JP2000193732A - 測位装置 - Google Patents
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- JP2000193732A JP2000193732A JP36993398A JP36993398A JP2000193732A JP 2000193732 A JP2000193732 A JP 2000193732A JP 36993398 A JP36993398 A JP 36993398A JP 36993398 A JP36993398 A JP 36993398A JP 2000193732 A JP2000193732 A JP 2000193732A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 衛星からの電波のマルチパスの状態が変化し
たり、電波が途絶えたりすることによる位置跳びを実質
的になくして、受信点の移動に伴う測位結果の変化が滑
らかに出力されるようにした測位装置を得る。 【解決手段】 測位用衛星からの信号のキャリアのドッ
プラシフト周波数を検出して受信点の移動速度を求める
とともに、所定時間間隔における受信点の移動距離を、
擬似雑音符号の位相およびキャリア位相に基づく測位結
果の所定時間間隔における受信点の移動距離と、移動速
度から求めた移動距離とを加重平均して求め、これを前
回の出力位置に加える。このことによって、位置跳びを
生じさせることなく且つ高精度な測位結果を求める。
たり、電波が途絶えたりすることによる位置跳びを実質
的になくして、受信点の移動に伴う測位結果の変化が滑
らかに出力されるようにした測位装置を得る。 【解決手段】 測位用衛星からの信号のキャリアのドッ
プラシフト周波数を検出して受信点の移動速度を求める
とともに、所定時間間隔における受信点の移動距離を、
擬似雑音符号の位相およびキャリア位相に基づく測位結
果の所定時間間隔における受信点の移動距離と、移動速
度から求めた移動距離とを加重平均して求め、これを前
回の出力位置に加える。このことによって、位置跳びを
生じさせることなく且つ高精度な測位結果を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、測位用衛星から
送信される電波を受信して、受信点の測位を行う測位装
置に関し、特に擬似雑音符号の位相とキャリア位相とを
用いて測位を行う装置に関するものである。
送信される電波を受信して、受信点の測位を行う測位装
置に関し、特に擬似雑音符号の位相とキャリア位相とを
用いて測位を行う装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＧＰＳにおいては、単独測位では
満足できない高い測位精度が要求される場合に、相対測
位が行われている。
満足できない高い測位精度が要求される場合に、相対測
位が行われている。
【０００３】相対測位には、(1) Ｃ／Ａコードを利用す
る方式、(2) Ｃ／Ａコードをキャリア位相で平滑したデ
ータを用いる方式、(3) キャリア位相を直接利用する方
式があった。
る方式、(2) Ｃ／Ａコードをキャリア位相で平滑したデ
ータを用いる方式、(3) キャリア位相を直接利用する方
式があった。
【０００４】(1) の方式は、いわゆるコードＤＧＰＳと
呼ばれている方式であり、既知点に設けられている基地
局で各衛星の観測を行って、計算擬似距離と観測擬似距
離との差を各衛星のＣ／Ａコード位相の誤差として求
め、これを放送し、移動局でＣ／Ａコードの誤差情報を
用いて相対測位を行うものであり、測位精度は５〜１０
ｍである。(2) の方式は、Ｃ／Ａコード位相のばらつき
を抑えるために、一定周期でＣ／Ａコード位相とキャリ
ア位相を観測すると共に、前回に求めた平均化されたＣ
／Ａコード位相を、前回と今回に観測したキャリア位相
の変化量で補正（外挿）し、この補正したＣ／Ａコード
位相と今回の観測によるＣ／Ａコード位相との加重平均
をとることによって、Ｃ／Ａコードをキャリア位相で平
滑するものであり、５０〜２００ｃｍ程度の測位精度が
得られる。以下、この方式を「キャリアベースＤＧＰ
Ｓ」という。(3) の方式は、基地局と移動局の観測値か
ら得られるキャリア位相の二重位相差により測位演算を
行うものであり、５〜１０ｃｍ程度の測位精度が得られ
る。
呼ばれている方式であり、既知点に設けられている基地
局で各衛星の観測を行って、計算擬似距離と観測擬似距
離との差を各衛星のＣ／Ａコード位相の誤差として求
め、これを放送し、移動局でＣ／Ａコードの誤差情報を
用いて相対測位を行うものであり、測位精度は５〜１０
