation information on received satellite radiowaves. Then, a determination part 17 determines whether reception conditions are satisfactory, based on the observation vector 20a and a plurality of reference vectors 20b previously stored in a storage part 20 for determining whether the reception conditions are satisfactory. A positioning part 18 carries out a positioning processing, based on whether the reception conditions are determined as being satisfactory. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、測位装置、測位装置の制御方法及び測位装置の制御プログラムに関する。   The present invention relates to a positioning device, a positioning device control method, and a positioning device control program.

位置情報衛星を利用して測位装置の現在位置を測位するGPS(Global Positioning S
ystem)が広く利用されている。しかし、位置情報衛星からの衛星電波が、測位装置に直
接波として到達しないで、建物等に反射した間接波(以下、マルチパスと称する。)とし
て到達した場合、このマルチパス等による影響のため、測位処理において誤差が発生して
測位精度が大きく低下してしまう問題がある。このため、マルチパス等による悪影響を排
除するための様々な技術が提案されている。例えば、下記の特許文献1では、測位装置の
受信環境に応じて測位演算に用いることができる受信CNの閾値を決定する。そして、こ
の閾値に基づいて、受信した衛星電波がマルチパス等による悪影響を受けているか否かの
判定を行っている。また、下記の特許文献2では、受信中の位置情報衛星のうち、仰角が
所定角度以上の位置情報衛星の受信信号レベルに基づいて、測位演算に用いる衛星電波を
選択するための閾値を決定している。
GPS (Global Positioning S) that uses the positioning information satellite to measure the current position of the positioning device
ystem) is widely used. However, when the satellite radio wave from the position information satellite does not reach the positioning device as a direct wave but arrives as an indirect wave reflected on a building or the like (hereinafter referred to as a multipath), this is due to the influence of the multipath or the like. There is a problem that an error occurs in the positioning process and the positioning accuracy is greatly reduced. For this reason, various techniques for eliminating the adverse effects of multipath and the like have been proposed. For example, in Patent Document 1 below, a threshold value of a reception CN that can be used for positioning calculation is determined according to the reception environment of the positioning device. Based on this threshold, it is determined whether the received satellite radio waves are adversely affected by multipath or the like. In Patent Document 2 below, a threshold for selecting a satellite radio wave used for positioning calculation is determined based on a received signal level of a position information satellite whose elevation angle is a predetermined angle or more among position information satellites being received. ing.

特開2003−139843号公報JP 2003-139842 A 特開2003−149315号公報JP 2003-149315 A

しかしながら、上記の特許文献1及び特許文献2に記載されるような、受信CNや位置
情報衛星の仰角に基づいて閾値を決定して衛星電波を選択する方法では、前記した閾値に
加えて衛星電波の新規の選択条件となる閾値を更に追加しようとした場合、閾値の設定及
び判定に関わる条件式が複雑になってしまう可能性がある。このことから、測位装置の受
信環境に応じて衛星電波の選択条件となる有効な閾値を柔軟に付加し、これによって測位
精度の向上を図る対応を行うことが困難であった。
However, in the method of determining the threshold value based on the received CN and the elevation angle of the position information satellite and selecting the satellite radio wave as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the satellite radio wave is added to the above-described threshold value. If it is attempted to further add a threshold value as a new selection condition, there is a possibility that a conditional expression related to the setting and determination of the threshold value becomes complicated. For this reason, it has been difficult to flexibly add an effective threshold value as a satellite radio wave selection condition in accordance with the reception environment of the positioning device, thereby improving the positioning accuracy.

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]
位置情報衛星の衛星電波を受信して測位処理を行う測位装置であって、前記受信した衛
星電波に基づいた観測情報を要素とする観測ベクトルを生成する観測ベクトル生成部と、
前記受信した衛星電波についての受信状態の良否を判定する基準となる、予め定められた
複数の基準情報を記憶する記憶部と、前記生成された観測ベクトル及び前記記憶されてい
る複数の基準情報に基づいて、前記受信状態の良否を判定する判定部と、前記判定された
受信状態の良否に基づいて、前記衛星電波を選択して前記測位処理を行う測位部と、を有
することを特徴とする測位装置。
[Application Example 1]
A positioning device that receives a satellite radio wave of a position information satellite and performs a positioning process, and an observation vector generation unit that generates an observation vector whose element is observation information based on the received satellite radio wave;
A storage unit that stores a plurality of predetermined reference information, which serves as a reference for determining the quality of the received state of the received satellite radio wave, the generated observation vector, and the stored plurality of reference information A determination unit that determines whether the reception state is good or not, and a positioning unit that selects the satellite radio wave based on the determined reception state and performs the positioning process. Positioning device.

上記した測位装置によれば、観測ベクトル生成部が、受信した衛星電波の観測情報に基
づいて観測ベクトルを生成する。次に、判定部が、この観測ベクトルと、記憶部に予め記
憶されている受信状態の良否を判定する複数の基準情報と、に基づいて受信状態の良否を
判定する。そして、測位部が、判定された受信状態の良否に基づいて衛星電波を選択して
測位処理を行う。
測位装置は、受信した観測情報に基づく観測ベクトルと、予め記憶されている複数の基
準情報とに基づいて受信状態の良否を判定することから、観測情報の要素及び各基準情報
に対して変更等の対応を行うことで、受信状態の良否の判定条件の変更等に容易に対処す
ることができる。また、予め記憶されている各基準情報を、例えば、測位装置の様々な受
信環境に応じた内容に設定することで、各種の受信環境における受信状態の良否の判定を
実現することができる。これにより、測位装置の受信環境に応じて衛星電波の選択条件を
柔軟に設定することができ、測位精度の向上を図ることができる。
According to the positioning device described above, the observation vector generation unit generates an observation vector based on the received observation information of the satellite radio wave. Next, the determination unit determines the quality of the reception state based on this observation vector and a plurality of pieces of reference information for determining the quality of the reception state stored in advance in the storage unit. And a positioning part selects a satellite radio wave based on the quality of the determined receiving state, and performs a positioning process.
Since the positioning device determines the quality of the reception state based on the observation vector based on the received observation information and a plurality of reference information stored in advance, changes to the elements of the observation information and each reference information, etc. Thus, it is possible to easily cope with a change in the condition for determining whether or not the reception state is good. In addition, by setting each reference information stored in advance to contents corresponding to various reception environments of the positioning device, it is possible to determine whether the reception state in various reception environments is good or bad. As a result, satellite radio wave selection conditions can be flexibly set according to the receiving environment of the positioning device, and positioning accuracy can be improved.

[適用例2]
前記複数の基準情報のそれぞれは、前記観測情報と同一の要素からなる基準ベクトルで
あって、前記判定部は、前記観測ベクトル及び前記それぞれの基準ベクトルの類似度を算
出する類似度算出部と、前記算出された類似度が最も高く、且つ所定の閾値よりも当該類
似度が高い前記基準ベクトルを前記それぞれの基準ベクトルの中から選択し、当該選択さ
れた基準ベクトルに対応する受信環境情報に基づいて前記受信状態の良否を判定する受信
環境判断部と、を有することを特徴とする上記測位装置。
[Application Example 2]
Each of the plurality of reference information is a reference vector composed of the same elements as the observation information, and the determination unit is a similarity calculation unit that calculates the similarity between the observation vector and each of the reference vectors, The reference vector having the highest calculated similarity and the similarity higher than a predetermined threshold is selected from the respective reference vectors, and based on reception environment information corresponding to the selected reference vector And a reception environment determination unit that determines whether the reception state is good or bad.

上記した測位装置によれば、類似度算出部が、観測ベクトルと、各基準ベクトルとの類
似度を算出する。そして、受信環境判断部が、最も高くて且つ所定の閾値よりも高い類似
度の基準ベクトルを選択して、その受信環境情報に基づいて受信状態の良否を判定する。
測位装置は、観測ベクトルに対して最も高い類似度の基準ベクトルを選択することから
、受信した衛星電波の観測情報に最も適合する基準ベクトルの受信環境情報を取得するこ
とができる。また、所定の閾値よりも高い類似度とすることで、観測情報に対して適合性
の低い基準ベクトルの選択を回避することができる。
According to the positioning device described above, the similarity calculation unit calculates the similarity between the observation vector and each reference vector. Then, the reception environment determination unit selects a reference vector having the highest similarity and higher than a predetermined threshold, and determines the quality of the reception state based on the reception environment information.
Since the positioning device selects the reference vector having the highest similarity to the observation vector, it can acquire the reception environment information of the reference vector that best matches the observation information of the received satellite radio wave. Further, by selecting a similarity higher than a predetermined threshold, it is possible to avoid selection of a reference vector that is less compatible with observation information.

