WO2016147569A1 - 衛星測位システム、電子機器及び測位方法 - Google Patents

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WO2016147569A1
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radio wave
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fixed station
carrier phase
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高橋　克直
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/51—Relative positioning

Definitions

  • the present disclosure relates to a satellite positioning system, an electronic device, and a positioning method that receive radio waves from a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite such as a GPS (Global Positioning System) satellite and calculate position coordinates.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GPS Global Positioning System
  • GPS is a satellite positioning method in which the position of 24 satellites rotating over the earth is used as a reference and the earth is detected in three dimensions.
  • An example of this GPS is a kinematic positioning method.
  • This kinematic positioning method calculates an error based on a carrier wave received by a fixed station whose position coordinates are known (electronic reference point) and transmits the calculated error to a mobile station (electronic device). This is a method for improving the accuracy of position measurement at the mobile station.
  • RTK real-time kinematic
  • Patent Document 1 discloses a positioning device using an RTK positioning method.
  • the initial value of the phase difference is obtained without performing an initialization process for obtaining an integer bias called OTF (On The Fly calibration).
  • This disclosure provides a satellite positioning system, an electronic device, and a positioning method that can shorten the positioning time.
  • the satellite positioning system in the present disclosure is a satellite positioning system including first and second electronic devices that calculate the position coordinates of the own device using radio waves from the GNSS satellite.
  • the first electronic device includes a first reception unit, a first calculation unit, and a transmission unit.
  • the first receiving unit receives GNSS correction data from a fixed station installed at a known point. Based on the received GNSS correction data, the first arithmetic unit is an integer value in a difference between the first carrier phase of the first radio wave received by the fixed station and the second carrier phase of the second radio wave received by the own device.
  • the first relative coordinates of the own station with respect to the fixed station are calculated.
  • the transmission unit transmits the integer value bias to the second electronic device.
  • the second electronic device includes a second reception unit and a second calculation unit.
  • the second receiving unit receives the integer value bias from the first electronic device 2.
  • the second computing unit calculates a difference between the third carrier phase and the first carrier phase of the third radio wave received by itself using the integer bias based on the GNSS correction data, and calculates the first radio wave By calculating the path difference with the third radio wave, the second relative coordinate with respect to the fixed station of the own device is calculated.
  • the positioning method of the satellite positioning system in the present disclosure is a positioning method of the satellite positioning system including the first and second electronic devices that respectively calculate the position coordinates of the own device using radio waves from the GNSS satellite.
  • the positioning method includes a step in which the first electronic device receives GNSS correction data from a fixed station installed at a known point.
  • the positioning method further includes: the first electronic device receives the first carrier wave phase of the first radio wave received by the fixed station based on the received GNSS correction data; and the second carrier wave phase of the second radio wave received by the own device. Calculating a first relative coordinate with respect to the fixed station of the own device by calculating an path difference between the first radio wave and the second radio wave by determining an integer value bias in the difference between the first radio wave and the second radio wave.
  • the positioning method further includes the step of the first electronic device transmitting an integer value bias to the second electronic device.
  • the positioning method further includes the step of the second electronic device receiving an integer value bias from the first electronic device.
  • the second electronic device further calculates a difference between the third carrier phase and the first carrier phase of the third radio wave received by the own device using an integer bias based on the GNSS correction data. Calculating a second relative coordinate with respect to the fixed station of the own device by calculating a path difference between the first radio wave and the third radio wave.
  • the first electronic device in the present disclosure is a first electronic device that calculates the position coordinates of its own device using radio waves from the GNSS satellite.
  • the first electronic device includes a reception unit, a first calculation unit, and a transmission unit.
  • the receiving unit receives GNSS correction data from a fixed station installed at a known point. Based on the received GNSS correction data, the first arithmetic unit is an integer value in a difference between the first carrier phase of the first radio wave received by the fixed station and the second carrier phase of the second radio wave received by the own device. By calculating a path difference between the first radio wave and the second radio wave by determining the bias, the first relative coordinates of the own station with respect to the fixed station are calculated.
  • the transmission unit transmits the integer value bias to the second electronic device that calculates the position coordinates of the own device using the radio wave from the GNSS satellite.
  • the second electronic device in the present disclosure calculates the position coordinates of its own device using radio waves from the GNSS satellite.
  • the second electronic device includes a reception unit and a second calculation unit.
  • the receiving unit receives the first radio wave received by the fixed station, which is determined based on the GNSS correction data in the first electronic device from the first electronic device that calculates the position coordinates of the own device using the radio wave from the GNSS satellite.
  • An integer bias in the difference between the first carrier phase of the second carrier wave phase and the second carrier phase of the second radio wave received by itself is received.
  • the second calculation unit calculates a difference between the third carrier phase and the first carrier phase of the third radio wave received by the own device based on the GNSS correction data, using the received integer value bias.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a satellite positioning system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing components of the fixed station 1 of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing components of the first electronic device 2 of FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram showing components of the second electronic device 3 of FIG.
  • FIG. 5A is a flowchart showing a positioning process executed by the first electronic device 2 of FIG.
  • FIG. 5B is a flowchart showing a positioning process executed by the second electronic device 3 of FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating components of the first electronic device 2A according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating components of the second electronic apparatus 3A according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the RTK positioning method in principle.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GPS global positioning system
  • GLONASS Global Navigation Satellite System
  • Hokuto Hokuto
  • Galileo The technique of this indication is applicable also to these GNSS.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the RTK positioning method in principle.
  • FIG. 8A illustrates the RTK positioning method assuming that the entire space is a two-dimensional space (plane) and the ground is a one-dimensional space (straight line).
  • a distance d1 from a point O which is a known point (a point whose position is known) to a position S of a GPS satellite which is a known point, and a point which is an unknown point (a point whose position is unknown) A path difference ⁇ d with respect to the distance (d1 + ⁇ d) from A to the position S of the GPS satellite which is a known point is obtained.
  • a base line vector A having the point O as the start point and the point A as the end point is obtained, and the position coordinates of the point A that is an unknown point (relative coordinates of the point A with respect to the point O) are calculated. .
  • FIG. 8B is a diagram showing the geometric relationship of FIG. 8A
  • FIG. 8C is an enlarged view of the region R in FIG. 8A
  • E represents a unit line-of-sight vector from the point O to the point S
  • ⁇ represents an angle formed by the unit line-of-sight vector E and the base line vector A.
  • FIG. 8C shows that the wave number of the path difference ⁇ d is 4.3, where 4 is an integer value bias (described later) and 3 is a fractional part.
  • the path difference ⁇ d (difference) of the wave number of the carrier wave includes an uncertain element (integer value bias) corresponding to an integral multiple of the wavelength of the carrier wave, and the path difference ⁇ d (difference) is obtained. Therefore, it is necessary to first determine a true solution (integer value bias) from multiple solutions (usually about 100,000 sets).
  • the process for determining the integer value bias is referred to as “initialization process”.
  • a state in which positioning is completed after the integer value bias is determined is referred to as a “FIX state”. Since this initialization process requires a large amount of calculation, a considerable time (about 2 to 3 minutes) is required to complete all calculations.
  • GPS correction data is received from a fixed station whose position coordinates are known, and the position coordinates are obtained based on the received GPS correction data.
  • the reception time for receiving the GPS correction data from the fixed station is about 1 minute.
  • the GPS correction data is calculated by subtracting the position coordinates obtained by receiving radio waves from GPS satellites and the accurate position coordinates at points where the position coordinates are accurately known (fixed station, base station). Data used to calculate the error obtained in this way. By using this GPS correction data, positioning accuracy can be improved.
  • the integer bias determined in the electronic device already in the FIX state and the electronic device already in the FIX state are received.
  • the GPS correction data By using the GPS correction data, the time required for the initialization process and the reception time of the GPS correction data are reduced. And it provides a satellite positioning system that can shorten the time required for the entire positioning.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a satellite positioning system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the satellite positioning system of FIG. 1 includes a fixed station 1, a first electronic device (mobile station) 2, and a second electronic device (mobile station) 3.
  • the first and second electronic devices 2 and 3 are, for example, personal computers.
  • the fixed station 1 is installed at an electronic reference point whose coordinates are known, and the first electronic device 2 and the second electronic device 3 move about several kilometers away from the fixed station 1.
  • the fixed station 1 and the first and second electronic devices 2 and 3 receive radio waves from GPS satellites as carrier waves via the GPS receiving antennas 10, 20-1, and 30-1, respectively.
  • the first electronic device 2 and the second electronic device 3 calculate a base line vector starting from the fixed station 1 by calculating a path difference between the carrier observed by itself and the carrier received by the fixed station 1, respectively.
