JP2000249753A - Ｇｐｓ電波受信位置算出方法 - Google Patents
Ｇｐｓ電波受信位置算出方法Info
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- JP2000249753A JP2000249753A JP5158199A JP5158199A JP2000249753A JP 2000249753 A JP2000249753 A JP 2000249753A JP 5158199 A JP5158199 A JP 5158199A JP 5158199 A JP5158199 A JP 5158199A JP 2000249753 A JP2000249753 A JP 2000249753A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＧＰＳでの高精度の位置検出に必要なおおよ
その受信位置を、簡単な構成で精度よく算出する。 【解決手段】 複数のＧＰＳ人工衛星１，２，３，４，
…からの電波を受信し、電波が届くまでの時間差から、
最短のＧＰＳ人工衛星１までの距離ａｄｄ＿ｒと他のＧ
ＰＳ人工衛星２，３，４までの距離の差ｐｄ２，ｐｄ
３，ｐｄ４を算出する。受信位置１１の座標を仮定し、
各ＧＰＳ人工衛星２，３，４，…までの距離ｒ２，ｒ
３，ｒ４，…について、ｊ＝２，３，４，…として、Ｄ
ｊ＝ｐｄｊ＋ｒ１−ｒｊの総和が０に近づくように受信
位置１１の座標を移動すれば、実際の受信位置に近づけ
ることができる。
その受信位置を、簡単な構成で精度よく算出する。 【解決手段】 複数のＧＰＳ人工衛星１，２，３，４，
…からの電波を受信し、電波が届くまでの時間差から、
最短のＧＰＳ人工衛星１までの距離ａｄｄ＿ｒと他のＧ
ＰＳ人工衛星２，３，４までの距離の差ｐｄ２，ｐｄ
３，ｐｄ４を算出する。受信位置１１の座標を仮定し、
各ＧＰＳ人工衛星２，３，４，…までの距離ｒ２，ｒ
３，ｒ４，…について、ｊ＝２，３，４，…として、Ｄ
ｊ＝ｐｄｊ＋ｒ１−ｒｊの総和が０に近づくように受信
位置１１の座標を移動すれば、実際の受信位置に近づけ
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳ（Global P
ositioning System）装置の起動時に、初期位置を与え
るためなどに利用するＧＰＳ電波受信位置算出方法に関
する。
ositioning System）装置の起動時に、初期位置を与え
るためなどに利用するＧＰＳ電波受信位置算出方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、地球の周囲には複数のＧＰＳ
人工衛星が打上げられ、地球上でＧＰＳ人工衛星からの
電波を受信することによって、受信位置を正確に算出す
ることが移動体に搭載されるナビゲーション装置などで
広く利用されている。ＧＰＳ人工衛星からの電波を受信
して受信位置を正確に算出するためには、おおよその現
在位置が約１００ｋｍ以内の精度で判っている必要があ
る。おおよその現在位置が判った上で４以上のＧＰＳ人
工衛星からの電波を受信すれば、約数１０ｍ以内の誤差
で現在位置を算出することができる。おおよその現在位
置が不明な場合は、受信可能なＧＰＳ人工衛星からの電
波を受信し、受信結果に基づいて現在位置を概略的に算
出する必要がある。このような現在位置の算出について
の先行技術は、たとえば特開平２−２４５８７、特開平
６−２７２１５、特開平６−２７２２０、特開平７−３
０１６６７、特開平８−３６０４３などに開示されてい
る。
人工衛星が打上げられ、地球上でＧＰＳ人工衛星からの
電波を受信することによって、受信位置を正確に算出す
ることが移動体に搭載されるナビゲーション装置などで
広く利用されている。ＧＰＳ人工衛星からの電波を受信
して受信位置を正確に算出するためには、おおよその現
在位置が約１００ｋｍ以内の精度で判っている必要があ
る。おおよその現在位置が判った上で４以上のＧＰＳ人
工衛星からの電波を受信すれば、約数１０ｍ以内の誤差
で現在位置を算出することができる。おおよその現在位
置が不明な場合は、受信可能なＧＰＳ人工衛星からの電
波を受信し、受信結果に基づいて現在位置を概略的に算
出する必要がある。このような現在位置の算出について
の先行技術は、たとえば特開平２−２４５８７、特開平
６−２７２１５、特開平６−２７２２０、特開平７−３
０１６６７、特開平８−３６０４３などに開示されてい
る。
【０００３】特開平２−２４５８７では、少なくとも３
個のＧＰＳ人工衛星からの電波を受信し、各ＧＰＳ人工
衛星との間の距離および電波伝播時間を求め、衛星を中
心とする電波伝播時間に対応した距離を半径とする球の
交点を電波受信位置として算出し、初期設定位置として
ＧＰＳ電波を受信する先行技術が開示されている。特開
平６−２７２１５および特開平８−３６０４３には、Ｇ
ＰＳ人工衛星と地球の中心とを結ぶ直線の交点となる地
表位置を概略的な受信位置とする先行技術が開示されて
いる。特開平６−２７２２０では、ドップラ値を用い、
アルマナックデータに基づき再帰的に概略位置を計算す
る先行技術が開示されている。特開平７−３０１６６７
では、ドップラ値を用い、位置を推定する先行技術が開
示されている。
個のＧＰＳ人工衛星からの電波を受信し、各ＧＰＳ人工
衛星との間の距離および電波伝播時間を求め、衛星を中
心とする電波伝播時間に対応した距離を半径とする球の
交点を電波受信位置として算出し、初期設定位置として
ＧＰＳ電波を受信する先行技術が開示されている。特開
平６−２７２１５および特開平８−３６０４３には、Ｇ
ＰＳ人工衛星と地球の中心とを結ぶ直線の交点となる地
表位置を概略的な受信位置とする先行技術が開示されて
いる。特開平６−２７２２０では、ドップラ値を用い、
アルマナックデータに基づき再帰的に概略位置を計算す
る先行技術が開示されている。特開平７−３０１６６７
では、ドップラ値を用い、位置を推定する先行技術が開
示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開平２−２４５８７
の先行技術では、３つのＧＰＳ人工衛星からの距離の交
点で受信位置を概略的に設定するので、精度などを任意
に設定することはできない。また、特開平２−２４５８
７、特開平６−２７２１５および特開平８−３６０４３
の先行技術では、一旦概略位置を求めた後でその概略位
置に対する誤差を減少させていく行う考え方は示されて
いない。
の先行技術では、３つのＧＰＳ人工衛星からの距離の交
点で受信位置を概略的に設定するので、精度などを任意
に設定することはできない。また、特開平２−２４５８
７、特開平６−２７２１５および特開平８−３６０４３
の先行技術では、一旦概略位置を求めた後でその概略位
置に対する誤差を減少させていく行う考え方は示されて
いない。
【０００５】特開平６−２７２２０および特開平７−３
０１６６７の先行技術では、ドップラ値を用いて地球表
面上の位置を算出するので、高精度なドップラ演算を行