[適用例3]
前記類似度算出部は、前記観測ベクトル及び前記それぞれの基準ベクトルの内積を用い
て前記類似度を算出することを特徴とする上記測位装置。
[Application Example 3]
The positioning apparatus according to claim 1, wherein the similarity calculation unit calculates the similarity using an inner product of the observation vector and the respective reference vectors.

上記した測位装置によれば、観測ベクトルと、各基準ベクトルとの内積を用いて類似度
を算出することにより、少ない演算量で容易に類似度を算出することができる。
According to the positioning device described above, the similarity can be easily calculated with a small amount of calculation by calculating the similarity using the inner product of the observation vector and each reference vector.

[適用例4]
前記受信環境情報は、オープンスカイ環境、インドア環境及びマルチパス環境のうち、
少なくとも1つの環境における情報を含むことを特徴とする上記測位装置。
[Application Example 4]
The reception environment information includes an open sky environment, an indoor environment, and a multipath environment.
Information on at least one environment is included in the positioning device.

上記した測位装置によれば、受信環境情報は、オープンスカイ環境、インドア環境及び
マルチパス環境のうち、少なくとも1つの環境における情報を含むことにより、測位装置
の様々な受信環境における情報を取得することができる。
According to the positioning device described above, the reception environment information includes information in at least one of an open sky environment, an indoor environment, and a multipath environment, thereby acquiring information in various reception environments of the positioning device. Can do.

[適用例5]
前記受信環境情報は、前記受信状態が良い旨を示す情報及び悪い旨を示す情報のいずれ
かを含むことを特徴とする上記測位装置。
[Application Example 5]
The positioning device according to claim 1, wherein the reception environment information includes either information indicating that the reception state is good or information indicating that the reception state is bad.

上記した測位装置によれば、受信環境情報は、受信状態が良い旨を示す情報及び悪い旨
を示す情報のいずれかを含むことにより、受信状態の良否を容易に取得することができる
According to the positioning device described above, the reception environment information includes either information indicating that the reception state is good or information indicating that the reception state is good, so that the quality of the reception state can be easily acquired.

[適用例6]
前記複数の基準情報のそれぞれは、基準となる前記観測情報の特徴を表現した確率モデ
ルであって、前記判定部は、前記観測ベクトルについて、前記それぞれの確率モデルにお
ける出力確率を算出する出力確率算出部と、前記算出された出力確率が最も高く、且つ所
定の閾値よりも当該出力確率が高い前記確率モデルを前記それぞれの確率モデルの中から
選択し、当該選択された確率モデルに対応する受信環境情報に基づいて前記受信状態の良
否を判定する受信環境判断部と、を有することを特徴とする上記測位装置。
[Application Example 6]
Each of the plurality of pieces of reference information is a probability model expressing characteristics of the observation information serving as a reference, and the determination unit calculates an output probability in the respective probability model for the observation vector. And a reception environment corresponding to the selected probability model, the probability model having the highest calculated output probability and the probability model having the output probability higher than a predetermined threshold is selected from the respective probability models And a reception environment determination unit that determines whether the reception state is good or not based on information.

上記した測位装置によれば、出力確率算出部が、観測ベクトルについて各確率モデルに
おける出力確率を算出する。そして、受信環境判断部が、最も高くて且つ所定の閾値より
も高い出力確率の確率モデルを選択して、その受信環境情報に基づいて受信状態の良否を
判定する。
測位装置は、観測ベクトルについて最も高い出力確率の確率モデルを選択することから
、受信した衛星電波の観測情報に最も適合する確率モデルの受信環境情報を取得すること
ができる。また、所定の閾値よりも高い出力確率とすることで、観測情報に対して適合性
の低い確率モデルの選択を回避することができる。
According to the positioning device described above, the output probability calculation unit calculates the output probability in each probability model for the observation vector. Then, the reception environment determination unit selects the probability model having the highest output probability that is higher than a predetermined threshold value, and determines the quality of the reception state based on the reception environment information.
Since the positioning device selects the probability model with the highest output probability for the observation vector, it can acquire the reception environment information of the probability model that best matches the observation information of the received satellite radio waves. In addition, by setting the output probability higher than the predetermined threshold, it is possible to avoid selection of a probability model having low suitability for observation information.

[適用例7]
前記確率モデルは、多次元正規分布により表現されることを特徴とする上記測位装置。
[Application Example 7]
The positioning apparatus as described above, wherein the probability model is expressed by a multidimensional normal distribution.

上記した測位装置によれば、多次元正規分布により表現される確率モデルを適用するこ
とができる。
According to the positioning device described above, a probability model expressed by a multidimensional normal distribution can be applied.

[適用例8]
前記観測情報は、前記位置情報衛星の仰角、前記衛星電波の信号強度、当該観測情報の
連続性及び鮮度の情報のうち、少なくとも1つの情報を含むことを特徴とする上記測位装
置。
[Application Example 8]
The positioning device includes at least one of information on an elevation angle of the position information satellite, signal intensity of the satellite radio wave, continuity of the observation information, and freshness information.

[適用例9]
位置情報衛星の衛星電波を受信して測位処理を行う測位装置の制御方法であって、前記
受信した衛星電波についての受信状態の良否を判定する基準となる、予め定められた複数
の基準情報が記憶されている状態において、前記受信した衛星電波に基づいた観測情報を
要素とする観測ベクトルを生成する観測ベクトル生成工程と、前記生成された観測ベクト
ル及び前記記憶されている複数の基準情報に基づいて、前記受信状態の良否を判定する判
定工程と、前記判定された受信状態の良否に基づいて、前記衛星電波を選択して前記測位
処理を行う測位工程と、を有することを特徴とする測位装置の制御方法。
[Application Example 9]
A positioning apparatus control method for performing positioning processing by receiving satellite radio waves of a position information satellite, and a plurality of predetermined reference information serving as a criterion for determining whether the reception status of the received satellite radio waves is good or not In the stored state, based on the observation vector generation step of generating an observation vector having the observation information based on the received satellite radio wave as an element, the generated observation vector and the plurality of stored reference information And a positioning step for determining whether the reception state is good and a positioning step for performing the positioning process by selecting the satellite radio wave based on the determined good / bad reception state. Control method of the device.

上記した測位装置の制御方法によれば、観測ベクトル生成工程において、受信した衛星
電波の観測情報に基づいて観測ベクトルを生成する。次に、判定工程において、この観測
ベクトルと、予め記憶されている受信状態の良否を判定する複数の基準情報と、に基づい
て受信状態の良否を判定する。そして、測位工程において、判定された受信状態の良否に
基づいて衛星電波を選択して測位処理を行う。
測位装置は、受信した観測情報に基づく観測ベクトルと、予め記憶されている複数の基
準情報とに基づいて受信状態の良否を判定することから、観測情報の要素及び各基準情報
に対して変更等の対応を行うことで、受信状態の良否の判定条件の変更等に容易に対処す
ることができる。また、予め記憶されている各基準情報を、例えば、測位装置の様々な受
信環境に応じた内容に設定することで、各種の受信環境における受信状態の良否の判定を
実現することができる。これにより、測位装置の受信環境に応じて衛星電波の選択条件を
柔軟に設定することができ、測位精度の向上を図ることができる。
According to the above-described positioning apparatus control method, in the observation vector generation step, an observation vector is generated based on the received satellite radio wave observation information. Next, in the determination step, the quality of the reception state is determined based on this observation vector and a plurality of pieces of reference information for determining the quality of the reception state stored in advance. Then, in the positioning step, a positioning process is performed by selecting satellite radio waves based on the judged reception quality.
Since the positioning device determines the quality of the reception state based on the observation vector based on the received observation information and a plurality of reference information stored in advance, changes to the elements of the observation information and each reference information, etc. Thus, it is possible to easily cope with a change in the condition for determining whether or not the reception state is good. In addition, by setting each reference information stored in advance to contents corresponding to various reception environments of the positioning device, it is possible to determine whether the reception state in various reception environments is good or bad. As a result, satellite radio wave selection conditions can be flexibly set according to the receiving environment of the positioning device, and positioning accuracy can be improved.

