CN102016624B - 移动体间干涉定位系统、装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动体间干涉定位系统，其用于协同在移动体附近的、可以相互通信的三个以上的移动体来执行定位，包括：基准车辆决定单元，其用于从三个以上移动体中决定起到基准车辆的功能的单个移动体；以及定位单元，其用于使用在三个以上移动体的每一者中观测的卫星电波观测数据，来干涉地确定其他移动体相对于起到基准车辆的功能的基准移动体的各自的相应位置，其中基准移动体由基准移动体决定单元决定。

Description

移动体间干涉定位系统、装置及其方法

技术领域

本发明涉及用于协同在附近的其他移动体来执行定位的移动体间干涉定位系统、装置及其方法。

背景技术

存在基于具有相对位置计算单元的车辆间通信的相对位置计算装置，其中，相对位置计算单元使用全球定位系统(GPS)无线电波传播时间差，通过确定附近车辆的GPS无线电波传播时间数据与主车辆的GPS无线电波传播时间数据之间的差并连同建立并求解由此确定的三个以上GPS无线电波传播时间差值与未知数目的相对位置之间的关系式，来确定附近车辆基于主车辆的相对位置(例如参见日本专利申请公报No.10-148665(JP-A-10-148665))。

然而，如JP-A-10-148665所述，虽然已经提出了使用GPS数据来指明两个移动体之间的相对位置的各种方法，但是仍然要考虑在三个以上的移动体之间执行相对位置的确定的情况。

这里，在确定三个以上移动体之间的相对位置的情况下，在以与用来在执行两个移动体之间的定位的情况下使用的方法类似的方式来执行每个车辆之间的定位时，不仅增加了通信负荷和计算负荷，并且也存在不能够在多个车辆的位置关系中获得一致性的问题。例如，在确定三个移动体之间的相对位置的情况下，如果在每个车辆中确定附近两个其他车辆的相对位置关系，效率整体上变差。此外，由于用作基准的车辆在每个车辆之间不同，所以在由每个车辆确定的、车辆之间的位置关系中也不存在一致性。

发明内容

本发明提供了一种能够精确地并且利用有效的定位处理来确定三个以上的移动体之间的相对位置的移动体间干涉定位系统、装置及其方法。

本发明的第一方面涉及一种移动体间干涉定位系统，其安装在移动体中，用于协同在所述移动体附近的两个以上的其他移动体来执行定位。这个移动体间干涉定位系统具有：观测数据获取装置，其用于通过观测所述移动体中的卫星电波来获取观测数据；基准移动体决定装置，其用于从所述移动体和所述其他移动体中决定单个基准移动体；通信装置，其用于在所述移动体和所述其他移动体之间执行通信；以及定位装置，其用于通过使用利用所述观测数据获取装置获取的所述移动体的观测数据以及由所述其他移动体获取的观测数据，来干涉地确定所述移动体相对于所述基准移动体的相对位置并且输出定位结果。在通过所述基准移动体决定装置将所述移动体决定为所述基准移动体的情况下，所述通信装置将由所述观测数据获取装置获取的观测数据发送到所述其他移动体，并且从所述其他移动体接收通过在所述其他移动体中进行干涉定位而获得的、并示出所述其他移动体相对于所述移动体的相对位置的定位结果。在通过所述基准移动体决定装置将所述其他移动体中的一者决定为所述基准移动体的情况下，所述通信装置接收从所述基准移动体发送的卫星电波观测数据，并且所述定位装置使用利用所述观测数据获取装置获取的观测数据和在所述基准移动体中观测到的观测数据来执行干涉定位，并且将由所述定位装置输出的定位结果发送到所述基准移动体。

在本发明的第二方面，本发明涉及一种移动体间干涉定位装置，其安装在移动体中，用于协同在所述移动体附近的两个以上的其他移动体来执行定位。该移动体间干涉定位系统具有：观测数据获取装置，其用于通过观测所述移动体中的卫星电波来获取观测数据；基准移动体决定装置，其用于从所述移动体和所述其他移动体中决定单个基准移动体；通信装置，其用于在所述移动体和所述其他移动体之间执行通信；以及定位装置，其用于通过使用利用所述观测数据获取装置获取的所述移动体的观测数据以及由所述其他移动体获取的观测数据，来干涉地确定所述其他移动体相对于所述移动体的相对位置并且输出定位结果。在通过所述基准移动体决定装置将所述移动体决定为所述基准移动体的情况下，所述通信装置接收从所述其他移动体中的至少一者发送的观测数据，所述定位装置使用利用所述观测数据获取装置获取的所述观测数据和从所述其他移动体接收到的观测数据来干涉地确定所述其他移动体相对于所述移动体的相对位置，并且所述通信装置将由所述定位装置输出的定位结果发送到所述其他移动体。在通过所述基准移动体决定装置将所述其他移动体中的一者决定为所述基准移动体的情况下，所述通信装置将利用所述观测数据获取装置获取的观测数据发送到所述基准移动体，并且所述通信装置从所述基准移动体接收通过在所述基准移动体中进行干涉定位而获得的、并示出所述移动体相对于所述基准移动体的相对位置的定位结果。

在上述第一和第二方面中，基准移动体决定装置基于所述移动体的行进状态和所述其他移动体的行驶状态来决定所述基准移动体。

在上述第一和第二方面中，基准移动体决定装置将所述移动体和所述其他移动体中处于停止状态的一个特定移动体决定为所述基准移动体。

在上述第一和第二方面中，基准移动体决定装置基于能在所述移动体中观测到的卫星和能在所述其他移动体中观测到的卫星来决定所述基准移动体。

在上述第一和第二方面中，基准移动体决定装置将所述移动体和所述其他移动体中具有不低于最小所需数目的公共卫星并具有最大数目的公共卫星的一个特定移动体决定为所述基准移动体。

在上述第一和第二方面中，基准移动体决定装置基于能够在所述移动体中观测到的卫星的排列以及所述移动体和所述其他移动体的每一个位置来决定所述基准移动体。

在上述第一和第二方面中，基准移动体决定装置从沿着由所述卫星的排列确定的误差椭圆的短轴方向布置的移动体中决定所述基准移动体。

在上述第一和第二方面中，基准移动体决定装置基于所述移动体中的卫星电波的接收状态和所述其他移动体中的卫星电波的接收状态来决定所述基准移动体。

在上述第一和第二方面中，基准移动体决定装置将所述移动体和所述其他移动体中具有最大的卫星电波连续接收时间的一个特定移动体决定为所述基准移动体。

在上述第一和第二方面中，基准移动体决定装置设置在所述移动体、所述其他移动体、除了所述移动体和所述其他移动体以外的移动体、以及路旁设备中的至少一者中。

在本发明的第三方面中，本发明涉及一种移动体间干涉定位方法，该方法用于协同能相互通信的三个以上的移动体来执行定位。该移动体间干涉定位方法包括：通过在所述三个以上的移动体中的每一者中观测卫星电波来获取观测数据；从所述三个以上的移动体中决定单个基准移动体；将所观测到的观测数据从所述基准移动体发送到其他两个以上的移动体；在所述其他两个以上的移动体中的每一者中接收从所述基准移动体发送的观测数据；使用在所述其他两个以上的移动体中的每一者中观测到的观测数据和所述基准移动体的观测数据来干涉地确定所述移动体相对于所述基准移动体的相对位置；以及将在所述其他两个以上的移动体中的每一者中获得的定位结果发送到除了所述基准移动体和所述移动体之外的其他移动体。

在本发明的第四方面中，本发明涉及一种移动体间干涉定位系统。该移动体间干涉定位系统包括：基准移动体决定装置，其用于从可以相互通信的三个以上的移动体中决定单个基准移动体；观测数据获取装置，其在由所述基准移动体决定装置所决定的所述基准移动体中，用于将在所述基准移动体中观测到的卫星电波观测数据提供给所述三个以上的移动体中的除了所述基准移动体之外的两个以上的非基准移动体中的每一者；定位装置，其用于使用从所述基准移动体提供的所述数据以及在所述非基准移动体中观测到的所述卫星电波观测数据，来干涉地确定所述非基准移动体相对于所述基准移动体的相对位置；以及发送装置，其在每个所述非基准移动体中，用于将所述定位装置的定位结果发送到除了所述基准移动体和所述移动体之外的其他非基准移动体。

