JP6495664B2 - 方位算出装置、方位算出方法、方位算出プログラム、および、移動体 - Google Patents

Description

本発明は、測位信号を用いて物体の方位を算出する方位算出装置、方位算出方法、および方位算出プログラムに関する。

現在、自動車等の移動体の方位を算出する方位算出装置が各種実用化されている。方位算出装置には、ＧＰＳ信号等の測位信号を用いて方位を算出する装置、地磁気センサを用いて方位を算出する装置等がある。

測位信号を用いて方位を算出する方位算出装置として、特許文献１には、次に示す構成が記載されている。

特許文献１の方位算出装置は、無指向性アンテナ、指向性アンテナ、位置情報算出部、および、方位算出用の回路部を備える。位置情報算出部は、無指向性アンテナで受信したＧＰＳ信号に基づいて、方位算出装置の位置、および、各ＧＰＳ衛星の位置を算出する。方位算出用の回路部は、方位算出装置の位置および各ＧＰＳ衛星の位置から各ＧＰＳ衛星の絶対方位を算出する。

指向性アンテナは、回動しながら、各ＧＰＳ信号を受信する。方位算出用の回路部は、指向性アンテナで受信した各ＧＰＳ信号の受信強度の回転方向の分布から指向性アンテナの向いている方向を算出する。方位算出用の回路部は、ＧＰＳ信号の受信強度が最大となる指向性アンテナの回転角と、受信強度が最大となるＧＰＳ信号を送信したＧＰＳ衛星の方位とから、移動体の方位を算出する。

特開平１１−２３１０３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方位算出装置では、無指向性アンテナと指向性アンテナを用いており、さらに、指向性アンテナを回動させる機構を備える。このため、方位算出装置を簡素で小型に構成することができない。

また、装置の位置およびＧＰＳ衛星の位置を算出するためのＧＰＳ信号と、特定方向（受信感度が最大となる方向）を算出するためのＧＰＳ信号が異なるアンテナから供給されるため、信号経路が複雑になってしまう。

したがって、本発明の目的は、簡素な構成で且つ小型の方位算出装置を提供することにある。

この発明の方位算出装置は、アンテナ、受信部、衛星振り分け部、指標算出部、および、方位算出部を備える。アンテナは、測位信号を送信する測位衛星の位置によって測位信号の受信環境が変化する位置に配置されている。アンテナは、複数の測位衛星からの測位信号を受信する。受信部は、測位信号を用いて、アンテナの位置および複数の測位衛星の位置を算出する。衛星振り分け部は、アンテナ位置を基準とした第１領域と第２領域とのいずれかに複数の測位衛星をそれぞれ割り当てる。指標算出部は、第１領域に割り当てられた測位衛星からの測位信号の信号強度から得られる第１指標値と第２領域に割り当てられた測位衛星からの測位信号の信号強度から得られる第２指標値とを算出する。方位算出部は、第１指標値と第２指標値との差から方位を算出する。

また、この発明の方位算出装置では、衛星振り分け部は、アンテナの位置を基準とした座標系において複数の測位衛星の方位を算出する。衛星振り分け部は、アンテナの位置を基準とした座標系での方位を用いて、第１領域と第２の領域のいずれかに複数の測位衛星を割り当てる。

この構成では、１基のアンテナで受信した複数の測位衛星の測位信号で方位が算出される。

また、この発明の方位算出装置では、衛星振り分け部は、アンテナの位置を基準にして第１領域と第２領域を回転させる。方位算出部は、回転の角度毎に第１指標値と第２指標値との差を算出する。方位算出部は、角度による差の変化特性から方位を算出する。

この構成では、アンテナを機構的に回転させる必要が無い。

また、この発明の方位算出装置では、方位算出部は、差の変化特性を周期関数でフィッティングした結果を用いて方位を算出する。

この構成では、差の変化特性にバラツキがあっても、方位を正確に算出できる。

また、この発明の方位算出装置では、指標算出部は、第１領域に割り当てられた複数の測位信号の信号強度の平均値によって第１指標値を算出する。指標算出部は、第２領域に割り当てられた複数の測位信号の信号強度の平均値によって第２指標値を算出する。