[適用例10]
位置情報衛星の衛星電波を受信して測位処理を行う測位装置の制御プログラムであって
、前記受信した衛星電波についての受信状態の良否を判定する基準となる、予め定められ
た複数の基準情報が記憶されている状態において、前記受信した衛星電波に基づいた観測
情報を要素とする観測ベクトルを生成する観測ベクトル生成機能と、前記生成された観測
ベクトル及び前記記憶されている複数の基準情報に基づいて、前記受信状態の良否を判定
する判定機能と、前記判定された受信状態の良否に基づいて、前記衛星電波を選択して前
記測位処理を行う測位機能と、を有することを特徴とする測位装置の制御プログラム。
[Application Example 10]
A positioning apparatus control program that receives a satellite radio wave of a position information satellite and performs a positioning process, and a plurality of predetermined reference information serving as a reference for determining whether the reception state of the received satellite radio wave is good or not In the stored state, based on the observation vector generation function for generating an observation vector having the observation information based on the received satellite radio wave as an element, the generated observation vector and the plurality of stored reference information A positioning function for determining whether the reception state is good and a positioning function for selecting the satellite radio wave and performing the positioning process based on the determined good / bad reception state. Device control program.

上記した測位装置の制御プログラムによれば、観測ベクトル生成機能により、受信した
衛星電波の観測情報に基づいて観測ベクトルを生成する。次に、判定機能により、この観
測ベクトルと、予め記憶されている受信状態の良否を判定する複数の基準情報と、に基づ
いて受信状態の良否を判定する。そして、測位機能により、判定された受信状態の良否に
基づいて衛星電波を選択して測位処理を行う。
測位装置は、受信した観測情報に基づく観測ベクトルと、予め記憶されている複数の基
準情報とに基づいて受信状態の良否を判定することから、観測情報の要素及び各基準情報
に対して変更等の対応を行うことで、受信状態の良否の判定条件の変更等に容易に対処す
ることができる。また、予め記憶されている各基準情報を、例えば、測位装置の様々な受
信環境に応じた内容に設定することで、各種の受信環境における受信状態の良否の判定を
実現することができる。これにより、測位装置の受信環境に応じて衛星電波の選択条件を
柔軟に設定することができ、測位精度の向上を図ることができる。
According to the control program of the positioning device described above, the observation vector is generated based on the received observation information of the satellite radio wave by the observation vector generation function. Next, the determination function determines the quality of the reception state based on this observation vector and a plurality of reference information for determining the quality of the reception state stored in advance. Then, the positioning function is performed by selecting a satellite radio wave based on the determined reception quality.
Since the positioning device determines the quality of the reception state based on the observation vector based on the received observation information and a plurality of reference information stored in advance, changes to the elements of the observation information and each reference information, etc. Thus, it is possible to easily cope with a change in the condition for determining whether or not the reception state is good. In addition, by setting each reference information stored in advance to contents corresponding to various reception environments of the positioning device, it is possible to determine whether the reception state in various reception environments is good or bad. As a result, satellite radio wave selection conditions can be flexibly set according to the receiving environment of the positioning device, and positioning accuracy can be improved.

(第1実施形態)
以下、第1実施形態に係る測位装置について図面を参照して説明する。
(First embodiment)
The positioning device according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings.

<測位装置の概略>
最初に、第1実施形態に係る測位装置の概略について説明する。
図1は、第1実施形態に係る測位装置10の例を示す概略図である。同図に示す測位装
置10は、例えば、ユーザに携帯されて移動可能な携帯型電話装置である。測位装置10
は、位置情報衛星としての各GPS衛星1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1
h等から、それぞれの衛星電波となる信号S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,
S8等を受信し、各信号に含まれる航法メッセージを解析して測位処理を行う。
<Outline of positioning device>
First, an outline of the positioning device according to the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a positioning device 10 according to the first embodiment. The positioning device 10 shown in the figure is a portable telephone device that can be carried and carried by a user, for example. Positioning device 10
Are GPS satellites 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1 as position information satellites.
h, etc., signals S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, which are the respective satellite radio waves.
S8 etc. are received, the navigation message contained in each signal is analyzed, and a positioning process is performed.

このとき、測位装置10は、GPS衛星1a等からの信号S1等を、図1に示すような
例えばオープンスカイ環境、インドア環境、マルチパス環境等の様々な受信環境において
受信する。ここで、オープンスカイ環境は、信号S1等を遮蔽する障害物が測位装置10
の周囲に存在しない環境を示している。インドア環境は、測位装置10が建物2a内に位
置する屋内における環境を示している。また、マルチパス環境は、測位装置10の周囲に
ビル2b等が位置しており、マルチパスを受信する可能性の高い環境を示している。
At this time, the positioning device 10 receives the signal S1 and the like from the GPS satellite 1a and the like in various reception environments such as an open sky environment, an indoor environment, and a multipath environment as shown in FIG. Here, in the open sky environment, the obstacle that shields the signal S1 and the like is the positioning device 10.
It shows an environment that does not exist around. The indoor environment indicates an indoor environment where the positioning device 10 is located in the building 2a. The multipath environment indicates an environment in which the building 2b and the like are located around the positioning device 10 and the possibility of receiving the multipath is high.

測位装置10は、このような様々な受信環境下において受信した信号S1等の受信状態
の良否を判定し、利用可能なGPS衛星1a等を選択する機能を備えている。なお、測位
装置10は、携帯型電話装置に限られず、例えば、PHS(Personal Handy-phone Syste
m)、PDA(Personal Digital Assistance)、携帯ナビゲーション、カーナビゲーショ
ン等でも良い。
The positioning device 10 has a function of determining whether or not the reception state of the signal S1 or the like received under such various reception environments is good and selecting an available GPS satellite 1a or the like. The positioning device 10 is not limited to a portable telephone device, and for example, a PHS (Personal Handy-phone Syste)
m), PDA (Personal Digital Assistance), portable navigation, car navigation, etc.

次に、測位装置10における測位方法について説明する。
図2は、測位方法の例を示す概念図である。同図に示すように、例えばGPS衛星1a
と測位装置10との間には、GPS測位の基本単位であるC/A(Coarse/Access)コー
ドの長さ(約300キロメートル(km))の整数倍の部分と、端数部分とが存在する。
これらのC/Aコードの整数倍の部分の長さと、端数部分の長さとの合計が擬似距離とな
る。測位装置10は、3個以上のGPS衛星1a等についての擬似距離を使用して測位を
行う。ここでは、C/Aコードの端数部分となるコード端数C/Aaをコードフェーズと
称す。コードフェーズは、例えば、C/Aコードの1,023あるチップの何番目かで示
すこともできるし、距離に換算して示すこともできる。擬似距離を算出するときには、コ
ードフェーズを距離に換算している。
Next, a positioning method in the positioning device 10 will be described.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an example of a positioning method. As shown in the figure, for example, a GPS satellite 1a
And a positioning device 10 include a portion that is an integral multiple of the length (about 300 kilometers (km)) of a C / A (Coarse / Access) code, which is a basic unit of GPS positioning, and a fractional portion. .
The total of the length of the integral multiple of these C / A codes and the length of the fractional part is the pseudo distance. The positioning device 10 performs positioning using pseudoranges for three or more GPS satellites 1a and the like. Here, the code fraction C / Aa, which is the fraction part of the C / A code, is referred to as a code phase. For example, the code phase can be indicated by the number of the 1023 chip of the C / A code, or can be indicated in terms of distance. When calculating the pseudo distance, the code phase is converted into a distance.

ここで、測位装置10では、図2に示すレプリカC/Aコードの位相を、例えば矢印X
1方向に移動させながら相関処理を行う。このとき、測位装置10は、同期用周波数も変
動させながら相関処理を行う。この相関処理は、後述するコヒーレント処理及びインコヒ
ーレント処理で構成される。相関積算値が最大になった位相がコードフェーズとなる。
Here, in the positioning device 10, the phase of the replica C / A code shown in FIG.
Correlation processing is performed while moving in one direction. At this time, the positioning device 10 performs the correlation process while changing the synchronization frequency. This correlation processing is composed of coherent processing and incoherent processing described later. The phase with the maximum correlation integrated value is the code phase.