ｍである。(2) の方式は、Ｃ／Ａコード位相のばらつき
を抑えるために、一定周期でＣ／Ａコード位相とキャリ
ア位相を観測すると共に、前回に求めた平均化されたＣ
／Ａコード位相を、前回と今回に観測したキャリア位相
の変化量で補正（外挿）し、この補正したＣ／Ａコード
位相と今回の観測によるＣ／Ａコード位相との加重平均
をとることによって、Ｃ／Ａコードをキャリア位相で平
滑するものであり、５０〜２００ｃｍ程度の測位精度が
得られる。以下、この方式を「キャリアベースＤＧＰ
Ｓ」という。(3) の方式は、基地局と移動局の観測値か
ら得られるキャリア位相の二重位相差により測位演算を
行うものであり、５〜１０ｃｍ程度の測位精度が得られ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記(3) の方式では、
キャリア位相のみを用いるので、高い測位精度が得られ
るが、キャリア位相の整数バイアスを求めるために「初
期化」処理が必要であり、電源投入後、長時間を経ない
と測位結果が得られないという問題がある。これに対し
て(1) のコードＤＧＰＳ方式や(2) のキャリアベースＤ
ＧＰＳ方式では、「初期化」が不要であるため、稼働開
始直後から測位結果が必要となる用途に適している。
(1) のコードＤＧＰＳ方式は比較的高い測位精度が要求
される航海用機器やカーナビ装置に用いられ、(2) のキ
ャリアベースＤＧＰＳ方式は更に高い測位精度が要求さ
れる場合に用いられる。例えば、湾岸の埋立工事や浚渫
工事の現場で、所定エリアの水深を測量する測量船など
においては、測位精度が１ｍ程度の測位精度で測量を行
う必要があるため、上記(2) のキャリアベースＤＧＰＳ
方式で自船（測量船）の測位を行いながら水深を測量す
ることになる。
キャリア位相のみを用いるので、高い測位精度が得られ
るが、キャリア位相の整数バイアスを求めるために「初
期化」処理が必要であり、電源投入後、長時間を経ない
と測位結果が得られないという問題がある。これに対し
て(1) のコードＤＧＰＳ方式や(2) のキャリアベースＤ
ＧＰＳ方式では、「初期化」が不要であるため、稼働開
始直後から測位結果が必要となる用途に適している。
(1) のコードＤＧＰＳ方式は比較的高い測位精度が要求
される航海用機器やカーナビ装置に用いられ、(2) のキ
ャリアベースＤＧＰＳ方式は更に高い測位精度が要求さ
れる場合に用いられる。例えば、湾岸の埋立工事や浚渫
工事の現場で、所定エリアの水深を測量する測量船など
においては、測位精度が１ｍ程度の測位精度で測量を行
う必要があるため、上記(2) のキャリアベースＤＧＰＳ
方式で自船（測量船）の測位を行いながら水深を測量す
ることになる。
【０００６】ところで、ＧＰＳのように、測位用衛星を
用いた測位システムにおいては、測位に用いていた衛星
が何らかの物体の陰に入って、その衛星からの電波が急
に途絶える場合がある。また、衛星からの電波が何らか
の物体や海面で反射すると、受信機は多重経路で伝搬す
る電波を受信する場合（マルチパス）が生じる。しか
も、このような事態がいつ生じるのかは殆どの場合予測
できない。上記コードＤＧＰＳ方式やキャリアベースＤ
ＧＰＳ方式において、このような、受信機に対する電波
の遮断やマルチパスが生じると、測位結果が不連続に変
化する、いわゆる位置跳びが現れる。
用いた測位システムにおいては、測位に用いていた衛星
が何らかの物体の陰に入って、その衛星からの電波が急
に途絶える場合がある。また、衛星からの電波が何らか
の物体や海面で反射すると、受信機は多重経路で伝搬す
る電波を受信する場合（マルチパス）が生じる。しか
も、このような事態がいつ生じるのかは殆どの場合予測
できない。上記コードＤＧＰＳ方式やキャリアベースＤ
ＧＰＳ方式において、このような、受信機に対する電波
の遮断やマルチパスが生じると、測位結果が不連続に変
化する、いわゆる位置跳びが現れる。
【０００７】例えば、図３において各直線は、基準とす
る衛星、他の複数の衛星、および受信点付近の位置関係
により定まる、Ｃ／Ａコード位相による位置線または、
キャリア位相で補正したＣ／Ａコード位相による位置線
である。これらは、基準とする衛星と他の衛星をそれぞ
れ焦点とする等位相差双曲面と地球表面（海面や地面）
とが交わってできる曲線である。（Ａ）に示す例では、
３本の位置線の重心Ｓｔが受信点の位置として求められ
る。ここで、（Ｓ１−Ｂ）は基準とする衛星Ｂと他の衛
星Ｓ１の組による位置線、（Ｓ２−Ｂ）は基準とする衛
星Ｂと他の衛星Ｓ２の組による位置線、（Ｓ３−Ｂ）は
基準とする衛星Ｂと他の衛星Ｓ３の組による位置線であ
