JP3494706B2 - 測位装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、測位用衛星より送信
される電波を受信して受信点の位置情報を求める測位装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばＧＰＳ（Global Posit
ioning System ）などの測位システムにおいて、受信点
の位置を求める場合、各測位用衛星から受信点までの距
離観測のための情報および各測位用衛星の位置算出のた
めの情報を各測位用衛星から送信される測位用信号から
抽出して、３次元測位に要する数の測位用衛星からの測
位用信号を用いて、各測位用衛星の位置と各測位用衛星
から受信点までの距離とを求め、これらの各測位用衛星
の位置と各測位用衛星から受信点までの距離とから受信
点の緯度，経度，高さを求めている。

【０００３】通常、受信機側の時計は測位用衛星の時計
に正確に一致していないため、受信機側の時計の誤差も
未知数として、受信点の３次元位置の未知数３つと合わ
せて計４個の未知数を解くため、４つの測位用衛星から
の距離を測定し、受信点の３次元位置を求める（以下こ
れを「３次元測位」という。）。しかし、市街や奥深い
山中などでは、周囲の電波遮蔽物などにより、３つの測
位用衛星しか捕捉できない状況となる場合がある。例え
ば図１に示すように、測位用衛星２１と測位用衛星１０
からの電波が捕捉できずに、測位用衛星１，測位用衛星
７，測位用衛星５からの電波のみが捕捉できる状態であ
る。このような場合、従来の測位装置では、３次元測位
可能なときに求めていた受信点の高さ情報をホールドし
（いわゆる「ホールド高さ」としてそのまま用い）、緯
度，経度の測位（以下これを「２次元測位」という。）
を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
２次元測位を行う従来の測位装置においては、ホールド
高さに含まれる誤差が緯度，経度に誤差を与えるため、
ホールド高さの誤差が大きいほど緯度，経度の２次元測
位の精度が低下することになる。ここで図２に、高さ誤
差が緯度，経度誤差に与える影響のシミュレーション結
果を示す。この例では例えばホールド高さに６０ｍの誤
差があれば、２次元測位による緯度，経度には約２８ｍ
の誤差が生じ、ホールド高さに１００ｍの誤差があれ
ば、２次元測位による緯度，経度には約４０ｍの誤差が
生じることになる。このように３次元測位から２次元測
位に切り替わったときの３次元測位時の高さ情報の精度
が高いほど、２次元測位による緯度，経度の測位精度も
一般に高くなる。

【０００５】また、従来の測位装置においては３次元測
位ができずに２次元測位に切り替えた後、再び３次元測
位が可能となるまでの間、３次元測位時の高さ情報をホ
ールドして２次元測位を継続するようにしているが、移
動体が移動するにともないその高さが漸次上昇または下
降するような場合には、時間経過とともにホールド高さ
と実際の高さとの差（ホールド高さの誤差）が増大し、
２次元測位による緯度，経度の測位精度が時間経過とと
もに大きく低下することになる。従って、測位装置が道
路を走行する車両などに設けられている場合、従来は３
次元測位から２次元測位に切り替わったときの３次元測
位による最終の高さ情報をホールド高さとすることによ
って、なるべく最新の高さ情報をホールドして用いるよ
うにしていた。

【０００６】ところが、発明者らのシミュレーションに
よれば、３次元測位から２次元測位に切り替わったとき
の３次元測位による最終の高さ情報は必ずしも精度が高
くなく、それをホールド高さとして用いるには最適でな
い場合があることを見いだした。すなわち、３次元測位
による高さ情報の精度は、測位に用いた各測位用衛星の
幾何学的配置によって定まり、ＧＰＳにおいてはＶＤＯ
Ｐ（高さ方向の幾何学的精度低下率）として表される値
が小さくなる程、高さ方向の精度が高くなるが、３次元
測位から２次元測位に切り替わる直前のＶＤＯＰ値が必
ずしも小さいとは限らない。むしろ高さ方向の精度低下
率が小さい条件で３次元測位したときの高さ情報をホー
ルドして２次元測位を行った方が良い結果が得られる場
合がある。

【０００７】この発明の目的は、２次元測位において用
いるホールド高さの精度を高めて、２次元測位における
緯度，経度の測位精度を高く維持し得るようにした測位
装置を提供することにある。