図3は、相関処理の説明図である。コヒーレントは、測位装置10が受信したC/Aコ
ードとレプリカC/Aコードとの相関をとる処理である。レプリカC/Aコードは、測位
装置10において発生する符号である。例えば、図3に示すように、コヒーレント時間が
5ミリ秒(msec)であれば、5ミリ秒(msec)の時間において同期積算したC/
AコードとレプリカC/Aコードとの相関値等を算出する。このコヒーレント処理の結果
、相関をとった位相(コードフェーズ)と、相関値が出力される。インコヒーレントは、
コヒーレント結果の相関値を積算することによって、相関積算値(インコヒーレント値)
を算出する処理である。相関処理の結果、コヒーレント処理で出力されたコードフェーズ
と相関積算値とが出力される。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the correlation processing. Coherent is a process for obtaining a correlation between the C / A code received by the positioning device 10 and the replica C / A code. The replica C / A code is a code generated in the positioning device 10. For example, as shown in FIG. 3, if the coherent time is 5 milliseconds (msec), C /
A correlation value between the A code and the replica C / A code is calculated. As a result of this coherent processing, a correlated phase (code phase) and a correlation value are output. Incoherent
Accumulated correlation values (incoherent values) by accumulating the correlation values of coherent results
Is a process for calculating. As a result of the correlation process, the code phase and the correlation integrated value output by the coherent process are output.

図4は、相関積算値PとコードフェーズCPとの関係の例を示す図である。同図に示す
相関積算値Pの最大値Pmaxに対応するコードフェーズCP1が、レプリカC/Aコー
ドのコードフェーズ、即ち、C/Aコードのコードフェーズである。そして、測位装置1
0は、例えば、コードフェーズCP1から2分の1チップ離れたコードフェーズのうち、
相関積算値が小さい方の相関積算値をノイズの相関積算値Pnoiseとする。本実施形
態では、測位装置10において、PmaxとPnoiseとの差分をPmaxで除した値
を信号強度XPRとして規定する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the correlation integrated value P and the code phase CP. The code phase CP1 corresponding to the maximum value Pmax of the correlation integrated value P shown in the figure is the code phase of the replica C / A code, that is, the code phase of the C / A code. And positioning device 1
0 is, for example, a code phase that is a half chip away from the code phase CP1,
The correlation integrated value with the smaller correlation integrated value is set as a noise integrated correlation value Pnoise. In the present embodiment, in the positioning device 10, a value obtained by dividing the difference between Pmax and Pnoise by Pmax is defined as the signal strength XPR.

<測位装置の機能構成>
次に、第1実施形態に係る測位装置10の機能構成について説明する。
図5は、測位装置10の機能構成例を示すブロック図である。同図に示すように、測位
装置10は、制御部11、表示部12、操作部13、計時部14、衛星受信部15、観測
ベクトル生成部16、判定部17、測位部18、記憶部20等を備えて構成されている。
<Functional configuration of positioning device>
Next, the functional configuration of the positioning device 10 according to the first embodiment will be described.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the positioning device 10. As shown in the figure, the positioning device 10 includes a control unit 11, a display unit 12, an operation unit 13, a time measurement unit 14, a satellite reception unit 15, an observation vector generation unit 16, a determination unit 17, a positioning unit 18, and a storage unit 20. Etc. are provided.

制御部11は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Acce
ss Memory)及びROM(Read Only Memory)等を備え、測位装置10における各部を統
括的に制御する。
表示部12は、各種の情報等を例えばLCD(Liquid Crystal Display)等に表示する

操作部13は、測位装置10のユーザからの操作指示を、例えばボタン等により受け付
け、操作指示に応じた信号を制御部11に供給する。
計時部14は、計時機構を備えており、時刻や所定の時間の間隔等を計時する。
衛星受信部15は、図示しないアンテナを介して、各GPS衛星1a等からの信号S1
等を受信する。
The control unit 11 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Acce) (not shown).
ss Memory), ROM (Read Only Memory), and the like, and comprehensively controls each unit in the positioning device 10.
The display unit 12 displays various information on an LCD (Liquid Crystal Display), for example.
The operation unit 13 receives an operation instruction from the user of the positioning device 10 by using, for example, a button or the like, and supplies a signal corresponding to the operation instruction to the control unit 11.
The timekeeping unit 14 includes a timekeeping mechanism, and measures time, a predetermined time interval, and the like.
The satellite receiver 15 receives a signal S1 from each GPS satellite 1a or the like via an antenna (not shown).
Etc.

観測ベクトル生成部16は、衛星受信部15が受信した信号S1等に基づく観測情報と
してのメジャメントを要素とする観測ベクトル20aを生成する。この観測ベクトル20
aは、受信した各信号S1等について生成されて記憶部20に記憶される。本実施形態で
は、観測ベクトル20aの要素となるメジャメントの種類として「XPR」、「仰角」及
び「MeasAge」の3つの項目を用いている。XPRは、前述したように擬似距離を
算出するときの相関積算値から求めた信号強度の値である。仰角は、測位装置10の現在
位置を基準としたGPS衛星1a等の仰角を示す。MeasAgeは、コードフェーズの
実測値と予測値との比較による測位精度に関してのメジャメントの鮮度を示す。Meas
Ageの数値が小さい程メジャメントの鮮度が高くなる。
なお、観測情報としてのメジャメントの種類は、「XPR」、「仰角」及び「Meas
Age」の項目に限られず、例えば、「XPR」、「仰角」及び「MeasAge」の項
目の一部を削除したり、コードフェーズの実測値と予測値との比較による測位精度に関し
てのメジャメントの連続性の項目を付加する等、GPS衛星からの信号に関わる別の項目
を追加したり等してメジャメントの構成を変更しても良い。
The observation vector generation unit 16 generates an observation vector 20a whose element is a measurement as observation information based on the signal S1 received by the satellite reception unit 15. This observation vector 20
a is generated for each received signal S1 and the like and stored in the storage unit 20. In the present embodiment, three items of “XPR”, “elevation angle”, and “MeasAge” are used as the types of measurements that are elements of the observation vector 20a. XPR is the value of the signal strength obtained from the correlation integrated value when calculating the pseudo distance as described above. The elevation angle indicates the elevation angle of the GPS satellite 1a or the like with the current position of the positioning device 10 as a reference. MeasAge indicates the freshness of the measurement with respect to the positioning accuracy by comparing the measured value and the predicted value of the code phase. Meas
The smaller the Age value, the higher the freshness of the measurement.
Note that the types of measurement as observation information are “XPR”, “elevation angle” and “Meas”.
For example, a part of the items “XPR”, “elevation angle”, and “MeasAge” are deleted, or the measurement is continuously performed with respect to the positioning accuracy by comparing the measured value and the predicted value of the code phase. The configuration of the measurement may be changed by adding another item related to the signal from the GPS satellite, such as adding a sex item.

判定部17は、類似度算出部17aと受信環境判断部17bとにより構成される。判定
部17は、観測ベクトル生成部16において生成された観測ベクトル20aと、複数の基
準ベクトル20bとを比較することにより受信環境情報20cを取得する。そして、この
受信環境情報20cに基づいて、受信した信号S1等の受信状態の良否を判定する。なお
、基準ベクトル20b及び受信環境情報20cは、記憶部20に予め記憶されている。
The determination unit 17 includes a similarity calculation unit 17a and a reception environment determination unit 17b. The determination unit 17 obtains the reception environment information 20c by comparing the observation vector 20a generated by the observation vector generation unit 16 with a plurality of reference vectors 20b. Based on the reception environment information 20c, the quality of the received state of the received signal S1 or the like is determined. The reference vector 20b and the reception environment information 20c are stored in advance in the storage unit 20.

判定部17における類似度算出部17aは、観測ベクトル20aと各基準ベクトル20
bとの類似度を算出する。
ここで、類似度を算出する処理の例について説明する。1つの観測ベクトル20aをn
次元ベクトルX、1つの基準ベクトル20bをn次元ベクトルYとした場合、これらの2
つのベクトル間の内積は数1のように定義される。
The similarity calculation unit 17 a in the determination unit 17 includes an observation vector 20 a and each reference vector 20.
The similarity with b is calculated.
Here, an example of processing for calculating the similarity will be described. N for one observation vector 20a
When the dimension vector X and one reference vector 20b are n-dimensional vectors Y, these two
The dot product between two vectors is defined as

Figure 2010032235
ここで、θは2つのベクトルのなす角を表し、|X|及び|Y|は各ベクトルX、Yの
ノルムを表す。
Figure 2010032235
Here, θ represents an angle formed by two vectors, and | X | and | Y | represent norms of the vectors X and Y.