る。この例で３つの位置線が１点で交わらないのは、各
衛星のうちいずれかの衛星からの電波に僅かながらもマ
ルチパスが生じているからである。ここで衛星Ｓ２から
の電波にマルチパスが生じる（反射波が強くなる）と、
例えば（Ｂ）で（Ｓ２′−Ｂ）に示すように位置線にオ
フセットがかかることになる。その結果、測位結果は図
に示すＳｔからＳｔ′へ突然位置跳びを起こすことにな
る。その後、この衛星Ｓ２からの電波のマルチパスがな
くなり、殆ど直接波のみ受信される状態となれば、（受
信点が移動していないものとして）Ｓｔ′からＳｔへ再
び位置跳びを起こすことになる。このように、マルチパ
スの状態が変化すると、その都度位置跳びが生じてしま
う。
る衛星、他の複数の衛星、および受信点付近の位置関係
により定まる、Ｃ／Ａコード位相による位置線または、
キャリア位相で補正したＣ／Ａコード位相による位置線
である。これらは、基準とする衛星と他の衛星をそれぞ
れ焦点とする等位相差双曲面と地球表面（海面や地面）
とが交わってできる曲線である。（Ａ）に示す例では、
３本の位置線の重心Ｓｔが受信点の位置として求められ
る。ここで、（Ｓ１−Ｂ）は基準とする衛星Ｂと他の衛
星Ｓ１の組による位置線、（Ｓ２−Ｂ）は基準とする衛
星Ｂと他の衛星Ｓ２の組による位置線、（Ｓ３−Ｂ）は
基準とする衛星Ｂと他の衛星Ｓ３の組による位置線であ
る。この例で３つの位置線が１点で交わらないのは、各
衛星のうちいずれかの衛星からの電波に僅かながらもマ
ルチパスが生じているからである。ここで衛星Ｓ２から
の電波にマルチパスが生じる（反射波が強くなる）と、
例えば（Ｂ）で（Ｓ２′−Ｂ）に示すように位置線にオ
フセットがかかることになる。その結果、測位結果は図
に示すＳｔからＳｔ′へ突然位置跳びを起こすことにな
る。その後、この衛星Ｓ２からの電波のマルチパスがな
くなり、殆ど直接波のみ受信される状態となれば、（受
信点が移動していないものとして）Ｓｔ′からＳｔへ再
び位置跳びを起こすことになる。このように、マルチパ
スの状態が変化すると、その都度位置跳びが生じてしま
う。
【０００８】図３ではマルチパスの影響について示した
が、測位に用いる衛星からの電波の遮断や復帰が生じた
場合、図３に示した位置線の数が変化する。その場合、
それらの複数の位置線の交差付近の重心位置が変化する
ため、やはり位置跳びが起こる。
が、測位に用いる衛星からの電波の遮断や復帰が生じた
場合、図３に示した位置線の数が変化する。その場合、
それらの複数の位置線の交差付近の重心位置が変化する
ため、やはり位置跳びが起こる。
【０００９】上記マルチパスによる位置線の最大変位量
は波長の１／４程度であり、Ｃ／Ａコードの場合、波長
が３００ｍであるから、最大約７５ｍのオフセットがか
かる。(1) のコードＤＧＰＳ方式では、この影響をその
まま受けてしまう。(2) のキャリアベースＤＧＰＳ方式
では、波長の短い（１９ｃｍ）キャリア位相を用いて補
正を行うので、通常は最大５０ｃｍ程度の位置跳びとな
って現れる。
は波長の１／４程度であり、Ｃ／Ａコードの場合、波長
が３００ｍであるから、最大約７５ｍのオフセットがか
かる。(1) のコードＤＧＰＳ方式では、この影響をその
まま受けてしまう。(2) のキャリアベースＤＧＰＳ方式
では、波長の短い（１９ｃｍ）キャリア位相を用いて補
正を行うので、通常は最大５０ｃｍ程度の位置跳びとな
って現れる。
【００１０】このように位置跳びは、無制限に大きくな
ることはなく、或る公称精度を利用者に示すことはでき
る。しかし、例えば全長が高々１０ｍ程度の小型の測量
船が、全長２００ｍもある土運船の近傍で測量を行うよ
うなケースは稀ではなく、このような条件下で測量船が
操船しつつ一定時間間隔で、または一定距離走航する毎
に水深などを測量していくと、頻繁に位置跳びが生じ
る。それがたとえ公称精度内での位置跳びであるとはい
え、位置と水深とを関連付けてデータを蓄積する際、デ
ータの連続性を保つ上で、このことは大きな問題とな
る。
ることはなく、或る公称精度を利用者に示すことはでき
る。しかし、例えば全長が高々１０ｍ程度の小型の測量
船が、全長２００ｍもある土運船の近傍で測量を行うよ
うなケースは稀ではなく、このような条件下で測量船が
操船しつつ一定時間間隔で、または一定距離走航する毎
に水深などを測量していくと、頻繁に位置跳びが生じ
る。それがたとえ公称精度内での位置跳びであるとはい
え、位置と水深とを関連付けてデータを蓄積する際、デ
ータの連続性を保つ上で、このことは大きな問題とな
る。
【００１１】この発明の目的は、衛星からの電波のマル
チパスの状態が変化したり、電波が途絶えたりすること
による上記位置跳びを実質的になくして、受信点の移動
