JPH0827341B2 - GPS navigation device - Google Patents

GPS navigation device

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JPH0827341B2
JPH0827341B2 JP13968787A JP13968787A JPH0827341B2 JP H0827341 B2 JPH0827341 B2 JP H0827341B2 JP 13968787 A JP13968787 A JP 13968787A JP 13968787 A JP13968787 A JP 13968787A JP H0827341 B2 JPH0827341 B2 JP H0827341B2
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JP
Japan
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user
satellite
coordinate system
value
equation
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JP13968787A
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俊雄 古谷
研一 小林
英機 和智
正彦 竹原
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Koden Electronics Co Ltd
Original Assignee
Koden Electronics Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0827341B2 publication Critical patent/JPH0827341B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、GPS航法でのユーザ速度の演算処理および
表示などに関するものである。
The present invention relates to calculation processing and display of user speed in GPS navigation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

GPS航法は、極軌道を運行する複数個の衛星からの電
波を利用して、ユーザが各衛星の位置および自分と各衛
星との擬似レンジと擬似レンジレイトを求め、連続的に
ユーザの位置および速度と進行方向を演算して求める航
法である。
GPS navigation uses radio waves from multiple satellites operating in polar orbits to determine the position of each satellite and the pseudo range and pseudo range rate between itself and each satellite. This is a navigation method that calculates and calculates speed and traveling direction.

そして、これらの求めた値は、表示や制御値など(こ
の発明において、「表示など」という)に用いられてい
る。
Then, these calculated values are used for display, control value and the like (in this invention, referred to as "display etc.").

なお、擬似レンジは、衛星とユーザとの間の見かけの
距離、つまり、真の距離と補正すべき距離とを含んだ距
離であり、補正すべき距離は、主として、時計オフセッ
トにもとづくものであるので、ここでは、「距離+(光
速×時計オフセット)」として、以下の演算を行ってい
る。
The pseudo range is an apparent distance between the satellite and the user, that is, a distance including a true distance and a distance to be corrected, and the distance to be corrected is mainly based on the clock offset. Therefore, the following calculation is performed here as “distance + (light speed × clock offset)”.

また、擬似レンジの単位時間当たりの変化率が擬似レ
ンジレイトであり、衛星側の時計とユーザ側の時計との
間の「時間ずれ」が時計オフセットであって、時計オフ
セットの単位時間当たり変化率が時計オフセットレイト
である。
Also, the rate of change of the pseudo range per unit time is the pseudo range rate, and the "time difference" between the satellite clock and the user clock is the clock offset. Is the clock offset rate.

以下の説明において、各符号の上に・を付したもの、
例えば、xのような符号のものは、一般の速度方程式
などにおいて使用されている符号の場合と同様にその符
号の対象とするものの時間に対する微分値を表す符号で
ある。
In the following description, each symbol is marked with
For example, a code such as x is a code representing a differential value with respect to time of the object of the code, as in the case of the code used in a general velocity equation or the like.

いま、座標系として、地球中心・地球固定のデカルト
座標系(この発明において、地心直交座標系という)を
とり、ユーザ座標をUx,Uy,Uz、衛星座標をXi,Yi,Zi(1
≦i≦n)とする。電波を利用して測定される各衛星と
の擬似レンジPDi(距離+C・時計オフセットB)と座
標の間には、次式の関係がある。
Now, as a coordinate system, a Cartesian coordinate system of the earth center and the earth is fixed (in the present invention, referred to as a geocentric orthogonal coordinate system), user coordinates are Ux, Uy, Uz, and satellite coordinates are Xi, Yi, Zi (1
≦ i ≦ n). There is a relationship between the pseudo range PDi (distance + C, clock offset B) and coordinates with each satellite, which is measured using radio waves, by the following equation.

(Xi-Ux)+(Yi-Uy)+(Zi-Uz)=(PDi+C・B) …………
(1) ここで、Cは光速度、Bは時計オフセットである。PD
iの実測値をMSRiとして表わせば、4個の衛星を捕捉し
た場合には、一般に次の連立位置方程式が得られる。
(Xi-Ux) 2 + (Yi-Uy) 2 + (Zi-Uz) 2 = (PDi + C ・ B) 2 …………
(1) where C is the speed of light and B is the clock offset. PD
If the measured value of i is represented as MSRi, the following simultaneous position equations are generally obtained when four satellites are captured.

(MSR+C・B)=(X-Ux)+(Y-Uy)+(Z-Uz) (MSR+C・B)=(X-Ux)+(Y-Uy)+(Z-Uz) (MSR+C・B)=(X-Ux)+(Y-Uy)+(Z-Uz) (MSR+C・B)=(X-Ux)+(Y-Uy)+(Z-Uz)……
……(2) (2)式の両辺を時間に就いて微分すれば、i=1,2,
3,4に対して次式を得る。
(MSR 1 + C ・ B) 2 = (X 1 -Ux) 2 + (Y 1 -Uy) 2 + (Z 1 -Uz) 2 (MSR 2 + C ・ B) 2 = (X 2 -Ux) 2 + (Y 2 -Uy) 2 + (Z 2 -Uz) 2 (MSR 3 + C ・ B) 2 = (X 3 -Ux) 2 + (Y 3 -Uy) 2 + (Z 3 -Uz) 2 ( MSR 4 + C ・ B) 2 = (X 4 -Ux) 2 + (Y 4 -Uy) 2 + (Z 4 -Uz) 2 ......
…… (2) Differentiating both sides of equation (2) with respect to time, i = 1,2,
We obtain the following equations for 3 and 4.

(MSRi+C・B)・MSRDi=(Xi-Ux)・(i-x) +(Yi-Uy)・(i-y)+(Zi-Uz)・(i-z)…………(3) ここで、MSRDiはMSRiの時間に関する微分値である
が、これも測定から求まる。
(MSRi + C ・ B) ・ MSRDi = (Xi-Ux) ・ (ix) + (Yi-Uy) ・ (iy) + (Zi-Uz) ・ (iz) ………… (3) where MSRDi Is the derivative of MSRi with respect to time, which is also obtained from the measurement.

(3)式で、x,y,z,は変数、他はすべて既知
(方程式(2)式を解いて得られるものもある)の係数
と見做して同式を書直せば、次の連立速度方程式が得ら
れる。
In equation (3), x, y, z, are variables, and all others are known (some are obtained by solving equation (2)). A simultaneous velocity equation is obtained.