う必要がある。
０１６６７の先行技術では、ドップラ値を用いて地球表
面上の位置を算出するので、高精度なドップラ演算を行
う必要がある。
【０００６】本発明の目的は、簡単な構成で精度よく、
おおよその受信位置を算出することができるＧＰＳ電波
受信位置算出方法を提供することである。
おおよその受信位置を算出することができるＧＰＳ電波
受信位置算出方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のＧＰＳ
人工衛星からの電波を受信して、各ＧＰＳ人工衛星の位
置と電波の送信後に受信されるまでに要する伝播時間と
を求める電波受信段階と、伝播時間が最短となるＧＰＳ
人工衛星を基準として選定する基準選定段階と、受信位
置を仮定して、受信位置から各ＧＰＳ人工衛星の位置ま
での距離を算出する距離算出段階と、他のＧＰＳ人工衛
星について、基準として選定されたＧＰＳ人工衛星との
伝播時間の差に光速度を乗算して得られる距離から、仮
定の受信位置からの該ＧＰＳ人工衛星までと基準として
選択されたＧＰＳ人工衛星までとの距離の差を、個別の
ＧＰＳ人工衛星についてそれぞれ減算する距離減算段階
と、該他のＧＰＳ人工衛星について個別的に算出される
減算値について、他のＧＰＳ人工衛星の全体での総和を
誤差として算出する誤差算出段階と、誤差算出段階で算
出される総和が０に近づくように、距離算出段階で仮定
する受信位置を移動させながら、距離算出段階、距離減
算段階、および誤差算出段階を繰返す位置移動段階とを
含むことを特徴とするＧＰＳ電波受信位置算出方法であ
る。
人工衛星からの電波を受信して、各ＧＰＳ人工衛星の位
置と電波の送信後に受信されるまでに要する伝播時間と
を求める電波受信段階と、伝播時間が最短となるＧＰＳ
人工衛星を基準として選定する基準選定段階と、受信位
置を仮定して、受信位置から各ＧＰＳ人工衛星の位置ま
での距離を算出する距離算出段階と、他のＧＰＳ人工衛
星について、基準として選定されたＧＰＳ人工衛星との
伝播時間の差に光速度を乗算して得られる距離から、仮
定の受信位置からの該ＧＰＳ人工衛星までと基準として
選択されたＧＰＳ人工衛星までとの距離の差を、個別の
ＧＰＳ人工衛星についてそれぞれ減算する距離減算段階
と、該他のＧＰＳ人工衛星について個別的に算出される
減算値について、他のＧＰＳ人工衛星の全体での総和を
誤差として算出する誤差算出段階と、誤差算出段階で算
出される総和が０に近づくように、距離算出段階で仮定
する受信位置を移動させながら、距離算出段階、距離減
算段階、および誤差算出段階を繰返す位置移動段階とを
含むことを特徴とするＧＰＳ電波受信位置算出方法であ
る。
【０００８】本発明に従えば、電波受信段階で複数のＧ
ＰＳ人工衛星からの電波を受信して、各ＧＰＳ人工衛星
の位置と電波の送信後に受信されるまでに要する伝播時
間とを求める。基準選定段階では、伝播時間が最短とな
るＧＰＳ人工衛星を基準として選定する。距離算出段
階、距離減算段階および誤差算出段階は、誤差算出段階
で誤差として算出される総和が０に近づくように、距離
算出段階で仮定する受信位置を移動させながら、位置移
動段階で繰返される。距離算出段階では、受信位置を仮
定して受信位置から各ＧＰＳ人工衛星の位置までの距離
を算出する。距離減算段階では、他のＧＰＳ人工衛星に
ついて、選定されたＧＰＳ人工衛星との伝播時間の差に
光速度を乗算して得られる距離から、仮定の受信位置か
らＧＰＳ人工衛星までの距離と基準として選定されるＧ
ＰＳ人工衛星までの距離との差を減算して相殺する。誤
差算出段階では、個別的な他のＧＰＳ人工衛星毎の減算
値について、他のＧＰＳ人工衛星の全体での総和を誤差
として算出する。各ＧＰＳ人工衛星の位置は、各ＧＰＳ
人工衛星から受信される情報に含まれ、かつその情報を
送信した時刻も送信される情報中に含まれているので、
各ＧＰＳ人工衛星の位置と電波の伝播時間とは容易に求
めることができる。このように受信位置を計算で求める
のではなく、先に仮定しておいて、容易に演算処理で求
めることができる誤差の値が０に近づくように演算処理
を繰返すことによって、概略的な受信位置を決定するこ
とができるので、簡単な構成で精度のよい受信位置の算
出を行うことができる。
ＰＳ人工衛星からの電波を受信して、各ＧＰＳ人工衛星
の位置と電波の送信後に受信されるまでに要する伝播時
間とを求める。基準選定段階では、伝播時間が最短とな
るＧＰＳ人工衛星を基準として選定する。距離算出段
階、距離減算段階および誤差算出段階は、誤差算出段階
で誤差として算出される総和が０に近づくように、距離
算出段階で仮定する受信位置を移動させながら、位置移
動段階で繰返される。距離算出段階では、受信位置を仮
定して受信位置から各ＧＰＳ人工衛星の位置までの距離
を算出する。距離減算段階では、他のＧＰＳ人工衛星に
ついて、選定されたＧＰＳ人工衛星との伝播時間の差に
光速度を乗算して得られる距離から、仮定の受信位置か
らＧＰＳ人工衛星までの距離と基準として選定されるＧ
ＰＳ人工衛星までの距離との差を減算して相殺する。誤
差算出段階では、個別的な他のＧＰＳ人工衛星毎の減算
値について、他のＧＰＳ人工衛星の全体での総和を誤差
として算出する。各ＧＰＳ人工衛星の位置は、各ＧＰＳ
人工衛星から受信される情報に含まれ、かつその情報を
送信した時刻も送信される情報中に含まれているので、
各ＧＰＳ人工衛星の位置と電波の伝播時間とは容易に求
めることができる。このように受信位置を計算で求める
のではなく、先に仮定しておいて、容易に演算処理で求
めることができる誤差の値が０に近づくように演算処理
を繰返すことによって、概略的な受信位置を決定するこ
とができるので、簡単な構成で精度のよい受信位置の算
出を行うことができる。
【０００９】また本発明の前記距離算出段階では、最初
に地球の中心を受信位置として仮定し、前記位置移動段
階では、予め直交するように設定されるｘ，ｙ，ｚ方向
のそれぞれに一定距離ずつ移動し、誤差算出段階で算出
される総和が最小となる位置を新たな受信位置として選
定する手順を、該総和が該一定距離の２倍未満になるま
で繰返す移動繰返し段階を、該一定距離が予め選定され
る値に従って減少するように繰返すことを特徴とする。
に地球の中心を受信位置として仮定し、前記位置移動段
階では、予め直交するように設定されるｘ，ｙ，ｚ方向
のそれぞれに一定距離ずつ移動し、誤差算出段階で算出
される総和が最小となる位置を新たな受信位置として選
定する手順を、該総和が該一定距離の２倍未満になるま
で繰返す移動繰返し段階を、該一定距離が予め選定され
る値に従って減少するように繰返すことを特徴とする。
【００１０】本発明に従えば、地球の中心から仮定的な
ＧＰＳ人工衛星電波の受信位置の移動を開始し、予め設
定される値に従って移動を行う一定距離を減少させなが
ら、各ＧＰＳ人工衛星への距離の差が一定距離の２倍未
満となるような受信位置を容易に算出することができ
る。
ＧＰＳ人工衛星電波の受信位置の移動を開始し、予め設
定される値に従って移動を行う一定距離を減少させなが