に伴う測位結果の変化が滑らかに出力されるようにした
測位装置を提供することにある。
チパスの状態が変化したり、電波が途絶えたりすること
による上記位置跳びを実質的になくして、受信点の移動
に伴う測位結果の変化が滑らかに出力されるようにした
測位装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数の測位
用衛星からの電波の擬似雑音符号の位相またはキャリア
の位相を検出して受信点の位置を求める測位手段を備え
た測位装置において、前記測位手段により求められた受
信点の位置を、当該位置の所定時間間隔における移動距
離と、前記キャリアのドップラシフト周波数から求めた
前記所定時間間隔における受信点の移動距離とで平滑化
する平滑化手段を設ける。
用衛星からの電波の擬似雑音符号の位相またはキャリア
の位相を検出して受信点の位置を求める測位手段を備え
た測位装置において、前記測位手段により求められた受
信点の位置を、当該位置の所定時間間隔における移動距
離と、前記キャリアのドップラシフト周波数から求めた
前記所定時間間隔における受信点の移動距離とで平滑化
する平滑化手段を設ける。
【００１３】このようにキャリアのドップラシフト周波
数を基にした、所定時間間隔における受信点の移動距離
によって、測位手段による測位位置の変化を平滑化（ス
ムージング）すれば、マルチパスによる前記オフセット
がかかって測位手段による測位位置自体に位置跳びが生
じても、キャリアのドップラシフト周波数は上記オフセ
ットの影響を受けないので、その変化が緩やかとなり、
最終的な測位結果が急激に変化することがない。しか
も、キャリアのドップラシフト周波数を基にした所定時
間間隔における受信点の移動距離はマルチパスの有無に
関わらず正確に求められるので、測位結果の精度を低下
させることがない。
数を基にした、所定時間間隔における受信点の移動距離
によって、測位手段による測位位置の変化を平滑化（ス
ムージング）すれば、マルチパスによる前記オフセット
がかかって測位手段による測位位置自体に位置跳びが生
じても、キャリアのドップラシフト周波数は上記オフセ
ットの影響を受けないので、その変化が緩やかとなり、
最終的な測位結果が急激に変化することがない。しか
も、キャリアのドップラシフト周波数を基にした所定時
間間隔における受信点の移動距離はマルチパスの有無に
関わらず正確に求められるので、測位結果の精度を低下
させることがない。
【００１４】上記平滑化のため、例えば、キャリアのド
ップラシフト周波数から求めた移動距離と測位手段によ
り求めた移動距離との加重平均値を所定時間前の前回の
位置に加えることによって、今回の位置を求める。
ップラシフト周波数から求めた移動距離と測位手段によ
り求めた移動距離との加重平均値を所定時間前の前回の
位置に加えることによって、今回の位置を求める。
【００１５】このようにキャリアのドップラシフト周波
数を基にした受信点の移動速度と測位手段による測位位
置の変化から求めた移動距離とを加重平均すれば、測位
位置に位置跳びが生じても、移動速度から求めた移動距
離の重みによって最終的な測位結果が急激に変化するこ
とがない。上述のとおり、測位用衛星からの信号のマル
チパスの状態が変化したり、いずれかの衛星からの電波
が途絶えたとしても、キャリアのドップラシフト周波数
自体はその影響を受けず、受信点の移動速度から求めた
移動距離はジャンプすることがなく、且つ常に高精度に
求められるため、移動速度による移動距離側の重みを重
くしても測位精度が低下せず、充分な平滑化が成され
る。
数を基にした受信点の移動速度と測位手段による測位位
置の変化から求めた移動距離とを加重平均すれば、測位
位置に位置跳びが生じても、移動速度から求めた移動距
離の重みによって最終的な測位結果が急激に変化するこ
とがない。上述のとおり、測位用衛星からの信号のマル
チパスの状態が変化したり、いずれかの衛星からの電波
が途絶えたとしても、キャリアのドップラシフト周波数
自体はその影響を受けず、受信点の移動速度から求めた
移動距離はジャンプすることがなく、且つ常に高精度に
求められるため、移動速度による移動距離側の重みを重
くしても測位精度が低下せず、充分な平滑化が成され
る。
【００１６】また、この発明は、前記測位手段として、
前記測位用衛星からの電波に含まれている擬似雑音符号
の位相を前記キャリア位相で補正するとともに平均化し
て受信点の位置を求めるものとする。
前記測位用衛星からの電波に含まれている擬似雑音符号
の位相を前記キャリア位相で補正するとともに平均化し
て受信点の位置を求めるものとする。