この構成では、各測位信号の信号強度にバラツキあっても、方位を正確に算出できる。

この発明によれば、簡素な構成で小型の方位算出装置を実現できる。

本発明の実施形態に係る方位算出装置の構成を示すブロック図 本発明の実施形態に係る方位算出装置のアンテナの設置態様を示す図 本発明の実施形態に係る各領域へのＧＰＳ衛星の割り当て（第１振り分け態様）を示す図 本発明の実施形態に係る各領域へのＧＰＳ衛星の割り当て（第２振り分け態様）を示す図 本発明の実施形態に係る基準方位ＡＺ毎の差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの値を示す散布図 本発明の実施形態に係る基準方位ＡＺ毎の差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの値を示すグラフ 本発明の実施形態に係る方位算出方法のフローチャート

本発明の実施形態に係る方位算出装置、方位算出方法、および方位算出プログラムについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る方位算出装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施形態に係る方位算出装置のアンテナの設置態様を示す図である。なお、本実施形態では、測位衛星としてＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星、測位信号としてＧＰＳ信号を用いる態様を示すが、他のＧＮＳＳ（Ｇｒｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の測位衛星および測位信号を用いてもよい。

方位算出装置１０は、アンテナ１１、受信部１２、Ｃ／Ｎｏ測定部１３、衛星振り分け部１４、指標算出部１５、および、方位算出部１６を備える。

アンテナ１１は、無指向性アンテナである。したがって、アンテナ１１は、受波面側の略全域でほぼ同じ受信感度で、ＧＰＳ信号を受信できる。アンテナ１１は、各ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信して、受信部１２に出力する。

アンテナ１１は、車両（本発明の方位算出対象の物体に相当する。）９０に配置されている。より具体的には、アンテナ１１は、車両９０のダッシュボード９１上に配置されている。アンテナ１１は、受波面が天頂側を向き、且つ天頂方向に対して受波面が直交するように配置されている。すなわち、アンテナ１１の受波面は、地表面座標系における鉛直方向に直交するように配置されている。

このように配置することによって、図２に示すように、アンテナ１１の受波面の天頂側の領域は、方位によって受信環境が異なる。具体的には、図２の例であれば、車両９０のフロント側に存在するＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ａ，ＳＡＴ_Ｂ，ＳＡＴ_Ｃから送信されたＧＰＳ信号は、フロントガラス９２に対して略直交するように入射して、アンテナ１１で受信される。したがって、ＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ａ，ＳＡＴ_Ｂ，ＳＡＴ_Ｃから送信されたＧＰＳ信号は、車両９０による損失が殆ど生じることなく、アンテナ１１で受信される。一方、車両９０のリア側に存在するＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ｄ，ＳＡＴ_Ｅ，ＳＡＴ_Ｆから送信されたＧＰＳ信号は、車両９０のボディ等が電波障害物として作用し、また、フロントガラス９２に対する入射角が小さくなることにより、減衰されてアンテナ１１で受信される。すなわち、本実施形態の構成では、車両９０のフロント側のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に対するアンテナ１１の受信環境は、車両９０のリア側のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に対するアンテナ１１の受信環境よりも良好である。

受信部１２は、ＧＰＳ信号を捕捉して追尾する。受信部１２は、ＧＰＳ信号から航法メッセージを復調して、アルマナックおよびエフェメリスを取得する。受信部１２は、アルマナックおよびエフェメリスから各ＧＰＳ衛星の位置を算出する。各ＧＰＳ衛星の位置は、地球固定座標系（地球基準座標系）によって取得する。

受信部１２は、追尾したＧＰＳ信号を用いて、アンテナ１１の位置（車両９０の位置）を算出（測位）する。なお、ＧＰＳ信号の捕捉方法、追尾方法、および測位方法は、既知のＧＮＳＳ信号の受信装置やＧＮＳＳの測位装置と同じである。アンテナ１１の位置は、地球固定座標系（地球基準座標系）によって取得する。

受信部１２は、アンテナ１１の位置および各ＧＰＳ衛星の位置を、衛星振り分け部１４に出力する。

Ｃ／Ｎｏ測定部１３は、追尾しているＧＰＳ信号毎にＣ／Ｎｏ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）を算出する。ＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏの測定方法も、既知のＧＮＳＳ信号の受信装置と同じである。Ｃ／Ｎｏ算出部１３は、Ｃ／Ｎｏを、ＧＰＳ衛星に関連付けした状態で、指標算出部１５に出力する。