【０００８】この発明の他の目的は、高さ情報のホール
ド時間を決定し、この時間を越えるような精度の低下し
た測位結果を出力しないようにした測位装置を提供する
ことにある。

【０００９】この発明のさらに他の目的は、受信点の移
動態様に応じて高さ情報のホールド時間を最適に定める
ようにして、移動体の移動態様に応じて常に２次元測位
による測位精度を高めた測位装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る測位装置は、２次元測位において用いるホールド高さ
の精度を高めるために、３次元測位で求められた高さ情
報を２次元測位の際にホールド高さとして用いる時間
（高さ情報のホールド時間）を定めるようにし、そのホ
ールド時間を、３次元測位の際の衛星の幾何学的配置に
起因する高さ方向誤差情報に基づいて決定する手段を設
ける。

【００１１】請求項２に係る測位装置は、請求項１記載
のものにおいて、３次元測位で求められた複数の高さ情
報について、２次元測位の際にホールド高さとして用い
る高さ情報のホールド時間を前記高さ方向誤差情報に基
づいてそれぞれ決定するともに、それらのホールド時間
が経過する時点が最も遅い高さ情報を前記２次元測位の
ときに用いるホールド高さとして選択する手段を設け
る。

【００１２】請求項３に係る測位装置は、請求項１また
は２に記載のものにおいて、２次元測位手段で測位する
ときにホールドされている高さ情報がないとき、測位を
中断、またはその測位結果の出力を禁止する手段を設け
る。

【００１３】請求項４に係る測位装置は、請求項１〜３
のいずれかに記載のものにおいて、受信点の移動方向の
速度または高さ方向の速度を検出する手段を設け、その
検出結果に応じて、受信点の移動方向の速度または高さ
方向の速度が速くなる程、前記高さ情報のホールド時間
を短縮させることを特徴とする。

【００１４】

【作用】この発明の請求項１に係る測位装置では、各測
位用衛星からの測位用信号が受信されて３次元測位に要
する数の測位用衛星からの測位用信号に基づき、各測位
用衛星の位置と各測位用衛星から受信点までの距離が求
められ、これらの各測位用衛星の位置と各測位用衛星か
ら受信点までの距離とから受信点の緯度，経度，高さが
求められる。またこの３次元測位により求められた受信
点の高さ情報がホールドされる。３次元測位が出来なく
なった場合には２次元測位を行うが、この２次元測位で
は、２次元測位に要する数の測位用衛星からの測位用信
号に基づき、各測位用衛星の位置と各測位用衛星から受
信点までの距離とが求められ、各測位用衛星の位置と各
測位用衛星から受信点までの距離と前記ホールドされた
高さ情報とから受信点の緯度，経度が求められる。

【００１５】一方、前記３次元測位を行うときに、各測
位用衛星の位置情報から各測位用衛星の幾何学的配置に
起因する高さ方向誤差情報が求められ、この高さ方向誤
差情報からその３次元測位により求められた高さ情報を
ホールドする時間、すなわち高さ情報有効時間が決定さ
れる。これにより、３次元測位が出来なくて２次元測位
を行うとき、それまでの３次元測位のときにホールドさ
れた高さ情報のうち有効なもの、すなわち２次元測位の
ときにまだホールドされている高さ情報が受信点の高さ
情報として用いられるが、この場合、最も新しい３次元
測位のときの高さ情報よりも、もっと過去の３次元測位
のときの高さ情報の方が有効時間が長いことがある。従
って、２次元測位のときに用いられる高さ情報が後者の
高さ情報になることもあるため、２次元測位時の精度が
高くなる。

【００１６】請求項２においては、３次元測位のとき、
得られる高さ情報ホールド時間が経過する時点が最も遅
い高さ情報を選択することになる。この結果、２次元測
位時の精度がさらに高められる。

【００１７】以上の作用について、更に詳述すれば次の
通りである。

【００１８】いま、受信点から見た４つの測位用衛星の
ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の各方向余弦をα，β，γとして、次
の行列Ａを表せば、