【００１７】このように擬似雑音符号の位相をキャリア
位相で補正することによって受信点の位置を求めるよう
にしたため、擬似雑音符号の位相のばらつきが抑えられ
て測位精度が高まる。しかもキャリア位相のみを用いた
場合と異なり、キャリア位相の整数バイアスの決定「初
期化」が不要であるため、稼動開始直後から測位を行う
ことができる。
位相で補正することによって受信点の位置を求めるよう
にしたため、擬似雑音符号の位相のばらつきが抑えられ
て測位精度が高まる。しかもキャリア位相のみを用いた
場合と異なり、キャリア位相の整数バイアスの決定「初
期化」が不要であるため、稼動開始直後から測位を行う
ことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態である
測位装置の構成を図１〜図５を参照して説明する。図１
は、測位装置の構成を示すブロック図であり、（Ａ）は
基地局のブロック図、（Ｂ）は移動局のブロック図であ
る。基地局は（Ａ）に示すようにＧＰＳアンテナ１、Ｇ
ＰＳ受信機２、データ送信機３およびデータ送信用アン
テナ４とから構成する。ここで、ＧＰＳ受信機２はアン
テナ１から各衛星までの距離（Ｃ／Ａコード位相）を観
測する。データ送信機３は、この生のＣ／Ａコード位相
のデータをコード化してデータ送信用アンテナ４から所
定のサービスエリア内に放送する。
測位装置の構成を図１〜図５を参照して説明する。図１
は、測位装置の構成を示すブロック図であり、（Ａ）は
基地局のブロック図、（Ｂ）は移動局のブロック図であ
る。基地局は（Ａ）に示すようにＧＰＳアンテナ１、Ｇ
ＰＳ受信機２、データ送信機３およびデータ送信用アン
テナ４とから構成する。ここで、ＧＰＳ受信機２はアン
テナ１から各衛星までの距離（Ｃ／Ａコード位相）を観
測する。データ送信機３は、この生のＣ／Ａコード位相
のデータをコード化してデータ送信用アンテナ４から所
定のサービスエリア内に放送する。
【００１９】一方、移動局は（Ｂ）に示す構成からな
り、ＧＰＳアンテナ１１は複数の衛星からの信号を受信
して、Ｌ１帯増幅回路１２はこれを増幅し、ミキサ回路
１４はこの信号と局部発振回路１３による信号とをミキ
シングして中間周波信号に変換する。中間周波増幅回路
１５はこれを増幅し、サンプラ１６はこれを所定周期で
サンプリングし、Ａ／Ｄコンバータ１７はその値をディ
ジタルデータに変換する。データ処理回路２５はこのデ
ィジタルデータを基に、Ｃ／Ａコード位相とキャリア位
相を検出するとともに、その追尾を行う。一方、データ
受信機１９は上記基地局から放送されたデータをダイバ
シィティ構成のデータ受信用アンテナ１８により受信す
る。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２にあらかじめ書き込んだプ
ログラムを実行して、後述する測位を行う。ＲＡＭ２３
はそのプログラムの実行に際してワーキングエリアとし
て用いる。またＣＰＵ２１はインターフェイス２０を介
してデータ受信機１９による受信データを読み取る。ま
た、ＣＰＵ２１は測位結果をインターフェイス２４を介
して外部へ出力する。
り、ＧＰＳアンテナ１１は複数の衛星からの信号を受信
して、Ｌ１帯増幅回路１２はこれを増幅し、ミキサ回路
１４はこの信号と局部発振回路１３による信号とをミキ
シングして中間周波信号に変換する。中間周波増幅回路
１５はこれを増幅し、サンプラ１６はこれを所定周期で
サンプリングし、Ａ／Ｄコンバータ１７はその値をディ
ジタルデータに変換する。データ処理回路２５はこのデ
ィジタルデータを基に、Ｃ／Ａコード位相とキャリア位
相を検出するとともに、その追尾を行う。一方、データ
受信機１９は上記基地局から放送されたデータをダイバ
シィティ構成のデータ受信用アンテナ１８により受信す
る。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２にあらかじめ書き込んだプ
ログラムを実行して、後述する測位を行う。ＲＡＭ２３
はそのプログラムの実行に際してワーキングエリアとし
て用いる。またＣＰＵ２１はインターフェイス２０を介
してデータ受信機１９による受信データを読み取る。ま
た、ＣＰＵ２１は測位結果をインターフェイス２４を介
して外部へ出力する。
【００２０】図２は、図１の（Ｂ）に示したデータ処理
回路２５の構成を示すブロック図である。ここでキャリ
アＮＣＯ３１は乗算器３２に対してキャリア信号（デー
タ）を与え、乗算器３２はＡ／Ｄコンバータからのデー
タに対してキャリア信号のデータを乗算することによっ
てキャリア成分を除去する。Ｃ／Ａコード発生回路３３
は所定の位相で所定のＣ／Ａコードを発生する。相関器