在本发明的第五方面中，本发明涉及一种移动体间干涉定位系统，其用于协同可以相互通信的三个以上的移动体来执行定位。该移动体间干涉定位系统包括：基准移动体决定装置，其用于从所述三个以上的移动体中决定单个基准移动体；定位装置，其用于使用在所述三个以上的移动体中的每一者中观测到的卫星电波观测数据，来干涉地确定其他移动体相对于由所述基准移动体决定装置决定的所述基准移动体的各自的相对位置；以及位置指定装置，其用于使用所述定位装置的定位结果来指定所述其他移动体之间的相对位置。

在本发明的第五方面，定位装置分别设置在所述其他移动体中，并且每个所述其他移动体中的所述定位装置干涉地确定所述移动体相对于所述基准移动体的相对位置。

在本发明的第五方面，移动体间干涉定位系统还包括在每个所述其他移动体中的发送装置，其用于将所述定位装置的定位结果发送到所述三个以上的移动体中的、除了所述移动体之外的移动体。

在本发明的第五方面，用于干涉地确定一个其他移动体相对于所述基准移动体的相对位置的所述定位装置设置在所述基准移动体和一个所述其他移动体中的至少一者上。

在本发明的第六方面，本发明提供了一种移动体间干涉定位装置，其安装在移动体中，用于协同在所述移动体附近的两个以上的其他移动体来执行定位。该移动体干涉定位装置包括：观测数据获取装置，其用于通过观测所述移动体中的卫星电波来获取观测数据；基准移动体决定装置，其用于从所述移动体和所述其他移动体中决定单个基准移动体；通信装置，其在所述移动体和所述其他移动体之间执行通信；以及定位装置，其用于通过使用利用所述观测数据获取装置获取的所述移动体的观测数据以及由所述其他移动体获取的观测数据，来干涉地确定所述移动体相对于所述基准移动体的相对位置，并且用于输出定位结果。在通过所述基准移动体决定装置将所述移动体决定为所述基准移动体的情况下，所述通信装置将由所述观测数据获取装置获取的观测数据从所述移动体或所述其他移动体发送到所述移动体或所述其他移动体中的另一者，并且所述通信装置从所述其他移动体接收在所述其他移动体中的另一者中干涉地确定并示出了所述其他移动体中的另一者相对于所述移动体的相对位置的定位结果。在通过所述基准移动体决定装置将所述其他移动体中的一者决定为所述基准移动体的情况下，所述通信装置接收从所述移动体或所述其他移动体中的一者发送的卫星电波观测数据，并且所述定位装置使用利用观测数据获取装置获取的所述观测数据和利用所述移动体或所述其他移动体中的另一者获取的所述观测数据来执行干涉定位，并且将由所述定位装置输出的定位结果发送到所述其他移动体中的所述一者。

根据上述方面，获得了能够精确地并利用有效定位处理来确定三个以上的移动体的相对位置的移动体间干涉定位系统、装置和方法。

附图说明

参照附图，本发明的上述和其他的目的、特征和优点将会通过优选实施例的以下描述而变得明显，其中，相似的附图标记被用来表示相似的原件，其中：

图1是示出了本发明的移动体间干涉定位系统的实施例和GPS的整体构造的系统框图；

图2是示出了安装到车辆中的移动体间干涉定位装置的主要构造的示例的图；

图3是示出了分别由实施例的每个车辆执行的主要处理的框图；

图4是实施例的移动体间干涉定位系统中的基础概念的示意图；

图5是示出了根据实施例的移动体间干涉定位系统的第一实施例的流程图；

图6是示出了根据实施例的移动体间干涉定位系统的第二实施例的流程图；

图7是示出了根据实施例的移动体间干涉定位系统的第三实施例的流程图；

图8是概念地示出了从顶点观察时误差椭圆与卫星的排列之间的关系的示例的图；

图9是概念地示出了误差椭圆与基准车辆的决定方面之间的关系的示例；

图10是示出了根据实施例的移动体间干涉定位系统的第四示例的流程图；以及

图11A到图11C是示意性地示出了GPS波连续接收时间与工作环境之间的关系以及可以由连续接收时间的差异而导致的平滑化结果的差异的附图。

具体实施方式

以下将要参照附图提供用于执行本发明的最优实施例的解释。

图1是示出了本发明的移动体间干涉定位系统的实施例和GPS的整体构造的系统框图。如图1所示，GPS具有环绕地球的GPS卫星10。

GPS卫星10朝向地球连续地广播导航消息。导航信息包含与相应的GPS卫星10相关的轨道数据、时钟校正值和电离层校正系数。导航消息由粗捕获(C/A)码散布并且通过承载到L1载波(频率：1575.42MHz)上而连续地朝向地球广播。

24个GPS卫星10在约20000千米的海拔环绕地球，并且在六个地球轨道平面中的每个内均匀地设置四个GPS卫星10，并且都倾斜55度。因此，只要天空是开阔的，可以在任何时候从地球上的任何位置观测到至少五个GPS卫星10。

车辆20是具有基准车辆功能的车辆，并且也可以在下文中被称作基准车辆。非基准车辆30是对于该车辆确定相对于车辆20(基准车辆)的相对位置的目标车辆，并且在下文中可以被称作非基准车辆。

注意，因为根据如下所述的各种类型的情况来决定基准车辆，所以虽然某一车辆有时可以作为基准车辆，但是它可能在其他时候是非基准车辆。因此，当某一车辆是基准车辆时，它可以被称作车辆20，并且当某一车辆是非基准车辆时，它被称作非基准车辆30。因为当存在两个以上的非基准车辆30时本发明是优选的，所以以下描述假设存在两个以上的非基准车辆30，并且在车辆组中整体存在包括单个基准车辆20的三个以上的车辆。

此外，车辆仅为移动体的一个示例，并且移动体的示例包括摩托车、火车、船舶、航空机械、叉车、机器人以及伴随人的移动而移动的信息终端(诸如蜂窝电话)。

图2是示出了车辆20和非基准车辆30的主要构造的图。车辆20具有GPS接收器22和车辆间通信装置24。此外，非基准车辆30具有GPS接收器32以及车辆间通信装置34。

GPS接收器22和32都具有频率与GPS卫星10的载频相匹配的振荡器(未示出)。GPS接收器22和32将从GPS卫星10经由GPS天线22a和32a接收的无线电波(卫星信号)转换为中间频率，之后通过使用在GPS接收器22和32内产生的C/A码来执行的C/A码同步而提取导航信息。

GPS接收器22基于来自卫星10_i的载波来测量如公式(1)所示的在时刻t处的载波相位的积分值Φ_ik(t)。可以对于L1波和L2波都测量相位积分值Φ_ik(t)。

Φ_ik(t)＝Θ_ik(t)-Θ_ik(t-τ_k)+N_ik+ε_ik(t)    公式(1)

此外，相位积分值Φ_ik的下标i(＝1、2......)表示分配给GPS卫星10_i的数，而下标k表示基准车辆的积分值。N_ik表示整数值偏差，而ε_ik表示噪声(误差)。

此外，如公式(2)所示，GPS接收器22基于承载在每个来自GPS卫星10_i上的载波上的C/A码来测量伪距离ρ_ik。

ρ_ik(t)＝c·τk+b_k    公式(2)

这里，c代表光速，b_k也被称作时钟偏差并且对应于由于GPS接收器22内的时钟误差而产生的距离误差。

车辆20通过车辆间通信装置24将在GPS接收器22中测量的相位积分值Φ_ik和伪距离ρ_ik发送到非基准车辆30。

与公式(3)类似，GPS接收器32基于来自卫星10_i的载波来测量载波相位的积分值Φ_iu。可以对于L1波和L2波都测量相位积分值Φ_iu。此外，对于相位积分值Φ_iu，下标i(＝1、2......)表示分配给GPS卫星10_i的数字，而下标u表示这是非基准车辆30的积分值。如公式(3)所示，相位积分值Φ_iu被类似地获得为在载波接收时刻t处振荡器的相位Φ_iu(t)与在GPS卫星10i中产生卫星信号的过程中的载波相位Φ_iu(t-τ)之间的差。