【００１９】その重み係数行列は

【００２０】と表せる。この重み行列（Ａ^T ・Ａ）^-1の
トレース（対角要素の和）の平方根、をＧＤＯＰとして
次のように定義することができる（ＧＤＯＰは、空間座
標に関する部分と時計に関する部分とを含む、衛星の幾
何学的配置に起因する総合的な幾何学的精度低下率であ
る）。

【００２１】ＧＤＯＰ＝√｛Trace （Ａ^T ・Ａ）^-1｝ ＝√｛σ_xx ² ＋σ_yy ² ＋σ_zz ² ＋σ_tt ² ｝ 上記ＧＤＯＰを構成する各項はそれらの距離誤差が測定
される各座標成分に何倍の影響を与えるかの重みに相当
し、本発明の高さ方向誤差情報に対応する高さ方向精度
低下率ＶＤＯＰは ＶＤＯＰ＝σ_ＺＺ で求められる。通常ＶＤＯＰは、受信点から見た各測位
用衛星の配置が高さ方向に広く均等に分布しているほど
その値が小さくなり、高さ方向の測位精度が高くなる。
逆に受信点から見た各測位用衛星の高さが同一高さに近
接しているほどＶＤＯＰの値は大きくなり、高さ方向の
測位精度が低下する。

【００２２】ここで、ＶＤＯＰ値と高さ誤差の対応関係
をシミュレーションした結果を図３に示す。例えばＶＤ
ＯＰ値が２なら約４０ｍ、６なら約１２０ｍの高さ誤差
が発生する。

【００２３】また、ここで、高さ方向の許容誤差をＧ、
ＶＤＯＰ値により定まる高さ方向の誤差をａ、受信点
（移動体）の高さ方向の速度をＶｈ、高さ情報ホールド
時間をｔｈとすれば、これらの関係は次式で示される。

【００２４】Ｇ＝ａ＋Ｖｈ・ｔｈ ∴ｔｈ＝（Ｇ−ａ）／Ｖｈ 上記図３のシミュレーション結果に基づいて、ＶＤＯＰ
値に対する高さ情報ホールド時間をシミュレーションし
た結果を図４に示す。このシミュレーション結果は、上
式の高さ方向の許容誤差Ｇと受信点（移動体）の高さ方
向の速度Ｖｈを定めたときの、高さ情報ホールド時間ｔ
ｈとＶＤＯＰとの関係を示している。図４においてＳＬ
１，ＳＬ２，ＳＬ３は上記高さ方向の許容誤差Ｇを一定
とし、高さ方向の速度Ｖｈを変化させたときの、ＶＤＯ
Ｐ値に対する高さ情報ホールド時間の関係を示す直線で
ある。ＳＬ１は受信点の高さ方向の速度が低速である場
合、ＳＬ３は高速である場合、ＳＬ２は中速である場合
をそれぞれ代表的に表している。ここでＳＬ２は、高さ
方向の許容誤差Ｇを９０ｍ、受信点（移動体）が傾斜度
約３．４度の坂道を時速３０ｋｍ／ｈで移動している
（高さ方向の速度Ｖｈが０．５ｍ／ｓである）場合のシ
ミュレーション結果である。このＳＬ２に従ってＶＤＯ
Ｐ値が２であれば高さ情報ホールド時間は１００秒、Ｖ
ＤＯＰ値が３であれば高さ情報ホールド時間を６０秒に
設定する。本発明では、このシミュレーション結果に基
づいて高さ情報のホールド時間（有効時間）を決めるこ
とになる。