A・=D …………(4) 但し、 GPS航法では、(2)式に示した連立位置方程式を解
いてUx,Uy,Uz,Bを求め、それらの値を使って(3)式に
示した連立速度方程式を構築し、それを解いてx,y,
z,を求める。上式の中ではMSRiをRiで表している。
A ・ = D ………… (4) However, In GPS navigation, the simultaneous position equations shown in Eq. (2) are solved to obtain Ux, Uy, Uz, B, and these values are used to construct the simultaneous velocity equation shown in Eq. (3), which is solved. X, y,
Find z ,. In the above formula, MSRi is represented by Ri.

なお、捕捉衛星が3個以下の場合においては、足りな
い個数の衛星として仮想衛星を用いるのが有効であり、
こうした仮想衛星を用いる方法などについては、本願出
願人による特願昭61−280647(特開昭63−134975)によ
り開示してある。
When the number of acquired satellites is 3 or less, it is effective to use virtual satellites as the insufficient number of satellites.
A method using such a virtual satellite is disclosed in Japanese Patent Application No. 61-280647 (Japanese Patent Laid-Open No. 63-134975) filed by the present applicant.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記のようなGPS航法装置を、地上を走行する車両等
がユーザの場合には、ユーザの進行方向における速度
V、方位角VAZおよび仰角VEL(この発明において、ユー
ザ速度V、ユーザ方位角VAZおよびユーザ仰角VELとい
う)を簡便な演算によって求め得る装置が提供されれば
至極便利であり、また、衛星が3個しか捕捉できないよ
うな測定場所では、仮想衛星を設定して測定している
が、こうした仮想衛星の設定と演算とを簡便に行える装
置が提供されれば、さらに便利であり、こうした装置に
おける演算をどのように構成して、より効果的なものを
提供するかという課題がある。
When the user is a vehicle traveling on the ground using the above GPS navigation device, the velocity V, the azimuth VAZ and the elevation VEL in the traveling direction of the user (in the present invention, the user velocity V, the user azimuth VAZ and It would be extremely convenient if a device that can obtain the user elevation angle VEL) by a simple calculation is provided, and at a measurement location where only three satellites can be captured, a virtual satellite is set for measurement. It would be even more convenient if a device capable of easily performing such setting and calculation of virtual satellites was provided, and there is a problem of how to configure the calculation in such a device to provide a more effective one.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、ユーザ位置(Ux,Uy,Uz)と、各衛星から得
た軌道パラメータによって算出した衛星位置(Xi,Yi,Z
i)の今回の値と前回の測定時刻または今回の測定時刻
よりΔTだけ以前の時刻での値との差分を、今回と前回
の測定時間間隔TIまたは前記ΔTで割って得た衛星速度
(i,i,i)となどを用いて構築した地心直交座標
系での4元連立速度方程式により、ユーザ速度(x,
y,z)を算出するとともに、地心直交座標系をユーザ
位置(Ux,Uy,Uz)に対応する緯度LT・経度LGにおける地
平直交座標系に変換することによって算出した地平直交
座標系でのユーザ速度(x,y,z)にもとづいて、
ユーザ速度V、ユーザ方位角VAZおよびユーザ仰角VELを
得るとともに、衛星が3個の場合には、ユーザの高度
(HT)と時間オフセットレイト()とが局所的には一
定と仮定した3元連立位置方程式と3元連立速度方程式
とによってユーザ速度(x,y,z)を算出し、また
は、仮想衛星を地心に置いた位置方程式を加えた4元連
立位置方程式を構築して、4元連立速度方程式によって
ユーザ速度(x,y,z)を算出し得るように構成す
ることにより、上記の課題を解決したものである。
The present invention is based on the user position (Ux, Uy, Uz) and the satellite position (Xi, Yi, Z) calculated from the orbit parameters obtained from each satellite.
The satellite velocity (i) obtained by dividing the difference between the current value of i) and the value at the previous measurement time or at the time ΔT before the current measurement time by this measurement time interval TI or the previous measurement time interval ΔT. , i, i) and the like, the user velocity (x,
y, z) and the horizon rectangular coordinate system calculated by converting the geocentric rectangular coordinate system to the horizon rectangular coordinate system at latitude LT and longitude LG corresponding to the user position (Ux, Uy, Uz). Based on user speed (x, y, z)
User speed V, user azimuth VAZ and user elevation VEL are obtained, and when there are three satellites, the user's altitude (HT) and time offset rate () are assumed to be locally constant. User velocity (x, y, z) is calculated by the position equation and the three-dimensional simultaneous velocity equation, or a four-dimensional simultaneous positional equation is added by adding the position equation with the virtual satellite at the center of the earth, and the four-dimensional simultaneous equation is constructed. The above problem is solved by configuring the user speed (x, y, z) to be calculated by a simultaneous speed equation.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面により実施例を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.

本発明のGPS航法装置の構成は、第4図のように、衛
星航法受信部1、演算処理部2、表示部3などで構成さ
れている。
As shown in FIG. 4, the configuration of the GPS navigation device of the present invention is composed of a satellite navigation receiving unit 1, an arithmetic processing unit 2, a display unit 3, and the like.

演算処理部2には、CPU23と、プログラムメモリ(RO
M)と一時メモリ(RAM)とを含むメモリ24と、演算処理
された緯度LT、経度LG、高さ(HT)、時計オフセット
(B)、ユーザ速度V、ユーザ方位角VAZ、ユーザ仰角V
ELなどの数値を格納するデータメモリ(RAM)25とを設
けてある。ここで、RAMメモリの区分は、上記のメモリ
の単位で物理的に区分する必要はない。
The arithmetic processing unit 2 includes a CPU 23 and a program memory (RO
Memory 24 including M) and temporary memory (RAM), and processed latitude LT, longitude LG, height (HT), clock offset (B), user speed V, user azimuth VAZ, user elevation V
A data memory (RAM) 25 for storing numerical values such as EL is provided. Here, it is not necessary to physically divide the RAM memory into the above memory units.

さらに、演算処理部2には、初期値設定などのための
操作卓20と衛星航法受信部1とからの入力を受入れるた
めの入力ポート21と、演算処理の結果を出力するための
出力ポート22とを設けてある。
Further, the arithmetic processing unit 2 has an input port 21 for receiving inputs from the console 20 for setting initial values and the satellite navigation receiving unit 1, and an output port 22 for outputting the result of arithmetic processing. And are provided.