衛星振り分け部１４は、アンテナ１１の位置および各ＧＰＳ衛星の位置から、アンテナ１１を基準とした各ＧＰＳ衛星の方位を算出する。この方位は、アンテナ１１の位置を原点とする地表面座標系によって現される。したがって、衛星振り分け部１４は、地球固定座標系と地表面座標系との座標変換を利用して、アンテナ１１の位置を基準とした各ＧＰＳ衛星の方位を算出する。

図３、図４は、本発明の実施形態に係るＧＰＳ衛星の各領域への割り当てを示す図である。図３、図４は、アンテナ１１の位置を基準とした地表面座標系によって表されている。図３と図４では、ＧＰＳ衛星を割り当てる領域の設定が異なる。

図３、図４において、（Ａ）の記号の付いていない角度は、アンテナ１１の位置を含む受波面に平行な面における角度（ＧＰＳ衛星の位置を受波面に平行な面に投影した角度）を示す。なお、図３、図４では説明の便宜上、０°の方位が北を示し、角度は北から東を通って南に回転する方向の角度を正の角度としている。

図３、図４において、（Ａ）の記号の付いている角度は、アンテナ１１から各ＧＰＳ衛星を視た仰角を示す。図３、図４では、円の中心に近づくほど仰角が高く、円の中心から遠ざかるほど仰角が低くなるように設定されている。

衛星振り分け部１４は、地表面座標系の原点であるアンテナ１１の位置（座標）を中心位置（座標）とする球体を設定する。衛星振り分け部１４は、アンテナ１１の受波面側の半球の領域を、図３に示すように第１領域と第２領域とに分割する。第１領域と第２領域は同じ形状である。したがって、第１領域および第２領域は、アンテナ１１の位置を中心位置とした球体における１／４の領域である。

衛星振り分け部１４は、図３、図４に示すように、地表面座標系においてアンテナ１１の位置を通る鉛直方向の直線を回転軸として、第１領域と第２領域を回転させる。具体的には、図３、図４に示すように、アンテナ１１の位置を基準にして回転角の設定用の基準方位ＡＺを設定する。第１領域と第２領域は、基準方位ＡＺに直交し且つアンテナ１１の位置を含む平面で半球の領域を半分に分割することによって設定されている。衛星振り分け部１４は、このように設定した基準方位ＡＺを前記回転軸の周りで回転させる。

例えば、図３に示すように、第１の振り分け態様では、基準方位ＡＺは、地表面座標系の受波面に平行な面内において０°の方向である。第１領域（ＲＥ_Ａ１）は、受波面に平行な面において０°を含む２７０°から９０°までの範囲に対応する半球の領域である。第２領域（ＲＥ_Ｂ１）は、受波面に平行な面において１８０°を含む９０°から２７０°までの範囲に対応する半球の領域である。

一方、図４に示すように、第２の振り分け態様では、基準方位ＡＺは、地表面座標系の受波面に平行な面内において４５°の方向である。第１領域（ＲＥ_Ａ２）は、受波面に平行な面において４５°を含む３１５°から１３５°までの範囲に対応する半球の領域である。第２領域（ＲＥ_Ｂ２）は、受波面に平行な面において２２５°を含む１３５°から３１５°までの範囲に対応する半球の領域である。

衛星振り分け部１４は、このような回転によって第１領域と第２領域を設定する処理を、所定の回転角ピッチ（例えば、５°ピッチ等）で行う。衛星振り分け部１４は、受波面に平行な面おける３６０°分（全周分）に亘って第１領域と第２領域を回転させる。なお、衛星振り分け部１４は、少なくとも受波面における１８０°分（半周分）に亘って第１領域と第２領域を回転させればよい。