Φ_iu(t)＝Θ_iu(t)-Θ_iu(t-τ_u)+N_iu+ε_iu(t)    公式(3)

这里，τ_u表示从GPS卫星10到GPS接收器32的传输时间，并且ε_iu表示噪声(误差)。此外，虽然GPS接收器能够精确地测量在相位差观测开始时载波相位的一个波长内的相位，但是不能确定相位差所对应的波长的数目。因此，将积分值偏差N_iu以如公式(3)所示的不确定的要素的形式引入相位积分值Φ_iu(t)中。

此外，GPS接收器32基于承载在来自GPS卫星10i的每个载波上的C/A码来测量伪距离ρ_iu。这里测量的伪距离ρ_iu含有诸如距离误差的误差，如以下公式(4)所示。

ρ_iu(t)＝c·τ_u+b_u    公式(4)

这里，b_u也指的是时钟偏差，并且对应于由于GPS接收器32内的时钟误差而产生的距离误差。

此外，除了执行上述测量之外，GPS接收器32还执行下文中参照图2描述的各种处理。

车辆间通信装置24和34被构造为使其执行双向通信，以交换下文中描述的各种数据。在本实施例中，基准车辆20的车辆间通信装置24将利用GPS接收器22测量的相位积分值Φ_ik和伪距离ρ_ik经由无线通信网络发送到非基准车辆30的车辆间通信装置34。在以下解释中，由利用GPS接收器22测量的相位积分值Φ_ik和伪距离ρ_ik构成的数据也被概括地称作“观测数据”，由相位积分值Φ_ik构成的数据也被分别称作分别对应于L1波和L2波的“L1数据”和“L2数据”，并且由伪距离ρ_ik构成的数据也被称作“C/A数据”。此外，在本实施例中，非基准车辆30的车辆间通信装置34将在非基准车辆30中决定的定位结果(即，下文中将要描述的非基准车辆30相对于车辆20的相对位置)经由无线通信网络发送到基准车辆20的车辆间通信装置24和其他非基准车辆30的车辆间通信装置34。此外，在实施例中，在基准车辆20的车辆间通信装置24与非基准车辆30的车辆间通信装置34之间根据需要交换其他信息(诸如表明将要描述的操作状态的信息或者表示单独定位结果的信息)。

图3是示出了分别在本实施例的车辆20和30中执行的主要处理的框图。此外，在车辆30中的构造中，接收单元40和定位结果发送单元42是由车辆间通信装置34实现的。实数解计算单元44、整数解计算单元46和FIX判断单元48是由GPS接收器32实现的，或者是由连接到GPS接收器32的另一个微计算机等实现的。

如图3所示，在形式为车辆20的基准车辆中，以规定周期生成包括所观测的L1数据、L2数据和C/A数据的观测数据的发送数据，并且通过车辆间通信装置24而将其提供给非基准车辆30。此外，在车辆20中，确定车辆20的位置并且将所确定的位置以规定周期提供给非基准车辆30。这种定位可以由使用所观测的C/A数据的单独定位来实现，例如。因为使用C/A数据的单独定位是广泛使用的，所以省略其解释。

在非基准车辆30中，在接收单元40中以规定周期从基准车辆接收观测数据。此外，在GPS接收器32中获得非基准车辆30的相位积分值Φ_iu(L1数据、L2数据)和伪距离ρ_iu(C/A数据)。使用GPS时刻或PPS信号等来同步地获取基准车辆观测数据和非基准车辆30观测数据中的每一者。

在实数解计算单元44中，通过将观测数据的二重相位差用作观察量并且将非基准车辆30的位置和整数值偏差的二重相位差用作状态变量，使用最小二乘法来确定非基准车辆30相对于车辆20的相对位置。例如，可以使用以下描述的步骤来确定非基准车辆30的位置。虽然以下描述解释了仅将L1波用于相位积分值以简化解释的情况，但是在也使用L2波的相位积分值的情况下，以与L1波的相位积分值相同的方式增加L2波的相位积分值。

首先，与已经获得了方位的两个GPS卫星10_j和10_h(i＝j、h，假设j≠h)相关的相位积分值的二重相位差由公式(5)表示。

Φ^jh _ku＝(Φ_jk(t)-Φ_ju(t))-(Φ_hk(t)-Φ_hu(t))    公式(5)

另一方面，基于(GPS卫星10_i与GPS接收器22或32之间的距离)＝(载波波长L)×(相位积分值)的物理含义，相位积分值Φ^jh _ku的双重相位差变为如公式(6)所示。

${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{ku}}^{\mathrm{jh}}=\left[\right\{\sqrt{{(X_k\left(t\right)-X_j\left(t\right))}^2+{(Y_k\left(t\right)-Y_j\left(t\right))}^2+{(Z_k\left(t\right)-Z_j\left(t\right))}^2}$

$-\sqrt{{(X_u\left(t\right)-X_j\left(t\right))}^2+{(Y_u\left(t\right)-Y_j\left(t\right))}^2+{(Z_u\left(t\right)-Z_j\left(t\right))}^2}\}$

$-\{\sqrt{{(X_k\left(t\right)-X_h\left(t\right))}^2+{(Y_k\left(t\right)-Y_h\left(t\right))}^2+{(Z_k\left(t\right)-Z_h\left(t\right))}^2}$

$-\sqrt{{(X_u\left(t\right)-X_h\left(t\right))}^2+{(Y_u\left(t\right)-Y_h\left(t\right))}^2+{(Z_u\left(t\right)-Z_h\left(t\right))}^2}\left\}\right]/L+N_{\mathrm{ku}}^{\mathrm{jh}}+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{ku}}^{\mathrm{jh}}$ (公式6)

这里，公式(6)中的项[X_k(t)，Y_k(t)，Z_k(t)]表示在时刻t时基准车辆20在世界坐标系统中的坐标值，项[X_u(t)，Y_u(t)，Z_u(t)]表示在时刻t时非基准车辆30的坐标值(未知)，并且项[X_j(t)，Y_j(t)，Z_j(t)]和[X_h(t)，Y_h(t)，Z_h(t)]表示在时刻t时每个GPS卫星10_j和10_h的坐标值。N^jh _ku是整数值偏差的双重相位差(即N^jh _ku＝(N_jk-N_ju)-(N_hk-N_hu))。此外，时刻t例如与GPS时刻同步。

此外，在时刻t时与两个GPS卫星10_j和10_h(i＝j、h，假设j≠h)相关的伪距离的双重相位差由公式(7)表示。

ρ^jh _ku＝(ρ_jk(t)-ρ_ju(t))-(ρ_hk(t)-ρ_hu(t))    公式(7)

双相位差ρ^jh _ku可以如公式(8)所示。

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{ku}}^{\mathrm{jh}}=\{\sqrt{{(X_k\left(t\right)-X_j\left(t\right))}^2+{(Y_k\left(t\right)-Y_j\left(t\right))}^2+{(Z_k\left(t\right)-Z_j\left(t\right))}^2}$

$-\sqrt{{(X_u\left(t\right)-X_j\left(t\right))}^2+{(Y_u\left(t\right)-Y_j\left(t\right))}^2+{(Z_u\left(t\right)-Z_j\left(t\right))}^2}\}$

$-\{\sqrt{{(X_k\left(t\right)-X_h\left(t\right))}^2+{(Y_k\left(t\right)-Y_h\left(t\right))}^2+{(Z_k\left(t\right)-Z_h\left(t\right))}^2}$

$-\sqrt{{(X_u\left(t\right)-X_h\left(t\right))}^2+{(Y_u\left(t\right)-Y_h\left(t\right))}^2+{(Z_u\left(t\right)-Z_h\left(t\right))}^2}\}$ 公式(8)

这里，公式(8)中的项[X_k(t)，Y_k(t)，Z_k(t)]、[X_u(t)，Y_u(t)，Z_u(t)]、[X_j(t)，Y_j(t)，Z_j(t)]和[X_h(t)，Y_h(t)，Z_h(t)]与对于公式(6)限定的项相同。此外，时刻t例如与GPS时刻同步。