  • the first electronic device 2 receives GPS correction data from the fixed station 1 via the wireless transmission antenna 15 and the wireless reception antenna 20-2, and performs RTK positioning based on the received GPS correction data. To calculate the position coordinates of the aircraft.
  • the second electronic device 3 receives the integer value bias and the GPS correction data from the first electronic device 2 via the wireless transmission antenna 20-3 and the wireless reception antenna 30-2, and receives the received integer value bias. Then, RTK positioning is performed based on the GPS correction data and the carrier wave observed by the own device, and the position coordinates of the own device are calculated. Details will be described below.
  • FIG. 2 is a block diagram showing components of the fixed station 1 of FIG.
  • the fixed station 1 in FIG. 2 includes a GPS receiving antenna 10, a GPS receiving unit 11, a phase counter 12, a phase counter memory 12m, a GPS correction data generating unit 13, a wireless transmitting unit 14, and a wireless transmitting antenna 15. Is provided.
  • the GPS receiving unit 11 receives a satellite signal from a GPS satellite as a first carrier wave via the GPS receiving antenna 10, and outputs the received first carrier wave data to the phase counter 12 and the GPS correction data generating unit 13, respectively. To do.
  • the phase counter 12 counts the wave number of the first carrier based on the first carrier data, calculates the first carrier phase, and outputs the first carrier phase to the wireless transmission unit 14.
  • the phase counter 12 counts the wave number of the carrier wave (radio wave) coming from the GPS satellite, and reads the count value (carrier wave phase) when the predetermined time is reached by the clock held by the fixed station 1. Store in the counter memory 12m.
  • the GPS correction data generation unit 13 generates GPS correction data for calculating the position coordinates of the first and second mobile stations using the RTK positioning method, and outputs the GPS correction data to the wireless transmission unit 14.
  • the wireless transmission unit 14 transmits the GPS correction data to the wireless reception antenna 20-2 (described later) of the first electronic device 2 via the wireless transmission antenna 15.
  • FIG. 3 is a block diagram showing components of the first electronic device 2.
  • the first electronic device 2 includes a GPS receiving antenna 20-1, a wireless receiving antenna 20-2, a GPS receiving unit 21, a phase counter 22, a phase counter memory 22m, an RTK calculating unit 23, and a wireless receiving unit. 24, an output unit 25, a GPS correction data storage unit 26, an integer value bias storage unit 27, a wireless transmission unit 28, an input unit 29, and a wireless transmission antenna 20-3.
  • the RTK calculator 23 calculates using the RTK positioning method.
  • the output unit 25 is a display unit such as a liquid crystal display.
  • the input unit 29 is an input user interface (UI) such as a keyboard or a mouse.
  • UI input user interface
  • the GPS receiver 21 receives a satellite signal from a GPS satellite as a second carrier wave via the GPS receiving antenna 20-1, and outputs the received second carrier data to the phase counter 22.
  • the phase counter 22 counts the wave number of the second carrier based on the second carrier data, calculates the second carrier phase, and stores it in the phase counter memory 22m.
  • the phase counter 22 counts the wave number of the carrier wave (radio wave) coming from the GPS satellite, and reads the count value when the predetermined time is reached by the clock held by the first electronic device 2. Store in memory 22m.
  • the wireless reception unit 24 receives GPS correction data via the wireless reception antenna 20-2.
  • the wireless reception unit 24 stores the GPS correction data in the GPS correction data storage unit 26 and outputs the first carrier wave phase to the RTK calculation unit 23.
  • the input unit 29 generates a positioning start instruction signal and outputs it to the RTK calculation unit 23 when a positioning start operation is performed by the user.
  • the RTK calculator 23 determines an integer value bias in the path difference that is the difference between the first carrier phase and the second carrier phase based on the input positioning start instruction signal, and completes the initialization process. A path difference is calculated based on the determined integer value bias. That is, the RTK calculation unit 23 calculates the path difference based on the difference between the respective count values read at the same time.
  • the RTK calculation unit 23 obtains a base line vector having the fixed station 1 as a starting point and the first electronic device 2 as an end point based on the calculated path difference, and the position coordinates (fixed) of the first electronic device 2.
  • the relative coordinates of the first electronic device 2 with respect to the station 1 are calculated and output to the output unit 25.
  • the output unit 25 displays the calculated position coordinates of the first electronic device 2. Note that the first electronic device 2 at this time is in the FIX state.
  • the RTK calculation unit 23 stores the integer value bias in the path difference in the integer value bias storage unit 27.
  • the wireless transmission unit 28 transmits the GPS correction data stored in the GPS correction data storage unit 26 and the integer value bias stored in the integer value bias storage unit 27 to the second electronic device via the wireless transmission antenna 20-3. Transmit to device 3.
  • FIG. 4 is a block diagram showing components of the second electronic device 3.
  • the second electronic device 3 includes a GPS receiving antenna 30-1, a wireless receiving antenna 30-2, a GPS receiving unit 31, a phase counter 32, an RTK calculating unit 33, a wireless receiving unit 34, and an output unit 35.
  • the RTK calculator 33 calculates using the RTK positioning method.
  • the output unit 35 is a display unit such as a liquid crystal display.
  • the input unit 38 is a user interface (UI) such as a keyboard or a mouse.
  • UI user interface
  • positioning start operation an operation by the user for receiving the integer value bias and the GPS correction data from the first electronic device 2 is referred to as a “reception start operation”, and an operation by the user for starting the positioning of the second electronic device 3 is performed. This is called “positioning start operation”.
  • the GPS receiver 31 receives a satellite signal from a GPS satellite as a third carrier wave via the GPS receiving antenna 30-1, and outputs the received third carrier data to the phase counter 32.
  • the phase counter 32 counts the wave number of the third carrier based on the third carrier data, calculates the third carrier phase, and outputs it to the RTK calculator 33.
  • the phase counter 32 counts the wave number of a carrier wave (radio wave) coming from a GPS satellite, and reads the count value when a predetermined time is reached by a clock held by the second electronic device 3 to temporarily store the memory. After being stored in (not shown), it is output to the RTK calculation unit 33.
  • the input unit 38 When there is a reception start operation from the user, the input unit 38 generates a reception start signal and outputs it to the wireless reception unit 34.
  • the wireless reception unit 34 receives GPS correction data and an integer value bias via the wireless reception antenna 30-2 based on the input reception start signal.
  • the radio reception unit 34 stores GPS correction data in the GPS correction data storage unit 36, stores the integer value bias in the integer value bias storage unit 37, and stores the stored integer value bias and GPS correction data in the output unit 35.
  • the output unit 35 displays the integer value bias and the GPS correction data.
  • the input unit 38 When there is a positioning start operation from the user, the input unit 38 generates a positioning start instruction signal and outputs it to the RTK calculation unit 33.
  • the RTK calculation unit 33 calculates a path difference that is a difference between the first carrier phase and the third carrier phase based on the GPS correction data and the integer value bias. . As a result, the RTK calculation unit 33 obtains a base line vector having the fixed station 1 as the start point and the second electronic device 3 as the end point to obtain the position coordinates of the second electronic device 3 (the second electronic device with respect to the fixed station 1). 3 relative coordinates) is calculated and output to the output unit 35.
  • the output unit 35 displays the calculated position coordinates of the second electronic device 3. At this time, the second electronic device 3 is in the FIX state.
  • the second electronic device 3 has been determined in this RTK positioning method from the first electronic device 2 whose position coordinates have already been determined by the RTK positioning method after completing communication with the fixed station 1.
  • the integer value bias is received, and the RTK positioning method is performed using the bias to determine the position coordinate of the aircraft.
  • the fixed station 1 generates GPS correction data used for the RTK positioning method.
  • the first electronic device 2 performs the RTK positioning method using this GPS correction data, determines an integer value bias in the path difference, and determines its own position coordinates.
  • the second electronic device 3 receives the GPS correction data and the integer value bias from the first electronic device 2, and uses these data to calculate the position coordinates of the own device using the RTK positioning method.
  • the procedure in the initialization process is omitted, so that the processing time for the entire positioning can be shortened.
  • FIG. 5A is a flowchart at the time of the positioning process of the first electronic device 2 according to the first embodiment.
  • the fixed station 1 receives a satellite signal from a GPS satellite, generates GPS correction data (step S1), and wirelessly transmits the GPS correction data to the outside via the wireless transmission antenna 15 (step S2). ).
  • the user installs the first electronic device 2 at a desired location and starts positioning of the first electronic device 2 via the input unit 29 (step S3). Thereby, the first electronic device 2 receives the GPS correction data from the fixed station 1 (step S4).
  • the first electronic device 2 performs the RTK positioning method using the received GPS correction data to determine an integer value bias (step S5), and stores the GPS correction data and the integer value bias in the storage unit (26, 27). Each is stored (step S6), and this process is completed. At this time, the position coordinates of the first electronic device 2 are displayed on the output unit 25, and the user can determine that the positioning of the first electronic device 2 has been completed.