３４はＩ相関器、Ｑ相関器およびＥ−Ｌ相関器からな
る。ここでＩ相関器とＱ相関器は、受信信号のキャリア
周波数におけるＩ成分とＱ成分について、キャリアＮＣ
Ｏ３１の発生したキャリア信号データとの相関を求め
る。また、Ｅ−Ｌ相関器は、正規のＣ／Ａコード位相か
ら±０．５チップずれたＣ／Ａコードと受信信号のＣ／
Ａコードとの相関値の差を求める。ＣＰＵは相関器３４
の求めたＩ相関器とＱ相関値を基に、受信信号のキャリ
ア位相を検出し、受信信号のキャリア位相とキャリアＮ
ＣＯ３１の発生するキャリア信号データの位相とが一致
するように、キャリアＮＣＯ３１に対してデータを与え
る。またＣＰＵはＥ−Ｌ相関値を基にＣ／Ａコード位相
を検出し、Ｃ／Ａコード発生回路３３が発生するＣ／Ａ
コードの位相が受信信号のＣ／Ａコード位相と一致する
ようにＣ／Ａコード発生回路３３へ制御データを与え
る。このようにキャリア位相とＣ／Ａコード位相の追尾
を行うことによって、キャリア位相、ドップラシフト周
波数およびＣ／Ａコード位相を求める。
回路２５の構成を示すブロック図である。ここでキャリ
アＮＣＯ３１は乗算器３２に対してキャリア信号（デー
タ）を与え、乗算器３２はＡ／Ｄコンバータからのデー
タに対してキャリア信号のデータを乗算することによっ
てキャリア成分を除去する。Ｃ／Ａコード発生回路３３
は所定の位相で所定のＣ／Ａコードを発生する。相関器
３４はＩ相関器、Ｑ相関器およびＥ−Ｌ相関器からな
る。ここでＩ相関器とＱ相関器は、受信信号のキャリア
周波数におけるＩ成分とＱ成分について、キャリアＮＣ
Ｏ３１の発生したキャリア信号データとの相関を求め
る。また、Ｅ−Ｌ相関器は、正規のＣ／Ａコード位相か
ら±０．５チップずれたＣ／Ａコードと受信信号のＣ／
Ａコードとの相関値の差を求める。ＣＰＵは相関器３４
の求めたＩ相関器とＱ相関値を基に、受信信号のキャリ
ア位相を検出し、受信信号のキャリア位相とキャリアＮ
ＣＯ３１の発生するキャリア信号データの位相とが一致
するように、キャリアＮＣＯ３１に対してデータを与え
る。またＣＰＵはＥ−Ｌ相関値を基にＣ／Ａコード位相
を検出し、Ｃ／Ａコード発生回路３３が発生するＣ／Ａ
コードの位相が受信信号のＣ／Ａコード位相と一致する
ようにＣ／Ａコード発生回路３３へ制御データを与え
る。このようにキャリア位相とＣ／Ａコード位相の追尾
を行うことによって、キャリア位相、ドップラシフト周
波数およびＣ／Ａコード位相を求める。
【００２１】図４は図１に示した移動局におけるＣＰＵ
の処理手順を示すフローチャートである。この処理は周
期Ｔ（例えば１秒）毎に実行される。まず前回（１秒
前）に求めたキャリア位相αt-1 と今回（現在）求めた
キャリア位相αt との差Δαを求める。また前回に求め
た平均化Ｃ／Ａコード位相γt-1 にΔαを加えて今回の
補正Ｃ／Ａコード位相γt ′とする。そして、この今回
の補正Ｃ／Ａコード位相γt ′と今回求めた観測による
Ｃ／Ａコード位相データβt とをｗ１：（１−ｗ１）の
重み付けで加重平均をとり、その値を今回の平均化Ｃ／
Ａコード位相γtとして求める。このようにＣ／Ａコー
ド位相をキャリア位相の変化量で補正（外挿）し、この
補正したＣ／Ａコード位相と今回の観測によるＣ／Ａコ
ード位相との加重平均をとることによって、Ｃ／Ａコー
ド位相のばらつきが抑えられる。各衛星毎に上記γt を
求めて、受信点の観測位置Ｓt を算出する。
の処理手順を示すフローチャートである。この処理は周
期Ｔ（例えば１秒）毎に実行される。まず前回（１秒
前）に求めたキャリア位相αt-1 と今回（現在）求めた
キャリア位相αt との差Δαを求める。また前回に求め
た平均化Ｃ／Ａコード位相γt-1 にΔαを加えて今回の
補正Ｃ／Ａコード位相γt ′とする。そして、この今回
の補正Ｃ／Ａコード位相γt ′と今回求めた観測による
Ｃ／Ａコード位相データβt とをｗ１：（１−ｗ１）の
重み付けで加重平均をとり、その値を今回の平均化Ｃ／
Ａコード位相γtとして求める。このようにＣ／Ａコー
ド位相をキャリア位相の変化量で補正（外挿）し、この
補正したＣ／Ａコード位相と今回の観測によるＣ／Ａコ
ード位相との加重平均をとることによって、Ｃ／Ａコー
ド位相のばらつきが抑えられる。各衛星毎に上記γt を
求めて、受信点の観測位置Ｓt を算出する。
【００２２】続いて、今回検出したドップラシフト周波
数に基づく受信点の移動速度（観測速度）Ｖt から周期
Ｔにおける受信点の移動距離ΔＶを求める。ここではＴ
＝１とすればΔＶ＝Ｖt である。また前回の出力位置Ｐ
t-1 と、今回の観測により求めた位置Ｓt との差から移
動距離ΔＰを求める。そして、上記ΔＶとΔＰとをｗ