所观察的量Z与状态变量η之间的关系由公式(9)的线性模式表示。

Z＝H(i)·η+V    公式(9)

这里，V表示观测噪声。η表示状态变量并且是非基准车辆30的坐标值(未知)与整数值偏差的二重相位差。例如，在方位已经获得的卫星对(j，h)由(1，2)、(1，3)、(1，4)和(1，5)的四组构成的情况下，那么η＝[X_u，Y_u，Z_u，N¹² _ku，N¹³ _ku，N¹⁴ _ku，N¹⁵ _ku]^T(其中，^T表示转置)。公式(9)中的观察量Z是相位积分值的双重相位差Φ^jh _ku(参照上述公式(5))和伪距离的双重相位差ρ^jh _ku(参照上述公式(7))。例如，在方位已经获得的卫星对(j，h)由(1，2)、(1，3)、(1，4)和(1，5)的四组构成的情况下，那么Z＝[Φ¹² _ku，Φ¹³ _ku，Φ¹⁴ _ku，Φ¹⁵ _ku，ρ¹² _ku，ρ¹³ _ku，ρ¹⁴ _ku，ρ¹⁵ _ku]^T。虽然上述公式(9)的观测公式是线性的，但是在公式(6)和(8)中，因为所观察的量Z对于状态变量X_u、Y_u和Z_u是非线性的，所以由状态变量X_u、Y_u和Z_u对公式(6)和(8)中的每个项偏微分，并且得到在上述公式(9)中所观察的矩阵。例如，在方位已经获得的卫星对(j，h)由(1，2)、(1，3)、(1，4)和(1，5)的四组构成的情况下，以以下方式将观测矩阵H示出为公式(10)。

公式(10)

这里，公式(10)中的H₁是在观察量Z₁＝[Φ¹² _ku，Φ¹³ _ku，Φ¹⁴ _ku，Φ¹⁵ _ku]^T的情况下的观察矩阵，而公式(10)中的H₂是在观察量Z₂＝[ρ¹² _ku，ρ¹³ _ku，ρ¹⁴ _ku，ρ¹⁵ _ku]^T的情况下的观察矩阵，并且观察矩阵H具有结合了两个观察矩阵H₁和H₂的形式。

在通过使用公式(3)的观察矩阵H的最小二乘法对公式(9)求解时，获得如以下公式(11)所示的η的实数解(浮动解)。

η＝(H^T·H)^-1·H^T·Z    公式(11)

此外，因为非基准车辆30相对于基准车辆20的相对位置很重要，所以用于得出该实数解的基准车辆20的坐标值[X_u(t)，Y_u(t)，Z_u(t)]例如可以是从基准车辆20与观测数据一同发送的单独定位的结果的值。

在整数解计算单元46中，基于利用实数解计算单元44计算的整数值偏差的实数解(浮动解)来计算实数值偏差的整数解。例如，将相对于利用实数解计算单元44计算的实数解具有最小误差的整数解(即，波数)确定为第一候选者，并且具有第二小的误差的整数解被确定为第二候选者。LAMBDA法可以被用于通过使得整数解的搜索空间变窄而指定解的这种技术，以消除与整数值偏差的相关性。可选择地，代替LAMBDA法，也可以使用另一种整数最小二乘法或简单的四舍五入而得出整数解。

在FIX判断单元48中，进行是否将利用整数解计算单元46得出的整数解用做FIX解的判断。即，判断利用整数解计算单元46得出的整数解的可靠性，并且，在获得了高可靠性的整数解的情况下，将该整数解用作FIX并且随后根据使用该整数解的实时动态差分法(RTK)定位来输出定位结果。此时，非基准车辆30相对于基准车辆20的相对位置被输出为定位结果。该定位结果(非基准车辆30相对于基准车辆20的相对位置)被通过定位结果发送单元42发送到基准车辆20和其他非基准车辆30，并且也被用在基准车辆20和其他非基准车辆30中。

此外，存在用于确定实数解的可靠性的许多方法，并且可以使用任何合适的方法。例如，可以通过应用比率测试来判断整数解的可靠性。作为比率测试的一个示例，假设其中方位已经获得的GPS卫星对(j，h)由(1，2)、(1，3)、(1，4)和(1，5)的四组构成，并且分别计算四个整数偏差的实数解(n¹²，n¹³，n¹⁴，n¹⁵)、整数值偏差的整数解的第一候选者(N¹² ₁，N¹³ ₁，N¹⁴ ₁，N¹⁵ ₁)和整数值偏差的整数解的第二候选者(N¹² ₂，N¹³ ₂，N¹⁴ ₂，N¹⁵ ₂)。此时，如以下公式(12)所示，比率R是整数值偏差的实数解与整数值偏差的整数解的第一候选者之间的距离(模)与整数值偏差的实数解与整数值偏差的整数解的第二候选者之间的距离之间的比率。

R＝{(n¹²-N¹² ₂)²+(n¹³-N¹³ ₂)²+(n¹⁴-N¹⁴ ₂)²+(n¹⁵-N¹⁵ ₂)²}/

{(n¹²-N¹² ₁)²+(n¹³-N¹³ ₁)²+(n¹⁴-N¹⁴ ₁)²+(n¹⁵-N¹⁵ ₁)²}公式(12)

一般来说，比率R的值越高，整数值偏差的整数解的第一候选者的可靠性就越高。因此，在设定适合的规定阈值α并且比率R大于该规定阈值α的情况下，判断整数解的可靠性较高，并且可以使用整数值偏差的整数解的第一候选者。

之后，将要参照图4提供本实施例的移动体间干涉定位系统的基本概念的解释。

图4是概念地示出了作为本实施例的系统的示例的其中存在由需要相互确定它们的相对位置的四台车辆A、B、C和D构成的车辆组的状态的图。在本实施例中，一台特定的车辆被决定为由三台以上的车辆构成的车辆组中的基准车辆。虽然用于决定基准车辆的方式是任意的，但是接下来提供了所使用的方法的描述。这里，车辆C被决定为基准车辆。在这种情况下，车辆C实现了上述基准车辆20的功能，而其他车辆A、B和D实现了上述非基准车辆30的功能。更具体地，如上文中参照图3描述的，车辆C将利用车辆C观测的观测数据发送(广播)到其他车辆A、B和D。在其他车辆A、B和D的每一者中，使用来自车辆C的观测数据和它们自己的观测数据来确定它们自己的车辆相对于车辆C的相对位置。在其他车辆A、B和D的每一者中，将它们自己的定位结果发送(广播)到所有的其他车辆(包括车辆C)。因此，可以通过全部的车辆A、B、C和D来确定车辆A相对于车辆C的位置(即，向量CA)、车辆B相对于车辆C的位置(即，向量CB)和车辆D相对于车辆C的相对位置(即，向量CD)。因此，例如在车辆D中，为了确定车辆A的相对位置，例如使用利用车辆A确定的向量CA和由它自己的车辆确定的向量CD来得出车辆A与车辆D之间的相对位置。

这里，为了解释根据本实施例的移动体间干涉定位系统的有用性，与用作比较示例的、其中非系统化地执行每台车辆之间的干涉定位的系统进行了比较。在其中非系统化地执行每台车辆之间的干涉定位的系统中，例如在图4中示出的条件下的车辆A中，有必要通过从每台车辆接收观测数据来确定相对于车辆B、C和D中每一者的相对位置。相对比地，在根据本实施例的移动体间干涉定位系统中，车辆A仅需要仅从车辆C接收观测数据并且仅通过干涉定位来确定相对于车辆C的相对位置，由此可观地减小了计算负荷和通信负荷。此外，对于通信负荷来说，虽然在根据本实施例的移动体间干涉定位系统中例如车辆A有必要将其自己的定位结果发送(广播)到其他车辆并从其他车辆接收定位结果，但是因为没有必要从车辆B和D接收大量观测数据，所以减小了整体通信负荷。