ら、各ＧＰＳ人工衛星への距離の差が一定距離の２倍未
満となるような受信位置を容易に算出することができ
る。
【００１１】さらに本発明は、複数のＧＰＳ人工衛星か
らの電波を受信して、各ＧＰＳ人工衛星の位置と電波の
送信後に受信されるまでに要する伝播時間とを求める電
波受信段階と、伝播時間が最短となるＧＰＳ人工衛星を
基準として選定する基準選定段階と、受信位置を仮定し
て、受信位置から各ＧＰＳ人工衛星の位置までの距離を
算出する距離算出段階と、他のＧＰＳ人工衛星につい
て、基準として選定されたＧＰＳ人工衛星との伝播時間
の差に光速度を乗算して得られる距離から、仮定の受信
位置からの該ＧＰＳ人工衛星までと基準として選択され
たＧＰＳ人工衛星までとの距離の差を、個別のＧＰＳ人
工衛星についてそれぞれ減算する距離減算段階と、位置
移動段階であって、地球の中心を原点として、予め直交
するように選定されるｘ，ｙ，ｚ座標のそれぞれに絶対
値が地球の半径以下となる範囲で、一定距離ずつ間隔を
あけて座標値を与えて該受信位置を仮定し、仮定された
受信位置で距離減算段階で算出される各ＧＰＳ人工衛星
についての差が予め選定される範囲内となる受信位置を
候補として選択する候補選択段階を、該一定距離が予め
選定される値に従って減少するように繰返しながら、最
終的に残る候補についての各ｘ，ｙ，ｚ座標値の最大値
と最小値との平均値を、座標値として算出する位置移動
段階とを含むことを特徴とするＧＰＳ電波受信位置算出
方法である。
らの電波を受信して、各ＧＰＳ人工衛星の位置と電波の
送信後に受信されるまでに要する伝播時間とを求める電
波受信段階と、伝播時間が最短となるＧＰＳ人工衛星を
基準として選定する基準選定段階と、受信位置を仮定し
て、受信位置から各ＧＰＳ人工衛星の位置までの距離を
算出する距離算出段階と、他のＧＰＳ人工衛星につい
て、基準として選定されたＧＰＳ人工衛星との伝播時間
の差に光速度を乗算して得られる距離から、仮定の受信
位置からの該ＧＰＳ人工衛星までと基準として選択され
たＧＰＳ人工衛星までとの距離の差を、個別のＧＰＳ人
工衛星についてそれぞれ減算する距離減算段階と、位置
移動段階であって、地球の中心を原点として、予め直交
するように選定されるｘ，ｙ，ｚ座標のそれぞれに絶対
値が地球の半径以下となる範囲で、一定距離ずつ間隔を
あけて座標値を与えて該受信位置を仮定し、仮定された
受信位置で距離減算段階で算出される各ＧＰＳ人工衛星
についての差が予め選定される範囲内となる受信位置を
候補として選択する候補選択段階を、該一定距離が予め
選定される値に従って減少するように繰返しながら、最
終的に残る候補についての各ｘ，ｙ，ｚ座標値の最大値
と最小値との平均値を、座標値として算出する位置移動
段階とを含むことを特徴とするＧＰＳ電波受信位置算出
方法である。
【００１２】本発明に従えば、地球の中心を原点とし
て、地球の半径を越えない範囲で一定距離ずつ間隔をあ
けて仮定的な受信位置を設定する。地球を含む仮想的な
直方体内での格子点として受信位置が仮定され、距離減
算段階で算出される誤差が予め選定される範囲内となる
受信位置を、候補選択段階で候補として選択する。選択
された候補について、受信位置を移動させる一定距離を
減少させ、精度を高めて最終的に残る候補の平均値とし
て受信位置のｘ，ｙ，ｚ座標を算出することができる。
て、地球の半径を越えない範囲で一定距離ずつ間隔をあ
けて仮定的な受信位置を設定する。地球を含む仮想的な
直方体内での格子点として受信位置が仮定され、距離減
算段階で算出される誤差が予め選定される範囲内となる
受信位置を、候補選択段階で候補として選択する。選択
された候補について、受信位置を移動させる一定距離を
減少させ、精度を高めて最終的に残る候補の平均値とし
て受信位置のｘ，ｙ，ｚ座標を算出することができる。
【００１３】また本発明の前記位置移動段階では、仮定
されている受信位置と地球の中心との距離を算出し、算
出される距離が地球の長径および短径に対して妥当であ
るか否かを判断し、妥当と判断されないときは、次の受
信位置に移動することを特徴とする。
されている受信位置と地球の中心との距離を算出し、算
出される距離が地球の長径および短径に対して妥当であ
るか否かを判断し、妥当と判断されないときは、次の受
信位置に移動することを特徴とする。
【００１４】本発明に従えば、位置移動段階で、仮定す
る受信位置と地球の中心との距離を地球の長径および短
径と比較する。受信位置が地球の表面に存在し得うるか
否かの妥当性を評価し、妥当でないような場合は候補選
択段階での演算処理を行わないで次の受信位置に移るの
で、無駄な計算を省き、総計算量を削減して、迅速に現
在位置を算出することができる。
る受信位置と地球の中心との距離を地球の長径および短
径と比較する。受信位置が地球の表面に存在し得うるか
否かの妥当性を評価し、妥当でないような場合は候補選
択段階での演算処理を行わないで次の受信位置に移るの
で、無駄な計算を省き、総計算量を削減して、迅速に現
在位置を算出することができる。
【００１５】また本発明は、前記一定距離を、所望の位
置精度に応じて調整することを特徴とする。
置精度に応じて調整することを特徴とする。
【００１６】本発明に従えば、受信位置を移動させる一
定距離に関連して、受信位置の評価を行うので、該一定
距離を大きくすれば、精度は低下するけれども短ステッ
プで受信位置を算出することができる。また、該一定距
離を小さくすれば、受信位置の算出までに要するステッ
プ数は大きくなるけれども、精度は向上させることがで
きる。
定距離に関連して、受信位置の評価を行うので、該一定
距離を大きくすれば、精度は低下するけれども短ステッ
プで受信位置を算出することができる。また、該一定距
離を小さくすれば、受信位置の算出までに要するステッ
プ数は大きくなるけれども、精度は向上させることがで
きる。
【００１７】また本発明で、前記ＧＰＳ人工衛星は、４
以上であることを特徴とする。
以上であることを特徴とする。
【００１８】本発明に従えば、ＧＰＳ人工衛星からの電
波で受信位置を正確に算出する際に必要な４つのＧＰＳ
人工衛星からの電波に基づいておおよその受信位置を算
出するので、受信位置の概略的な算出に利用した電波か
らの情報で、正確な受信位置も算出することができる。
波で受信位置を正確に算出する際に必要な４つのＧＰＳ
人工衛星からの電波に基づいておおよその受信位置を算
出するので、受信位置の概略的な算出に利用した電波か
らの情報で、正確な受信位置も算出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
して、複数のＧＰＳ人工衛星１，２，３，４，…からの
電波を受信して、精密な位置計算に必要な地球１０上で
のおおよその受信位置を求める原理を示す。地球１０上
での受信位置を正確に決定するためには、誤差１００ｋ
ｍ以内でおおよその受信位置を確定した上で、４つのＧ
ＰＳ人工衛星１からの電波を受信する必要がある。各Ｇ
ＰＳ人工衛星１，２，３，４，…は、地球１０のまわり
に設定される軌道１ａ，２ａ，３ａ，４ａ，…を周回し