衛星振り分け部１４は、地表面座標系での各ＧＰＳ衛星の方位を用いて、各ＧＰＳ衛星を第１領域と第２領域のいずれかに割り当てる。具体的な例として、図３に示す第１の振り分け態様では、衛星振り分け部１４は、基準方位ＡＺ_１に対して、ＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ａ，ＳＡＴ_Ｂ，ＳＡＴ_Ｃを第１領域（ＲＥ_Ａ１）に割り当て、ＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ｄ，ＳＡＴ_Ｅ，ＳＡＴ_Ｆを第２領域（ＲＥ_Ｂ１）に割り当てる。図４に示す第２の振り分け態様では、衛星振り分け部１４は、基準方位ＡＺ_２に対して、ＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ａ，ＳＡＴ_Ｂ，ＳＡＴ_Ｆを第１領域（ＲＥ_Ａ２）に割り当て、ＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ｃ，ＳＡＴ_Ｄ，ＳＡＴ_Ｅを第２領域（ＲＥ_Ｂ２）に割り当てる。衛星振り分け部１４はこのＧＰＳ衛星の割り当てを、各基準方位ＡＺ（ＡＺ_１，ＡＺ_２，・・・）に対して行う。

衛星振り分け部１４は、基準方位ＡＺ、第１領域に割り当てられたＧＰＳ衛星、および、第２領域に割り当てられたＧＰＳ衛星の組み合わせを、指標算出部１５に出力する。

指標算出部１５は、領域毎に、当該領域に割り当てられた複数のＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏの平均値を算出する。この平均値が本発明の指標値に相当する。具体的には、指標算出部１５は、第１領域に割り当てられたＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏの平均値を算出して、第１指標値とする。指標算出部１５は、第２領域に割り当てられたＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏの平均値を算出して、第２指標値とする。この処理は、振り分け態様毎に行われる。

例えば、図３に示すように、第１振り分け態様では、指標算出部１５は、第１指標値である第１領域（ＲＥ_Ａ１）に対応するＣ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａ１）を、ＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ａ，ＳＡＴ_Ｂ，ＳＡＴ_ＣのＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏの平均値から算出する。指標算出部１５は、第２指標値である第２領域（ＲＥ_Ｂ１）に対応するＣ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ｂ１）を、ＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ｄ，ＳＡＴ_Ｅ，ＳＡＴ_ＦのＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏの平均値から算出する。

また、図４に示すように、第２振り分け態様では、指標算出部１５は、第１指標値である第１領域（ＲＥ_Ａ２）に対応するＣ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａ２）を、ＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ａ，ＳＡＴ_Ｂ，ＳＡＴ_ＦのＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏの平均値から算出する。指標算出部１５は、第２指標値である第２領域（ＲＥ_Ｂ２）に対応するＣ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ｂ２）を、ＧＰＳ衛星ＳＡＴ_Ｃ，ＳＡＴ_Ｄ，ＳＡＴ_ＥのＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏの平均値から算出する。

指標算出部１５は、基準方位ＡＺ、第１指標値、および第２指標値の組合せを、方位算出部１６に出力する。

方位算出部１６は、振り分け態様毎に、第１指標値と第２指標値の差を算出する。具体的に、図３に示す第１振り分け態様に対して、方位算出部１６は、平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａ１）から平均値Ｃ／Ｎｏ（Ｂ１）を減算して、差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏ（１）を算出する。図４に示す第２振り分け態様に対して、方位算出部１６は、平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａ２）から平均値Ｃ／Ｎｏ（Ｂ２）を減算して、差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏ（２）を算出する。

図５は、基準方位ＡＺ毎の差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの値を示す散布図である。図５において、円の中心に近づくほどＤｉｆｆＣ／Ｎｏが低く、円の中心から放射方向に沿って遠くなるほどＤｉｆｆＣ／Ｎｏが高くなる。

図６は、基準方位ＡＺ毎の差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの値を示すグラフである。図６において、横軸は基準方位ＡＺであり、縦軸は差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏである。なお、図６には、オープンスカイの場合の差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏも示している（図６の破線参照）。図６の破線に示すように、オープンスカイの場合には、差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏは、基準方位ＡＺに影響されることなく、「０」となる。

方位算出部１６は、基準方位ＡＺによる差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの変化の特性を取得する。方位算出部１６は、基準方位ＡＺによる差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの変化の特性から、地表面座標系における方位（例えば、車両９０の前方を示す方位）を算出する。

例えば、方位算出部１６は、次の方法で方位を算出する。方位算出部１６は、基準方位ＡＺによる差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの変化特性を関数化する。この際、方位算出部１６は、関数として周期関数、より具体的にはｃｏｓ関数を用い、当該周期関数によって変化特性をフィッティング処理する。