此外，在其中非系统化地执行每台车辆之间的干涉定位的系统中，例如在车辆A中，虽然例如在车辆D中例如基于车辆A而确定了车辆B和C的相对位置的关系，但是在车辆D中，基于车辆D确定了车辆B和C的相对位置的关系。因此，由于车辆A与车辆D之间作为基准的车辆不同，存在其中在车辆A与车辆D之间不同地确定车辆B和C的相对位置的关系的情况(即，在确定车辆之间的相对位置时可能不能够实现一致性)。相对比地，根据本实施例，因为例如在车辆A中，车辆B和C的相对位置的关系是基于车辆C来确定的，并且例如在车辆D中，车辆B和C的相对位置的关系也是基于车辆C来确定的，所以车辆C对于车辆A和D是共同的，由此防止了发生在车辆A与D之间不同地确定车辆B和C的相对位置的关系的情况。

以此方式，相比于其中非系统化地执行每台车辆之间的干涉定位的系统，根据本实施例可以以非常有效的方式减小计算负荷和通信负荷，并且因为仅存在一台基准车辆，所以可以在保持车辆之间的一致性的同时确定车辆之间的相对位置。

此外，虽然在图4中示出的示例指明了由四台车辆构成的车辆组中的每台车辆之间的相对位置，但是该过程在由三台或五台以上的车辆构成的车辆组中的每台车辆之间是相同的。此外，在包括两个以上的车辆组的情况下，在每个组中决定单台基准车辆。此外，特定车辆可以属于两个以上的车辆组。此外，在图4中示出的示例中，虽然例如车辆B对于确定其与其他车辆的相对位置没有特别的必要，但是它可以属于车辆组以与其他车辆相协调。

之后，将要提供用于在根据本实施例的移动体间干涉定位系统的示例中确定基准车辆的算法的数个示例的解释。在以下描述中，将要与图4中的状况相关地提供解释以有助于理解，并且原则上将车辆A解释为主车辆。

图5是示出了根据实施例的移动体间干涉定位系统的第一实施例的流程图。虽然图5中示出的处理被解释为在车辆A中执行，但是它也可以在其他车辆B、C和D中并行执行。即，通过与固定的采样时间(例如使用GPS时刻或秒脉冲(PPS)信号)相同步，在每个车辆中重复图5中示出的处理程序。此外，在每台车辆中，每台车辆的GPS接收器22或32和车辆间通信装置24或34通过起到移动体间干涉定位装置的功能来执行该处理程序。

在步骤500中，通过主车辆的车辆传感器来确定主车辆(车辆A)的工作状态。此外，主车辆的工作状态可以通过主车辆的车速传感器来确定、可以通过主车辆的变速器的输出轴的转速等来确定、或者可以通过主车辆的位置的单独定位结果的记录来确定。此外，为了用在其他车辆中，主车辆的工作状态也可以根据需要广播到附近的其他车辆(参照下述步骤502)。

在步骤502中，确定其他车辆的工作状态。可以与上述步骤500相关联地基于来自其他车辆(车辆B、C和D)广播的数据来确定其他车辆的工作状态，或者可以通过从直到前一个定位周期之前的相对位置的关系中减去主车辆的工作状态来确定其他车辆的工作状态。

在步骤504中，基于在步骤500和502中获得的信息来进行停止的车辆是否是主车辆的判断。在停止的车辆是主车辆的情况下，处理进行到步骤506，而在停止的车辆不是主车辆的状态下，处理进行到步骤510。

在步骤506中，可以确定停止的主车辆应当具有基准车辆的功能，并且主车辆变为基准车辆。此外，在除了主车辆之外还存在满足步骤504的要求的车辆的情况下，可以通过其他方法来决定基准车辆，诸如，决定在前一个定位周期中作为基准车辆的车辆继续作为基准车辆。此外，这种用于决定基准车辆的规则由每台车辆共享，以使得基准车辆的数目不会变为两个以上(类似地应用到随后的解释中)。

在步骤508中，将利用主车辆观测的观测数据广播到附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)。在这种情况下，没有必要在主车辆中执行之前描述的干涉定位处理。

在步骤510中，确定没有停止的主车辆不应当具有基准车辆的功能。在这种情况下，停止的另一台车辆(例如其他车辆B、C和D中的一者)变为基准车辆。此外，在当前定位周期中不存在停止车辆的情况下，可以通过另一种方法来决定基准车辆，诸如决定在前一个定位周期中作为基准车辆的车辆继续作为基准车辆。

在步骤512中，从基准车辆接收观测数据，并且如上所述地执行干涉定位。

在步骤514中，将在步骤512中获得的干涉定位结果(即，主车辆相对于基准车辆的相对位置)广播到附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)。

在步骤516，接收从其他车辆广播的相对位置(参照步骤514)。即，在主车辆是基准车辆时，接收附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)的干涉定位结果(即，其他车辆B、C和D相对于主车辆的各自的相对位置)。在主车辆是非基准车辆时，接收除了基准车辆之外的、附近的其他车辆的干涉定位结果。

在步骤518中，基于在步骤516中接收的干涉定位结果(并且在主车辆是非基准车辆的情况下，基于步骤512的主车辆的定位结果)，确定主车辆和附近的其他车辆相对于基准车辆的各自的相对位置的关系。此外，也基于附近的其他车辆相对于基准车辆的各自的相对位置的关系，来按照需要确定非基准车辆之间的相对位置的关系。

根据上述图5中示出的处理，通过将停止车辆用作基准车辆的干涉定位，来确定其他车辆的相对位置。例如，在十字路口等处停止的车辆起到基准车辆的功能。因此，因为具有固定位置的车辆可以被用作基准车辆，所以可以以与使用具有固定位置的基站的通常RTK定位相同的方式来实现干涉定位。因此，可以容易地固定通过干涉定位计算获得的整数值、可以利用高精确度确定相对位置、并且可以通过基准车辆的方式来精确地确定附近的全部其他车辆的位置关系。

图6是示出了根据本实施例的移动体间干涉定位系统的第二实施例的流程图。虽然图6中示出的处理被解释为在车辆A中执行，但是它也可以在其他车辆B、C和D中并行执行。即，通过与固定的采样时间(例如使用GPS时刻或秒脉冲信号)相同步，在每个车辆中以间隔重复执行图6中示出的处理程序。每台车辆的GPS接收器22或32和车辆间通信装置24或34通过起到移动体间干涉定位装置的功能而执行该处理程序。

在步骤600中，将能够在主车辆中观测的GPS卫星10(可视卫星)的卫星数广播到附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)。此外，能够被观测的GPS卫星10可以被限定为能够以指定接收强度或更大的接收强度来接收无线电波的GPS卫星10。

在步骤602中，确定能够在其他车辆中观测的GPS卫星10的卫星数。也可以与上述步骤600相关联地基于从其他车辆(其他车辆B、C和D)广播的数据来确定能够在的其他车辆中观测的GPS卫星10的卫星数目。

在步骤604中，在假设主车辆是基准车辆时，进行在与附近的其他车辆(其它车辆B、C和D)中的每一者的关系中主车辆是否具有定位所需的最小数目的公共卫星的判断，以及当主车辆被假设为基准车辆时在与附近的其他车辆的每个关系中公共卫星的数目是否是最大的判断。这里，公共卫星指的是能够在主车辆和其他车辆中观测的GPS卫星10。在其中使用一般的基准卫星来执行定位的构造中，定位所需要的公共卫星的最小数目是5。例如，在主车辆A相对于其他车辆B、C和D分别具有5、6和7个公共卫星并且其总数(＝18)大于在将另一台汽车假设为基准车辆时同样的总数的情况下，在步骤604中作出肯定判断。当在该步骤604中作出肯定判断的情况下，处理进行到步骤606，而在作出否定判断的情况下，处理进行到步骤610。

在步骤606中，判断主车辆应当起到基准车辆的功能，并且主车辆变为基准车辆。

在步骤608中，将利用主车辆观测的观测数据广播到附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)。在这种情况下，不需要在主车辆中执行在先描述的干涉定位处理。

在步骤610中，确定主车辆不应当起到基准车辆的功能。在这种情况下，满足上述步骤604的要求的另一台车辆(例如其他车辆B、C和D中的一者)变为基准车辆。

在步骤612中，从基准车辆接收观测数据，并且如上所述地执行干涉定位处理。

在步骤614中，将在步骤612中获得的干涉定位结果(即，主车辆相对于基准车辆的相对位置)广播到附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)。