  • FIG. 5B is a flowchart illustrating the positioning process executed by the second electronic device 3 according to the first embodiment.
  • the user brings the second electronic device 3 closer so that the distance to the first electronic device 2 is within 0 to several meters (step S7).
  • the second electronic device 3 enters a state (wireless connection state) in which GPS correction data and an integer value bias can be received from the first electronic device 2 via the input unit 38.
  • the position coordinates of the second electronic device 3 are substantially the same as the position coordinates of the first electronic device 2. Therefore, in the RTK positioning method in the second electronic device 3, the path difference in the second electronic device 3 is substantially the same as the path difference in the first electronic device 2 in the FIX state.
  • the second electronic device 3 is determined by the first electronic device 2. It is possible to use the integer bias that has been set as an integer bias in the path difference of the own aircraft.
  • the second electronic device 3 receives the GPS correction data and the integer value bias from the first electronic device 2 in the FIX state via the wireless reception antenna 30-2 (step S8).
  • the received GPS correction data and integer value bias are displayed on the display unit (output unit 35) of the second electronic device 3. Accordingly, the user can determine that the initialization process of the second electronic device 3 has been completed.
  • the user moves and installs the second electronic device 3 to a desired location, and starts positioning of the second electronic device 3 through the input unit 29 (step S9).
  • the second electronic device 3 performs the RTK positioning method using the GPS correction data and the integer value bias received from the first electronic device 2, and calculates the position coordinates of the own device (step S10).
  • the process ends.
  • the position coordinates of the second electronic device 3 are displayed on the output unit 25 of the second electronic device 3, the user can determine that the positioning has been completed.
  • the second electronic device 3 uses the integer value bias received from the first electronic device 2, it can receive the GPS correction data from the fixed station 1 and determine the integer value bias in its own device. It becomes unnecessary. For this reason, the processing time of the initialization process in a positioning process can be shortened.
  • the satellite positioning system is a satellite including the first and second electronic devices 2 and 3 that respectively calculate the position coordinates of the own device using radio waves from GPS satellites. It is a positioning system.
  • the first electronic device 2 includes a wireless reception unit 24, an RTK calculation unit 23, and a wireless transmission unit 14.
  • the wireless reception unit 24 receives GPS correction data from a fixed station installed at a known point. Based on the received GPS correction data, the RTK calculation unit 23 calculates an integer bias in the difference between the first carrier phase of the first radio wave received by the fixed station and the second carrier phase of the second radio wave received by the own device. And the first relative coordinate with respect to the fixed station 1 of the own device is calculated by calculating the path difference between the first radio wave and the second radio wave.
  • the wireless transmission unit 14 transmits the integer value bias to the second electronic device 3.
  • the second electronic device 3 includes a wireless reception unit 34 and an RTK calculation unit 33.
  • the wireless reception unit 34 receives the integer value bias from the first electronic device 2.
  • the RTK calculation unit 33 calculates a difference between the third carrier phase and the first carrier phase of the third radio wave received by itself using the integer bias based on the GPS correction data to calculate the first radio wave and the first radio wave.
  • the second relative coordinate with respect to the fixed station 1 is calculated by calculating the path difference with the three radio waves.
  • an integer value bias in the difference between the first carrier phase and the second carrier phase calculated by the RTK calculation unit 23 of the first electronic device 2 is transmitted to the second electronic device via the wireless transmission unit 28. It can be transmitted to the device 3. Therefore, in the RTK positioning method in the second electronic device 3, since the integer value bias determined in the first electronic device 2 already in the FIX state is used, the first carrier phase and the third carrier phase The path difference can be calculated without determining an integer value bias in the difference. Accordingly, the RTK positioning method in the second electronic device 3 does not require an initialization process, so that the positioning time can be shortened.
  • the wireless transmission unit 14 of the first electronic device 2 transmits the GPS correction data from the fixed station 1 to the second electronic device 3, and the second electronic device 2
  • the wireless reception unit 34 of the electronic device 3 receives GPS correction data from the first electronic device 2.
  • the second electronic device 3 receives the GPS correction data stored in the first electronic device 2 via the wireless reception antenna 30-2 by bringing the second electronic device 3 closer to the first electronic device 2. Can do. Therefore, since the reception time (about 1 minute) for receiving the GPS correction data required in the RTK positioning method can be reduced, the positioning time can be shortened. Further, even when the wireless connection between the fixed station 1 and the second electronic device 3 is interrupted, the GPS correction data already stored in the second electronic device 3 is received from the second electronic device 3 by wireless connection. can do. Therefore, the second electronic device 3 can reliably receive the GPS correction data transmitted from the fixed station 1.
  • the wave number of the carrier wave received from the GPS satellite is counted by each phase counter based on the time of the clock held by each electronic device.
  • an error occurs at the time of each clock, an error may occur in the count value read at each time. Therefore, an error occurs in positioning due to the error in the count value.
  • the second embodiment is characterized in that the reading time of the count value of the second electronic device 3 is corrected based on the value of the decimal part of the path difference ⁇ d calculated by the first electronic device 2. .
  • the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating components of the first electronic device 2A according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the first electronic device 2 ⁇ / b> A of FIG. 6 includes an RTK calculation unit 23 ⁇ / b> A instead of the RTK calculation unit 23, and a wireless transmission unit 28 ⁇ / b> A instead of the wireless transmission unit 28.
  • the decimal part storage unit 200 is further provided between the RTK calculation unit 23A and the wireless transmission unit 28A.
  • the RTK operation unit 23A of the second embodiment has a first carrier phase and a second carrier phase based on the input positioning start instruction signal.
  • the difference is that the first decimal part in the path difference, which is the difference between the two, is determined and stored in the decimal part storage unit 200.
  • the wireless transmission unit 28A of the second embodiment uses the first decimal part data stored in the decimal part storage unit 200 as a wireless transmission antenna 20-3. Is transmitted to the second electronic device 3 via.
  • FIG. 7 is a block diagram showing components of the second electronic apparatus 3A according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the second electronic device 3A of the second embodiment includes an RTK calculation unit 33A instead of the RTK calculation unit 33, and includes a radio reception unit 34.
  • a wireless reception unit 34A is provided, and a readout time correction unit 301 that corrects the readout time of the count value in the phase counter 32 is further provided.
  • the second electronic device 3A according to the second embodiment has a decimal part between the read time correction unit 301 and the wireless reception unit 34A, as compared with the second electronic device 3 according to the first embodiment.
  • a storage unit 300 is further provided, and a decimal part storage unit 302 is further provided between the RTK calculation unit 33A and the read time correction unit 301.
  • the wireless reception unit 34A of the second embodiment is configured to receive the first signal via the wireless reception antenna 30-2 based on the received reception start signal.
  • the decimal part data is received and stored in the decimal part storage unit 300.
  • the RTK calculation unit 33A of the second embodiment is based on the input positioning start instruction signal and the first carrier phase and the third carrier phase.
  • the difference is that the second decimal part in the path difference which is the difference between the two and the second decimal part is determined and stored in the decimal part storage unit 302.
  • the reading time correction unit 301 reads the reading time of the phase counter 32 based on the value of the second decimal part stored in the decimal part storage unit 302 and the value of the first decimal part stored in the decimal part storage unit 300. Correct. That is, assuming that the second phase counter value in the first electronic device 2 is an accurate value, the third phase counter value in the second electronic device 3 becomes the second phase counter value. In addition, the readout time of the count value of the wave number of the radio wave in the second electronic device 3 is corrected. For example, assume that the value of the first decimal part is 0.5 and the value of the second decimal part is 0.8. In this case, the reading time at the second electronic device 3 is corrected so as to be advanced by time ⁇ T.
  • the satellite positioning system according to the second embodiment described above an operation similar to that of the satellite positioning system according to the first embodiment described above can be obtained. Further, according to the satellite positioning system according to the second embodiment described above, it is possible to correct the reading time of the count value of the second electronic device 3 as compared with the first embodiment described above. Become. Therefore, since the error of the count value read at the same time can be corrected, the error that occurs in positioning can be suppressed.
  • the RTK calculation unit 23A has the first decimal part in the difference between the first carrier phase and the second carrier phase. Determine further.
  • the RTK operation unit 33A further determines a second decimal part in the difference between the first carrier phase and the third carrier phase.
  • the second electronic device 3 further includes a read time correction unit 301 that corrects the time to read the third carrier phase so that the value of the second decimal part becomes the value of the first decimal part. .