数1より、2つのベクトルのなす角θは数2で表すことができる。   From Equation 1, the angle θ formed by the two vectors can be expressed by Equation 2.

Figure 2010032235
Figure 2010032235

つまり、ここでのθが0に近づく程、観測ベクトル20aと基準ベクトル20bとの類
似度は高くなる。逆に、θがπに近づく程、観測ベクトル20aと基準ベクトル20bと
の類似度は低くなる。
In other words, the similarity between the observation vector 20a and the reference vector 20b increases as θ here approaches 0. Conversely, the closer θ is to π, the lower the similarity between the observed vector 20a and the reference vector 20b.

判定部17における受信環境判断部17bは、類似度算出部17aにおいて算出された
各基準ベクトル20bとの類似度に基づいて、各基準ベクトル20bの中から類似度が最
も高く且つ当該類似度が所定の閾値よりも高い基準ベクトル20bを選択する。
Based on the similarity to each reference vector 20b calculated by the similarity calculation unit 17a, the reception environment determination unit 17b in the determination unit 17 has the highest similarity among the reference vectors 20b and the similarity is predetermined. A reference vector 20b that is higher than the threshold value is selected.

図6(a)は、1つの観測ベクトル20aの例を示す図であり、(b)は、複数の基準
ベクトル20bの例を示す図である。図6(b)では、説明のために、(a)に示す観測
ベクトル1と(b)に示す基準ベクトル1〜6との類似度が記載してある。図6(b)で
は、基準ベクトル1〜6の中で、基準ベクトル3の類似度「0.025587」が最も0
に近いことから最も類似度が高いことになる。また、ここで、所定の閾値として例えば「
0.3」を設定した場合、基準ベクトル3の類似度「0.025587」は閾値「0.3
」よりも0に近いことから閾値よりも類似度が高いことになる。
FIG. 6A is a diagram illustrating an example of one observation vector 20a, and FIG. 6B is a diagram illustrating an example of a plurality of reference vectors 20b. In FIG. 6B, the similarity between the observation vector 1 shown in FIG. 6A and the reference vectors 1 to 6 shown in FIG. In FIG. 6B, among the reference vectors 1 to 6, the similarity “0.025587” of the reference vector 3 is 0 most.
Since it is close to, the similarity is the highest. Here, as the predetermined threshold, for example, “
When “0.3” is set, the similarity “0.025587” of the reference vector 3 is the threshold “0.3”.
"Is closer to 0 than"", the similarity is higher than the threshold.

この結果、受信環境判断部17bは、各基準ベクトル20bの中から類似度が最も高く
且つ当該類似度が所定の閾値よりも高い基準ベクトル20bとして、基準ベクトル3を選
択する。そして、受信環境判断部17bは、選択した基準ベクトル3に対応する受信環境
情報20cに基づいて、観測ベクトル1の受信信号について受信状態の良否を判定する。
As a result, the reception environment determination unit 17b selects the reference vector 3 as the reference vector 20b having the highest similarity and the similarity being higher than the predetermined threshold among the reference vectors 20b. Then, the reception environment determining unit 17b determines whether the reception state of the received signal of the observation vector 1 is good or not based on the reception environment information 20c corresponding to the selected reference vector 3.

図7は、基準ベクトル20bに対応する受信環境情報20cの例を示す図である。同図
では、基準ベクトル1〜3が「良い受信状態」であることを示し、基準ベクトル4〜6が
「悪い受信状態」であることを示す。また、「良い受信状態」及び「悪い受信状態」の基
準ベクトルのそれぞれは、「オープンスカイ環境」、「インドア環境」及び「マルチパス
環境」に分かれている。
同図において基準ベクトル3が選択された場合、受信環境判断部17bは、基準ベクト
ル3に対応する「(良い受信状態)マルチパス環境」を示す受信環境情報20cを取得す
る。そして、受信環境判断部17bは、観測ベクトル1の受信信号がマルチパスの環境下
において良い受信状態で受信された信号であると判定する。
なお、基準ベクトル20b及び受信環境情報20cの種類は、これに限られず、受信状
態の良否に関わる情報や受信環境に関わる情報等を更に細分化したり、逆に省略化等して
構成しても良い。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the reception environment information 20c corresponding to the reference vector 20b. In the drawing, reference vectors 1 to 3 indicate “good reception state”, and reference vectors 4 to 6 indicate “bad reception state”. The reference vectors for “good reception state” and “bad reception state” are divided into “open sky environment”, “indoor environment”, and “multipath environment”.
When the reference vector 3 is selected in the figure, the reception environment determination unit 17b acquires reception environment information 20c indicating “(good reception state) multipath environment” corresponding to the reference vector 3. Then, the reception environment determination unit 17b determines that the reception signal of the observation vector 1 is a signal received in a good reception state in a multipath environment.
Note that the types of the reference vector 20b and the reception environment information 20c are not limited to this, and the information regarding the quality of the reception state, the information regarding the reception environment, and the like may be further subdivided or conversely omitted. good.

測位部18は、受信環境判断部17bにより判定された各観測ベクトル20aの受信状
態の良否の情報に基づいて、利用するGPS衛星を選択して当該GPS衛星からの信号に
含まれる航法メッセージを解析して測位処理を行う。
記憶部20は、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only
Memory)やフラッシュメモリのような不揮発性メモリであり、上述した各観測ベクトル
20a、基準ベクトル20b、受信環境情報20c等を記憶する。
The positioning unit 18 selects a GPS satellite to be used on the basis of the reception status information of each observation vector 20a determined by the reception environment determination unit 17b, and analyzes the navigation message included in the signal from the GPS satellite. To perform positioning processing.
The storage unit 20 is, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only
Memory) or a non-volatile memory such as a flash memory, which stores the above-described observation vectors 20a, reference vectors 20b, reception environment information 20c, and the like.

<測位装置における動作>
次に、第1実施形態に係る測位装置10における動作について説明する。
図8は、第1実施形態に係る測位装置10における動作例を示すフローチャートである
。同図に示すフローチャートは、測位処理開始の操作指示を操作部13がユーザから受け
付けることにより開始される。
<Operation in positioning device>
Next, the operation of the positioning device 10 according to the first embodiment will be described.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation example of the positioning device 10 according to the first embodiment. The flowchart shown in the figure is started when the operation unit 13 receives an operation instruction for starting the positioning process from the user.

先ず、ステップS110では、測位装置10は、衛星受信部15により、各GPS衛星
1a等からの信号S1等を受信する。
First, in step S110, the positioning device 10 receives signals S1 and the like from the GPS satellites 1a and the like by the satellite receiver 15.

ステップS120では、測位装置10は、観測ベクトル生成部16により、ステップS
110において受信した信号S1等の1つについて観測ベクトル20aを生成して記憶部
20に記憶する。
In step S120, the positioning device 10 causes the observation vector generation unit 16 to execute step S120.
An observation vector 20 a is generated for one of the signals S 1 and the like received at 110 and stored in the storage unit 20.

ステップS130では、測位装置10は、判定部17における類似度算出部17aによ
り、ステップS120において生成された観測ベクトル20aの1つと、記憶部20に記
憶されている各基準ベクトル20bとの類似度を算出する。
In step S130, the positioning device 10 uses the similarity calculation unit 17a in the determination unit 17 to determine the similarity between one of the observation vectors 20a generated in step S120 and each reference vector 20b stored in the storage unit 20. calculate.

ステップS140では、測位装置10は、判定部17における受信環境判断部17bに
より、ステップS130において算出された各類似度の中から、最も高く且つ所定の閾値
よりも高い類似度を検索して、その基準ベクトル20bを選択する。
In step S140, the positioning device 10 searches the similarity that is highest and higher than the predetermined threshold from the similarities calculated in step S130 by the reception environment determination unit 17b in the determination unit 17, A reference vector 20b is selected.