ながら、送信位置と送信時刻とを含む情報を電波で送信
する。送信される情報には、各ＧＰＳ人工衛星１，２，
３，４，…の軌道歴を示すアルマナックデータと、送信
時刻における位置および速度を示すエフェメリスデータ
とが含まれる。
して、複数のＧＰＳ人工衛星１，２，３，４，…からの
電波を受信して、精密な位置計算に必要な地球１０上で
のおおよその受信位置を求める原理を示す。地球１０上
での受信位置を正確に決定するためには、誤差１００ｋ
ｍ以内でおおよその受信位置を確定した上で、４つのＧ
ＰＳ人工衛星１からの電波を受信する必要がある。各Ｇ
ＰＳ人工衛星１，２，３，４，…は、地球１０のまわり
に設定される軌道１ａ，２ａ，３ａ，４ａ，…を周回し
ながら、送信位置と送信時刻とを含む情報を電波で送信
する。送信される情報には、各ＧＰＳ人工衛星１，２，
３，４，…の軌道歴を示すアルマナックデータと、送信
時刻における位置および速度を示すエフェメリスデータ
とが含まれる。
【００２０】受信位置１１を、地球１０の中心を原点と
し、赤道面内に直交するＸ軸およびＹ軸を設定し、両極
を結ぶ直線上にＺ軸を設定する直交３軸を基準とする座
標系で（ｘ，ｙ，ｚ）であると仮定する。４つのＧＰＳ
人工衛星１，２，３，４がそれぞれ時刻ｔｓで送信した
電波が受信位置１１で受信される時刻を、ｔ１，ｔ２，
ｔ３，ｔ４とし、このうち、ｔ１が最小であるとする。
各ＧＰＳ人工衛星１，２，３，４の位置を、該直交座標
系で、（ＳＸｉ，ＳＹｉ，ＳＺｉ）とおく。ただし、ｉ
＝１，２，３，４である。
し、赤道面内に直交するＸ軸およびＹ軸を設定し、両極
を結ぶ直線上にＺ軸を設定する直交３軸を基準とする座
標系で（ｘ，ｙ，ｚ）であると仮定する。４つのＧＰＳ
人工衛星１，２，３，４がそれぞれ時刻ｔｓで送信した
電波が受信位置１１で受信される時刻を、ｔ１，ｔ２，
ｔ３，ｔ４とし、このうち、ｔ１が最小であるとする。
各ＧＰＳ人工衛星１，２，３，４の位置を、該直交座標
系で、（ＳＸｉ，ＳＹｉ，ＳＺｉ）とおく。ただし、ｉ
＝１，２，３，４である。
【００２１】図１（ａ）に示すように、電波が届くまで
の伝播時間ｔ１がもっとも短いＧＰＳ人工衛星１が受信
位置１１からは最短距離となるので、この距離をａｄｄ
＿ｒとすると、受信位置１１から各ＧＰＳ人工衛星１，
２，３，４までの距離とａｄｄ＿ｒとの差ｐｄｉは、次
の第１式のように表される。ただし、光速度をｃとす
る。 ｐｄｉ＝（ｔｉ−ｔ１）×ｃ …（１）
の伝播時間ｔ１がもっとも短いＧＰＳ人工衛星１が受信
位置１１からは最短距離となるので、この距離をａｄｄ
＿ｒとすると、受信位置１１から各ＧＰＳ人工衛星１，
２，３，４までの距離とａｄｄ＿ｒとの差ｐｄｉは、次
の第１式のように表される。ただし、光速度をｃとす
る。 ｐｄｉ＝（ｔｉ−ｔ１）×ｃ …（１）
【００２２】仮定された受信位置１１と各ＧＰＳ人工衛
星１，２，３，４との距離ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４は、
次の第２式で算出される。 ｒｉ＝√｛（ＳＸｉ−ｘ）2＋（ＳＹｉ−ｙ）2＋（ＳＺｉ−ｚ）2 ｝ …（２）
星１，２，３，４との距離ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４は、
次の第２式で算出される。 ｒｉ＝√｛（ＳＸｉ−ｘ）2＋（ＳＹｉ−ｙ）2＋（ＳＺｉ−ｚ）2 ｝ …（２）
【００２３】図１（ｂ）は、各ＧＰＳ人工衛星１，２，
３，４からの電波の受信時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４と
送信時刻ｔｓとの関係を示す。ＧＰＳ人工衛星１までの
距離ａｄｄ＿ｒは、時刻ｔｓで送信された電波が時刻ｔ
１で受信される距離であるから、次の第３式で表され
る。 ａｄｄ＿ｒ＝（ｔ１−ｔｓ）×ｃ …（３）
３，４からの電波の受信時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４と
送信時刻ｔｓとの関係を示す。ＧＰＳ人工衛星１までの
距離ａｄｄ＿ｒは、時刻ｔｓで送信された電波が時刻ｔ
１で受信される距離であるから、次の第３式で表され
る。 ａｄｄ＿ｒ＝（ｔ１−ｔｓ）×ｃ …（３）
【００２４】仮定の受信位置１１が実際の受信位置に等
しければ、各ＧＰＳ人工衛星１，２，３，４に対して、
次の第４式が成立する。 ｐｄｉ＋ａｄｄ＿ｒ＝ｒｉ …（４）
しければ、各ＧＰＳ人工衛星１，２，３，４に対して、
次の第４式が成立する。 ｐｄｉ＋ａｄｄ＿ｒ＝ｒｉ …（４）
【００２５】基準として設定するＧＰＳ人工衛星１を除
く他のＧＰＳ人工衛星２，３，４，…に対し、ｊ＝２，
３，４として、次の第５式で表される差Ｄｊの値を算出
する。 Ｄｊ＝ｐｄｊ＋ａｄｄ＿ｒ−ｒｊ …（５）
く他のＧＰＳ人工衛星２，３，４，…に対し、ｊ＝２，
３，４として、次の第５式で表される差Ｄｊの値を算出
する。 Ｄｊ＝ｐｄｊ＋ａｄｄ＿ｒ−ｒｊ …（５）
【００２６】他のＧＰＳ人工衛星２，３，４全体につい
ての差Ｄｊの総和Ｗが０に近づくように、受信位置１１
を移動させると、実際の受信位置に近づいていくはずで
ある。すなわち、次の第６式で表される総和Ｗを誤差と
して、誤差が０に近づくようにして、仮定の受信位置１
１，１２，…を順次移動させることが、本実施形態の基
本的な考え方である。
ての差Ｄｊの総和Ｗが０に近づくように、受信位置１１
を移動させると、実際の受信位置に近づいていくはずで
ある。すなわち、次の第６式で表される総和Ｗを誤差と
して、誤差が０に近づくようにして、仮定の受信位置１
１，１２，…を順次移動させることが、本実施形態の基
本的な考え方である。
【００２７】図２は、第６式で表される総和Ｗを０に近
づけるように、受信位置１１を地球１０の中心（０，
０，０）から順次移動していく考え方を示す。まず、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に、正負それぞれ一定距離ずつ、た
とえば５００ｋｍずつ６方向に移動した各地点でＷを計
算し、Ｗが最小となる地点を新たに受信位置１２とす
る。Ｗが１０００ｋｍ未満なら、５００ｋｍずつの移動
を終了し、Ｗが１０００ｋｍ以上なら、前の受信位置に
戻る移動方向を除いて５方向に移動し、再び同じ作業を
繰り返す。
づけるように、受信位置１１を地球１０の中心（０，
０，０）から順次移動していく考え方を示す。まず、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に、正負それぞれ一定距離ずつ、た
とえば５００ｋｍずつ６方向に移動した各地点でＷを計
算し、Ｗが最小となる地点を新たに受信位置１２とす
る。Ｗが１０００ｋｍ未満なら、５００ｋｍずつの移動
を終了し、Ｗが１０００ｋｍ以上なら、前の受信位置に
戻る移動方向を除いて５方向に移動し、再び同じ作業を
繰り返す。
【００２８】５００ｋｍずつの移動が終了すると、移動
距離をたとえば１００ｋｍとし、移動終了と判断するＷ
の値を２００ｋｍとして、再び移動を繰り返す。次は、