【００２５】次に、３次元測位による高さ方向精度低下
率により求めた高さ情報のホールド時間（有効時間）か
ら、２次元測位に用いるホールド高さを決定する例を図
５に示す。図５において、ｔ１，ｔ２，．．．ｔ９は測
位を行った時刻であり、この例ではｔ４まで３次元測位
を行い、ｔ５以降に２次元測位を行っている。例えば時
刻ｔ１での３次元測位による測位結果（緯度，経度，高
さ）は（φ１，λ１，ｈ１）であり、時刻ｔ２での３次
元測位による測位結果は（φ２，λ２，ｈ２）である。
高さ方向精度低下率ＶＤＯＰは３次元測位を行った時の
衛星配置によって定まり、この値は時刻の経過にともな
い変化する。従って、ＶＤＯＰ値によって定まる高さ情
報ホールド時間も３次元測位を行う毎に異なる。図５に
示した例では、時刻ｔ１で３０秒、ｔ２で３２秒、ｔ３
で２２秒、ｔ４で２０秒として高さ情報ホールド時間が
それぞれ求められ、これらの時間が図中の矢線の長さで
示す時間に相当する場合、その高さ情報ホールド時間が
経過する時点が最も遅いのは、図５中に示す矢線の長さ
が最も長くなる、時刻ｔ２において求めた高さ情報ホー
ルド時間（３２秒）である。そして、時刻ｔ８では、３
次元測位が最も遅く行われたとき（ｔ４）の高さ情報ｈ
４はホールドされていなく（有効でなく）、それより以
前の３次元測位時（ｔ２）の高さ情報ｈ２がホールドさ
れている（有効である）。従って、時刻ｔ８において２
次元測位を行う場合、時刻ｔ４で３次元測位で求めてい
た高さ情報ｈ４ではなく、それよりも古い時刻ｔ２で３
次元測位により求めていた高さ情報ｈ２をホールド高さ
として用いる。一方時刻ｔ５〜ｔ７においては、高さ情
報ｈ１〜ｈ４全てがホールドされている（有効である）
ため、どれを使用することも可能であるが、ホールド時
間の経過する時点が最も遅い高さ情報ｈ２を使用する
（選択する）のが望ましい。有効な高さ情報が複数個あ
る場合は、ホールド時間の経過する時点の最も遅い高さ
情報が最も信頼性が高いからである。従って、時刻ｔ５
〜ｔ７では高さ情報ｈ２をホールド高さとして２次元測
位を行う。このように、時刻ｔ８において、ホールド高
さとしてより精度の高い高さ情報を用いることができる
ため、このような測位が何回か行われることにより、２
次元測位における緯度，経度の平均的な測位精度を高く
維持することができる。また、請求項２のように構成す
ることにより、その測位精度はさらに向上する。

【００２６】請求項３に係る測位装置では、２次元測位
時に有効な高さ情報がないとき（高さ情報がホールドさ
れていないとき）２次元測位手段による測位が中断され
るか、その測位結果の出力が無効化される。図５に示し
た例では、時刻ｔ９以降は３次元測位に要する数の測位
用衛星からの測位用信号を受信できるようになるまで
は、２次元測位手段による測位が中断されるか、その測
位結果の出力が無効化される。これにより、２次元測位
による緯度，経度方向の測位誤差が許容範囲を超えない
範囲で測位結果を有効に利用することができる。

【００２７】請求項４に係る測位装置では、受信点の移
動速度が検出されて、その移動速度に応じて高さ方向精
度低下率に対する高さ情報ホールド時間の関係が変更さ
れる。図４に示した例では、受信点の移動方向の速度ま
たは高さ方向の速度が高速になる程、曲線ＣＬ１からＣ
Ｌ３方向または直線ＳＬ１からＳＬ３方向へ移動するよ
うに、高さ方向精度低下率に対する高さ情報ホールド時
間の関係が変更される。なお、時間経過にともなうホー
ルド高さの精度低下は前述したように受信点の高さ方向
の速度に起因するものであるが、受信点の移動傾斜角が
一定であると仮定すれば、移動体の移動方向の速度だけ
検出して、その移動速度に応じて高さ方向精度低下率に
対する高さ情報ホールド時間の関係を変更してもよい。
このように、受信点の移動方向の速度または高さ方向の
速度が速くなるほど高さ情報ホールド時間が短縮される
ため、受信点の高さ方向の速度が高速になるに伴い、２
次元測位に切り替わってからの経過時間とともに累積さ
れるホールド高さの誤差を小さく抑えることができる。

【００２８】

【実施例】この発明の実施例である測位装置の全体の構
成をブロック図として図６に示す。図６においてＧＰＳ
受信機は複数の測位用衛星（ＧＰＳ衛星）からの測位用
信号を受信して、３次元測位または２次元測位により受
信点の緯度，経度，高さの測位データを求め、これをデ
ータ処理装置へ伝送する。データ処理装置はこの受信点
の測位データを基地局へ無線送信する。またデータ処理
装置はＧＰＳ受信機に対してホールド高さのデータを伝
送する。このＧＰＳ受信機とデータ処理装置は車両等の
移動体に搭載され、移動体の測位を行う。そして基地局
がこの移動体の追跡等を行う。