  • the time for reading the carrier phase of the radio wave in the second electronic device 3 can be corrected. Therefore, the third carrier wave received by the second electronic device 3 and the first carrier wave received by the fixed station 1 can be corrected. It is possible to calculate the path difference, which is the difference between and, with higher accuracy. Accordingly, the position coordinates of the second electronic device 3 can be calculated with higher accuracy.
  • the first embodiment and the second embodiment have been described as examples of the technology disclosed in the present application.
  • the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to an embodiment in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately performed.
  • each fixed station 1 and each of the first and second electronic devices 2 and 3 may be configured as one module, or the constituent elements may be combined. Each may be configured as a plurality of modules.
  • each GPS reception antenna, radio transmission antenna, and radio reception antenna may be an external antenna installed outside the fixed station 1 and the first and second electronic devices 2 and 3, respectively, It may be a built-in antenna installed inside the first and first and second electronic devices 2 and 3.
  • the constituent elements of the first electronic device 2 and the constituent elements of the second electronic device 3 are different from each other for easy understanding. Also good.
  • the fixed station 1 is installed at the electronic reference point whose position coordinates are known, but the present disclosure is not limited to this.
  • the GPS receiving antenna 10 of the fixed station 1 may be installed at the electronic reference point, and the fixed station 1 may be installed at a location different from the electronic reference point.
  • the GPS correction data used by the second electronic device 3 is received from the first electronic device 2, but the present disclosure is not limited to this.
  • the GPS correction data used by the second electronic device 3 may be received from the fixed station 1.
  • the fixed station 1 is described as a fixed station (RRS, Real Reference Station) installed at a known point, but is not limited thereto.
  • a virtual reference point VRS, Virtual Reference Station
  • VRS Virtual Reference Station
  • the integer value bias indicates an integer value bias of a double phase difference, an integer value bias of a single phase difference, or the like.
  • this value may be a value obtained as a result of the RTK calculation, or may be one or more of these values.
  • the electronic device is a personal computer
  • the present disclosure is not limited thereto.
  • it can be widely applied to electronic devices such as tablet terminals, mobile phones, and smartphones.
  • This disclosure can be applied to any electronic device having a function of calculating position coordinates by the RTK positioning method.
  • the present disclosure is applicable to tablet terminals, mobile phones, smartphones, and the like.
  • SYMBOLS 1 Fixed station 2, 2A 1st electronic device 3, 3A 2nd electronic device 10, 20-1, 30-1 GPS receiving antenna 11, 21, 31 GPS receiving part 12, 22, 32 Phase counter 12m, 22m Phase Counter memory 13 GPS correction data generation unit 14, 28, 28A Radio transmission unit 15, 20-3 Radio transmission antenna 20-2, 30-2 Radio reception antenna 23, 33, 23A, 33A RTK calculation unit 24, 34, 34A Radio Reception unit 25, 35 Output unit 26, 36 GPS correction data storage unit 27, 37 Integer value bias storage unit 29, 38 Input unit 200, 300, 302 Decimal part storage unit 301 Read time correction unit

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Abstract

衛星測位システムは、ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標をそれぞれ演算する第１及び第２の電子機器（２，３）を備える。第１の電子機器（２）は、受信部と、第１のＲＴＫ演算部と、送信部と、を備える。ＲＴＫ演算部は、受信したＧＮＳＳ補正データに基づいて固定局（１）で受信した第１電波の第１搬送波位相と自機で受信した第２電波の第２搬送波位相との差分の整数値バイアスを決定して第１電波と第２電波との行路差を算出する。第２の電子機器（３）は、受信部と、第２のＲＴＫ演算部と、を備える。第２のＲＴＫ演算部は、ＧＮＳＳ補正データに基づいて、第１の電子機器（２）から受信した整数値バイアスを用いて、自機で受信した第３電波の第３搬送波位相と第１搬送波位相との差分を算出して第１電波と第３電波との行路差を算出することにより、自機の固定局（１）に対する第２相対座標を演算する。

Description

衛星測位システム、電子機器及び測位方法
　本開示は、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）衛星等のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から電波を受信して位置座標を算出する衛星測位システム、電子機器及び測位方法に関する。