移動距離を１０ｋｍとし、Ｗの移動終了判断距離を２０
ｋｍとして、移動を繰り返す。この場合、最後の移動が
終了した時点での受信位置１ｎ（ｎは整数）では、誤差
が２０ｋｍ以内であると期待される。すなわち、受信位
置の算出精度がＵ×２となるように移動距離Ｕを任意に
設定することができる。
距離をたとえば１００ｋｍとし、移動終了と判断するＷ
の値を２００ｋｍとして、再び移動を繰り返す。次は、
移動距離を１０ｋｍとし、Ｗの移動終了判断距離を２０
ｋｍとして、移動を繰り返す。この場合、最後の移動が
終了した時点での受信位置１ｎ（ｎは整数）では、誤差
が２０ｋｍ以内であると期待される。すなわち、受信位
置の算出精度がＵ×２となるように移動距離Ｕを任意に
設定することができる。
【００２９】図３は、受信位置１１，１２，…に設置す
ると仮定するＧＰＳ受信機２０の概略的な電気的構成を
示す。各ＧＰＳ人工衛星１，２，３，４，…からの電波
は、アンテナ２１で受信され、電波受信部２２で電気的
信号として復調される。受信された電波によって伝達さ
れる情報のうち、各人工衛星１，２，３，４，…の位置
と送信時刻とは、受信情報記憶部２３に記憶される。基
準選定部２４では、電波の伝播時間に基づいて基準とな
るＧＰＳ人工衛星１を選定し、第１式に示すような演算
を行う。距離演算部２５では、他のＧＰＳ人工衛星２，
３，４に対し、第２式に示すような演算を行う。距離差
算出部２６では第５式に示すようなＤｊの値を算出し、
誤差算出部２７では第６式に示すような演算を行う。受
信位置設定部２８は、仮定する受信位置１１，１２，…
の座標を設定する。制御部２９は、全体的な制御や繰返
し処理の制御を行う。各部は、マイクロコンピュータや
ＤＳＰ（デジタル信号処理装置）などを用いる演算処理
やプログラム処理で実現される。
ると仮定するＧＰＳ受信機２０の概略的な電気的構成を
示す。各ＧＰＳ人工衛星１，２，３，４，…からの電波
は、アンテナ２１で受信され、電波受信部２２で電気的
信号として復調される。受信された電波によって伝達さ
れる情報のうち、各人工衛星１，２，３，４，…の位置
と送信時刻とは、受信情報記憶部２３に記憶される。基
準選定部２４では、電波の伝播時間に基づいて基準とな
るＧＰＳ人工衛星１を選定し、第１式に示すような演算
を行う。距離演算部２５では、他のＧＰＳ人工衛星２，
３，４に対し、第２式に示すような演算を行う。距離差
算出部２６では第５式に示すようなＤｊの値を算出し、
誤差算出部２７では第６式に示すような演算を行う。受
信位置設定部２８は、仮定する受信位置１１，１２，…
の座標を設定する。制御部２９は、全体的な制御や繰返
し処理の制御を行う。各部は、マイクロコンピュータや
ＤＳＰ（デジタル信号処理装置）などを用いる演算処理
やプログラム処理で実現される。
【００３０】図４は、図３のＧＰＳ受信機２０を用いて
受信位置を算出する手順を示す。ステップａ１から手順
を開始し、いわゆるサーチザスカイモードで複数のＧＰ
Ｓ人工衛星１，２，３，４，…からの電波の受信を行
う。電波の受信にとって特別な障害がなければ、４以上
のＧＰＳ人工衛星１，２，３，４，…からの電波を受信
可能なはずである。４以上の電波が受信されると、ステ
ップａ２で受信位置１１が地球の中心Ａ＝（０，０，
０）であると仮定し、ステップａ３で移動距離Ｌを初期
値Ｕ０、たとえば５００ｋｍに設定する。
受信位置を算出する手順を示す。ステップａ１から手順
を開始し、いわゆるサーチザスカイモードで複数のＧＰ
Ｓ人工衛星１，２，３，４，…からの電波の受信を行
う。電波の受信にとって特別な障害がなければ、４以上
のＧＰＳ人工衛星１，２，３，４，…からの電波を受信
可能なはずである。４以上の電波が受信されると、ステ
ップａ２で受信位置１１が地球の中心Ａ＝（０，０，
０）であると仮定し、ステップａ３で移動距離Ｌを初期
値Ｕ０、たとえば５００ｋｍに設定する。
【００３１】ステップａ４では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の正
負の各方向に、受信位置を移動距離Ｌだけ移動させる。
ステップａ５では、各移動後の受信位置で前述の誤差Ｗ
の計算までの演算を行う。ステップａ６では、全部の方
向について誤差Ｗの計算が終了しているか否かを判断す
る。終了していないときには、ステップａ４以降を繰返
す。ステップａ７では誤差Ｗの最小値を選定する。ステ
ップａ８では、誤差Ｗが最小値となる方向にＬだけ移動
して受信位置１２を設定する。ステップａ９では、移動
した受信位置１２での誤差Ｗが移動距離Ｌの２倍よりも
小さいか否かを判断する。ステップａ９で小さくないと
判断されれば、ステップａ４に戻る。ステップａ９で小
さいと判断されるときは、ステップａ１０で、移動距離
Ｌは最終的な値であるか否かを判断する。移動距離Ｌ
は、降順に複数の距離を順次設定することができ、最後
の値でなければステップａ１１で次の値Ｕｎを移動距離
Ｌとして設定してステップａ４に戻る。ステップａ１０
で移動距離Ｌが最後の値であると判断されるときは、ス
テップａ１２でその時点で仮定されているＡの座標を、
受信位置として算出し、ステップａ１３で手順を終了す
る。
負の各方向に、受信位置を移動距離Ｌだけ移動させる。
ステップａ５では、各移動後の受信位置で前述の誤差Ｗ
の計算までの演算を行う。ステップａ６では、全部の方
向について誤差Ｗの計算が終了しているか否かを判断す
る。終了していないときには、ステップａ４以降を繰返
す。ステップａ７では誤差Ｗの最小値を選定する。ステ
ップａ８では、誤差Ｗが最小値となる方向にＬだけ移動
して受信位置１２を設定する。ステップａ９では、移動
した受信位置１２での誤差Ｗが移動距離Ｌの２倍よりも
小さいか否かを判断する。ステップａ９で小さくないと
判断されれば、ステップａ４に戻る。ステップａ９で小
さいと判断されるときは、ステップａ１０で、移動距離
Ｌは最終的な値であるか否かを判断する。移動距離Ｌ
は、降順に複数の距離を順次設定することができ、最後
の値でなければステップａ１１で次の値Ｕｎを移動距離
Ｌとして設定してステップａ４に戻る。ステップａ１０
で移動距離Ｌが最後の値であると判断されるときは、ス
テップａ１２でその時点で仮定されているＡの座標を、
受信位置として算出し、ステップａ１３で手順を終了す
る。
【００３２】図５は、本発明の実施の他の形態として、
複数のＧＰＳ人工衛星１，２，３，４，…からの電波を
受信して、精密な位置計算に必要な地球１０上でのおお
よその受信位置を求める原理を示す。本実施形態では、
地球１０を含む立方体内部に、一定距離Ｌで配置される
格子点を受信位置３１，３２，３３，…と仮定する。各
受信位置３１，３２，３３，…の間隔Ｌは、たとえば１
００ｋｍ単位で設定し、各軸の座標値は−６４００ｋｍ
〜６４００ｋｍの範囲で変化させる。この範囲外では地
球１０の表面外となるのは明らかであり、受信位置とし
て仮定する必要はない。各格子点の受信位置３１，３
２，３３，…について、第５式の差Ｄｊを算出し、すべ
て１００ｋｍ以下なればその受信位置を候補として選択
し、受信位置候補リストに加える。