【００２９】図６に示したＧＰＳ受信機の構成をブロッ
ク図として図７に示す。図７において１はＧＰＳ受信ア
ンテナである。アナログ信号処理回路２ａはＧＰＳ受信
アンテナ１からの信号を中間周波変換し、ＡＤコンバー
タ２ｂはその信号をディジタルデータに変換する。信号
処理ゲートアレイ３はＡＤコンバータからディジタルデ
ータを入力し、ＣＰＵからＣ／Ａコードパターンデー
タ、Ｃ／Ａコード位相データおよびキャリア位相データ
などを入力し、Ｃ／Ａコードパターンの発生およびＣ／
Ａコードとの相関演算などを行う。時計回路４は基準発
振器を備え、その基準発振信号を分周して現在時刻を計
時する。ＣＰＵ５はＲＯＭ６に予め書き込んだプログラ
ムを実行して、信号処理ゲートアレイ３から相関データ
を読み取り、所定のループフィルタの演算を行い、信号
処理ゲートアレイ３に対してＣ／Ａコードパターンデー
タ、Ｃ／Ａコード位相データおよびキャリア位相データ
を与えることによってＣ／Ａコード位相およびキャリア
位相の同期をとり、さらに航法メッセージデータを抽出
する。またＣＰＵ５は３次元測位を行って受信点の緯
度，経度，高さ情報を求め、またこの３次元測位の際に
求めてホールドされた高さ情報（ホールド高さ）を２次
元測位しか行えない場合等に使用して受信点の緯度，経
度情報を確定する。ＲＡＭ７はこれらの処理の実行に際
してワーキングエリアとして用いる。データ伝送インタ
フェース８は３次元測位または２次元測位により求めた
受信点の緯度，経度，高さの測位データとともに、３次
元測位による測位データであるか、２次元測位による測
位データであるかの区別を示す測位モードデータをデー
タ処理装置へ伝送する。またこのデータ伝送インタフェ
ース８を介してデータ処理装置から、２次元測位の際に
用いるホールド高さのデータを入力する。

【００３０】図８は図６に示したデータ処理装置の構成
を示すブロック図である。図８においてＣＰＵ１９はＲ
ＯＭ２０に予め書き込んだプログラムを実行して以下に
述べる各種処理を行い、ＲＡＭ２１はそれらの処理に際
して各種ワーキングエリアとして用いる。また、上記ホ
ールド高さを記憶する。距離センサ１１は移動体の移動
距離を検出する。例えばこの測位用装置を搭載する移動
体が車輪走行する車両である場合には、車輪の回転量を
検出する。ＣＰＵ１９はインタフェース１２を介して距
離センサの検出結果を読み取る。傾斜角センサ１３は移
動体の移動方向の傾斜角を検出し、ＣＰＵ１９はインタ
フェース１４を介してその値を読み取る。方位センサ１
５は移動体の移動方向を検出する。ＣＰＵ１９はインタ
フェース１６を介してその検出値を読み取る。データ伝
送インタフェース１７はＧＰＳ受信機との間でデータ伝
送制御を行い、ＣＰＵ１９はデータ伝送インタフェース
１７を介してＧＰＳ受信機から測位データおよび測位モ
ードのデータを読み取り、またＧＰＳ受信機に対して、
ホールド高さのデータを伝送する。時計回路１８は現在
時刻を計時する。送信機２３は基地局に対して移動体の
測位データなどを無線送信する。ＣＰＵ１９はインタフ
ェース２２を介して送信機２３へ送信すべきデータを出
力する。

【００３１】次に、ＧＰＳ受信機の処理内容をフローチ
ャートとして図９〜図１２に示す。

【００３２】図９は航法メッセージ抽出処理の手順であ
り、ＧＰＳ受信機は各測位用衛星からの測位用信号に重
畳されている航法メッセージから軌道情報を抽出し、こ
れを編集して各測位用衛星ごとに軌道情報をデータベー
スとして記憶する。