２：（１−ｗ２）の重み付けで加重平均をとって平均移
動距離ΔＬを求める。この値を前回の出力位置Ｐt-1 に
加算して、その結果を今回の出力位置Ｐt とする。この
値を今回の測位結果として出力する。
数に基づく受信点の移動速度（観測速度）Ｖt から周期
Ｔにおける受信点の移動距離ΔＶを求める。ここではＴ
＝１とすればΔＶ＝Ｖt である。また前回の出力位置Ｐ
t-1 と、今回の観測により求めた位置Ｓt との差から移
動距離ΔＰを求める。そして、上記ΔＶとΔＰとをｗ
２：（１−ｗ２）の重み付けで加重平均をとって平均移
動距離ΔＬを求める。この値を前回の出力位置Ｐt-1 に
加算して、その結果を今回の出力位置Ｐt とする。この
値を今回の測位結果として出力する。
【００２３】上記重みｗ２は０≦ｗ２≦１の関係であ
る。この場合、ドップラシフト周波数から求めた速度の
誤差は秒速±２ｃｍ程度と高精度であり、一方のＣ／Ａ
コード位相をキャリア位相で補正して求めた観測位置Ｓ
t の精度は±１００ｃｍ程度であるので、ｗ２：（１−
ｗ２）＝１００：２として、ｗ２＝０．９８とする。な
お、測位に用いる衛星数が多い程、一般に速度の検出精
度の向上より測位精度の向上が大きいので、測位に用い
る衛星数が増す程、重みｗ２を小さくするようにしても
よい。
る。この場合、ドップラシフト周波数から求めた速度の
誤差は秒速±２ｃｍ程度と高精度であり、一方のＣ／Ａ
コード位相をキャリア位相で補正して求めた観測位置Ｓ
t の精度は±１００ｃｍ程度であるので、ｗ２：（１−
ｗ２）＝１００：２として、ｗ２＝０．９８とする。な
お、測位に用いる衛星数が多い程、一般に速度の検出精
度の向上より測位精度の向上が大きいので、測位に用い
る衛星数が増す程、重みｗ２を小さくするようにしても
よい。
【００２４】図５は、上記前回の出力位置Ｐt-1 、今回
の観測位置Ｓt 、今回の観測速度に基づく移動距離Δ
Ｖ、観測位置の変化による移動距離ΔＰおよび今回の出
力位置Ｐt との関係を示している。いずれかの衛星から
の電波にマルチパスが生じると、図３に示したように、
その衛星を含む対による位置線にオフセットがかかり、
上記観測による位置Ｓt が位置跳びするが、この図５に
示すように、ΔＶとΔＰとをｗ２：（１−ｗ２）の重み
付けで加重平均をとって平均移動距離ΔＬを求め、これ
を前回の出力位置Ｐt-1 に加算することによって、今回
の出力位置Ｐt を求める。
の観測位置Ｓt 、今回の観測速度に基づく移動距離Δ
Ｖ、観測位置の変化による移動距離ΔＰおよび今回の出
力位置Ｐt との関係を示している。いずれかの衛星から
の電波にマルチパスが生じると、図３に示したように、
その衛星を含む対による位置線にオフセットがかかり、
上記観測による位置Ｓt が位置跳びするが、この図５に
示すように、ΔＶとΔＰとをｗ２：（１−ｗ２）の重み
付けで加重平均をとって平均移動距離ΔＬを求め、これ
を前回の出力位置Ｐt-1 に加算することによって、今回
の出力位置Ｐt を求める。
【００２５】なお、実施形態では、比例配分による加重
平均を求めたが、例えば相乗平均等のその他の平均化方
法を用いて、測位手段により求められた位置を、当該位
置の所定時間間隔における移動距離と、前記キャリアの
ドップラシフト周波数から求めた所定時間間隔における
受信点の移動距離で平滑化してもよい。例えば、上記Δ
ＶとΔＰとをｗ３：（１−ｗ３）の重み付け（ｗ３は０
≦ｗ３≦１の関係）で相乗平均をとる場合、ΔＬ＝ΔＶ
w3・ΔＰ(1-w3)として平均移動距離ΔＬを求め、これを
前回の出力位置Ｐt-1 に加算して、その値を今回の出力
位置Ｐt として出力するようにしてもよい。
平均を求めたが、例えば相乗平均等のその他の平均化方
法を用いて、測位手段により求められた位置を、当該位
置の所定時間間隔における移動距離と、前記キャリアの
ドップラシフト周波数から求めた所定時間間隔における
受信点の移動距離で平滑化してもよい。例えば、上記Δ
ＶとΔＰとをｗ３：（１−ｗ３）の重み付け（ｗ３は０
≦ｗ３≦１の関係）で相乗平均をとる場合、ΔＬ＝ΔＶ
w3・ΔＰ(1-w3)として平均移動距離ΔＬを求め、これを
前回の出力位置Ｐt-1 に加算して、その値を今回の出力
位置Ｐt として出力するようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】請求項１，２に係る発明によれば、測位
結果として出力される位置データの精度が低下すること
なく、位置の変化が平滑化（スムージング）される。
結果として出力される位置データの精度が低下すること
なく、位置の変化が平滑化（スムージング）される。
【００２７】請求項３に係る発明によれば、擬似雑音符