在步骤616，接收从其他车辆(参照步骤614)广播的相对位置。即，在主车辆是基准车辆的情况下，接收附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)的干涉定位结果(即，其他车辆B、C和D相对于主车辆的各自的相对位置)。在主车辆是非基准车辆时，接收除了基准车辆之外的其他车辆的干涉定位结果。

在步骤618中，基于在步骤616中接收的干涉定位结果(并且在主车辆是非基准车辆的情况下，基于主车辆的定位结果)，确定主车辆和附近的其他车辆相对于基准车辆的各自的相对位置的关系。此外，也基于附近的其他车辆相对于基准车辆的各自的相对位置的关系，来按照需要确定非基准车辆之间的相对位置的关系。

根据上述图6中示出的处理，将在与附近其他车辆的关系中公共卫星的数目等于或大于定位所需的最小卫星数目并且在与附近其他车辆的关系中公共卫星数目最大的车辆决定为基准车辆，并且通过干涉定位来确定其他车辆相对于基准车辆的相对位置。因此，可以确定全部车辆之间的相对位置，并且因为可以将具有最大数目的公共卫星的车辆用作基准车辆，所以可以实现非常精确的干涉定位。因此，可以非常精确地确定相对位置并且通过基准车辆的方式来精确地确定全部其他车辆附近的相对位置。

图7是示出了根据本实施例的移动体间干涉定位系统的第三实施例的流程图。虽然图7中示出的处理被解释为在车辆A中执行，但是它也可以在其他车辆B、C和D中并行执行。即，通过与固定的采样时间(例如使用GPS时刻或秒脉冲信号)相同步，在每个车辆中以间隔重复执行图7中示出的处理程序。每台车辆的GPS接收器22或32和车辆间通信装置24或34通过起到移动体间干涉定位装置的功能而执行该处理程序。

在步骤700中，确定附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)的近似位置。可以基于在先的定位周期的干涉定位结果(相对位置的关系)来确定附近其他车辆的近似位置，或者可以基于从其他车辆广播的数据(C/A数据和每台车辆的单独定位结果)来确定附近其他车辆的近似位置。

在步骤702中，从当前卫星的排列来构造误差椭圆。卫星的排列可以是关于能够利用主车辆观测的全部GPS卫星10的卫星的排列，或者是在将主车辆假设为基准车辆时，在附近其他车辆(其他车辆B、C和D)的每一者之间的关系中关于用作公共卫星的GPS卫星10的卫星的排列。在这种情况下，在公共卫星在附近其他车辆的每一者之间的关系中不同的情况下，可以对于每个公共卫星构造误差椭圆。存在各种构造误差椭圆的方法，并且可以使用任何合适的方法。例如，在将主车辆的真实二维位置限定为(x(t)，y(t))并且基于单独定位结果将主车辆的相同的二维位置限定为(x′(t)，y′(t))时，定位误差ΔP(t)可以被利用公式(13)表示。

$\mathrm{\ΔP}\left(t\right)=\left(\begin{array}{c}x-x^{\′}\\ y-y^{\′}\end{array}\right)$ 公式(13)

定位误差的协方差矩阵变为如以下公式(14)所示。

$\mathrm{\ΣP}\left(t\right)=E(\mathrm{\ΔP}\left(t\right)\·\mathrm{\ΔP}{\left(t\right)}^T)$

$=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\σ}}_x{\left(t\right)}^2& {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{xy}}\left(t\right)\\ {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{xy}}\left(t\right)& {\mathrm{\σ}}_y{\left(t\right)}^2\end{array}\right]$ 公式(14)

此时，可以用如下所示的公式(15)表示误差椭圆。

$(x-x^{\′},y-y^{\′})\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{\σ}}_x^2& {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{xy}}\\ {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{xy}}& {\mathrm{\σ}}_y^2\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x-x^{\′}\\ y-y^{\′}\end{array}\right)\≤D^2$ 公式(15)

这指出了作为马氏距离D(Mahalanobis distance)的区域，并且是(x′，y′)在其中心的椭圆。这里，通过展开公式的左侧而获得的项2σxy(x-x′)(y-y′)表示椭圆的旋转，并且被用来说明误差椭圆的短轴的方向。此外，也可以使用象在日本专利公报No.2002-328157(JP-A-2002-328157)中公开的方法，来计算误差椭圆。

这里，如图8中概念地示出的，当卫星的排列是长横向的时候，基于卫星的排列的误差椭圆是纵向长椭圆，并且在短轴方向上比在长轴方向上更不可能产生误差。因此，通过使用沿着短轴方向布置的车辆对来执行的干涉定位也可以被认为比通过使用沿着长轴方向布置的车辆对进行干涉定位改善了定位精确度。

参照图7，在步骤704中，进行在与附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)的关系中主车辆是否沿着误差椭圆的短轴方向布置的判断。此外，沿着短轴方向布置并不一定意味着在短轴方向上沿着直线布置，而是其中例如在长轴方向上的偏移小于指定值的情况也可以被认为是沿着短轴方向布置。例如，在与图9中示出的情况类似的情况下(与图4中示出的情况不同)，在主车辆(车辆A)与车辆B和D沿着误差椭圆的短轴方向布置的情况下，在步骤704中作出肯定判断。当在该步骤704中作出肯定判断的情况下，处理进行到步骤706，而在作出否定判断的情况下，处理进行到步骤708。

在步骤706中，判断主车辆应当起到基准车辆的功能并且主车辆变为基准车辆。这里，在除了主车辆之外还存在满足步骤704的要求的车辆的情况下，可以通过其他方法来决定基准车辆，诸如，决定在前一个定位周期中作为基准车辆的车辆继续作为基准车辆。可选择地，在满足步骤704的要求的每个车辆中，可以计算附近其他车辆的每一者沿着长轴方向相对于主车辆的偏移的总和，并且将具有最小的总和值的车辆作为基准车辆。

在步骤708中，将利用主车辆观测的观测数据广播到附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)。在这种情况下，不要求在主车辆中执行之前描述的干涉定位处理。

在步骤710中，确定主车辆不应当具有基准车辆的功能。在这种情况下，满足步骤704的要求的另一台车辆(例如其他车辆B、C和D中的一者)变为基准车辆。此外，在当前定位周期中不存在满足步骤704的要求的车辆的情况下，可以通过另一种方法来决定基准车辆，诸如决定在前一个定位周期中作为基准车辆的车辆继续作为基准车辆。

在步骤712中，从基准车辆接收观测数据，并且如上所述地执行干涉定位。

在步骤714中，将在步骤712中获得的干涉定位结果(即，主车辆相对于基准车辆的相对位置)广播到附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)。

在步骤716，接收从其他车辆(参照步骤714)广播的相对位置。即，在主车辆是基准车辆的情况下，接收附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)的干涉定位结果(即，其他车辆B、C和D相对于主车辆的各自的相对位置)。在主车辆是非基准车辆时，接收除了基准车辆之外的、附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)的干涉定位结果。

在步骤718中，基于在步骤716中接收的干涉定位结果(并且在主车辆是非基准车辆的情况下，基于主车辆的定位结果)，确定主车辆和附近的其他车辆相对于基准车辆的各自的相对位置的关系。此外，也基于附近的其他车辆相对于基准车辆的各自的相对位置的关系，来按照需要确定非基准车辆之间的相对位置的关系。

根据上述图7中示出的处理，从卫星的排列来确定误差椭圆，将布置在误差椭圆的短轴方向上的任何车辆决定为基准车辆，并且可以通过干涉定位来确定其他车辆相对于基准车辆的相对位置。因此，因为可以将更不可能存在误差的短轴方向上的车辆用作基准车辆，所以可以实现高精确的干涉定位。因此，可以确定高精确度的相对位置，并且可以通过基准车辆的方式来精确地确定附近的全部其他车辆的位置关系。