ｃｏｓ関数は、例えば、次の式によって設定される。

ＤｉｆｆＣ／Ｎｏ＝Ａ×ｃｏｓ（ＡＺ＋ψ） −（式１）
なお、Ａは振幅、ψは初期位相である。

そして、方位算出部１６は、各基準方位ＡＺ、および、この基準方位ＡＺに対応する差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏを（式１）に代入して、最小二乗法等を適用することで、振幅Ａ、および初期位相ψを算出する。

ここで、初期位相ψは、差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの最大値を示す基準方位に対応する。差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏが最大値を示す方位は、受信強度が最も高い方向から受信強度が最も低い方向を引いた態様に相当する。図２に示すように、車両９０のダッシュボード９１にアンテナ１１が配置された場合、前述のように、車両９０の前方の受信環境が後方の受信環境よりも良好である。したがって、ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの最大値を示す基準方位は、車両９０の前方となる。これにより、初期位相ψを算出することによって、車両９０の前方方向を示す方位を算出できる。例えば、図５、図６の例では、絶対方位で２２５°付近の方向が車両９０の前方方向（車両９０の方位）であると判定できる。

このように、本実施形態の構成を用いることによって、方位算出装置１０のアンテナ１１が配置される車両９０の方位を正確且つ確実に算出できる。この際、１基のアンテナ１１の出力を１つの信号経路で取得した結果のみによって、方位を算出できる。したがって、より簡素な構成で正確且つ確実に方位を算出できる。また、アンテナ１１を回動させる機構を必要とせず、より簡素な構成で方位を算出できる。また、本実施形態の構成では、車両９０が静止していても、１基のアンテナ１１の受信信号だけで、方位を算出できる。

また、方位の算出にフィッティング関数を用いることによって、観測誤差等によって差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏにバラツキが生じても、当該バラツキの影響を抑制し、方位をより正確に算出できる。

上述の説明では、受信部１２、Ｃ／Ｎｏ測定部１３、衛星振り分け部１４、指標算出部１５、および、方位算出部１６を個別に構成する態様を説明したが、これらの機能部の処理をプログラミング化して、コンピュータ等の演算処理装置で実行するようにしてもよい。この場合、演算処理装置は、次のフローに示す処理を実行する。図７は、本発明の実施形態に係る方位算出方法のフローチャートである。

演算処理装置は、アンテナ１１で受信したＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏを算出する（Ｓ１０１）。演算処理装置は、ＧＰＳ信号を受信したＧＰＳ衛星の位置を算出する（Ｓ１０２）。このＧＰＳ衛星の位置は、地球固定座標系で得られる。

演算処理装置は、受信して捕捉追尾したＧＰＳ信号の追尾結果を用いて、アンテナ１１の位置を算出（測位）する（Ｓ１０３）。このアンテナ１１の位置は、地球固定座標系で得られる。

演算処理装置は、地球固定座標系とアンテナ１１の位置を基準位置とする地表面座標系との座標変換を用いて、アンテナ１１の位置を基準としたＧＰＳ衛星の方位（地表面座標系における方位）を算出する。演算処理装置は、アンテナ１１の位置を基準にして、地表面座標系で設定されたアンテナ１１の受波面側の半球の領域を第１領域と第２領域とに分割して設定する（Ｓ１０４）。

演算処理装置は、地表面座標系におけるＧＰＳ衛星の方位を用いて、各ＧＰＳ衛星を第１領域と第２領域のいずれかに割り当てる（Ｓ１０５）。

演算処理装置は、第１領域に割り当てられた複数のＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａ）を算出する（Ｓ１０６）。演算処理装置は、第２領域に割り当てられた複数のＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号のＣ／Ｎｏの平均値Ｃ／Ｎｏ（Ｂ）を算出する（Ｓ１０７）。

演算処理装置は、第１領域の平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａ）と第２領域の平均値Ｃ／Ｎｏ（Ｂ）との差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏを算出する（Ｓ１０８）。