ステップS150では、測位装置10は、受信環境判断部17bにより、ステップS1
40において選択された基準ベクトル20bに対応する受信環境情報20cを取得する。
そして、この受信環境情報20cに基づいて、ステップS120において生成された観測
ベクトル20aの受信信号について受信状態の良否を判定する。
In step S150, the positioning device 10 causes the reception environment determination unit 17b to execute step S1.
The reception environment information 20c corresponding to the reference vector 20b selected in 40 is acquired.
Then, based on the reception environment information 20c, the quality of the reception state of the reception signal of the observation vector 20a generated in step S120 is determined.

ステップS160では、測位装置10は、ステップS110において受信した信号S1
等の全てについての処理が終了したか否かを判定する。終了した場合は、次のステップS
170へ進む。他方、終了していない場合、即ち未処理の信号がある場合は、ステップS
120〜S150の処理を繰り返す。
In step S160, the positioning device 10 receives the signal S1 received in step S110.
It is determined whether or not all the processes are completed. When finished, the next step S
Proceed to 170. On the other hand, if not finished, that is, if there is an unprocessed signal, step S
The processing from 120 to S150 is repeated.

ステップS170では、測位装置10は、測位部18により、ステップS150におい
て判定された各観測ベクトル20aの受信状態の良否の情報に基づいて、利用するGPS
衛星を選択して測位処理を行う。
In step S170, the positioning apparatus 10 uses the positioning unit 18 based on the information on the quality of the reception state of each observation vector 20a determined in step S150.
Select the satellite and perform the positioning process.

なお、上記ステップS120は、観測ベクトル生成工程及び観測ベクトル生成機能に相
当する。また、上記ステップS130〜S150は、判定工程及び判定機能に相当する。
また、上記ステップS170は、測位工程及び測位機能に相当する。
Note that step S120 corresponds to an observation vector generation step and an observation vector generation function. Moreover, said step S130-S150 is corresponded to a determination process and a determination function.
Step S170 corresponds to a positioning process and a positioning function.

上述したように、本実施形態における測位装置10では、各GPS衛星1a等からの信
号S1等について受信状態の良否を判断するときに、観測ベクトル20aと基準ベクトル
20bとの類似度を基にして判断する。本実施形態では、受信状態の良否の判断条件とし
て、観測ベクトル20a及び基準ベクトル20bの要素となる「XPR」、「仰角」及び
「MeasAge」の項目を用いている。ここで、これらの判断条件を別の項目に変更し
ようとした場合、ベクトルの要素の構成を変更する対応によって容易に対処することがで
きる。また、類似度を算出する対象となる基準ベクトル20bについて、例えば、「良い
受信状態」、「悪い受信状態」等の受信状態の良否や、「オープンスカイ環境」、「イン
ドア環境」、「マルチパス環境」等の各種受信環境に応じた様々な組合わせを提供するこ
とにより、測位装置10の受信環境に応じて、木目細かく且つ正確に受信状態の良否を判
定することができる。
As described above, in the positioning device 10 according to the present embodiment, when determining whether the reception state of the signal S1 from each GPS satellite 1a or the like is good or bad, based on the similarity between the observation vector 20a and the reference vector 20b. to decide. In the present embodiment, items “XPR”, “elevation angle”, and “MeasAge”, which are elements of the observation vector 20a and the reference vector 20b, are used as conditions for determining whether the reception state is good or bad. Here, when these determination conditions are to be changed to another item, it can be easily dealt with by changing the configuration of vector elements. Further, for the reference vector 20b for which the similarity is calculated, for example, whether the reception state such as “good reception state” or “bad reception state” is good, “open sky environment”, “indoor environment”, “multipath” By providing various combinations according to various reception environments such as “environment”, the quality of the reception state can be determined finely and accurately according to the reception environment of the positioning device 10.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態に係る測位装置について図面を参照して説明する。
(Second Embodiment)
The positioning device according to the second embodiment will be described below with reference to the drawings.

第2実施形態に係る測位装置50は、図1〜図4に示す第1実施形態に係る測位装置1
0の場合と同様な概略及び測位方法が適用できる。
The positioning device 50 according to the second embodiment is a positioning device 1 according to the first embodiment shown in FIGS.
The same outline and positioning method as in the case of 0 can be applied.

図9は、第2実施形態に係る測位装置50の機能構成例を示すブロック図である。同図
に示すように、測位装置50は、図5に示す第1実施形態に係る測位装置10と同様に、
制御部11、表示部12、操作部13、計時部14、衛星受信部15、観測ベクトル生成
部16、判定部17、測位部18、記憶部20等を備えて構成されている。なお、測位装
置50の場合、第1実施形態に係る測位装置10とは、判定部17及び記憶部20におけ
る構成が異なっている。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the positioning device 50 according to the second embodiment. As shown in the figure, the positioning device 50 is similar to the positioning device 10 according to the first embodiment shown in FIG.
A control unit 11, a display unit 12, an operation unit 13, a time measuring unit 14, a satellite receiving unit 15, an observation vector generating unit 16, a determining unit 17, a positioning unit 18, a storage unit 20, and the like are provided. In the case of the positioning device 50, the configuration of the determination unit 17 and the storage unit 20 is different from the positioning device 10 according to the first embodiment.

測位装置50における判定部17は、出力確率算出部17cと受信環境判断部17bと
により構成される。ここでの判定部17は、観測ベクトル生成部16において生成された
観測ベクトル20aと、複数の確率モデル20dとを比較することにより受信環境情報2
0cを取得する。そして、この受信環境情報20cに基づいて、受信した信号S1等の受
信状態の良否を判定する。確率モデル20d及び受信環境情報20cは、記憶部20に予
め記憶されている。なお、本実施形態では、確率モデル20dは、観測ベクトル20aに
おける各メジャメントの要素からなる多次元正規分布で表現されるが、これには限られな
い。
The determination unit 17 in the positioning device 50 includes an output probability calculation unit 17c and a reception environment determination unit 17b. Here, the determination unit 17 compares the observation vector 20a generated by the observation vector generation unit 16 with the plurality of probability models 20d, thereby receiving the reception environment information 2
0c is acquired. Based on the reception environment information 20c, the quality of the received state of the received signal S1 or the like is determined. The probability model 20d and the reception environment information 20c are stored in the storage unit 20 in advance. In the present embodiment, the probability model 20d is expressed by a multidimensional normal distribution including elements of each measurement in the observation vector 20a, but is not limited thereto.

判定部17における出力確率算出部17cは、各確率モデル20dにおける観測ベクト
ル20aの出力確率を算出する。
ここで、出力確率を算出する処理の例について説明する。1つの観測ベクトル20aを
n次元ベクトルX、出力確率を算出する確率モデル20dを確率モデルiとした場合、ベ
クトルXが確率モデルiから出力される出力確率P(X)は数3のように定義される。
The output probability calculation unit 17c in the determination unit 17 calculates the output probability of the observation vector 20a in each probability model 20d.
Here, an example of processing for calculating the output probability will be described. When one observation vector 20a is an n-dimensional vector X and a probability model 20d for calculating an output probability is a probability model i, the output probability P (X) output from the probability model i of the vector X is defined as in Equation 3. Is done.

Figure 2010032235
Figure 2010032235

判定部17における受信環境判断部17bは、出力確率算出部17cにおいて算出され
た各確率モデル20dでの出力確率に基づいて、各確率モデル20dの中から出力確率が
最も高く且つ当該出力確率が所定の閾値よりも高い確率モデル20dを選択する。そして
、受信環境判断部17bは、選択した確率モデル20dに対応する受信環境情報20cに
基づいて、該当する観測ベクトル20aの受信信号について受信状態の良否を判定する。
Based on the output probability in each probability model 20d calculated in the output probability calculation unit 17c, the reception environment determination unit 17b in the determination unit 17 has the highest output probability among the probability models 20d and the output probability is predetermined. The probability model 20d higher than the threshold value is selected. Then, the reception environment determining unit 17b determines whether the reception state of the reception signal of the corresponding observation vector 20a is good or not based on the reception environment information 20c corresponding to the selected probability model 20d.