演算処理部2は、衛星航法受信部1からの受信データ
を得て、後記のような演算処理を行うことにより、次の
受信までの間に、ユーザ座標データおよびユーザ速度デ
ータ、時計オフセットおよび時計オフセットレイトなど
のデータを得て、データメモリ25に格納する。
The arithmetic processing unit 2 obtains the reception data from the satellite navigation receiving unit 1 and performs the arithmetic processing as described below, so that the user coordinate data and the user speed data, the clock offset, and the clock can be received until the next reception. Data such as offset rate is obtained and stored in the data memory 25.

そして、次の受信データを処理する際に、データメモ
リ25に格納したデータを推定値として利用することによ
り、連続的に、ユーザ位置を算出することができ、この
ユーザ位置から目的とする演算処理を行った結果を、表
示部3に、数値表示、または、第3図のようなグラフィ
カルな表示方法などにより表示する。
Then, when processing the next received data, by using the data stored in the data memory 25 as an estimated value, the user position can be calculated continuously, and the target arithmetic processing can be performed from this user position. The result of performing is displayed on the display unit 3 by a numerical display or a graphical display method as shown in FIG.

衛星航法受信部1は、衛星との間の擬似レンジPDiの
測定値MSRiと、擬似レンジレイトPDRiの測定値MSRDiと
を与えるほか、衛星位置の計算に必要な軌道パラメータ
などの情報データやユーザ時計からの時間情報などを演
算処理部2へ出力する。
The satellite navigation receiving unit 1 gives the measured value MSRi of the pseudo range PDi to and from the satellite and the measured value MSRDi of the pseudo range rate PDRi, as well as information data such as orbital parameters necessary for calculating the satellite position and the user clock. And outputs the time information and the like to the arithmetic processing unit 2.

そして、演算処理部2における演算処理は、主とし
て、次の(a)〜(d)の各演算にもとづいて演算処理
を行っている。
Then, the arithmetic processing in the arithmetic processing unit 2 is mainly performed based on each of the following operations (a) to (d).

(a)衛星から得た軌道パラメータを使って、測定時刻
での衛星位置の地心直交座標値(Xi,Yi,Zi)を算出し、
更に前回の測定時刻または今回の測定時刻よりΔTだけ
以前の時刻での衛星位置の座標値(XPi,YPi,ZPi)を保
存または算出して、両者の差分(Xi−XPi,Yi−YPi,Zi−
ZPi)を求め、それらを今回と前回の測定時間間隔TIま
たはΔTで割って衛星速度(i,i,i)を求める手
段と、地心直交座標系での連立方程式(2)を解いて得
たユーザ位置(Ux,Uy,Uz)および時計オフセット(B)
と、測定から得た擬似レンジPDiの測定値MSRiと、擬似
レンジレイトPDRiの測定値MSPDiとによって4元連立速
度方程式(上記の(4)式)を構築し、それを解いて地
心直交座標系でのユーザ速度(x,y,z)と時計オ
フセットレイト()を求める演算。
(A) Using the orbital parameters obtained from the satellite, calculate the geocentric Cartesian coordinate values (Xi, Yi, Zi) of the satellite position at the measurement time,
Furthermore, the coordinate value (XPi, YPi, ZPi) of the satellite position at the time earlier by ΔT than the previous measurement time or this measurement time is saved or calculated, and the difference between them (Xi-XPi, Yi-YPi, Zi). −
ZPi), and divide them by the measurement time interval TI or ΔT of this time and the previous time to obtain satellite velocity (i, i, i), and solve the simultaneous equations (2) in the geocentric Cartesian coordinate system. User position (Ux, Uy, Uz) and clock offset (B)
And a pseudo-range PDi measurement value MSRi obtained from the measurement and a pseudo-range late PDRi measurement value MSPDi to construct a four-way simultaneous velocity equation (equation (4) above), and solve it to obtain the geocentric orthogonal coordinates. An operation for obtaining the user speed (x, y, z) and the clock offset rate () in the system.

(b)座標系を地心直交座標系から、ユーザ位置での天
頂をZ軸、南北をX軸、東西をY軸とする地平直交座標
系へ変換することにより、ユーザ速度を地心直交座標系
でのユーザ速度(Ux,Uy,Uz)から地平直交座標系でのユ
ーザ速度(x,y,z)に変換して算出し、ユーザ速
度Vと進行方向の方位角VAZと仰角VELを、 VAZ=ATAN(−y/x) VEL=ASIN(z/V) によって求め、VAZ,VELを度に換算し、度以下を丸める
演算。
(B) Converting the coordinate system from the geocentric orthogonal coordinate system to a horizon orthogonal coordinate system in which the zenith at the user position is the Z axis, north and south is the X axis, and east and west is the Y axis, and the user speed is the geocentric orthogonal coordinate system. Calculated by converting from the user speed (Ux, Uy, Uz) in the system to the user speed (x, y, z) in the horizontal rectangular coordinate system, and calculate the user speed V, the azimuth angle VAZ in the traveling direction, and the elevation angle VEL. VAZ = ATAN (-y / x) VEL = ASIN (z / V) is calculated, VAZ, VEL is converted into degrees, and the operation is rounded to below degrees.

(c)衛星が3個した捕捉できない場合には、ユーザの
高度(HT)と時計オフセットレイト()が測定時刻の
近傍では殆ど一定(そうなっていることが多い)と仮定
して、つまり、局所的には一定と仮定して、高度(HT)
に直前の測定値または推定値を当てることにより、連立
位置方程式から地心直交座標系でのユーザ位置(Ux,Uy,
Uz)と時計オフセット(B)を求め、時計オフセットレ
イト()には今回の時計オフセット(B)と前回の時
計オフセット(B)の差分を測定時間間隔TIで割った値
を当てることで、ユーザ速度(x,y,z)に関する
3元の連立速度方程式を構築し、それを解いて地心直交
座標系でのユーザ速度(x,y,z)を求める演算。
(C) If three satellites cannot be captured, it is assumed that the user's altitude (HT) and clock offset rate () are almost constant (often) near the measurement time, that is, Altitude (HT) assuming constant locally
By applying the previous measured value or estimated value to, the user position (Ux, Uy,
Uz) and clock offset (B) are calculated, and the clock offset rate () is calculated by dividing the difference between the current clock offset (B) and the previous clock offset (B) by the measurement time interval TI. An operation that constructs a ternary simultaneous velocity equation regarding velocity (x, y, z) and solves it to obtain user velocity (x, y, z) in the geocentric Cartesian coordinate system.