複数のＧＰＳ人工衛星１，２，３，４，…からの電波を
受信して、精密な位置計算に必要な地球１０上でのおお
よその受信位置を求める原理を示す。本実施形態では、
地球１０を含む立方体内部に、一定距離Ｌで配置される
格子点を受信位置３１，３２，３３，…と仮定する。各
受信位置３１，３２，３３，…の間隔Ｌは、たとえば１
００ｋｍ単位で設定し、各軸の座標値は−６４００ｋｍ
〜６４００ｋｍの範囲で変化させる。この範囲外では地
球１０の表面外となるのは明らかであり、受信位置とし
て仮定する必要はない。各格子点の受信位置３１，３
２，３３，…について、第５式の差Ｄｊを算出し、すべ
て１００ｋｍ以下なればその受信位置を候補として選択
し、受信位置候補リストに加える。
【００３３】次に、受信位置を、受信位置候補リストに
含まれる格子点での受信位置３１，３２，３３のそれぞ
れのｘ，ｙ，ｚ座標の最大値および最小値をそれぞれ選
定し、次の段階の受信位置を各座標軸の最大値よりもた
とえば５０ｋｍ大きい範囲から最小値よりも５０ｋｍ小
さい範囲で、たとえば１０ｋｍ単位の新たな格子点とし
て設定する。新たに設定された格子点についても第４式
の差Ｄｊを算出し、すべてＤｊ＜１００ｋｍであれば、
その格子点に対応する位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を次の段
階の受信位置候補リストに加える。新たな段階の受信位
置候補リストについても、各ｘ，ｙ，ｚ座標値について
最大値と最小値とを選択し、次の段階に進む受信位置候
補リストを作成するための範囲の基準とするか、最終的
な段階であれば、各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の座標値の最大値と最
小値との平均値を各ｘ，ｙ，ｚ座標値として、おおよそ
の受信位置が算出される。
含まれる格子点での受信位置３１，３２，３３のそれぞ
れのｘ，ｙ，ｚ座標の最大値および最小値をそれぞれ選
定し、次の段階の受信位置を各座標軸の最大値よりもた
とえば５０ｋｍ大きい範囲から最小値よりも５０ｋｍ小
さい範囲で、たとえば１０ｋｍ単位の新たな格子点とし
て設定する。新たに設定された格子点についても第４式
の差Ｄｊを算出し、すべてＤｊ＜１００ｋｍであれば、
その格子点に対応する位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を次の段
階の受信位置候補リストに加える。新たな段階の受信位
置候補リストについても、各ｘ，ｙ，ｚ座標値について
最大値と最小値とを選択し、次の段階に進む受信位置候
補リストを作成するための範囲の基準とするか、最終的
な段階であれば、各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の座標値の最大値と最
小値との平均値を各ｘ，ｙ，ｚ座標値として、おおよそ
の受信位置が算出される。
【００３４】図６は、本発明のさらに他の実施形態とし
て、図５の考え方に基づく演算処理の対象となる格子点
を、予め選択しておく受信位置算出手順を示す。ステッ
プｂ１から手順を開始し、４以上のＧＰＳ人工衛星１，
２，３，４，…からの電波を受信する点は、図４のステ
ップａ１と同様である。ステップｂ２では、基準となる
受信位置３１を仮定し、たとえば地球１０の中心Ａ＝
（０，０，０）とする。ステップｂ３では、受信位置３
１，３２，３３，…を設定する間隔となる移動距離Ｌを
初期値Ｕ０に設定する。
て、図５の考え方に基づく演算処理の対象となる格子点
を、予め選択しておく受信位置算出手順を示す。ステッ
プｂ１から手順を開始し、４以上のＧＰＳ人工衛星１，
２，３，４，…からの電波を受信する点は、図４のステ
ップａ１と同様である。ステップｂ２では、基準となる
受信位置３１を仮定し、たとえば地球１０の中心Ａ＝
（０，０，０）とする。ステップｂ３では、受信位置３
１，３２，３３，…を設定する間隔となる移動距離Ｌを
初期値Ｕ０に設定する。
【００３５】ステップｂ４では、基準となる受信位置３
１から移動距離Ｌの間隔で受信位置３２，３３，…とな
る格子点を設定する。ステップｂ５では、各格子点３
２，３３，…から地球１０の中心までの距離を算出す
る。算出された距離が妥当であるか否かの評価は、ステ
ップｂ６で、地球１０の長径および短径と比較して行
う。地球１０を回転楕円体とみなし、格子点から中心ま
での距離が長径や短径に近い値でなければ、表面上では
ないと判断されステップｂ５で次の格子点の評価に移
る。このようにして、図５に示すように設定される格子
点でも、明らかに地球１０の内部または外部となる格子
点は演算処理の対象から除外することができる。無駄な
計算を省略し、次の地点での処理に移ることによって、
総計算量を減少させ、受信位置算出に要する時間の短縮
を図ることができる。
１から移動距離Ｌの間隔で受信位置３２，３３，…とな
る格子点を設定する。ステップｂ５では、各格子点３
２，３３，…から地球１０の中心までの距離を算出す
る。算出された距離が妥当であるか否かの評価は、ステ
ップｂ６で、地球１０の長径および短径と比較して行
う。地球１０を回転楕円体とみなし、格子点から中心ま
での距離が長径や短径に近い値でなければ、表面上では
ないと判断されステップｂ５で次の格子点の評価に移
る。このようにして、図５に示すように設定される格子
点でも、明らかに地球１０の内部または外部となる格子
点は演算処理の対象から除外することができる。無駄な
計算を省略し、次の地点での処理に移ることによって、
総計算量を減少させ、受信位置算出に要する時間の短縮
を図ることができる。
【００３６】ステップｂ６で除外されなかった格子点に
ついては、ステップｂ７で第５式の差Ｄｊを算出し、ス
テップｂ８で移動距離Ｌの２倍の値と比較する。Ｄｊ＜
２×Ｌであれば、ステップｂ９でその格子点を受信位置
候補リストに加える。ステップｂ８で差Ｄｊが２×Ｌよ
り小さくないと判断されるとき、またはステップｂ９の
処理が終了したとき、ステップｂ１０で全格子点につい
ての評価が終了しているか否かを判断する。終了してい
なければ、ステップｂ５以降の処理を繰返す。
ついては、ステップｂ７で第５式の差Ｄｊを算出し、ス
テップｂ８で移動距離Ｌの２倍の値と比較する。Ｄｊ＜
２×Ｌであれば、ステップｂ９でその格子点を受信位置
候補リストに加える。ステップｂ８で差Ｄｊが２×Ｌよ
り小さくないと判断されるとき、またはステップｂ９の
処理が終了したとき、ステップｂ１０で全格子点につい
ての評価が終了しているか否かを判断する。終了してい
なければ、ステップｂ５以降の処理を繰返す。
【００３７】ステップｂ１０で、全格子点についての評
価を終了したと判断されるときは、ステップｂ１１で移
動距離Ｌとして設定する次の値Ｕｉの有無を判断する。
移動距離Ｌの値は、予め作成されるリストＵ０，Ｕ１，
…に従って、降順に設定する。次の値Ｕｎが残っていれ
ば、ステップｂ１２で移動距離Ｌの値としてＵｎを設定
し、ステップｂ４以降の処理を繰返す。新たに基準とな
る格子点は、直前の移動距離Ｌについて受信位置候補リ