　ＧＰＳは、地球の上空を回転する２４個の衛星位置を基準とし、地球上を三次元で検出する衛星測位法である。このＧＰＳの一例として、キネマティック測位法がある。このキネマティック測位法とは、位置座標が既知（電子基準点）である固定局で受信される搬送波に基づいて誤差を算出し、当該算出された誤差を移動局（電子機器）に送信することで当該移動局での位置測定の精度を向上させる方式である。このキネマティック測位法の発展型の測位法として、リアルタイムで移動局の位置測定を行う実時間キネマティック（以下、ＲＴＫという）測位法がある。
　特許文献１には、ＲＴＫ測位法を用いた測位装置が開示されている。この測位装置では、ＯＴＦ（Ｏｎ　Ｔｈｅ　Ｆｌｙ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）と呼ばれる整数バイアスを求めるための初期化処理を行うことなく、位相差の初期値を求めている。
特開平１１－１０１８６４号公報
　本開示は、測位時間を短縮できる衛星測位システム、電子機器及び測位方法を提供する。
　本開示における衛星測位システムは、ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標をそれぞれ演算する第１及び第２の電子機器を備える衛星測位システムである。第１の電子機器は、第１の受信部と、第１の演算部と、送信部と、を備える。第１の受信部は、既知点に設置された固定局からＧＮＳＳ補正データを受信する。第１の演算部は、受信したＧＮＳＳ補正データに基づいて、固定局で受信した第１電波の第１搬送波位相と、自機で受信した第２電波の第２搬送波位相との差分における整数値バイアスを決定して第１電波と第２電波との行路差を算出することにより、自機の固定局に対する第１相対座標を演算する。送信部は、整数値バイアスを第２の電子機器に送信する。第２の電子機器は、第２の受信部と、第２の演算部と、を備える。第２の受信部は、第１の電子機器２から整数値バイアスを受信する。第２の演算部は、ＧＮＳＳ補正データに基づいて、整数値バイアスを用いて、自機で受信した第３電波の第３搬送波位相と第１搬送波位相との差分を算出して第１電波と第３電波との行路差を算出することにより、自機の固定局に対する第２相対座標を演算する。
　本開示における衛星測位システムの測位方法は、ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標をそれぞれ演算する第１及び第２の電子機器を備える衛星測位システムの測位方法である。測位方法は、第１の電子機器が、既知点に設置された固定局からＧＮＳＳ補正データを受信するステップを含む。測位方法はさらに、第１の電子機器が、受信したＧＮＳＳ補正データに基づいて、固定局で受信した第１電波の第１搬送波位相と、自機で受信した第２電波の第２搬送波位相との差分における整数値バイアスを決定して第１電波と第２電波との行路差を算出することにより、自機の固定局に対する第１相対座標を演算するステップを含む。測位方法はさらに、第１の電子機器が、整数値バイアスを第２の電子機器に送信するステップを含む。測位方法はさらに、第２の電子機器が、第１の電子機器から整数値バイアスを受信するステップを含む。測位方法はさらに、第２の電子機器が、ＧＮＳＳ補正データに基づいて、整数値バイアスを用いて、自機で受信した第３電波の第３搬送波位相と第１搬送波位相との差分を算出して第１電波と第３電波との行路差を算出することにより、自機の固定局に対する第２相対座標を演算するステップを含む。
　本開示における第１の電子機器は、ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標を演算する第１の電子機器である。第１の電子機器は、受信部と、第１の演算部と、送信部と、を備える。受信部は、既知点に設置された固定局からＧＮＳＳ補正データを受信する。第１の演算部は、受信したＧＮＳＳ補正データに基づいて、固定局で受信した第１電波の第１搬送波位相と、自機で受信した第２電波の第２搬送波位相との差分における整数値バイアスを決定して第１電波と第２電波との行路差を算出することにより、自機の固定局に対する第１相対座標を演算する。送信部は、整数値バイアスを、ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標を演算する第２の電子機器に送信する。
　本開示における第２の電子機器は、ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標を演算する。第２の電子機器は、受信部と、第２の演算部とを備える。受信部は、ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標を演算する第１の電子機器から、第１の電子機器においてＧＮＳＳ補正データに基づいて決定した、固定局で受信した第１電波の第１搬送波位相と、自機で受信した第２電波の第２搬送波位相との差分における整数値バイアスを受信する。第２の演算部は、ＧＮＳＳ補正データに基づいて、受信した整数値バイアスを用いて、自機で受信した第３電波の第３搬送波位相と第１搬送波位相との差分を算出して第１電波と第３電波との行路差を算出することにより、自機の固定局に対する第２相対座標を演算する。
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る衛星測位システムの概略図である。 図２は、図１の固定局１の構成要素を示すブロック図である。 図３は、図１の第１の電子機器２の構成要素を示すブロック図である。 図４は、図１の第２の電子機器３の構成要素を示すブロック図である。 図５Ａは、図１の第１の電子機器２により実行される測位処理を示すフローチャートである。 図５Ｂは、図１の第２の電子機器３により実行される測位処理を示すフローチャートである。 図６は、本開示の第２の実施の形態に係る第１の電子機器２Ａの構成要素を示すブロック図である。 図７は、本開示の第２の実施の形態に係る第２の電子機器３Ａの構成要素を示すブロック図である。 図８は、ＲＴＫ測位法を原理的に説明するための概略図である。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　以下の実施の形態では、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の例としてＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）について説明する。ＧＮＳＳの例として、ＧＰＳのほか、ＧＬＯＮＡＳＳ（グロナス）、北斗、ガリレオなども知られている。本開示の技術は、これらのＧＮＳＳにも適用できる。
　（本開示が想定する具体的な課題）
　ＲＴＫ（リアルタイムキネマティック）測位法では、ＧＰＳ衛星から地上に送信される搬送波（電波）の波数（波の数）の差分を利用して位置座標を求める。図８は、ＲＴＫ測位法を原理的に説明するための概略図である。図８（ａ）では、空間全体を２次元空間（平面）としかつ地上を１次元空間（直線）と仮定してＲＴＫ測位法を説明している。ＲＴＫ測位法では、まず、既知点（位置が判明している点）である地点Ｏから既知点であるＧＰＳ衛星の位置Ｓまでの距離ｄ１と、未知点（位置が不明な点）である地点Ａから既知点であるＧＰＳ衛星の位置Ｓまでの距離（ｄ１＋Δｄ）との行路差Δｄを求める。次に、行路差Δｄに基づいて、地点Ｏを始点としかつ地点Ａを終点とした基線ベクトルＡを求めて未知点である地点Ａの位置座標（地点Ｏに対する地点Ａの相対座標）を算出する。図８（ｂ）は図８（ａ）の幾何学的な関係を示した図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）の領域Ｒを拡大した図である。図８（ｂ）において、Ｅは地点Ｏから地点Ｓへの単位視線ベクトルを表し、θは単位視線ベクトルＥと基線ベクトルＡとのなす角度を表す。図８（ｃ）では、行路差Δｄの波数は４．３であることが示され、ここで４が整数値バイアス（後述する）であり３が小数部である。
　上述したＲＴＫ測位法では、所定の時刻において真の解と同位相となる点が多数存在する（すなわち、多重解が生じる）。図８に示すように、搬送波の波数の行路差Δｄ（差分）には搬送波の波長の整数倍に相当する不確定な要素（整数値バイアス）が含まれ、この行路差Δｄ（差分）を求めるには、多重解（通常１０万組程度）の中から真の解（整数値バイアス）を先ず決定する必要がある。この整数値バイアスを決定する処理を「初期化処理」という。この整数値バイアスが決定されて測位が完了した状態を「ＦＩＸ状態」という。この初期化処理には多大な計算量が必要となるので、すべての計算を完了させるには相当な時間（約２～３分）が必要となる。
　また、上述したＲＴＫ測位法では、未知点の位置座標を求めるために、位置座標が既知である固定局からＧＰＳ補正データを受信し、当該受信したＧＰＳ補正データに基づいて位置座標を求める。ここで、固定局からＧＰＳ補正データを受信する受信時間は約１分間である。なお、ＧＰＳ補正データとは、位置座標が正確に判明している地点（固定局、基地局）において、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して得られる位置座標と正確な位置座標とを差し引き計算することで得られた誤差を算出するために使用されるデータをいう。このＧＰＳ補正データを用いることにより、測位の精度を向上させることが可能となる。
　上述したように、ＲＴＫ測位法で位置座標を算出するには、初期化処理にかかる時間（約２～３分）と、ＧＰＳ補正データの受信時間（約１分間）とが最低限必要とされ、測位全体にかかる時間を増加させる要因となっていた。
　上述したような課題に着目して、第１の実施の形態では、電子機器のＲＴＫ測位法において、既にＦＩＸ状態にある電子機器において決定された整数値バイアス及び既にＦＩＸ状態にある電子機器が受信したＧＰＳ補正データを用いることにより、初期化処理にかかる時間及びＧＰＳ補正データの受信時間を削減する。そして測位全体にかかる時間を短縮できる衛星測位システムを提供する。以下、図１～図５を用いて、第１の実施の形態を説明する。
　（第１の実施の形態）
　［１．構成］