なお、この演算による場合は、ユーザの高度HTを一定
と仮定して演算しているので、仰角VELは算出しても、
実用に供し得ないことは当然であり、説明を要しないこ
とでであろう。
In addition, in the case of this calculation, since the calculation is performed assuming that the altitude HT of the user is constant, even if the elevation angle VEL is calculated,
It is natural that it cannot be put to practical use, and no explanation is required.

(d)4個目の衛星として、地心に仮想衛星を置き、仮
想衛星の位置(X4,Y4,Z4)と速度(4,4,)とを
全てゼロとし、擬似レンジレイトの測定地MSPD4には、
ユーザ位置(Ux,Uy,Uz)と時計オフセット(B)と光速
Cとにより仮の衛星に対する擬似レンジPD4によって求めた今回の値と前回の値の差分を、今回と前
回の時間間隔TIで割った値を、仮想衛星の測定値MSRD4
として加えた4元連立速度方程式を構築し、それを解い
てそれを解いて地心直交座標系でのユーザ速度(x,
y,z)と時計オフセットレイト()を求める演算。
(D) As a fourth satellite, a virtual satellite is placed in the center of the earth, and the position (X 4 , Y 4 , Z 4 ) and speed ( 4 , 4 , 4, ) of the virtual satellite are all zero, and the pseudo range rate is set. The measurement location of MSPD 4 is
The pseudo range PD 4 for the temporary satellite is set by the user position (Ux, Uy, Uz), the clock offset (B) and the speed of light C. The difference between the current value and the previous value obtained by the value obtained by dividing the current and previous time interval TI, a virtual satellite measurements MSRD 4
Construct a four-way simultaneous velocity equation added as, solve it, and solve it to calculate the user velocity (x,
y, z) and clock offset rate () calculation.

そして、これらの演算により、 地心直交座標系での連立位置方程式からユーザ位置
(Ux,Uy,Uz)と時計オフセット(B)を求め、その値を
使って同じ座標系での連立速度方程式を構築し、それを
解いて同座標系でのユーザ速度(x,y,z)を求め
た後、座標系を地心直交座標系からユーザ位置での地平
直交座標系に変換することにより、後者の座標系でのユ
ーザ速度(x,y,z)を得、それらを使って最終的
にユーザが必要とする地上でのユーザ速度V、ユーザ方
位角VAZおよびユーザ仰角VELを算出して、これら値を所
要の表示などに用いることができるように構成したもの
である。
Then, by these calculations, the user position (Ux, Uy, Uz) and the clock offset (B) are obtained from the simultaneous position equation in the geocentric Cartesian coordinate system, and the simultaneous velocity equation in the same coordinate system is calculated using these values. After constructing and solving it to obtain the user velocity (x, y, z) in the same coordinate system, the latter is converted from the geocentric Cartesian coordinate system to the Horizon Cartesian coordinate system in the user position. The user speed (x, y, z) in the coordinate system of is obtained, and these are used to finally calculate the user speed V, the user azimuth angle VAZ and the user elevation angle VEL on the ground, which are required by the user. It is configured so that the value can be used for a required display or the like.

まず、各演算処理を第1図・第2図のフローチャート
によって説明する。
First, each calculation process will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 1 and 2.

第1図の(P0)〜(P6)の部分は、その内容から分か
るように、上記の特願昭61−280647(特開昭63−13497
5)に述べたと同様の演算処理を行うものであり、次の
ような演算処理を行うものである。
As can be seen from the contents, the portions (P0) to (P6) of FIG. 1 are described in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 61-280647 (Japanese Patent Laid-Open No. 63-13497).
The same arithmetic processing as described in 5) is performed, and the following arithmetic processing is performed.

(P0)では、捕捉衛星が4個以上得られる場合におい
て、最適の擬似レンジPDiが得られる4個を捕捉するよ
うに選択する。
In (P0), when four or more acquisition satellites are obtained, it is selected so as to acquire four satellites that can obtain the optimum pseudo range PDi.

(P1)では、(P0)での選択にもとづいて衛星座標X
i,Yi,Zi:i=1〜4を求め、擬似レンジ測定値MSRi:i=
1〜4を入力する。ここで、前者は各衛星の軌道パラメ
ータデータとユーザ時計を使って他のルーチンで算出し
たものであり、後者は受信機から得た値である。
In (P1), satellite coordinates X based on the selection in (P0)
i, Yi, Zi: i = 1 to 4 is calculated, and pseudo range measurement value MSRi: i =
Enter 1-4. Here, the former is calculated by another routine using the orbit parameter data of each satellite and the user clock, and the latter is the value obtained from the receiver.

(P2)では、捕捉衛星が3個のときはi=4に対応す
る衛星として、地球中心に仮想衛星を置き、推定位置か
らMSR4を算出する。つまり、地球中心に置いた仮想衛星
の擬似レンジをユーザ推定座標から計算して求めた値を
4つめの衛星に対する仮の擬似レンジ測定値MSR4とす
る。
In (P2), when the number of captured satellites is 3, a virtual satellite is placed at the center of the earth as a satellite corresponding to i = 4, and MSR 4 is calculated from the estimated position. In other words, the value obtained by calculating the pseudo range of the virtual satellite placed at the center of the earth from the user estimated coordinates is the provisional pseudo range measurement value MSR 4 for the fourth satellite.

(P3)では、ユーザ推定位置の緯度LT,経度LG,高さH
T,時計オフセットBから地心座標系での4元連立方程式
を構築し、この方程式を解いてユーザ位置Ux,Uy,Uzと時
計オフセットBの値の補正値を算出する。
In (P3), latitude LT, longitude LG, and height H of the estimated user position
A quaternary simultaneous equation in the geocentric coordinate system is constructed from T and the clock offset B, and the equations are solved to calculate the correction values of the user positions Ux, Uy, Uz and the clock offset B.