演算処理装置は、地表面座標系において、アンテナ１１の位置を基準にして第１領域と第２領域の設定を回転させる。演算処理装置は、第１領域と第２領域の設定を３６０°に亘って回転させていなければ（Ｓ１０９：Ｎｏ）、予め設定した角度ピッチで第１領域および第２領域を回転させる（Ｓ１１０）。そして、回転させた新たな第１領域と第２領域の設定において、第１領域の平均値Ｃ／Ｎｏ（Ａ）、第２領域の平均値Ｃ／Ｎｏ（Ｂ）、およびこれらの平均値の差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏを算出する。

演算処理装置は、第１領域と第２領域の設定を３６０°に亘って回転させていれば（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、回転角度（基準方位ＡＺ）による差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの変化の特性から方位ψを算出する（Ｓ１１１）。

このような方法を用いることによって、アンテナ１１を動かすことなく、方位を容易に算出できる。

なお、上述の説明では、フィッティング用の関数として、ｃｏｓ関数を用いる態様を示したが、ｓｉｎ関数等を用いてもよい。この場合、フィッティング用の関数の初期位相と、算出したい方位との関係を予め取得しておけばよい。

また、上述の説明では、基準方位ＡＺによる差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの変化の特性を関数化して方位を算出する例を示した。しかしながら、差ＤｉｆｆＣ／Ｎｏの値を比較して、例えば最大値、最小値等を用いて、方位を算出することも可能である。例えば、図２に示すアンテナ１１の設置態様であれば、最大値の方位、または最小値の方位に１８０°加算した方位を、算出すべき方位とすればよい。

また、上述の説明では、アンテナ１１を車両９０のダッシュボード９１上に配置して、車両９０の前方側が略オープンスカイに近く、車両９０の後方側が大きく減衰される態様を示した。しかしながら、アンテナ１１の配置位置をアンテナ１１の受波面において均一な受信環境とならないようにすれば、アンテナ１１を他の位置に配置しても同様の作用効果を得ることができる。

また、上述の説明では、アンテナ１１の受波面が天頂方向に対して直交する場合を示した。しかしながら、アンテナ１１の受波面を天頂方向に対して直交以外の角度をなすように、アンテナ１１を配置することもできる。この場合、車両９０の筐体等、アンテナ１１によるＧＰＳ信号の受波に影響を与えるものが無くても、車両９０の方位を算出できる。この場合、アンテナ１１が傾き、受波面が直交する方向の方位と、算出すべき方位との関係を予め取得しておけばよい。そして、受信強度から受波面が直交する方位を算出し、受波面が直交する方位から算出すべき方位を算出すればよい。また、アンテナ１１の受波面において均一な受信環境とならないように、アンテナ１１に対して遮蔽物を設置してもよい。この場合には、受波面における遮蔽物によって受信強度が劣化する方位を予め記憶しておけばよい。

また、上述の説明では、受信環境が最も良い方向を、算出すべき方位に設定した。しかしながら、受信環境が最も悪い方向等の他の方向を、算出すべき方位に設定してもよい。この場合、受信環境が最も悪い方向と算出すべき方位との関係に基づいて、フィッティング関数や初期位相を設定すればよい。例えば、算出すべき方位として受信環境が最も悪い方向を設定する場合、上述のｃｏｓ関数を用いたフィッティング関数では、初期位相として、（ψ＋１８０°）または（ψ−１８０°）を設定すればよい。

また、上述の説明では、指標値にＣ／Ｎｏを用いる例を示したが、ＧＰＳ信号の受信強度に関係する数値データであれば、これを適用できる。

なお、上述の説明では、方位算出装置が車両に設置される例を示したが、移動体（停止中も含む）等の方位の算出が必要である物体に方位算出装置を設置してもよい。

１０：方位算出装置
１１：アンテナ
１２：受信部
１３：Ｃ／Ｎｏ測定部
１４：衛星振り分け部
１５：指標算出部
１６：方位算出部
９０：車両
９１：ダッシュボード
９２：フロントガラス

Claims (10)