【００３３】図１０は測位処理の手順を示すフローチャ
ートであり、まず各測位用衛星から受信点までの電波伝
搬時間に基づき、各測位用衛星から受信点までの擬似距
離を求める（ｎ１）。続いて、各測位用衛星の軌道情報
に基づき、上記擬似距離抽出時の時刻における各測位用
衛星の位置を算出する（ｎ２）。そして、捕捉している
測位用衛星の数が４以上であればこれらの測位用衛星か
ら受信点までの擬似距離と各測位用衛星の位置とから受
信点の緯度，経度，高さ（φｎ，λｎ，ｈｎ）を求める
（ｎ３→ｎ４）。また、各測位用衛星の配置から前述し
たＶＤＯＰ値を算出する（ｎ５）。捕捉している衛星の
数が３であれば、既に求めているホールド高さＨを受信
点の既知の高さ情報として２次元測位を行う（ｎ３→ｎ
６）。

【００３４】図１１はデータ処理装置へのデータ出力処
理の内容を示すフローチャートであり、ＧＰＳ受信機は
３次元測位による測位データであるのか２次元測位によ
る測位データであるのかを区別する測位モードデータと
ともに測位データ（φｎ，λｎ，ｈｎ）をデータ処理装
置へ出力する。また、３次元測位の場合にはＶＤＯＰ値
も出力する。

【００３５】図１２はデータ処理装置からのデータ入力
処理の内容を示すフローチャートであり、ＧＰＳ受信機
は２次元測位を行う際に用いるホールド高さのデータＨ
ｈｏｌｄをデータ処理装置から入力する。

【００３６】次に、データ処理装置の処理内容をフロー
チャートとして図１３〜図１７に示す。

【００３７】図１３は推測航法処理の手順を示すフロー
チャートであり、まず図８に示した距離センサ１１およ
び方位センサ１５の各センサの検出値を入力し（ｎ１
１）、これらをもとに移動体の現在位置をＧＰＳ受信機
による測位とは独立して求める（ｎ１２）。また、移動
体の移動速度を算出し、傾斜角センサ１３から読み取っ
た移動体の移動方向の傾斜角と上記移動体の移動速度と
から移動体の高さ方向の速度を求める（ｎ１３）。すな
わち、移動体の移動速度をＶ、移動方向の傾斜角をθと
すれば、高さ方向の速度ＶｈはＶｈ＝ｓｉｎθで求める
（ｎ１４）。そして、高さ方向の速度に応じて、ＶＤＯ
Ｐ値に対する高さ情報のホールド時間の関係を設定する
（ｎ１５）。この関係は移動体の高さ方向の速度をパラ
メータとしてＶＤＯＰ値に対する高さ情報ホールド時間
の関係を表す式のデータとして定めておくか、その関係
をテーブルとして記憶する。後述するように、この関係
から移動体の高さ方向の速度とＶＤＯＰ値を入力値、高
さ情報ホールド時間を出力値とする演算処理を行うこと
によって、ホールド高さのホールド時間を求める。

【００３８】なお、図１３に示した例では移動体の移動
速度とその移動方向の傾斜角とから移動体の高さ方向の
速度を算出して、その高さ方向の速度に応じて、ＶＤＯ
Ｐ値に対する高さ情報ホールド時間の関係を設定する例
を示したが、移動体の移動傾斜角が大きくならない場合
や略一定傾斜角を保つような場合には、移動体の移動方
向の傾斜角を検出することなく、移動体の移動速度のみ
を検出して、その移動速度に応じて、ＶＤＯＰ値に対す
る高さ情報ホールド時間の関係を設定するようにしても
よい。

【００３９】図１４はＧＰＳ受信機からのデータ入力処
理の内容を示すフローチャートであり、３次元測位によ
る測位データであるのか２次元測位による測位データで
あるのかを区別する測位モードデータとともに測位デー
タ（φｎ，λｎ，ｈｎ）をＧＰＳ受信機から入力する。
また、３次元測位の場合にはＶＤＯＰ値も入力する。