(P4)では、(P3)で得られた解、つまり、補正値に
よってユーザ推定位置の緯度LT,経度LG,高さHT,時計オ
フセットBを補正する。ただし、捕捉衛星が3個のと
き、つまり、(P2)を行った場合には、高さHTは補正を
行わない。
In (P4), the latitude LT, the longitude LG, the height HT, and the clock offset B of the user estimated position are corrected by the solution obtained in (P3), that is, the correction value. However, when there are three captured satellites, that is, when (P2) is performed, the height HT is not corrected.

(P5)では、(P4)で得られた解、つまり、補正後の
ユーザ推定位置の緯度LT,経度LG,高さHT,時計オフセッ
トBから擬似レンジPDiを算出する。
In (P5), the pseudo range PDi is calculated from the solution obtained in (P4), that is, the latitude LT, the longitude LG, the height HT, and the clock offset B of the corrected user estimated position.

(P6)では、以上までの演算による擬似レンジPDiと
擬似レンジ測定値MSRiとの絶対値差ABS(PDi−MSRi)が
微小差EPS以内に入っているか否かを検討し、微小差EPS
以内でない場合には次の(P7)に移行し、微小差ESP以
内でない場合には、元の(P2)に戻る。
In (P6), it is examined whether the absolute value difference ABS (PDi-MSRi) between the pseudo range PDi and the pseudo range measured value MSRi by the above calculation is within the minute difference EPS, and the minute difference EPS
If it is not within the range, it moves to the next (P7), and if it is not within the minute difference ESP, it returns to the original (P2).

(P7)では、捕捉衛星の数が4個か3個の場合には、
それぞれ次の(P8)の左側か右側の枠で囲まれた処理に
移り、2個以下の場合には、速度は求まらないので、途
中の計算を飛ばして終りに行く選択をする。
In (P7), if the number of acquired satellites is 4 or 3,
Move to the processing enclosed by the frame on the left or right of the next (P8), and if the number is 2 or less, the speed cannot be obtained, so skip the calculation in the middle and select to go to the end.

(P8)では、(P2)で行ったと同じ衛星座標Xi,Yi,Z
i:i=1〜4またはi=1〜3の値を、衛星から送られ
てきた軌道パラメータによって、測定時間TよりΔT:1
秒以下の小さい値だけ手前の時間について算出し、 i←{Xi(T)−Xi(T−ΔT)}/ΔT i←{Yi(T)−Yi(T−ΔT)}/ΔT i←{Zi(T)−Zi(T−ΔT)}/ΔT によって衛星速度(i,i,i)を算出する。
In (P8), the same satellite coordinates Xi, Yi, Z as in (P2)
i: i = 1 to 4 or i = 1 to 3 is set to ΔT: 1 from the measurement time T depending on the orbit parameter sent from the satellite.
It is calculated for a time before by a small value less than a second, i ← {Xi (T) −Xi (T−ΔT)} / ΔT i ← {Yi (T) −Yi (T−ΔT)} / ΔT i ← { The satellite velocity (i, i, i) is calculated by Zi (T) −Zi (T−ΔT)} / ΔT.

T−ΔTに対してXi,Yi,Ziを改めて計算する代りに、
前回の測定時間でのXi,Yi,ZiをPXi,PYi,PZiと記憶させ
ておき、今回と前回の測定間隔TIを使って、 i←{Xi(T)−PXi}/TI i←{Yi(T)−PYi}/TI i←{Zi(T)−PZi}/TI と求める便法でもよい。擬似レンジレイトの測定値MSRD
iは測定値から読込む。
Instead of recalculating Xi, Yi, Zi for T-ΔT,
Xi, Yi, Zi at the last measurement time is stored as PXi, PYi, PZi, and using this and the last measurement interval TI, i ← {Xi (T) −PXi} / TI i ← {Yi (T) -PYi} / TI i ← {Zi (T) -PZi} / TI. Pseudo range rate measurement MSRD
i is read from the measured value.

次の(P9)では、前述した連立速度方程式(4)式の
A(I,1),A(I,2),A(I,3),A(I,4)とD(I)を、
そこまでの処理によっ得た計算値および測定値によって
構築する。
In the next (P9), A (I, 1), A (I, 2), A (I, 3), A (I, 4) and D (I) in the above simultaneous velocity equation (4) are ,
It is constructed by the calculated value and the measured value obtained by the processing so far.

捕捉衛星が3個の場合は、時計オフセットレイト
()が局所的には一定と仮定して、連立速度方程式を
4元の(4)式から3元の次式(4)′式に変更したも
のを構築する。
When the number of captured satellites is 3, assuming that the clock offset rate () is locally constant, the simultaneous velocity equation is changed from the quaternary equation (4) to the ternary equation (4) ′. Build things.

A・=D ……………(4)′ 但し、 上式の中ではMSRiをRiで表している。A ・ = D ……………… (4) ′ However, In the above formula, MSRi is represented by Ri.

ここでの()は、連立位置方程式によって得た今回
の時計オフセット(B)と前回の時計オフセット(BP)
の差を今回と前回の測定時間間隔TIで割った{B(T)
−BP}/TIが当てられる。ここで構築した4元または3
元の連立方程式を次の(P10)で解き、地心直交座標系
でのユーザ速度(x,y,z)と時計オフセットレイ
ト()を求める。
Here, () is the current clock offset (B) and the previous clock offset (BP) obtained by the simultaneous position equations.
Divided by the measurement time interval TI of this time and last time {B (T)
-BP} / TI is applied. 4 yuan or 3 constructed here
The original simultaneous equations are solved by the following (P10), and the user velocity (x, y, z) and the clock offset rate () in the geocentric Cartesian coordinate system are obtained.

次の(P11)では、座標系をユーザ位置(緯度LT,経度
LG)での、天頂をZ軸、南北方向をX軸、東西方向をY
軸とする地平直交座標に変換したときのユーザ速度(
x,y,z)を(x,y,z)と(LT,LG)から算出
する。
In the next (P11), the coordinate system is changed to the user position (latitude LT, longitude).
LG), the zenith is the Z-axis, the north-south direction is the X-axis, and the east-west direction is Y.
User speed when converted to the horizon rectangular coordinates as the axis (
x, y, z) is calculated from (x, y, z) and (LT, LG).

次の(P12)では、地平直交座標系でのユーザ速度
(x,y,z)から次式によって速度、進行方向の方
位角VAZと仰角VELを次式によって算出する。
In the next (P12), the velocity, the azimuth angle VAZ and the elevation angle VEL in the traveling direction are calculated from the user velocity (x, y, z) in the horizontal coordinate system by the following formulas.