ストに含まれている格子点について、各ｘ，ｙ，ｚ座標
軸それぞれについての最大値および最小値を求め、最大
値に一定距離を加え、最小値から一定距離差引いて設定
する範囲内に、直前の移動距離よりも小さい移動距離の
間隔で設定する。
価を終了したと判断されるときは、ステップｂ１１で移
動距離Ｌとして設定する次の値Ｕｉの有無を判断する。
移動距離Ｌの値は、予め作成されるリストＵ０，Ｕ１，
…に従って、降順に設定する。次の値Ｕｎが残っていれ
ば、ステップｂ１２で移動距離Ｌの値としてＵｎを設定
し、ステップｂ４以降の処理を繰返す。新たに基準とな
る格子点は、直前の移動距離Ｌについて受信位置候補リ
ストに含まれている格子点について、各ｘ，ｙ，ｚ座標
軸それぞれについての最大値および最小値を求め、最大
値に一定距離を加え、最小値から一定距離差引いて設定
する範囲内に、直前の移動距離よりも小さい移動距離の
間隔で設定する。
【００３８】ステップｂ１１で移動距離Ｌの値が残って
いないと判断されるとき、ステップｂ１２で、受信位置
候補リストに含まれている格子点について、各ｘ，ｙ，
ｚ座標軸それぞれについての最大値および最小値を求
め、最大値および最小値の平均値を座標値として、おお
よその受信位置を算出し、ステップｂ１３で手順を終了
する。
いないと判断されるとき、ステップｂ１２で、受信位置
候補リストに含まれている格子点について、各ｘ，ｙ，
ｚ座標軸それぞれについての最大値および最小値を求
め、最大値および最小値の平均値を座標値として、おお
よその受信位置を算出し、ステップｂ１３で手順を終了
する。
【００３９】以上説明したように、本発明の各実施形態
では、受信位置の座標値を仮定して、複数のＧＰＳ人工
衛星１，２，３，４，…から得られる情報と照合し、誤
差が小さくなるように受信位置を移動させて所定の精度
の受信位置の座標を算出することができる。受信位置を
他の情報に基づく計算で求めるのではなく、仮定して与
えるので、計算を簡略化することができる。所定の精度
は、受信位置を移動させる距離に関連して設定すること
ができる。
では、受信位置の座標値を仮定して、複数のＧＰＳ人工
衛星１，２，３，４，…から得られる情報と照合し、誤
差が小さくなるように受信位置を移動させて所定の精度
の受信位置の座標を算出することができる。受信位置を
他の情報に基づく計算で求めるのではなく、仮定して与
えるので、計算を簡略化することができる。所定の精度
は、受信位置を移動させる距離に関連して設定すること
ができる。
【００４０】電波を受信するＧＰＳ人工衛星１，２，
３，４，…の数は、多い方が受信位置の算出精度を向上
させることができるけれども、軌道１ａ，２ａ，３ａ，
４ａ，…の関係で、受信可能な数は限られる。ＧＰＳを
利用して３次元の位置検出を行う際には４つのＧＰＳ人
工衛星からの電波を受信する必要があるので、４つのＧ
ＰＳ人工衛星１，２，３，４からの電波の同時受信は可
能なはずであり、おおよその受信位置の算出後に正確な
ＧＰＳ利用の３次元位置検出に移行する上でも好まし
い。
３，４，…の数は、多い方が受信位置の算出精度を向上
させることができるけれども、軌道１ａ，２ａ，３ａ，
４ａ，…の関係で、受信可能な数は限られる。ＧＰＳを
利用して３次元の位置検出を行う際には４つのＧＰＳ人
工衛星からの電波を受信する必要があるので、４つのＧ
ＰＳ人工衛星１，２，３，４からの電波の同時受信は可
能なはずであり、おおよその受信位置の算出後に正確な
ＧＰＳ利用の３次元位置検出に移行する上でも好まし
い。
【００４１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数のＧ
ＰＳ人工衛星からの電波を受信し、受信される電波に含
まれている各ＧＰＳ人工衛星の位置についての情報と送
信された電波が受信されるまでに要する伝播時間とに基
づいて、仮定する受信位置と各人工衛星との距離を求
め、距離の差と伝播時間との差が相殺するような位置を
受信位置として算出するので、簡単な構成で精度よく受
信位置を算出することができる。
ＰＳ人工衛星からの電波を受信し、受信される電波に含
まれている各ＧＰＳ人工衛星の位置についての情報と送
信された電波が受信されるまでに要する伝播時間とに基
づいて、仮定する受信位置と各人工衛星との距離を求
め、距離の差と伝播時間との差が相殺するような位置を
受信位置として算出するので、簡単な構成で精度よく受
信位置を算出することができる。
【００４２】また本発明によれば、地球の中心から仮定
的な受信位置の移動を開始し、移動の方向を誤差が小さ
くなるように選択して、移動する一定距離を予め設定さ
れる値となるように減少させるので、該一定距離の２倍
未満の誤差で確実に受信位置を算出することができる。
的な受信位置の移動を開始し、移動の方向を誤差が小さ
くなるように選択して、移動する一定距離を予め設定さ
れる値となるように減少させるので、該一定距離の２倍
未満の誤差で確実に受信位置を算出することができる。
【００４３】さらに本発明によれば、地球を含む仮想的
な直方体内部の格子点として受信位置を仮定し、誤差が
予め定める範囲内となる候補を選択して、さらに格子点
の間隔を狭め、精度よく受信位置を算出することができ
る。
な直方体内部の格子点として受信位置を仮定し、誤差が
予め定める範囲内となる候補を選択して、さらに格子点
の間隔を狭め、精度よく受信位置を算出することができ
る。
【００４４】また本発明によれば、仮定する受信位置と
地球の中心との距離を地球の長径および短径と比較し、
受信位置が地球の表面に存在し得ないような場合は次の
受信位置に移るので、無駄な計算を省き、総計算量を削
減して、迅速に現在位置を算出することができる。
地球の中心との距離を地球の長径および短径と比較し、
受信位置が地球の表面に存在し得ないような場合は次の
受信位置に移るので、無駄な計算を省き、総計算量を削
減して、迅速に現在位置を算出することができる。
【００４５】また本発明によれば、受信位置を移動させ
る一定距離に関連して、受信位置の算出精度を調整し、
所望の位置精度で受信位置を算出することができる。
る一定距離に関連して、受信位置の算出精度を調整し、
所望の位置精度で受信位置を算出することができる。
【００４６】また本発明によれば、３次元的に正確な受
信位置の算出に用いる４つのＧＰＳ人工衛星を概略的な
受信位置の算出に利用する４以上のＧＰＳ人工衛星から
選択することが可能となり、受信位置の概算後に正確な
受信位置を迅速に算出することができる。
信位置の算出に用いる４つのＧＰＳ人工衛星を概略的な
受信位置の算出に利用する４以上のＧＰＳ人工衛星から
選択することが可能となり、受信位置の概算後に正確な
受信位置を迅速に算出することができる。
【図１】本発明の実施の一形態の基本的な考え方を示す
図である。
図である。
【図２】図１の考え方に従って、受信位置を地球中心か
ら順次移動させて実際の受信位置に近づける状態を示す
図である。
ら順次移動させて実際の受信位置に近づける状態を示す
図である。
【図３】図２の考え方に従って、おおよその受信位置を