1. 測位信号を送信する測位衛星の位置によって前記測位信号の受信強度が変化する位置に配置され、複数の測位衛星からの測位信号を受信するアンテナと、
   前記測位信号を用いて、前記アンテナの位置および前記複数の測位衛星の位置を算出する受信部と、
   前記アンテナの位置を中心とした前記アンテナの受波面側の半球の領域を分割してなる第１領域と第２領域とのいずれかに前記複数の測位衛星をそれぞれ割り当てる衛星振り分け部と、
   前記第１領域に割り当てられた測位衛星からの測位信号の受信強度から得られる第１指標値と前記第２領域に割り当てられた測位衛星からの測位信号の受信強度から得られる第２指標値とを算出する指標算出部と、
   前記第１指標値と前記第２指標値との差から、方位を算出する方位算出部と、
   を備える、方位算出装置。
2. 請求項１に記載の方位算出装置であって、
   前記衛星振り分け部は、
   前記アンテナの位置を中心とした座標系において前記複数の測位衛星の方位を算出し、
   前記アンテナの位置を中心とした座標系での方位を用いて、前記第１領域と前記第２領域のいずれかに前記複数の測位衛星を割り当てる、
   方位算出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の方位算出装置であって、
   前記衛星振り分け部は、
   前記アンテナの位置を中心にして前記第１領域と前記第２領域を回転させ、
   前記方位算出部は、
   前記回転の角度毎に前記第１指標値と前記第２指標値との差を算出し、
   前記角度による前記差の変化特性から前記方位を算出する、
   方位算出装置。
4. 請求項３に記載の方位算出装置であって、
   前記方位算出部は、
   前記差の変化特性を周期関数でフィッティングした結果を用いて前記方位を算出する、
   方位算出装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方位算出装置であって、
   指標算出部は、
   前記第１領域に振り分けられた複数の測位信号の受信強度の平均値から前記第１指標値を算出し、
   前記第２領域に振り分けられた複数の測位信号の受信強度の平均値から前記第２指標値を算出する、
   方位算出装置。
6. 測位信号を送信する測位衛星の位置によって前記測位信号の受信強度が変化する位置に配置され、複数の測位衛星からの測位信号を受信する工程と、
   前記測位信号を用いて、アンテナの位置および前記複数の測位衛星の位置を算出する工程と、
   前記アンテナの位置を中心とした前記アンテナの受波面側の半球の領域を分割してなる第１領域と第２領域とのいずれかに前記複数の測位衛星をそれぞれ割り当てる工程と、
   前記第１領域に割り当てられた測位衛星からの測位信号の受信強度から得られる第１指標値と前記第２領域に割り当てられた測位衛星からの測位信号の受信強度から得られる第２指標値とを算出する工程と、
   前記第１指標値と前記第２指標値との差から、方位を算出する工程と、
   を有する、方位算出方法。
7. 請求項６に記載の方位算出方法であって、
   前記複数の測位衛星を割り当てる工程は、
   前記アンテナの位置を中心とした座標系において前記複数の測位衛星の方位を算出し、
   前記アンテナの位置を中心とした座標系での方位を用いて、前記第１領域と前記第２領域のいずれかに前記複数の測位衛星を割り当てる、
   方位算出方法。
8. 方位を算出する処理を演算処理装置に実行させる方位算出プログラムであって、
   前記演算処理装置は、
   測位信号を送信する測位衛星の位置によって前記測位信号の受信強度が変化する位置に配置され、複数の測位衛星からの測位信号を受信する処理と、
   前記測位信号を用いて、アンテナの位置および前記複数の測位衛星の位置を算出する処理と、
   前記アンテナの位置を中心とした前記アンテナの受波面側の半球の領域を分割してなる第１領域と第２領域とのいずれかに前記複数の測位衛星をそれぞれ割り当てる処理と、
   前記第１領域に割り当てられた測位衛星からの測位信号の受信強度から得られる第１指標値と前記第２領域に割り当てられた測位衛星からの測位信号の受信強度から得られる第２指標値とを算出する処理と、
   前記第１指標値と前記第２指標値との差から、方位を算出する処理と、
   を実行する、方位算出プログラム。
9. 請求項８に記載の方位算出プログラムであって、
   前記演算処理装置は、
   前記複数の測位衛星を割り当てる処理において、
   前記アンテナの位置を中心とした座標系において前記複数の測位衛星の方位を算出する処理と、
   前記アンテナの位置を中心とした座標系での方位を用いて、前記第１領域と前記第２領域のいずれかに前記複数の測位衛星を割り当てる処理と、
   を実行する、方位算出プログラム。
10. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の方位算出装置と、
    前記アンテナが配置され、該アンテナの配置態様によって該アンテナの受信環境が変化する筐体と、を備えた移動体。

Images