VAZ=ATAN(−y/x) VEL=ASIN(z/V) (P13)では、Vをメータ/秒からキロメートル/時
へ、VAZ,VELをラジアンから度に換算するが、その際V
は0.1kM/H以下、VAZ,VELは1度以下を丸めて、余り意味
のない数値部分をカットする。
VAZ = ATAN (-y / x) VEL = ASIN (z / V) (P13) converts V from meter / second to kilometers / hour, and converts VAZ, VEL from radian to degree.
Round 0.1kM / H or less, VAZ, VEL less than 1 degree, and cut the meaningless numerical part.

(P14)では、速度V、進行方向の方位角VAZと仰角VE
L、時計オフセットレイト()を数値または第3図に
例示したような三次元的イメージのグラフィックスで表
示する。
In (P14), speed V, azimuth VAZ in the traveling direction and elevation VE
L, the clock offset rate () is displayed as a numerical value or a three-dimensional image graphic as illustrated in FIG.

第2図のフローチャートは、第1図のP8,P9,P10の部
分を置換えるもので、ここでの処理は、次のように行
う。
The flowchart of FIG. 2 replaces the parts P8, P9, and P10 of FIG. 1, and the processing here is performed as follows.

(P8′)では、捕捉衛星が4個の場合には(P8)の処
理と全く同じであるが、捕捉衛星が3個の場合には、地
心に置いた仮想衛星に対する位置方程式を生かして4番
目の速度方程式を作る。仮想衛星に関する擬似レンジレ
イト:MSRD4は測定値として得られないので、擬似レン
ジ: の今回の値と前回の値PD4Pの差を今回と前回の時間間隔
TIで割った値:(PD4−PD4P)/TIをMSRD4に当てる。仮
想衛星は地心に固定しているので、当然X4,Y4,Z4,4,
4,はすべてゼロである。
In (P8 '), if there are four acquisition satellites, the processing is exactly the same as in (P8), but if there are three acquisition satellites, the position equation for the virtual satellite placed in the earth's center is used. Make the fourth velocity equation. Pseudo-range rate for virtual satellites: MSRD 4 cannot be obtained as a measured value, so pseudo-range: The difference between this value and the previous value PD 4 P
Value divided by TI: (PD 4 − PD 4 P) / TI is applied to MSRD 4 . Since the virtual satellite is fixed to the earth's center, naturally X 4 , Y 4 , Z 4 , 4 ,
4 and 4 are all zero.

次の(P9′)、(P10′)は第1図の(P9)、(P10)
の左側の部分と全く同じである。というのは、(P8′)
の処理によって速度方程式を4元に統一したので、その
後は4元速度方程式を解く処理だけでよいからである。
The following (P9 ') and (P10') are (P9) and (P10) in Fig. 1.
Is exactly the same as the left part of. Because (P8 ')
This is because the velocity equations are unified into the quaternion by the process of, and only the process of solving the quaternary velocity equation is required thereafter.

けれども、捕捉衛星が3個の場合には、高度(HT)の
変化がないという条件で位置方程式を構築してあるの
で、進行方向の仰角VELは計算せずにゼロと置く。
However, when there are three satellites, the position equation is constructed under the condition that there is no change in altitude (HT), so the elevation angle VEL in the traveling direction is set to zero instead of being calculated.

したがって、4個の衛星を捕捉して演算測定する場合
と、3個の衛星を捕捉するとともに1個の仮想衛星を設
けることにより4個の衛星にして衛星測定する場合に
は、上記のように各4元連立方程式によって時計オフセ
ットレイト()を求めることができる。
Therefore, in the case of capturing 4 satellites for arithmetic measurement and in the case of capturing 3 satellites and providing 4 virtual satellites by providing 1 virtual satellite, satellite measurement is performed as described above. The clock offset rate () can be obtained by the simultaneous equations of four elements.