号の位相のばらつきが抑えられて測位精度が高まる。し
かもキャリア位相のみを用いた場合と異なり、キャリア
位相の整数バイアスの決定「初期化」が不要であり、稼
動開始直後から測位を行うことができるようになる。
号の位相のばらつきが抑えられて測位精度が高まる。し
かもキャリア位相のみを用いた場合と異なり、キャリア
位相の整数バイアスの決定「初期化」が不要であり、稼
動開始直後から測位を行うことができるようになる。
【図１】この発明の実施形態に係る測位装置の構成を示
すブロック図
すブロック図
【図２】データ処理回路部分の構成を示すブロック図
【図３】測位のための位置線とそのオフセットの変化の
例を示す図
例を示す図
【図４】移動局におけるＣＰＵの処理手順を示すフロー
チャート
チャート
【図５】出力位置のスムージングの作用を説明する図
１，１１−ＧＰＳアンテナ ４−データ送信用アンテナ １８−データ受信用アンテナ
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の測位用衛星からの電波の擬似雑音
符号の位相またはキャリアの位相を検出して受信点の位
置を求める測位手段を備えた測位装置において、 前記測位手段により求められた受信点の位置を、当該位
置の所定時間間隔における移動距離と、前記キャリアの
ドップラシフト周波数から求めた前記所定時間間隔にお
ける受信点の移動距離とで平滑化する平滑化手段を設け
たことを特徴とする測位装置。 - 【請求項２】 前記平滑化手段は、前記ドップラシフト
周波数から求めた移動距離と前記測位手段により求めた
移動距離との加重平均値を前記所定時間間隔前の受信点
の位置に加えて、今回の受信点の位置として求めるもの
である請求項１に記載の測位装置。 - 【請求項３】 前記測位手段は、前記測位用衛星からの
電波に含まれている擬似雑音符号の位相を前記キャリア
の位相で補正するとともに平均化して受信点の位置を求
めるものである請求項１または２に記載の測位装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36993398A JP2000193732A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36993398A JP2000193732A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 測位装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000193732A true JP2000193732A (ja) | 2000-07-14 |
Family
ID=18495670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36993398A Pending JP2000193732A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 測位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000193732A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010071686A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 測位装置、コンピュータプログラム及び測位方法 |
| JP2011053223A (ja) * | 2010-11-19 | 2011-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | Ｇｐｓ受信機 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP36993398A patent/JP2000193732A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010071686A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 測位装置、コンピュータプログラム及び測位方法 |
| JP2011053223A (ja) * | 2010-11-19 | 2011-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | Ｇｐｓ受信機 |
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