　図１は、本開示の第１の実施の形態に係る衛星測位システムの概略図である。図１の衛星測位システムは、固定局１と、第１の電子機器（移動局）２と、第２の電子機器（移動局）３とを備える。第１及び第２の電子機器２，３は、例えばパーソナルコンピュータである。ここで、固定局１は座標が既知である電子基準点に設置され、第１の電子機器２及び第２の電子機器３は固定局１から約数キロ離れてそれぞれ移動する。
　固定局１及び第１及び第２の電子機器２，３は、各ＧＰＳ受信アンテナ１０，２０－１，３０－１を介してＧＰＳ衛星からの電波を搬送波としてそれぞれ受信する。第１の電子機器２及び第２の電子機器３は、自機で観測された搬送波と固定局１で受信した搬送波との行路差をそれぞれ算出することにより固定局１を始点とした基線ベクトルを求め、自機の位置座標をそれぞれ求める。ここで、第１の電子機器２は、固定局１から無線送信アンテナ１５および無線受信アンテナ２０－２を介してＧＰＳ補正データを受信し、当該受信したＧＰＳ補正データに基づいてＲＴＫ測位を実施して自機の位置座標を算出する。また、第２の電子機器３は、無線送信アンテナ２０－３および無線受信アンテナ３０－２を介して第１の電子機器２から整数値バイアス及びＧＰＳ補正データを受信し、当該受信した整数値バイアス及びＧＰＳ補正データ、並びに自機で観測された搬送波に基づいてＲＴＫ測位を実施して自機の位置座標を算出する。以下、詳細に説明する。
　図２は、図１の固定局１の構成要素を示すブロック図である。図２の固定局１は、ＧＰＳ受信アンテナ１０と、ＧＰＳ受信部１１と、位相カウンタ１２と、位相カウンタメモリ１２ｍと、ＧＰＳ補正データ生成部１３と、無線送信部１４と、無線送信アンテナ１５とを備える。
　ＧＰＳ受信部１１は、ＧＰＳ受信アンテナ１０を介してＧＰＳ衛星からの衛星信号を第１の搬送波として受信し、当該受信した第１の搬送波データを位相カウンタ１２及びＧＰＳ補正データ生成部１３にそれぞれ出力する。
　位相カウンタ１２は、第１の搬送波データに基づいて、当該第１の搬送波の波数をカウントして第１の搬送波位相を算出して無線送信部１４に出力する。ここで、位相カウンタ１２は、ＧＰＳ衛星から到来する搬送波（電波）の波数をカウントして、そのカウント値（搬送波位相）を固定局１が保有する時計で所定の時刻となるときに読み出して位相カウンタメモリ１２ｍに記憶する。
　ＧＰＳ補正データ生成部１３は、ＲＴＫ測位法を用いて第１及び第２の移動局の位置座標を演算するためのＧＰＳ補正データを生成して無線送信部１４に出力する。
　無線送信部１４は、ＧＰＳ補正データを無線送信アンテナ１５を介して第１の電子機器２の無線受信アンテナ２０－２（後述する）に送信する。
　図３は、第１の電子機器２の構成要素を示すブロック図である。第１の電子機器２は、ＧＰＳ受信アンテナ２０－１と、無線受信アンテナ２０－２と、ＧＰＳ受信部２１と、位相カウンタ２２と、位相カウンタメモリ２２ｍと、ＲＴＫ演算部２３と、無線受信部２４と、出力部２５と、ＧＰＳ補正データ記憶部２６と、整数値バイアス記憶部２７と、無線送信部２８と、入力部２９と、無線送信アンテナ２０－３とを備える。ＲＴＫ演算部２３は、ＲＴＫ測位法を用いて演算する。出力部２５は、例えば液晶ディスプレイなどの表示部である。入力部２９は、例えばキーボードまたはマウスなどの入力ユーザインターフェース（ＵＩ）である。ここで、第１の電子機器２の測位を開始する場合は、ユーザは入力部２９を介して操作する。
　ＧＰＳ受信部２１は、ＧＰＳ受信アンテナ２０－１を介してＧＰＳ衛星からの衛星信号を第２の搬送波として受信し、当該受信した第２の搬送波データを位相カウンタ２２に出力する。
　位相カウンタ２２は、第２の搬送波データに基づいて、当該第２の搬送波の波数をカウントして第２の搬送波位相を算出して位相カウンタメモリ２２ｍに格納する。ここで、位相カウンタ２２は、ＧＰＳ衛星から到来する搬送波（電波）の波数をカウントして、そのカウント値を第１の電子機器２が保有する時計で所定の時刻となるときに読み出して位相カウンタメモリ２２ｍに記憶する。
　無線受信部２４は、無線受信アンテナ２０－２を介してＧＰＳ補正データを受信する。無線受信部２４は、ＧＰＳ補正データをＧＰＳ補正データ記憶部２６に格納し、第１の搬送波位相をＲＴＫ演算部２３に出力する。
　入力部２９は、ユーザから測位開始の操作があると、測位開始指示信号を生成してＲＴＫ演算部２３に出力する。
　ＲＴＫ演算部２３は、入力された測位開始指示信号に基づいて、第１の搬送波位相と第２の搬送波位相との差分である行路差における整数値バイアスを決定して初期化処理を完了させ、当該決定された整数値バイアスに基づいて行路差を算出する。すなわち、ＲＴＫ演算部２３は、同一の時刻で読み出されたそれぞれのカウント値の差分に基づいて行路差を算出する。
　また、ＲＴＫ演算部２３は、算出された行路差に基づいて、固定局１を始点としかつ第１の電子機器２を終点とする基線ベクトルを求めて第１の電子機器２の位置座標（固定局１に対する第１の電子機器２の相対座標）を算出して出力部２５に出力する。出力部２５は、当該算出された第１の電子機器２の位置座標を表示する。なお、この時点での第１の電子機器２はＦＩＸ状態にある。さらに、ＲＴＫ演算部２３は、行路差における整数値バイアスを整数値バイアス記憶部２７に格納する。
　無線送信部２８は、ＧＰＳ補正データ記憶部２６に格納されたＧＰＳ補正データと、整数値バイアス記憶部２７に格納された整数値バイアスとを、無線送信アンテナ２０－３を介して第２の電子機器３に送信する。
　図４は、第２の電子機器３の構成要素を示すブロック図である。第２の電子機器３は、ＧＰＳ受信アンテナ３０－１と、無線受信アンテナ３０－２と、ＧＰＳ受信部３１と、位相カウンタ３２と、ＲＴＫ演算部３３と、無線受信部３４と、出力部３５と、ＧＰＳ補正データ記憶部３６と、整数値バイアス記憶部３７と、入力部３８とを備える。ＲＴＫ演算部３３は、ＲＴＫ測位法を用いて演算する。出力部３５は、例えば液晶ディスプレイなどの表示部である。入力部３８は、例えばキーボードまたはマウスなどのユーザインターフェース（ＵＩ）である。第２の電子機器３においてＦＩＸ状態にある第１の電子機器２から整数値バイアス及びＧＰＳ補正データを受信する場合及び第２の電子機器３の測位を開始する場合は、ユーザは入力部２９を介して操作する。以下、第１の電子機器２から整数値バイアス及びＧＰＳ補正データを受信するためのユーザによる操作を「受信開始操作」といい、第２の電子機器３の測位を開始するためのユーザによる操作を「測位開始操作」という。
　ＧＰＳ受信部３１は、ＧＰＳ受信アンテナ３０－１を介してＧＰＳ衛星からの衛星信号を第３の搬送波として受信し、当該受信した第３の搬送波データを位相カウンタ３２に出力する。
　位相カウンタ３２は、第３の搬送波データに基づいて、当該第３の搬送波の波数をカウントして第３の搬送波位相を算出してＲＴＫ演算部３３に出力する。ここで、位相カウンタ３２は、ＧＰＳ衛星から到来する搬送波（電波）の波数をカウントして、そのカウント値を第２の電子機器３が保有する時計で所定の時刻となるときに読み出して一旦メモリ（図示せず）に格納した後にＲＴＫ演算部３３に出力する。
　入力部３８は、ユーザから受信開始操作があると、受信開始信号を生成して無線受信部３４に出力する。
　無線受信部３４は、入力された受信開始信号に基づいて、無線受信アンテナ３０－２を介してＧＰＳ補正データ及び整数値バイアスを受信する。無線受信部３４は、ＧＰＳ補正データをＧＰＳ補正データ記憶部３６に格納し、整数値バイアスを整数値バイアス記憶部３７に格納し、当該格納された整数値バイアス及びＧＰＳ補正データを出力部３５に出力する。出力部３５は、整数値バイアス及びＧＰＳ補正データを表示する。なお、整数値バイアス記憶部３７により整数値バイアスが格納されると初期化処理は完了する。
　入力部３８は、ユーザから測位開始操作があると、測位開始指示信号を生成してＲＴＫ演算部３３に出力する。
　ＲＴＫ演算部３３は、当該生成された測位開始指示信号を入力すると、ＧＰＳ補正データ及び整数値バイアスに基づいて、第１の搬送波位相と第３の搬送波位相との差分である行路差を算出する。これにより、ＲＴＫ演算部３３は、固定局１を始点としかつ第２の電子機器３を終点とする基線ベクトルを求めて第２の電子機器３の位置座標（固定局１に対する第２の電子機器３の相対座標）を算出して出力部３５に出力する。
　出力部３５は、当該算出された第２の電子機器３の位置座標を表示する。この時点で第２の電子機器３はＦＩＸ状態となる。
　［２．動作］
　以上のように構成された衛星測位システムについて、その動作を以下説明する。ここで、第２の電子機器３は、固定局１との通信を終えて、すでにＲＴＫ測位法により自機の位置座標が確定した第１の電子機器２から、このＲＴＫ測位法において決定された整数値バイアスを受信し、それを用いてＲＴＫ測位法を実施して自機の位置座標を確定する。
　具体的には、固定局１はＲＴＫ測位法に用いられるＧＰＳ補正データを生成する。第１の電子機器２はこのＧＰＳ補正データを用いてＲＴＫ測位法を実施して行路差における整数値バイアスを決定し、自機の位置座標を確定する。その後、第２の電子機器３は、ＧＰＳ補正データ及び整数値バイアスを第１の電子機器２から受信し、これらのデータを用いてＲＴＫ測位法を用いて自機の位置座標を演算する。このような制御により、第２の電子機器３においては、初期化処理における手順が省略されるため、測位全体にかかる処理時間を短縮できる。以下、これらの動作をより詳細に説明する。
　図５Ａは第１の実施の形態の第１の電子機器２の測位処理時のフローチャートである。
　図５Ａにおいて、先ず、固定局１はＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信してＧＰＳ補正データを生成し（ステップＳ１）、無線送信アンテナ１５を介してＧＰＳ補正データを外部に無線送信する（ステップＳ２）。
　ユーザは、第１の電子機器２を所望の場所に設置して入力部２９を介して第１の電子機器２の測位を開始する（ステップＳ３）。これにより、第１の電子機器２は固定局１からＧＰＳ補正データを受信する（ステップＳ４）。
　第１の電子機器２は、受信したＧＰＳ補正データを用いてＲＴＫ測位法を実施して整数値バイアスを決定し（ステップＳ５）、ＧＰＳ補正データ及び整数値バイアスを記憶部（２６，２７）にそれぞれ格納し（ステップＳ６）、この処理は完了する。このとき、第１の電子機器２の位置座標が出力部２５に表示され、ユーザは第１の電子機器２の測位が完了したと判断できる。