一方、捕捉した3個の衛星のみで演算測定する場合に
は、時計オフセットレイト()を演算で求めることが
できないので、時計オフセット(B)の今回の値と前回
の値との差分を測定時間間隔TIで割った値を時計オフセ
ットレイト()とする便法を用いることにり、3元連
立位置方程式によって、演算測定できるわけである。
On the other hand, when calculating and measuring only the three satellites captured, the clock offset rate () cannot be calculated, so the difference between the current value of the clock offset (B) and the previous value is measured at the measurement time. By using the expedient method in which the value divided by the interval TI is used as the clock offset rate (), it is possible to perform arithmetic measurement by the three-dimensional simultaneous position equation.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、以上のように、衛星が4個捕捉でき
る場合でも、また、3個しか捕捉できない場合でも、そ
れに応じて、地心直交座標系での4元連立速度方程式ま
たは3元連立速度方程式を簡単に構築し、それを解いた
後、地平直交座標系でのユーザ速度に変換することで、
ユーザが必要とする速度および進行方向の方位角と仰角
が容易に得られるので、演算構成を比較的簡便な構成と
することができるとともに、これらの演算値によって所
要の表示を行い、または、これらの値にもとづいて他の
所要値を求めることができるなど、地上を走行するユー
ザにとって至極便利なGPS航法装置を提供できるなどの
特長がある。
According to the present invention, as described above, whether four satellites can be captured or only three satellites can be captured, the four-dimensional simultaneous velocity equation or the three-dimensional simultaneous equation in the geocentric Cartesian coordinate system is correspondingly adjusted. By easily constructing the velocity equation, solving it, and converting it to the user velocity in the horizontal rectangular coordinate system,
Since the azimuth angle and the elevation angle required by the user in the traveling direction and the traveling direction can be easily obtained, the calculation configuration can be made relatively simple, and the required display can be performed by these calculation values. Other required values can be obtained based on the value of, and it is possible to provide a GPS navigation device that is extremely convenient for users traveling on the ground.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図面は実施例を示し、第1図は演算処理のフローチャー
ト、第2図は演算処理の変形部分のフローチャート、第
3図はグラフィカルな表示を行う場合の表示画像図、第
4図は装置のブロック構成図である。 1……衛星航法受信部、2……演算処理部、3……表示
部、20……操作卓、 21……入力ポート、22……出力ポート、23……CPU、24
……メモリ、 25……データメモリ。
The drawings show embodiments, FIG. 1 is a flowchart of arithmetic processing, FIG. 2 is a flowchart of a modified portion of arithmetic processing, FIG. 3 is a display image diagram in the case of performing a graphical display, and FIG. 4 is a block of an apparatus. It is a block diagram. 1 ... Satellite navigation receiving unit, 2 ... Calculation processing unit, 3 ... Display unit, 20 ... Operation console, 21 ... Input port, 22 ... Output port, 23 ... CPU, 24
…… Memory, 25 …… Data memory.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】4個の衛星を捕捉して得られる各前記衛星
の位置情報と、各前記衛星との間の擬似レンジPDiの測
定値MSRiと、擬似レンジレイトPDRiの測定値MSRDiとに
より、地心直交座標系での4元連立位置方程式と4元連
立速度方程式とにもとづいて、ユーザ速度V、ユーザ方
位角VAZおよびユーザ仰角VELを算出するとともに表示な
どを行うための演算処理部を有するGPS航法装置であっ
て、 a.前記4元連立位置方程式により求めたユーザ位置(U
x,Uy,Uz)および時計オフセット(B)と、各前記衛星
から得た軌道パラメータによって算出した衛星位置(X
i,Yi,Zi)の今回の値と前回の測定時刻または今回の測
定時刻よりΔTだけ以前の時刻での値との差分を、今回
と前回の測定時間間隔TIまたは前記ΔTで割って得た衛
星速度(i,i,i)と、前記擬似レンジレイトPDRi
の測定値MSRDiとを用いて構築した前記4元連立速度方
程式により、前記地心直交座標系でのユーザ速度(x,
y,z)を算出する第1の演算手段と、 b.前記地心直交座標系を、前記ユーザ位置(Ux,Uy,Uz)
に対応する緯度LT・経度LGの天頂をZ軸、南北をX軸、
東西をY軸とする地平直交座標系に変換することによ
り、前記ユーザ速度(x,y,z)から地平直交座標
系でのユーザ速度(x,y,z)を算出する第2の演
算手段と、 c.前記ユーザ速度(x,y,z)にもとづいて、前記
ユーザ速度V、前記ユーザ方位角VAZおよび前記ユーザ
仰角VELを VAZ=ATAN(−y/x) VEL=ASIN(z/V) によって算出する第3の演算手段と を具備することを特徴とするGPS航法装置。
1. The position information of each satellite obtained by capturing four satellites, the measured value MSRi of the pseudo range PDi between each satellite, and the measured value MSRDi of the pseudo range rate PDRi, It has an arithmetic processing unit for calculating and displaying the user speed V, the user azimuth angle VAZ, and the user elevation angle VEL based on the four-element simultaneous position equation and the four-element simultaneous velocity equation in the geocentric orthogonal coordinate system. A GPS navigation device, a. The user position (U
x, Uy, Uz) and clock offset (B), and the satellite position (X
i, Yi, Zi) was calculated by dividing the difference between the current value of i, Yi, Zi) and the value at the previous measurement time or at the time ΔT before the current measurement time by the current and previous measurement time interval TI or ΔT. Satellite velocity (i, i, i) and the pseudo range rate PDRi
According to the four-dimensional simultaneous velocity equation constructed using the measured value MSRDi of the user velocity (x,
y, z) first computing means, b. the geocentric Cartesian coordinate system, the user position (Ux, Uy, Uz)
Corresponding to the latitude LT and longitude LG zenith is the Z axis, north and south is the X axis,
Second computing means for calculating a user speed (x, y, z) in the horizon orthogonal coordinate system from the user speed (x, y, z) by converting it into a horizon rectangular coordinate system having east and west as the Y axis And c. The user speed V, the user azimuth angle VAZ, and the user elevation angle VEL based on the user speed (x, y, z). VAZ = ATAN (-y / x) VEL = ASIN (z / V) and a third calculation means for calculating the GPS navigation device.
【請求項2】3個の衛星を捕捉して得られる各前記衛星
の位置情報と、各前記衛星との間の擬似レンジPDiの測
定値MSRiと、擬似レンジレイトPDRiの測定値MSRDiとに
より、地心直交座標系での3元連立位置方程式と3元連
立速度方程式とにもとづいて、ユーザ速度Vおよびユー
ザ方位角VAZを算出するとともに表示などを行うための
演算処理部を有するGPS航法装置であって、 a.ユーザの高度(HT)と時間オフセットレイト()と
が局所的には一定と仮定し、前記3元連立位置方程式に
よりユーザ位置(Ux,Uy,Uz)と時計オフセット(B)を
求めるとともに、前記時計オフセット(B)の今回の値
と前回の値との差分を測定時間間隔TIで割った値を時計
オフセットレイト()として、前記3元連立位置方程
式により求めたユーザ位置(Ux,Uy,Uz)と、各前記衛星
から得た軌道パラメータによって算出した衛星位置(X
i,Yi,Zi)の今回の値と前回の測定時刻または今回の測
定時刻よりΔTだけ以前の時刻での値との差分を、今回
と前回の測定時間間隔TIまたは前記ΔTで割って得た衛
星速度(i,i,i)と、前記擬似レンジレイトPDRi
の測定値MSRDiとを用いて構築した前記3元連立速度方
程式を構築することにより前記地心直交座標系でのユー
ザ速度(x,y,z)を算出する第1の演算手段と、 b.前記地心直交座標系を、前記ユーザ位置(Ux,Uy,Uz)
に対応する緯度LT・経度LGの天頂をZ軸、南北をX軸、
東西をY軸とする地平直交座標系に変換することによ
り、前記ユーザ速度(x,y,z)から地平直交座標
系でのユーザ速度(x,y,z)を算出する第2の演
算手段と、 c.前記ユーザ速度(x,y,z)にもとづいて、前記
ユーザ速度V、前記ユーザ方位角VAZおよび前記ユーザ