図10は、確率モデル20dに対応する受信環境情報20cの例を示す図である。同図
では、確率モデル1〜3が「良い受信状態」であることを示し、確率モデル4〜6が「悪
い受信状態」であることを示す。また、「良い受信状態」及び「悪い受信状態」の確率モ
デルのそれぞれは、「オープンスカイ環境」、「インドア環境」及び「マルチパス環境」
に分かれている。また、図10では、説明のために、各確率モデル1〜6における出力確
率が記載してある。同図では、確率モデル1〜6の中で、確率モデル3の出力確率「20
%」が最も高いことになる。また、ここで、所定の閾値として例えば「10%」を設定し
た場合、確率モデル3の出力確率「20%」は閾値「10%」よりも高いことになる。
図10において確率モデル3が選択された場合、受信環境判断部17bは、確率モデル
3に対応する「(良い受信状態)マルチパス環境」を示す受信環境情報20cを取得する
。そして、受信環境判断部17bは、観測ベクトル1の受信信号がマルチパスの環境下に
おいて良い受信状態で受信された信号であると判定する。
なお、確率モデル20d及び受信環境情報20cの種類は、これに限られず、受信状態
の良否に関わる情報や受信環境に関わる情報等を更に細分化したり、逆に省略化等して構
成しても良い。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the reception environment information 20c corresponding to the probability model 20d. In the figure, probability models 1 to 3 indicate “good reception state”, and probability models 4 to 6 indicate “bad reception state”. In addition, the probability models of “good reception state” and “bad reception state” are “open sky environment”, “indoor environment” and “multipath environment”, respectively.
It is divided into. Moreover, in FIG. 10, the output probability in each probability model 1-6 is described for description. In the figure, the output probability “20” of the probability model 3 among the probability models 1 to 6.
% "Is the highest. Here, for example, when “10%” is set as the predetermined threshold, the output probability “20%” of the probability model 3 is higher than the threshold “10%”.
When the probability model 3 is selected in FIG. 10, the reception environment determination unit 17 b acquires reception environment information 20 c indicating “(good reception state) multipath environment” corresponding to the probability model 3. Then, the reception environment determination unit 17b determines that the reception signal of the observation vector 1 is a signal received in a good reception state in a multipath environment.
Note that the types of the probability model 20d and the reception environment information 20c are not limited to this, and the information related to the quality of the reception state, the information related to the reception environment, and the like may be further subdivided or conversely omitted. good.

<測位装置における動作>
次に、第2実施形態に係る測位装置50における動作について説明する。
図11は、第2実施形態に係る測位装置50における動作を示すフローチャートである
。図11に示すフローチャートでは、図8に示す第1実施形態に係る測位装置10のフロ
ーチャートにおけるステップS130,S140,S150の動作が、それぞれステップ
S130A,S140A,S150Aの動作に置き換わっている。
<Operation in positioning device>
Next, the operation in the positioning device 50 according to the second embodiment will be described.
FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the positioning device 50 according to the second embodiment. In the flowchart shown in FIG. 11, the operations of steps S130, S140, and S150 in the flowchart of the positioning device 10 according to the first embodiment shown in FIG. 8 are replaced with the operations of steps S130A, S140A, and S150A, respectively.

ステップS110,S120では、測位装置50は、各GPS衛星1a等からの信号S
1等を受信し、観測ベクトル20aを生成して記憶部20に記憶する。
In steps S110 and S120, the positioning device 50 receives signals S from the GPS satellites 1a and the like.
1 is received, and an observation vector 20 a is generated and stored in the storage unit 20.

ステップS130Aでは、測位装置50は、判定部17における出力確率算出部17c
により、ステップS120において生成された観測ベクトル20aの1つについて、記憶
部20に記憶されている各確率モデル20dにおける出力確率を算出する。
In step S130A, the positioning device 50 outputs the output probability calculation unit 17c in the determination unit 17.
Thus, the output probability in each probability model 20d stored in the storage unit 20 is calculated for one of the observation vectors 20a generated in step S120.

ステップS140Aでは、測位装置50は、判定部17における受信環境判断部17b
により、ステップS130Aにおいて算出された各出力確率の中から、最も高く且つ所定
の閾値よりも高い出力確率を検索して、その確率モデル20dを選択する。
In step S140A, the positioning device 50 receives the reception environment determination unit 17b in the determination unit 17.
Thus, the output probability that is highest and higher than the predetermined threshold is searched from among the output probabilities calculated in step S130A, and the probability model 20d is selected.

ステップS150Aでは、測位装置50は、受信環境判断部17bにより、ステップS
140Aにおいて選択された確率モデル20dに対応する受信環境情報20cを取得する
。そして、この受信環境情報20cに基づいて、ステップS120において生成された観
測ベクトル20aの受信信号についての受信状態の良否を判定する。
In step S150A, the positioning device 50 causes the reception environment determination unit 17b to execute step S150.
The reception environment information 20c corresponding to the probability model 20d selected in 140A is acquired. Based on this reception environment information 20c, the quality of the reception state of the reception signal of the observation vector 20a generated in step S120 is determined.

ステップS160,S170では、測位装置50は、ステップS110において受信し
た信号S1等の全てについての処理が終了した場合、各観測ベクトル20aの受信状態の
良否の情報に基づいて、利用するGPS衛星を選択して測位処理を行う。
In steps S160 and S170, the positioning device 50 selects the GPS satellite to be used based on the reception status information of each observation vector 20a when the processing for all the signals S1 and the like received in step S110 is completed. To perform positioning processing.

なお、上記ステップS120は、観測ベクトル生成工程及び観測ベクトル生成機能に相
当する。また、上記ステップS130A〜S150Aは、判定工程及び判定機能に相当す
る。また、上記ステップS170は、測位工程及び測位機能に相当する。
Note that step S120 corresponds to an observation vector generation step and an observation vector generation function. Moreover, said step S130A-S150A is corresponded to a determination process and a determination function. Step S170 corresponds to a positioning process and a positioning function.

上述したように、本実施形態における測位装置50では、各GPS衛星1a等からの信
号S1等について受信状態の良否を判断するときに、各確率モデル20dにおける観測ベ
クトル20aの出力確率を基にして判断する。本実施形態では、受信状態の良否の判断条
件として、観測ベクトル20a及び確率モデル20dの要素となる「XPR」、「仰角」
及び「MeasAge」の項目を用いている。ここで、これらの判断条件を別の項目に変
更しようとした場合、ベクトル及び確率モデルの要素の構成を変更する対応によって容易
に対処することができる。また、出力確率を算出する対象となる確率モデル20dについ
て、例えば、「良い受信状態」、「悪い受信状態」等の受信状態の良否や、「オープンス
カイ環境」、「インドア環境」、「マルチパス環境」等の各種受信環境に応じた様々な組
合わせを提供することにより、測位装置50の受信環境に応じて、木目細かく且つ正確に
受信状態の良否を判定することができる。
As described above, in the positioning device 50 according to the present embodiment, when determining whether the reception state of the signal S1 from each GPS satellite 1a or the like is good or bad, based on the output probability of the observation vector 20a in each probability model 20d. to decide. In the present embodiment, “XPR” and “elevation angle”, which are elements of the observation vector 20a and the probability model 20d, are used as conditions for determining whether the reception state is good or bad.
And the item “MeasAge” is used. Here, when trying to change these determination conditions to other items, it can be easily dealt with by changing the configuration of the elements of the vector and the probability model. Further, regarding the probability model 20d for which the output probability is calculated, for example, whether the reception state such as “good reception state” or “bad reception state” is good, “open sky environment”, “indoor environment”, “multipath” By providing various combinations according to various reception environments such as “environment”, the quality of the reception state can be determined finely and accurately according to the reception environment of the positioning device 50.