【００４０】図１５はホールド高さ等の決定処理の手順
を示すフローチャートであり、まずＶＤＯＰ値から高さ
情報のホールド時間ｔｈを決定する（ｎ２１）。このＶ
ＤＯＰ値に対する高さ情報ホールド時間ｔｈの関係は、
図１３に示したステップｎ１５の処理によって既に定め
られていて、ここでは移動体の高さ方向の速度とＶＤＯ
Ｐ値を入力値、高さ情報ホールド時間を出力値とする演
算処理を行うことによって、高さ情報のホールド時間を
求める。その後、現在時刻に上記高さ情報ホールド時間
ｔｈを加算することにより高さ情報の有効時限Ｔｈを求
める（ｎ２２）。その後、高さ情報有効時限ＴｈとＴho
ldとの大小比較を行う（ｎ２３）。ここでＴholdはそれ
までに求められているホールド高さの有効時限であり、
Ｔｈ＞Ｔholdの関係であれば、今回の３次元測位により
求めた高さ情報ｈｎを新たなホールド高さＨとして設定
し、今回求めた高さ情報の有効時限Ｔｈをホールド高さ
の有効時限Ｔholdとして記憶する（ｎ２４→ｎ２５）。
もしＴｈ≦Ｔholdの関係であれば、ホールド高さＨhold
およびホールド高さの有効時限Ｔholdの更新は行わな
い。

【００４１】図１６はＧＰＳ受信機へのデータ出力処理
の内容を示すフローチャートであり、２次元測位の際に
用いるホールド高さのデータＨholdをＧＰＳ受信機へ出
力する。

【００４２】図１７は基地局に対する測位データの送信
処理内容を示すフローチャートである。まず、３次元測
位による測位データが求められている場合には測位デー
タとともに、その測位データが３次元測位によるもので
あることを示す測位モードデータを基地局へ無線送信す
る（ｎ３１→ｎ３２）。２次元測位による測位データが
求められている場合には、現在時刻とホールド高さの有
効時限Ｔholdとの大小比較を行い、現在時刻が未だホー
ルド高さの有効時限Ｔholdを過ぎていない場合には、２
次元測位による測位データとともに、その測位データが
２次元測位によるものであることを示す測位モードデー
タを基地局へ無線送信する（ｎ３３→ｎ３４）。もし現
在時刻が既にホールド高さの有効時限Ｔholdを過ぎてい
る場合には、推測航法による測位データとともに、その
測位データが推測航法によるものであることを示す測位
モードデータを基地局へ無線送信する（ｎ３５）。

【００４３】なお、図１７に示した例では現在時刻がホ
ールド高さの有効時限Ｔholdを過ぎている場合に、推測
航法による測位データを出力することによってＧＰＳ受
信機の求めた２次元測位の結果の出力を禁止する例を示
したが、現在時刻がホールド高さの有効時限Ｔholdを過
ぎている場合に、ＧＰＳ受信機の２次元測位を中断した
り、又は測位結果の出力を禁止するように構成すること
によって、測位精度の低下した２次元測位の結果を出力
しないようにしてもよい。図１８は、このように構成す
る場合の構成例を示すものである。図１８の（Ａ）の例
では、データ処理装置からＧＰＳ受信機に対して予め上
記ホールド高さの有効時限Ｔholdの値を与えるように
し、ＧＰＳ受信機はステップｎ４０において現在時刻が
ホールド高さの有効時限Ｔholdを過ぎている場合には測
位を中断する。また、同図の（Ｂ）の例では、データ処
理装置は現在時刻がホールド高さの有効時限Ｔholdを過
ぎているとき測位結果の出力を禁止する。

【００４４】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る測位装置によ
れば、２次元測位においてより精度の高い高さ情報が用
いられる確率が高くなるため、２元測位における緯度，
経度の平均的な測位精度が高くなる。

【００４５】請求項２に係る測位装置では、上記測位精
度がさらに良くなる。

【００４６】請求項３に係る測位装置によれば、現在時
刻が前記高さ情報有効時限を過ぎたとき２次元測位手段
による測位が中断されるか、その測位結果の出力が無効
化されるため、２次元測位による緯度，経度方向の測位
誤差が許容範囲を越えない範囲で測位結果を有効に利用
することができる。