　次に第２の電子機器３の測位処理を説明する。ここで、第１の電子機器２は、図５Ａに示す測位処理を完了し、ＦＩＸ状態にあるものとする。図５Ｂは第１の実施の形態の第２の電子機器３により実行される測位処理を示すフローチャートである。
　図５Ｂに示すように、ユーザは第２の電子機器３を第１の電子機器２までの距離が０～数メートル以内となるように接近させる（ステップＳ７）。これにより、第２の電子機器３は、入力部３８を介して第１の電子機器２からＧＰＳ補正データ及び整数値バイアスを受信できる状態（無線接続状態）となる。ここで、第２の電子機器３の位置座標は、第１の電子機器２の位置座標とほぼ同一となる。従って、第２の電子機器３でのＲＴＫ測位法において、第２の電子機器３における行路差はＦＩＸ状態にある第１の電子機器２における行路差とほぼ同一となる。従って、第２の電子機器３の行路差における整数値バイアスは第１の電子機器２で決定された整数値バイアスと同一であるので、第２の電子機器３は第１の電子機器２で決定された整数値バイアスを自機の行路差における整数値バイアスとして利用することが可能となる。
　第２の電子機器３は、ＦＩＸ状態にある第１の電子機器２からＧＰＳ補正データ及び整数値バイアスを無線受信アンテナ３０－２を介して受信する（ステップＳ８）。受信したＧＰＳ補正データ及び整数値バイアスは第２の電子機器３の表示部（出力部３５）に表示される。これにより、ユーザは第２の電子機器３の初期化処理が完了したと判断できる。
　ユーザは第２の電子機器３を所望の場所に移動させて設置し入力部２９を介して第２の電子機器３の測位を開始させる（ステップＳ９）。これにより、第２の電子機器３は、第１の電子機器２から受信したＧＰＳ補正データ及び整数値バイアスを用いてＲＴＫ測位法を実施し自機の位置座標を演算し（ステップＳ１０）、この処理は終了する。また、ユーザは第２の電子機器３の出力部２５に第２の電子機器３の位置座標が表示されるので、測位が完了したと判断できる。ここで、第２の電子機器３は、第１の電子機器２から受信した整数値バイアスを使用するため、固定局１からＧＰＳ補正データの受信、及び自機において整数値バイアスを決定することが不要となる。このため、測位処理における初期化処理の処理時間を短縮することができる。
　［３．効果等］
　以上のように、第１の実施の形態に係る衛星測位システムは、ＧＰＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標をそれぞれ演算する第１及び第２の電子機器２，３を備えた衛星測位システムである。第１の電子機器２は、無線受信部２４と、ＲＴＫ演算部２３と、無線送信部１４とを備える。無線受信部２４は、既知点に設置された固定局からＧＰＳ補正データを受信する。ＲＴＫ演算部２３は、受信したＧＰＳ補正データに基づいて、固定局で受信した第１電波の第１搬送波位相と、自機で受信した第２電波の第２搬送波位相との差分における整数値バイアスを決定して第１電波と第２電波との行路差を算出することにより、自機の固定局１に対する第１相対座標を演算する。無線送信部１４は、整数値バイアスを第２の電子機器３に送信する。第２の電子機器３は、無線受信部３４と、ＲＴＫ演算部３３と、を備える。無線受信部３４は、第１の電子機器２から上記整数値バイアスを受信する。ＲＴＫ演算部３３は、ＧＰＳ補正データに基づいて、整数値バイアスを用いて、自機で受信した第３電波の第３搬送波位相と第１搬送波位相との差分を算出して第１電波と第３電波との行路差を算出することにより、自機の固定局１に対する第２相対座標を演算する。
　この構成により、当該第１の電子機器２のＲＴＫ演算部２３で算出された第１の搬送波位相と第２の搬送波位相との差分における整数値バイアスを無線送信部２８を介して第２の電子機器３に送信することができる。従って、第２の電子機器３でのＲＴＫ測位法において、既にＦＩＸ状態にある第１の電子機器２で決定された整数値バイアスを用いるので、第１の搬送波位相と第３の搬送波位相との差分における整数値バイアスを決定することなしに、当該行路差を算出できる。従って、第２の電子機器３でのＲＴＫ測位法では初期化処理を必要としないので、測位時間を短縮できる。
　また、第１の実施の形態に係る衛星測位システムは、第１の電子機器２の無線送信部１４は、固定局１からのＧＰＳ補正データを第２の電子機器３に送信し、第２の電子機器３の無線受信部３４は、第１の電子機器２からＧＰＳ補正データを受信する。
　この構成により、第２の電子機器３は、第１の電子機器２に接近させることにより、第１の電子機器２に格納されたＧＰＳ補正データを無線受信アンテナ３０－２を介して受信することができる。従って、ＲＴＫ測位法において必要とされるＧＰＳ補正データを受信するための受信時間（約１分間）を削減できるので、測位時間を短縮することが可能となる。さらに、固定局１と第２の電子機器３との無線接続が遮断された場合においても、既に第２の電子機器３に格納されたＧＰＳ補正データを無線接続で第２の電子機器３から受信することができる。従って、第２の電子機器３は固定局１から送信されるＧＰＳ補正データを確実に受信することが可能となる。
　（第２の実施の形態）
　上述した第１の実施の形態では、各電子機器が保有する時計の時刻に基づいてＧＰＳ衛星から受信される搬送波の波数を各位相カウンタでカウントする。しかしながら、各時計での時刻に誤差が発生するのでそれぞれの時刻で読み出されるカウント値に誤差が発生する場合がある。従って、このカウント値の誤差に起因して測位に誤差が発生する。第２の実施の形態では、第１の電子機器２で算出された行路差Δｄの小数部の値に基づいて、第２の電子機器３のカウント値の読み出し時刻を補正することを特徴とする。以下、図６及び図７を用いて、第２の実施の形態を説明する。
　［１．構成］
　図６は、本開示の第２の実施の形態に係る第１の電子機器２Ａの構成要素を示すブロック図である。図６の第１の電子機器２Ａは、図３の第１の電子機器２に比較すると、ＲＴＫ演算部２３の代わりにＲＴＫ演算部２３Ａを備え、無線送信部２８の代わりに無線送信部２８Ａを備え、ＲＴＫ演算部２３Ａと無線送信部２８Ａとの間に小数部記憶部２００をさらに備えた。
　第２の実施の形態のＲＴＫ演算部２３Ａは、第１の実施の形態のＲＴＫ演算部２３に比較すると、入力された測位開始指示信号に基づいて、第１の搬送波位相と第２の搬送波位相との差分である行路差における第１の小数部を決定して小数部記憶部２００に格納することが相違する。
　第２の実施の形態の無線送信部２８Ａは、第１の実施の形態の無線送信部２８に比較すると、小数部記憶部２００に格納された第１の小数部データを無線送信アンテナ２０－３を介して第２の電子機器３に送信することが相違する。
　図７は、本開示の第２の実施の形態に係る第２の電子機器３Ａの構成要素を示すブロック図である。第２の実施の形態の第２の電子機器３Ａは、第１の実施の形態の第２の電子機器３に比較すると、ＲＴＫ演算部３３の代わりにＲＴＫ演算部３３Ａを備え、無線受信部３４の代わりに無線受信部３４Ａを備え、位相カウンタ３２におけるカウント値の読み出し時刻を補正する読み出し時刻補正部３０１をさらに備える。また、第２の実施の形態の第２の電子機器３Ａは、第１の実施の形態の第２の電子機器３に比較すると、読み出し時刻補正部３０１と無線受信部３４Ａとの間に小数部記憶部３００をさらに備え、ＲＴＫ演算部３３Ａと読み出し時刻補正部３０１との間に小数部記憶部３０２をさらに備えた。
　第２の実施の形態の無線受信部３４Ａは、第１の実施の形態の無線受信部３４に比較すると、入力された受信開始信号に基づいて、無線受信アンテナ３０－２を介して第１の小数部データを受信して小数部記憶部３００に格納する。
　第２の実施の形態のＲＴＫ演算部３３Ａは、第１の実施の形態のＲＴＫ演算部３３に比較すると、入力された測位開始指示信号に基づいて、第１の搬送波位相と第３の搬送波位相との差分である行路差における第２の小数部を決定して小数部記憶部３０２に格納することが相違する。
　読み出し時刻補正部３０１は、小数部記憶部３０２に格納される第２の小数部の値及び小数部記憶部３００に格納される第１の小数部の値に基づいて、位相カウンタ３２の読み出し時刻を補正する。すなわち、第１の電子機器２での第２の位相カウンタ値を正確な値であると仮定し、第２の電子機器３での第３の位相カウンタ値が第２の位相カウンタ値となるように第２の電子機器３での電波の波数のカウント値の読み出し時刻を補正する。例えば、第１の小数部の値が０．５であり第２の小数部の値が０．８であると仮定する。この場合には、第２の電子機器３での読み出し時刻が時間ΔＴだけ早くなるように補正される。ここで、時間ΔＴは、搬送波の１波長に相当する時間（１波長だけ進むのに必要とする時間）の３／１０（＝０．８－０．５）である。
　以上の第２の実施の形態に係る衛星測位システムによれば、上述した第１の実施の形態の衛星測位システムと同様の動作を得ることができる。また、以上の第２の実施の形態に係る衛星測位システムによれば、上述した第１の実施の形態に比較すると、第２の電子機器３のカウント値の読み出し時刻を補正することが可能となる。従って、同一の時刻で読み出されたカウント値の誤差を補正することができるので、測位に生じる誤差を抑制することが可能となる。
　［３．効果等］
　以上のように、第２の実施の形態に係る衛星測位システムは、第１の電子機器２において、ＲＴＫ演算部２３Ａは、第１搬送波位相と第２搬送波位相との差分における第１の小数部をさらに決定する。また、第２の電子機器３において、ＲＴＫ演算部３３Ａは、第１搬送波位相と第３搬送波位相との差分における第２の小数部をさらに決定する。また、第２の電子機器３は、第２の小数部の値が、第１の小数部の値となるように、第３の搬送波位相を読み出す時刻を補正する読み出し時刻補正部３０１をさらに備える。
　この構成により、第２の電子機器３における電波の搬送波位相を読み出す時刻を補正することができるので、第２の電子機器３により受信した第３の搬送波と固定局１により受信した第１の搬送波との差分である行路差をより精度良く算出することが可能となる。従って、第２の電子機器３の位置座標をさらに精度良く算出することが可能となる。
　（他の実施の形態）