算出するためのＧＰＳ受信機２０の概略的な電気的構成
を示すブロック図である。
算出するためのＧＰＳ受信機２０の概略的な電気的構成
を示すブロック図である。
【図４】図２に示すように受信位置を近づける手順を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の他の考え方を示す図である。
【図６】本発明の実施のさらに他の考え方を示す図であ
る。
る。
１，２，３，４，… ＧＰＳ人工衛星 １０ 地球 １１，１２，…，３１，３２，３３，… 受信位置 ２０ ＧＰＳ受信機 ２２ 電波受信部 ２３ 受信情報記憶部 ２４ 基準選定部 ２５ 距離演算部 ２６ 距離差演算部 ２７ 誤差算出部 ２８ 受信位置設定部 ２９ 制御部
Claims (6)
- 【請求項１】 複数のＧＰＳ人工衛星からの電波を受信
して、各ＧＰＳ人工衛星の位置と電波の送信後に受信さ
れるまでに要する伝播時間とを求める電波受信段階と、 伝播時間が最短となるＧＰＳ人工衛星を基準として選定
する基準選定段階と、受信位置を仮定して、受信位置か
ら各ＧＰＳ人工衛星の位置までの距離を算出する距離算
出段階と、 他のＧＰＳ人工衛星について、基準として選定されたＧ
ＰＳ人工衛星との伝播時間の差に光速度を乗算して得ら
れる距離から、仮定の受信位置からの該ＧＰＳ人工衛星
までと基準として選択されたＧＰＳ人工衛星までとの距
離の差を、個別のＧＰＳ人工衛星についてそれぞれ減算
する距離減算段階と、 該他のＧＰＳ人工衛星について個別的に算出される減算
値について、他のＧＰＳ人工衛星の全体での総和を誤差
として算出する誤差算出段階と、 誤差算出段階で算出される総和が０に近づくように、距
離算出段階で仮定する受信位置を移動させながら、距離
算出段階、距離減算段階、および誤差算出段階を繰返す
位置移動段階とを含むことを特徴とするＧＰＳ電波受信
位置算出方法。 - 【請求項２】 前記距離算出段階では、最初に地球の中
心を受信位置として仮定し、 前記位置移動段階では、 予め直交するように設定されるｘ，ｙ，ｚ方向のそれぞ
れに一定距離ずつ移動し、誤差算出段階で算出される総
和が最小となる位置を新たな受信位置として選定する手
順を、該総和が該一定距離の２倍未満になるまで繰返す
移動繰返し段階を、 該一定距離が予め選定される値に従って減少するように
繰返すことを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ電波受信
位置算出方法。 - 【請求項３】 複数のＧＰＳ人工衛星からの電波を受信
して、各ＧＰＳ人工衛星の位置と電波の送信後に受信さ
れるまでに要する伝播時間とを求める電波受信段階と、 伝播時間が最短となるＧＰＳ人工衛星を基準として選定
する基準選定段階と、受信位置を仮定して、受信位置か
ら各ＧＰＳ人工衛星の位置までの距離を算出する距離算
出段階と、 他のＧＰＳ人工衛星について、基準として選定されたＧ
ＰＳ人工衛星との伝播時間の差に光速度を乗算して得ら
れる距離から、仮定の受信位置からの該ＧＰＳ人工衛星
までと基準として選択されたＧＰＳ人工衛星までとの距
離の差を、個別のＧＰＳ人工衛星についてそれぞれ減算
する距離減算段階と、 位置移動段階であって、 地球の中心を原点として、予め直交するように選定され
るｘ，ｙ，ｚ座標のそれぞれに絶対値が地球の半径以下
となる範囲で、一定距離ずつ間隔をあけて座標値を与え
て該受信位置を仮定し、仮定された受信位置で距離減算
段階で算出される各ＧＰＳ人工衛星についての差が予め
選定される範囲内となる受信位置を候補として選択する
候補選択段階を、 該一定距離が予め選定される値に従って減少するように
繰返しながら、 最終的に残る候補についての各ｘ，ｙ，ｚ座標値の最大
値と最小値との平均値を、座標値として算出する位置移
動段階とを含むことを特徴とするＧＰＳ電波受信位置算
出方法。 - 【請求項４】 前記位置移動段階では、仮定されている
受信位置と地球の中心との距離を算出し、算出される距
離が地球の長径および短径に対して妥当であるか否かを
判断し、妥当と判断されないときは、次の受信位置に移
動することを特徴とする請求項３記載のＧＰＳ電波受信
位置算出方法。 - 【請求項５】 前記一定距離を、所望の位置精度に応じ
て調整することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに
記載のＧＰＳ電波受信位置算出方法。 - 【請求項６】 前記ＧＰＳ人工衛星は、４以上であるこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＧＰＳ
電波受信位置算出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5158199A JP2000249753A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | Ｇｐｓ電波受信位置算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5158199A JP2000249753A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | Ｇｐｓ電波受信位置算出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000249753A true JP2000249753A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12890917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5158199A Withdrawn JP2000249753A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | Ｇｐｓ電波受信位置算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000249753A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248345A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Toyota Motor Corp | 測位方法、測位装置 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP5158199A patent/JP2000249753A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248345A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Toyota Motor Corp | 測位方法、測位装置 |
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