此外，根据如图7中示出的处理，可以在图9中示出的情况下将车辆A、B和D中的任何一者决定为基准车辆。因此，虽然在与车辆C的关系中容易产生误差，但是在车辆A、B和D中的每一者之间几乎不可能产生误差，由此使得有可能实现非常精确的干涉定位。相对比地，如果在图9中示出的情况下将车辆C决定为基准车辆，在车辆C与车辆A、B和D之间的任何一个关系中都容易产生误差，由此导致定位精度恶化。

图10是示出了根据本实施例的移动体间干涉定位系统的第四示例的流程图。虽然图10中示出的处理被解释为在车辆A中执行，但是它也可以在其他车辆B、C和D中并行执行。即，通过与固定的采样时间(例如使用GPS时刻或秒脉冲信号)相同步，在每个车辆中以间隔重复地执行图10中示出的处理程序。每台车辆的GPS接收器22或32和车辆间通信装置24或34通过起到移动体间干涉定位装置的功能而执行该处理程序。

在步骤1000，进行是否可以从GPS卫星10接收到无线电波的判断。在能够从GPS卫星10接收到无线电波的期间，连续接收时间增加(步骤1001)，并且在接收已经被打断的情况下，将连续接收时间重置为零(步骤1002)。此外，连续接收时间可表示在可以从用于定位的全部GPS卫星接收到无线电波的期间的连续接收时间。

在步骤1003，将当前连续接收时间广播给附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)。

在步骤1004，在从附近的其他车辆广播的、附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)的连续接收时间(参照步骤1003)与主车辆的连续接收时间之间进行比较。

在步骤1005，进行主车辆的连续接收时间相比于其他车辆的连续接收时间是否是最大的接收时间的判断。在主车辆的连续接收时间是最长的接收时间时，处理进行到步骤1006，而在主车辆的接收时间不是最长的接收时间时，处理进行到步骤1010。

在步骤1006中，判断主车辆应当起到基准车辆的功能，并且主车辆变为基准车辆。

在步骤1008中，将利用主车辆观测的观测数据广播到附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)。在这种情况下，不需要在主车辆中执行在先描述的干涉定位处理。

在步骤1010中，确定主车辆不应当起到基准车辆的功能。在这种情况下，满足上述步骤1004的要求的另一台车辆(例如其他车辆B、C和D中的一者)变为基准车辆。

在步骤1012中，从基准车辆接收观测数据，并且如上所述地执行干涉定位。

在步骤1014中，将在步骤1012中获得的干涉定位结果(即，主车辆相对于基准车辆的相对位置)广播到附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)。

在步骤1016，接收从其他车辆(参照步骤1014)广播的相对位置。即，在主车辆是基准车辆的情况下，接收附近的其他车辆(其他车辆B、C和D)的干涉定位结果(即，其他车辆B、C和D相对于主车辆的各自的相对位置)。在主车辆是非基准车辆时，接收除了基准车辆之外的、附近的其他车辆的干涉定位结果。

在步骤1018中，基于在步骤1016中接收的干涉定位结果(并且在主车辆是非基准车辆的情况下，基于主车辆的定位结果)，确定主车辆和附近的其他车辆相对于基准车辆的各自的相对位置的关系。此外，也基于附近的其他车辆相对于基准车辆的各自的相对位置的关系，来按照需要确定非基准车辆之间的相对位置的关系。

根据上述图10中示出的处理，将在与其他车辆的关系中GPS无线电波的连续接收时间最长的车辆决定为基准车辆，并且通过相对于基准车辆的干涉定位来确定附近的其他车辆的相对位置。这里，如在图11A中示出的车辆A中那样在具有长GPS无线电波连续接收时间的车辆中，如图11B所示，通过载体(载波)进行的平滑(滤波)而使得纵轴上的等价伪距离(伪距离本身或者通过从伪距离减去伪距离的变化量而获得的值)平滑化，以减小包含在观测数据(特别地为C/A数据)中的噪声成分的影响。另一方面，在图11A中示出的车辆B中那样在GPS无线电波中断的情况下，由于如图11C所示使得滤波初始化，所以噪声成分的影响随着每次中断而增加。因此，根据图10中示出的处理，因为可以将GPS无线电波连续接收时间最长的车辆用作基准车辆，所以可以实现非常精确的干涉定位。因此，可以确定非常精确的相对位置并且可以通过基准车辆的方式来精确地确定全部附近其他车辆的相对位置。

虽然已经参照示例实施例描述了本发明，但是可以理解本发明不局限于所描述的实施例和构造。相反地，本发明意图覆盖各种修改和等价布置。此外，虽然在各种示例组合和构造中示出了所公开的发明的各种元素，但是包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和构造也在权利要求的范围内。

例如，虽然在基准车辆之外的非基准车辆中执行干涉定位，但是在非基准车辆中执行的干涉定位计算的部分或全部也可以在基准车辆中执行。例如，当在图4中示出的条件下基准车辆是车辆C的情况下，可以通过基准车辆或车辆A来执行相对位置CA的干涉定位、可以通过基准车辆或车辆B来执行相对位置CB的干涉定位、并且可以通过基准车辆或车辆D来执行相对位置CD的干涉定位。仍在这种情况下，由于执行干涉定位的车辆将其干涉定位结果广播到附近的其他车辆，所以可以以与以上实施例中描述的相同方式来在每个车辆之间共享干涉定位结果，由此使得有可能在减小定位负荷和通信负荷的同时获得非常精确的干涉定位结果。此外，在利用基准车辆来执行全部干涉定位计算的情况下，即，例如在图4中示出的条件下仅利用车辆C来执行相对位置CA的干涉定位、仅利用车辆C来执行相对位置CB的干涉定位、仅利用车辆C来执行相对位置CD的干涉定位的情况下，虽然基准车辆的计算负荷变大，但是因为减小了非基准车辆的计算负荷，所以在整体系统方面所获得的效果与上述实施例相同。此外，在这种情况下，因为将干涉定位结果从车辆C广播到附近的其他车辆，所以可以以与上述实施例相同的方式而在保持整体一致性的同时，在所有车辆中确定相对位置的关系。

此外，虽然在属于车辆组中的每个车辆中分别执行基准车辆的决定以实现自主的系统，但是基准车辆的决定也可以在车辆组中的一个或多个特定车辆中执行(虽然在实施例中只描述了一台这种车辆，但是基准车辆的决定也可以由两个以上的这种车辆来执行)，或者可以在不属于车辆组的第三方车辆中执行或者由路旁设备(包括中心服务器)执行。在这种情况下，不执行基准车辆的决定的那些车辆根据来自其他车辆、第三方车辆或路旁设备的信息(基准车辆的决定结果)来直接决定(确定)基准车辆。

此外，虽然根据即时定位方法来确定整数值偏差的实数解，但是存在用于计算整数值偏差的实数解的各种方法，并且可以采用除了上述方法之外的其他方法。例如，代替使用伪距离的双重相位差ρ_jh ^ku的方法，可以使用仅使用相位积分值的双重相位差Φ^jh _ku的方法。此外，在GPS接收器22和32是能够接收从GPS卫星10发射的L1波和L2波(频率：1227.6MHz)的双波长接收器的情况下，可以将关于L2波的相位积分值的双重相位差Φ^jh _ku额外地或可选择地用作观察量Z。此外，可以将关于另一个波段范围(例如，预定在将来增加的L5波段的无线电波)的载波的相位积分值的双重相位差Φ^jh _ku额外地或可选择地用作观察值Z。类似地，关于伪距离的双重相位差Φ^jh _ku，可以将基于除了C/A码之外的类似伪随机噪声(PRN)码(诸如P码)的伪距离的一重或双重相位差ρ^jh _ku额外地或可选择地用作观察量Z。虽然在如上所述地计算整数值偏差的实数解时，通过使用如上所述的双重相位差而消除了GPS接收器22和32内的振荡器的初始相位和时钟误差等的影响，但是也可以采用使用单重相位差的构造。此外，虽然在上述方法中忽略了电离衍射效果、对流层衍射效果和多路径效果，但是也可以考虑它们。此外，代替最小二乘法，可以将Kalman滤波器用作上述方法的另一个实例。在这种情况下，可以实现这样的即时定位，其中对于每个历元执行状态变量和误差协方差矩阵的初始化以使得前一个历元的估计(定位)结果对于当前历元的估计结果没有影响，或者，可以通过应用通常的Kalman滤波器而对于每个历元更新(继续使用)状态变量和误差协方差矩阵，而不使得状态变量和误差协方差矩阵初始化。此外，可以将基于安装到车辆30上的车辆传感器(诸如速度传感器或加速度传感器)的动态量(诸如车辆速度)以已知的输入形式引入Kalman滤波器中，以将归因于车辆30的移动的车辆特有的动态量考虑进去。此外，可以将用于从车辆30的移动历史预测车辆30的当前状态的移动体模型引入Kalman滤波器中。在这种情况下，可以使用能够表示车辆30的移动状态的任意参数(诸如位置、速度、加速度或加速度的时间变化率(加速度的微分))来构造移动体模型。例如，通过假设一次Malkov过程来构成移动体模型，可以将车辆30的速度v引入Kalman滤波器中。