仰角VELを VAZ=ATAN(−y/x) によって算出する第3の演算手段と を具備することを特徴とするGPS航法装置。
2. The position information of each satellite obtained by capturing three satellites, the measured value MSRi of the pseudo range PDi with each satellite, and the measured value MSRDi of the pseudo range rate PDRi, A GPS navigation device having an arithmetic processing unit for calculating and displaying a user speed V and a user azimuth angle VAZ based on a three-dimensional simultaneous position equation and a three-dimensional simultaneous velocity equation in a geocentric Cartesian coordinate system. A. Assuming that the user's altitude (HT) and time offset rate () are locally constant, the user position (Ux, Uy, Uz) and clock offset (B) are calculated by the three-way simultaneous position equation. And the difference between the current value and the previous value of the clock offset (B) divided by the measurement time interval TI as the clock offset rate (), and the user position (determined by the three-dimensional simultaneous position equation) Ux, Uy, Uz) and each of the above Satellite position calculated by the trajectory parameters obtained from (X
i, Yi, Zi) was calculated by dividing the difference between the current value of i, Yi, Zi) and the value at the previous measurement time or at the time ΔT before the current measurement time by the current and previous measurement time interval TI or ΔT. Satellite velocity (i, i, i) and the pseudo range rate PDRi
First calculation means for calculating the user speed (x, y, z) in the Cartesian coordinate system by constructing the three-dimensional simultaneous velocity equation constructed using the measured value MSRDi of b. The geocentric Cartesian coordinate system, the user position (Ux, Uy, Uz)
Corresponding to the latitude LT and longitude LG zenith is the Z axis, north and south is the X axis,
Second computing means for calculating a user speed (x, y, z) in the horizon Cartesian coordinate system from the user speed (x, y, z) by converting the east-west direction into a horizon rectangular coordinate system And c. The user speed V, the user azimuth angle VAZ, and the user elevation angle VEL based on the user speed (x, y, z). A third navigation means for calculating VAZ = ATAN (-y / x), and a GPS navigation device.
【請求項3】ユーザが3個の衛星を捕捉するとともに、
4個目の仮の衛星を想定して、各前記衛星の位置情報
と、各前記衛星との間の擬似レンジPDiの測定値MSRi
と、擬似レンジレイトPDRiの測定値MSRDiとにより、地
心直交座標系での4元連立位置方程式と4元連立速度方
程式とにもとづいて、ユーザ速度V、ユーザ方位角VAZ
およびユーザ仰角VELを算出するとともに表示などを行
うための演算処理部を有するGPS航法装置であって、 a.前記仮想衛星を地心に置くとともに、前記仮想衛星に
よる位置方程式を加えて前記4元連立位置方程式を構築
する方程式構築手段と、 b.仮想衛星の位置(X4,Y4,Z4)をすべてゼロとすること
によって前記4元連立位置方程式により求めたユーザ位
置(Ux,Uy,Uz)と時計オフセット(B)と光速Cとによ
り、前記仮想衛星に対する前記擬似レンジPDiの値PD4によって求めた今回の値と前回の値の差分を、今回と前
回の時間間隔TIで割った値を、前記仮想衛星の前記擬似
レンジレイトPDRiの測定値MSRDiに相当する測定値MSRD4
とする仮想衛星演算手段と、 c.前記ユーザ位置(Ux,Uy,Uz)および前記時計オフセッ
ト(B)と、各前記衛星から得た軌道パラメータによっ
て算出した衛星位置(Xi,Yi,Zi)の今回の値と前回の測
定時刻または今回の測定時刻よりΔTだけ以前の時刻で
の値との差分を、今回と前回の測定時間間隔TIまたは前
記ΔTで割って得た衛星速度(i,i,i)と、前記
測定値MSRDiとを用いて構築した前記仮想連立速度方程
式より、前記地心直交座標系でのユーザ速度(x,y,
z)を算出する第1の演算手段と、 d.前記地心直交座標系を、前記ユーザ位置(Ux,Uy,Uz)
に対応する緯度LT・経度LGの天頂をZ軸、南北をX軸、
東西をY軸とする地平直交座標系に変換することによ
り、前記ユーザ速度(x,y,z)から地平直交座標
系でのユーザ速度(x,y,z)を算出する第2の演
算手段と、 e.前記ユーザ速度(x,y,z)にもとづいて、前記
ユーザ速度V、前記ユーザ方位角VAZおよび前記ユーザ
仰角VELを VAZ=ATAN(−y/x) VEL=ASIN(z/V) によって算出する第3の演算手段と を具備することを特徴とするGPS航法装置。
3. The user acquires three satellites, and
Assuming a fourth provisional satellite, the position information of each satellite and the measured value MSRi of the pseudo range PDi between each satellite
And the measured value MSRDi of the pseudo range rate PDRi, the user speed V and the user azimuth VAZ are calculated based on the four-element simultaneous position equation and the four-element simultaneous velocity equation in the geocentric Cartesian coordinate system.
And a GPS navigation device having an arithmetic processing unit for calculating a user elevation angle VEL and displaying the same. A. The quaternary including the virtual satellite placed in the earth's center and the position equation by the virtual satellite added. Equation building means for building simultaneous position equations, and b. User positions (Ux, Uy, Ux, Uy, Z4) obtained by the four-dimensional simultaneous position equations by setting all virtual satellite positions (X 4 , Y 4 , Z 4 ) to zero. Uz), the clock offset (B), and the speed of light C, the value PD 4 of the pseudo range PDi for the virtual satellite is calculated. The value obtained by dividing the difference between the present value and the previous value by the time interval TI of the present time and the previous time, the measured value MSRD 4 corresponding to the measured value MSRDi of the pseudo range rate PDRi of the virtual satellite.
Virtual satellite computing means, c. The user position (Ux, Uy, Uz) and the clock offset (B), and the satellite position (Xi, Yi, Zi) calculated by the orbit parameter obtained from each satellite. Satellite velocity (i, i, i) obtained by dividing the difference between the current value and the previous measurement time or the value at the time ΔT before the current measurement time by this measurement time interval TI or the above ΔT. i) and the virtual simultaneous velocity equation constructed using the measured value MSRDi, the user velocity (x, y,
z) first computing means, d. the geocentric Cartesian coordinate system, the user position (Ux, Uy, Uz)
Corresponding to the latitude LT and longitude LG zenith is the Z axis, north and south is the X axis,
Second computing means for calculating a user speed (x, y, z) in the horizon orthogonal coordinate system from the user speed (x, y, z) by converting it into a horizon rectangular coordinate system having east and west as the Y axis And e. The user speed V, the user azimuth angle VAZ, and the user elevation angle VEL based on the user speed (x, y, z). VAZ = ATAN (-y / x) VEL = ASIN (z / V) and a third calculation means for calculating the GPS navigation device.
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