【００４７】請求項４に係る測位装置によれば、受信点
の移動方向の速度または高さ方向の速度が速くなるほど
高さ情報ホールド時間が短縮されるため、受信点の高さ
方向の速度が高速になるに伴い、２次元測位に切り替わ
ってからの経過時間とともに累積されるホールド高さの
誤差を小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の測位装置における測位用衛星と測位
装置との関係を示す図である。

【図２】２次元測位における高さ誤差とそれが緯度，経
度に与える誤差との関係を示す図である。

【図３】ＶＤＯＰ値と高さ誤差との関係を示すシミュレ
ーション図である。

【図４】ＶＤＯＰ値と高さ情報ホールド時間との関係を
示すシミュレーション図である。

【図５】３次元測位による高さ方向精度低下率により求
めた高さ情報ホールド時間から、２次元測位に用いるホ
ールド高さを決定する例を示す図である。

【図６】この発明の実施例である測位装置の構成を示す
ブロック図である。

【図７】図６に示すＧＰＳ受信機の構成を示すブロック
図である。

【図８】図６に示すデータ処理装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】ＧＰＳ受信機の行う航法メッセージ抽出処理の
手順を示すフローチャートである。

【図１０】ＧＰＳ受信機の行う測位処理の手順を示すフ
ローチャートである。

【図１１】ＧＰＳ受信機の行うデータ処理装置へのデー
タ出力処理の内容を示すフローチャートである。

【図１２】ＧＰＳ受信機の行うデータ処理装置からのデ
ータ入力処理の内容を示すフローチャートである。

【図１３】データ処理装置の行う推測航法処理の手順を
示すフローチャートである。

【図１４】データ処理装置の行うＧＰＳ受信機からのデ
ータ入力処理の内容を示すフローチャートである。

【図１５】データ処理装置の行うホールド高さ等の決定
処理の手順を示すフローチャートである。

【図１６】データ処理装置の行うＧＰＳ受信機へのデー
タ出力処理の内容を示すフローチャートである。

【図１７】データ処理装置の行う測位データ送信処理の
手順を示すフローチャートである。

【図１８】（Ａ），（Ｂ）は，各々本発明の他の実施例
の構成を示すフローチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−276477（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−353783（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−297104（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−213996（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−213997（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−26678（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−107332（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−323873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−182588（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−137086（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元測位に要する数の測位用衛星から
   の測位用信号を受信して、受信点の緯度，経度，高さを
   測位する３次元測位手段と、該３次元測位手段により求
   められた受信点の高さ情報をホールドする高さ情報ホー
   ルド手段と、 ２次元測位に要する数の測位用衛星からの測位用信号を
   受信して前記ホールドされた高さ情報を用いて受信点の
   緯度，経度を測位する２次元測位手段とを備えた測位装
   置において、 ３次元測位手段により、前記測位用信号を受信したと
   き、その信号に含まれる各測位用衛星の位置情報から各
   測位用衛星の幾何学的配置に起因する高さ方向誤差情報
   を求める高さ方向誤差情報算出手段と、 前記高さ情報ホールド手段によりホールドする時間を、
   前記高さ方向誤差情報に基づいて決定する高さ情報ホー
   ルド時間決定手段と、を設けたことを特徴とする測位装
   置。
2. 【請求項２】 前記３次元測位手段で測位するときに得
   られる受信点の高さ情報が複数個あるとき、それらの高
   さ情報のホールド時間が経過する時点が最も遅い高さ情
   報を前記２次元測位のときに用いる高さ情報として選択
   する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の測位
   装置。
3. 【請求項３】 ２次元測位手段で測位するときにホール
   ドされている高さ情報がないとき、測位を中断、または
   その測位結果の出力を禁止する手段を設けた請求項１ま
   たは２記載の測位装置。
4. 【請求項４】 受信点の移動方向の速度または高さ方向
   の速度を検出する移動速度検出手段を設け、前記高さ情
   報ホールド時間決定手段は前記移動速度検出手段の検出
   結果に応じて、受信点の移動方向の速度または高さ方向
   の速度が速くなる程、前記高さ情報のホールド時間を短
   縮させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
   載の測位装置。