第1実施形態に係る測位装置の例を示す概略図。Schematic which shows the example of the positioning apparatus which concerns on 1st Embodiment. 測位方法の例を示す概念図。The conceptual diagram which shows the example of the positioning method. 相関処理の説明図。Explanatory drawing of a correlation process. 相関積算値とコードフェーズとの関係の例を示す図。The figure which shows the example of the relationship between a correlation integrated value and a code phase. 測位装置の機能構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the function structural example of a positioning apparatus. (a)は観測ベクトル例を示す図であり、(b)は基準ベクトルの例を示す図。(A) is a figure which shows the example of an observation vector, (b) is a figure which shows the example of a reference | standard vector. 基準ベクトルに対応する受信環境情報の例を示す図。The figure which shows the example of the reception environment information corresponding to a reference | standard vector. 第1実施形態に係る測位装置における動作例を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation example in the positioning apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る測位装置の機能構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the function structural example of the positioning apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 確率モデルに対応する受信環境情報の例を示す図。The figure which shows the example of the reception environment information corresponding to a probability model. 第2実施形態に係る測位装置における動作を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement in the positioning apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h…GPS衛星、2a…建物、2b…
ビル、10,50…測位装置、11…制御部、12…表示部、13…操作部、14…計時
部、15…衛星受信部、16…観測ベクトル生成部、17…判定部、17a…類似度算出
部、17b…受信環境判断部、17c…出力確率算出部、18…測位部、20…記憶部、
20a…観測ベクトル、20b…基準ベクトル、20c…受信環境情報、20d…確率モ
デル、S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8…信号。
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h ... GPS satellites, 2a ... buildings, 2b ...
Building, 10, 50 ... Positioning device, 11 ... Control unit, 12 ... Display unit, 13 ... Operation unit, 14 ... Timekeeping unit, 15 ... Satellite reception unit, 16 ... Observation vector generation unit, 17 ... Determination unit, 17a ... Similar Degree calculation unit, 17b ... reception environment determination unit, 17c ... output probability calculation unit, 18 ... positioning unit, 20 ... storage unit,
20a ... observation vector, 20b ... reference vector, 20c ... reception environment information, 20d ... probability model, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8 ... signal.

Claims (10)

位置情報衛星の衛星電波を受信して測位処理を行う測位装置であって、
前記受信した衛星電波に基づいた観測情報を要素とする観測ベクトルを生成する観測ベ
クトル生成部と、
前記受信した衛星電波についての受信状態の良否を判定する基準となる、予め定められ
た複数の基準情報を記憶する記憶部と、
前記生成された観測ベクトル及び前記記憶されている複数の基準情報に基づいて、前記
受信状態の良否を判定する判定部と、
前記判定された受信状態の良否に基づいて、前記衛星電波を選択して前記測位処理を行
う測位部と、を有することを特徴とする測位装置。
A positioning device that performs positioning processing by receiving satellite radio waves from a location information satellite,
An observation vector generating unit that generates an observation vector whose element is observation information based on the received satellite radio wave;
A storage unit for storing a plurality of predetermined reference information, which serves as a reference for determining the quality of the received state of the received satellite radio waves;
A determination unit that determines the quality of the reception state based on the generated observation vector and the plurality of stored reference information;
And a positioning unit that selects the satellite radio wave and performs the positioning process based on the determined reception status.
前記複数の基準情報のそれぞれは、前記観測情報と同一の要素からなる基準ベクトルで
あって、
前記判定部は、
前記観測ベクトル及び前記それぞれの基準ベクトルの類似度を算出する類似度算出部と

前記算出された類似度が最も高く、且つ所定の閾値よりも当該類似度が高い前記基準ベ
クトルを前記それぞれの基準ベクトルの中から選択し、当該選択された基準ベクトルに対
応する受信環境情報に基づいて前記受信状態の良否を判定する受信環境判断部と、を有す
ることを特徴とする請求項1に記載の測位装置。
Each of the plurality of reference information is a reference vector composed of the same elements as the observation information,
The determination unit
A similarity calculator for calculating the similarity between the observation vector and the respective reference vectors;
The reference vector having the highest calculated similarity and the similarity higher than a predetermined threshold is selected from the respective reference vectors, and based on reception environment information corresponding to the selected reference vector The positioning apparatus according to claim 1, further comprising: a reception environment determination unit that determines whether the reception state is good or bad.
前記類似度算出部は、前記観測ベクトル及び前記それぞれの基準ベクトルの内積を用い
て前記類似度を算出することを特徴とする請求項2に記載の測位装置。
The positioning device according to claim 2, wherein the similarity calculation unit calculates the similarity using an inner product of the observation vector and the respective reference vectors.
前記受信環境情報は、オープンスカイ環境、インドア環境及びマルチパス環境のうち、
少なくとも1つの環境における情報を含むことを特徴とする請求項2又は3に記載の測位
装置。
The reception environment information includes an open sky environment, an indoor environment, and a multipath environment.
The positioning device according to claim 2 or 3, comprising information on at least one environment.
前記受信環境情報は、前記受信状態が良い旨を示す情報及び悪い旨を示す情報のいずれ
かを含むことを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の測位装置。
The positioning device according to any one of claims 2 to 4, wherein the reception environment information includes either information indicating that the reception state is good or information indicating that the reception state is bad.
前記複数の基準情報のそれぞれは、基準となる前記観測情報の特徴を表現した確率モデ
ルであって、
前記判定部は、
前記観測ベクトルについて、前記それぞれの確率モデルにおける出力確率を算出する出
力確率算出部と、
前記算出された出力確率が最も高く、且つ所定の閾値よりも当該出力確率が高い前記確
率モデルを前記それぞれの確率モデルの中から選択し、当該選択された確率モデルに対応
する受信環境情報に基づいて前記受信状態の良否を判定する受信環境判断部と、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の測位装置。
Each of the plurality of pieces of reference information is a probability model expressing characteristics of the observation information serving as a reference,
The determination unit
For the observation vector, an output probability calculation unit that calculates an output probability in each of the probability models;
The probability model having the highest calculated output probability and having the output probability higher than a predetermined threshold is selected from the respective probability models, and based on reception environment information corresponding to the selected probability model The positioning apparatus according to claim 1, further comprising: a reception environment determination unit that determines whether the reception state is good or bad.
前記確率モデルは、多次元正規分布により表現されることを特徴とする請求項6に記載
の測位装置。
The positioning apparatus according to claim 6, wherein the probability model is expressed by a multidimensional normal distribution.
前記観測情報は、前記位置情報衛星の仰角、前記衛星電波の信号強度、当該観測情報の
連続性及び鮮度の情報のうち、少なくとも1つの情報を含むことを特徴とする請求項1か
ら7のいずれか一項に記載の測位装置。
The observation information includes at least one of information on an elevation angle of the position information satellite, signal strength of the satellite radio wave, continuity of the observation information, and freshness information. A positioning device according to claim 1.
位置情報衛星の衛星電波を受信して測位処理を行う測位装置の制御方法であって、
前記受信した衛星電波についての受信状態の良否を判定する基準となる、予め定められ
た複数の基準情報が記憶されている状態において、
前記受信した衛星電波に基づいた観測情報を要素とする観測ベクトルを生成する観測ベ
クトル生成工程と、
前記生成された観測ベクトル及び前記記憶されている複数の基準情報に基づいて、前記
受信状態の良否を判定する判定工程と、
前記判定された受信状態の良否に基づいて、前記衛星電波を選択して前記測位処理を行
う測位工程と、を有することを特徴とする測位装置の制御方法。
A method for controlling a positioning device that performs positioning processing by receiving satellite radio waves from a position information satellite,
In a state where a plurality of predetermined reference information is stored, which is a reference for determining the quality of the received state of the received satellite radio wave,
An observation vector generation step of generating an observation vector having the observation information based on the received satellite radio wave as an element;
A determination step of determining pass / fail of the reception state based on the generated observation vector and the plurality of stored reference information;
And a positioning step of selecting the satellite radio wave and performing the positioning process based on the determined reception status.
位置情報衛星の衛星電波を受信して測位処理を行う測位装置の制御プログラムであって

前記受信した衛星電波についての受信状態の良否を判定する基準となる、予め定められ
た複数の基準情報が記憶されている状態において、
前記受信した衛星電波に基づいた観測情報を要素とする観測ベクトルを生成する観測ベ
クトル生成機能と、
前記生成された観測ベクトル及び前記記憶されている複数の基準情報に基づいて、前記
受信状態の良否を判定する判定機能と、
前記判定された受信状態の良否に基づいて、前記衛星電波を選択して前記測位処理を行
う測位機能と、を有することを特徴とする測位装置の制御プログラム。
A control program for a positioning device that performs positioning processing by receiving satellite radio waves from a position information satellite,
In a state where a plurality of predetermined reference information is stored, which is a reference for determining the quality of the received state of the received satellite radio wave,
An observation vector generation function for generating an observation vector whose element is observation information based on the received satellite radio wave;
A determination function for determining the quality of the reception state based on the generated observation vector and the plurality of stored reference information;
A positioning apparatus control program, comprising: a positioning function that selects the satellite radio wave and performs the positioning process based on the determined reception status.
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