此外，虽然在上述实施例中指出了将本发明应用到GPS的示例，但是本发明也可以应用到GPS之外的卫星系统，诸如Galileo和其他全球导航卫星系统(GNSS)。

Claims (19)

1.一种移动对象间干涉定位装置，其安装在移动对象中，用于协同在所述移动对象附近的三个以上的其他移动对象来执行定位，所述移动对象间干涉定位装置的特征在于包括：

观测数据获取装置，其用于通过观测所述移动对象中的导航卫星信号来获取由相位积分值和伪距离构成的观测数据；

基准移动对象决定装置，其用于从主移动对象和所述其他移动对象中决定单个基准移动对象；

通信装置，其用于在所述主移动对象和所述其他移动对象之间执行通信；以及

定位装置，其用于通过使用利用所述观测数据获取装置获取的所述主移动对象的观测数据以及由所述其他移动对象获取的观测数据，来干涉地确定所述主移动对象相对于所述基准移动对象的相对位置并且输出定位结果，

其中，在通过所述基准移动对象决定装置将所述主移动对象决定为所述基准移动对象的情况下，所述通信装置将由所述观测数据获取装置获取的观测数据发送到所述其他移动对象，并且将通过在所述其他移动对象中进行干涉定位而获得的、并示出所述其他移动对象相对于所述主移动对象的相对位置的定位结果发送到包括所述其他移动对象的全部移动对象，

其中，在通过所述基准移动对象决定装置将所述其他移动对象中的一者决定为所述基准移动对象的情况下，所述通信装置接收从所述基准移动对象发送的导航卫星信号观测数据，并且所述定位装置使用利用所述观测数据获取装置获取的观测数据和在所述基准移动对象中观测到的观测数据来执行干涉定位，并且将由所述定位装置输出的定位结果发送到包括所述基准移动对象的全部移动对象。

2.根据权利要求1所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置将所述主移动对象和所述其他移动对象中处于停止状态的一个特定移动对象决定为所述基准移动对象。

3.根据权利要求1所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置基于能在所述主移动对象中观测到的卫星和能在所述其他移动对象中观测到的卫星来决定所述基准移动对象。

4.根据权利要求3所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置将所述主移动对象和所述其他移动对象中具有不低于最小所需数目的公共卫星并具有最大数目的公共卫星的一个特定移动对象决定为所述基准移动对象。

5.根据权利要求1所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置基于能够在所述主移动对象中观测到的卫星的排列以及所述主移动对象和所述其他移动对象的每一个位置来决定所述基准移动对象。

6.根据权利要求5所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置从沿着由所述卫星的排列确定的误差椭圆的短轴方向布置的移动对象中决定所述基准移动对象。

7.根据权利要求1所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置基于所述主移动对象中的导航卫星信号的接收状态和所述其他移动对象中的导航卫星信号的接收状态来决定所述基准移动对象。

8.根据权利要求7所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置将所述主移动对象和所述其他移动对象中具有最大的导航卫星信号连续接收时间的一个特定移动对象决定为所述基准移动对象。

9.根据权利要求1到8中任意一项所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置设置在所述主移动对象、所述其他移动对象以及除了所述主移动对象和所述其他移动对象以外的移动对象中的至少一者中。

10.一种移动对象间干涉定位装置，其安装在移动对象中，用于协同在所述移动对象附近的三个以上的其他移动对象来执行定位，所述移动对象间干涉定位装置的特征在于包括：

观测数据获取装置，其用于通过观测所述移动对象中的导航卫星信号来获取由相位积分值和伪距离构成的观测数据；

基准移动对象决定装置，其用于从主移动对象和所述其他移动对象中决定单个基准移动对象；

通信装置，其用于在所述主移动对象和所述其他移动对象之间执行通信；以及

定位装置，其用于通过使用利用所述观测数据获取装置获取的所述主移动对象的观测数据以及由所述其他移动对象获取的观测数据，来干涉地确定所述其他移动对象相对于所述主移动对象的相对位置并且输出定位结果，

其中，在通过所述基准移动对象决定装置将所述主移动对象决定为所述基准移动对象的情况下，所述通信装置接收从所述其他移动对象中的至少一者发送的观测数据，所述定位装置使用利用所述观测数据获取装置获取的所述观测数据和从所述其他移动对象接收到的观测数据来干涉地确定所述其他移动对象相对于所述主移动对象的相对位置，并且所述通信装置将由所述定位装置输出的定位结果发送到包括所述其他移动对象的全部移动对象，

其中，在通过所述基准移动对象决定装置将所述其他移动对象中的一者决定为所述基准移动对象的情况下，所述通信装置将利用所述观测数据获取装置获取的观测数据发送到所述基准移动对象，并且所述通信装置将通过在所述基准移动对象中进行干涉定位而获得的、并示出所述主移动对象相对于所述基准移动对象的相对位置的定位结果发送到包括所述基准移动对象的全部移动对象。

11.根据权利要求10所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置将所述主移动对象和所述其他移动对象中处于停止状态的一个特定移动对象决定为所述基准移动对象。

12.根据权利要求10所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置基于能在所述主移动对象中观测到的卫星和能在所述其他移动对象中观测到的卫星来决定所述基准移动对象。

13.根据权利要求12所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置将所述主移动对象和所述其他移动对象中具有不低于最小所需数目的公共卫星并具有最大数目的公共卫星的一个特定移动对象决定为所述基准移动对象。

14.根据权利要求10所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置基于能够在所述主移动对象中观测到的卫星的排列以及所述主移动对象和所述其他移动对象的每一个位置来决定所述基准移动对象。

15.根据权利要求14所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置从沿着由所述卫星的排列确定的误差椭圆的短轴方向布置的移动对象中决定所述基准移动对象。

16.根据权利要求10所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置基于所述主移动对象中的导航卫星信号的接收状态和所述其他移动对象中的导航卫星信号的接收状态来决定所述基准移动对象。

17.根据权利要求16所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置将所述主移动对象和所述其他移动对象中具有最大的导航卫星信号连续接收时间的一个特定移动对象决定为所述基准移动对象。

18.根据权利要求10到17中任意一项所述的移动对象间干涉定位装置，其中，所述基准移动对象决定装置设置在所述主移动对象、所述其他移动对象以及除了所述主移动对象和所述其他移动对象以外的移动对象中的至少一者中。

19.一种移动对象间干涉定位方法，所述方法用于协同能相互通信的三个以上的移动对象来执行定位，所述方法的特征在于包括以下步骤：

通过在所述三个以上的移动对象中的每一者中观测导航卫星信号来获取由相位积分值和伪距离构成的观测数据；

从所述三个以上的移动对象中决定单个基准移动对象；

将所观测到的观测数据从所述基准移动对象发送到其他两个以上的移动对象中的每一者；

在所述其他两个以上的移动对象中的每一者中接收从所述基准移动对象发送的观测数据；

使用在所述其他两个以上的移动对象中的每一者中观测到的观测数据和所述基准移动对象的观测数据来干涉地确定主移动对象相对于所述基准移动对象的相对位置；以及

将在所述其他两个以上的移动对象中的每一者中获得的定位结果发送到包括所述基准移动对象的全部移动对象。