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、第１の実施の形態及び第２の実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記第１の実施の形態及び上記第２の実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
　また、上述した実施の形態において、各固定局１及び各第１，第２の電子機器２，３を構成する構成要素をそれぞれ１つのモジュールとして構成してもよいし、各構成要素を組み合わせて複数のモジュールとしてそれぞれ構成してもよい。また、各ＧＰＳ受信アンテナ、無線送信アンテナ、および無線受信アンテナは、固定局１及び第１，第２の電子機器２，３の外部にそれぞれ設置した外付けアンテナであってもよいし、固定局１及び第１，第２の電子機器２，３の内部に設置した内蔵アンテナであってもよい。さらに、上述した実施の形態では、理解しやすいように、第１の電子機器２の構成要素と、第２の電子機器３の構成要素とは異なったが、同一の構成要素でそれぞれ構成されてもよい。
　また、上述した実施の形態では、固定局１を位置座標が既知である電子基準点に設置したが、本開示はこれに限定されない。例えば、固定局１のＧＰＳ受信アンテナ１０だけを電子基準点に設置し、固定局１は電子基準点とは異なる場所に設置してもよい。さらに、上述した実施の形態では、第２の電子機器３が使用するＧＰＳ補正データは、第１の電子機器２から受信したが、本開示はこれに限定されない。例えば、第２の電子機器３が使用するＧＰＳ補正データは、固定局１から受信するようにしてもよい。
　また、上述した実施の形態では、固定局１を既知点に設置された固定局（ＲＲＳ、Ｒｅａｌ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ）として記載したが、これに限定されない。例えば仮想基準点（ＶＲＳ、Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ）を用いる場合であってもよい。
　また、上述した実施の形態では、整数値バイアスは、二重位相差の整数値バイアスや一重位相差の整数値バイアスなどを指す。しかしながら、これに限定されない。例えばこの値はＲＴＫ演算の結果得られる値でもよく、またこれらを一以上用いたものでもよい。
　さらに、上述した実施の形態では、電子機器が、パーソナルコンピュータである例を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えばタブレット端末、携帯電話、スマートフォン、などの電子機器に広く適用することが可能である。
　以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
　したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
　また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　本開示は、ＲＴＫ測位法で位置座標を演算する機能を備えた電子機器であれば適用可能である。具体的には、タブレット端末、携帯電話、スマートフォン、などに、本開示は適用可能である。
　１　固定局
　２，２Ａ　第１の電子機器
　３，３Ａ　第２の電子機器
　１０，２０－１，３０－１　ＧＰＳ受信アンテナ
　１１，２１，３１　ＧＰＳ受信部
　１２，２２，３２　位相カウンタ
　１２ｍ，２２ｍ　位相カウンタメモリ
　１３　ＧＰＳ補正データ生成部
　１４，２８，２８Ａ　無線送信部
　１５，２０－３　無線送信アンテナ
　２０－２，３０－２　無線受信アンテナ
　２３，３３，２３Ａ，３３Ａ　ＲＴＫ演算部
　２４，３４，３４Ａ　無線受信部
　２５，３５　出力部
　２６，３６　ＧＰＳ補正データ記憶部
　２７，３７　整数値バイアス記憶部
　２９，３８　入力部
　２００，３００，３０２　小数部記憶部
　３０１　読み出し時刻補正部

Claims (8)

  1. 　ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波を用いて自機の位置座標をそれぞれ演算する第１及び第２の電子機器を備えた衛星測位システムであって、
    　前記第１の電子機器は、
    　既知点に設置された固定局からＧＮＳＳ補正データを受信する第１の受信部と、
    　前記受信した前記ＧＮＳＳ補正データに基づいて、前記固定局で受信した第１電波の第１搬送波位相と、自機で受信した第２電波の第２搬送波位相との差分における整数値バイアスを決定して前記第１電波と前記第２電波との行路差を算出することにより、自機の前記固定局に対する第１相対座標を演算する第１の演算部と、
    　前記整数値バイアスを前記第２の電子機器に送信する送信部とを備え、
    　前記第２の電子機器は、
    　前記第１の電子機器から前記整数値バイアスを受信する第２の受信部と、
    　前記ＧＮＳＳ補正データに基づいて、前記整数値バイアスを用いて、自機で受信した第３電波の第３搬送波位相と前記第１搬送波位相との差分を算出して前記第１電波と前記第３電波との行路差を算出することにより、自機の前記固定局に対する第２相対座標を演算する第２の演算部とを備えた、
    衛星測位システム。
  2. 　前記第１の電子機器の送信部は、前記固定局からのＧＮＳＳ補正データを前記第２の電子機器に送信し、
    　前記第２の受信部は、前記第１の電子機器から前記ＧＮＳＳ補正データを受信する請求項１記載の衛星測位システム。
  3. 　前記第１の電子機器において、前記第１の演算部は、前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との差分における第１の小数部をさらに決定し、
    　前記第２の電子機器において、前記第２の演算部は、前記第１搬送波位相と前記第３搬送波位相との差分における第２の小数部をさらに決定し、
    　前記第２の電子機器は、
    　前記第２の小数部の値が、前記第１の小数部の値となるように、前記第３搬送波位相を読み出す時刻を補正する補正部をさらに備えた請求項１または２記載の衛星測位システム。
  4. 　ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標をそれぞれ演算する第１及び第２の電子機器を備えた衛星測位システムの測位方法であって、
    　前記第１の電子機器が、既知点に設置された固定局からＧＮＳＳ補正データを受信するステップと、
    　前記第１の電子機器が、前記受信したＧＮＳＳ補正データに基づいて、前記固定局で受信した第１電波の第１搬送波位相と、自機で受信した第２電波の第２搬送波位相との差分における整数値バイアスを決定して前記第１電波と前記第２電波との行路差を算出することにより、自機の前記固定局に対する第１相対座標を演算するステップと、
    　前記第１の電子機器が、前記整数値バイアスを前記第２の電子機器に送信するステップと、
    　前記第２の電子機器が、前記第１の電子機器から前記整数値バイアスを受信するステップと、
    　前記第２の電子機器が、前記ＧＮＳＳ補正データに基づいて、前記整数値バイアスを用いて、自機で受信した第３電波の第３搬送波位相と前記第１搬送波位相との差分を算出して前記第１電波と前記第３電波との行路差を算出することにより、自機の前記固定局に対する第２相対座標を演算するステップとを含む、
    衛星測位システムの測位方法。
  5. 　前記第１の電子機器が、前記固定局からのＧＮＳＳ補正データを前記第２の電子機器に送信するステップと、
    　前記第２の電子機器が、前記ＧＮＳＳ補正データを受信するステップとをさらに含む請求項４記載の衛星測位システムの測位方法。
  6. 　前記第１の電子機器が、前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との差分における第１の小数部を決定するステップと、
    　前記第２の電子機器が、前記第１搬送波位相と前記第３搬送波位相との差分における第２の小数部を決定するステップと、
    　前記第２の電子機器が、前記第２の小数部の値が、前記第１の小数部の値となるように、前記第３搬送波位相を読み出す時刻を補正するステップとをさらに含む請求項４または５記載の衛星測位システムの測位方法。
  7. 　ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標を演算する第１の電子機器であって、
    　既知点に設置された固定局からＧＮＳＳ補正データを受信する受信部と、
    　前記受信したＧＮＳＳ補正データに基づいて、前記固定局で受信した第１電波の第１搬送波位相と、自機で受信した第２電波の第２搬送波位相との差分における整数値バイアスを決定して前記第１電波と前記第２電波との行路差を算出することにより、自機の前記固定局に対する第１相対座標を演算する第１の演算部と、
    　前記整数値バイアスを、ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標を演算する第２の電子機器に送信する送信部とを備えた第１の電子機器。
  8. 　ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標を演算する第２の電子機器であって、
    　ＧＮＳＳ衛星からの電波を用いて自機の位置座標を演算する第１の電子機器から、前記第１の電子機器においてＧＮＳＳ補正データに基づいて決定した、固定局で受信した第１電波の第１搬送波位相と、自機で受信した第２電波の第２搬送波位相との差分における整数値バイアスを受信する受信部と、
    　前記ＧＮＳＳ補正データに基づいて、当該受信した整数値バイアスを用いて、自機で受信した第３電波の第３搬送波位相と前記第１搬送波位相との差分を算出して前記第１電波と前記第３電波との行路差を算出することにより、自機の前記固定局に対する第２相対座標を演算する第２の演算部とを備えた第２の電子機器。
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