JP2001324558A - Gps測地用補正データ配信システム、gps測地装置およびgps測地プログラムを記録した媒体 - Google Patents

Gps測地用補正データ配信システム、gps測地装置およびgps測地プログラムを記録した媒体

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JP2001324558A
JP2001324558A JP2000140605A JP2000140605A JP2001324558A JP 2001324558 A JP2001324558 A JP 2001324558A JP 2000140605 A JP2000140605 A JP 2000140605A JP 2000140605 A JP2000140605 A JP 2000140605A JP 2001324558 A JP2001324558 A JP 2001324558A
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gps
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Shinichi Hirota
新一 廣田
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SENAA KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲に利用できるGPS測地用補正データ
配信システム、GPS測地装置およびGPS測地プログ
ラムを記録した媒体を提供する。 【解決手段】 予め決められた位置に設けられ、GPS
衛星よりの電波を受信するGPS受信部と、前記GPS
受信部で受信された信号よりGPS衛星までの距離を算
出する距離算出部と、前記算出された距離を基地局に転
送する手段と、を備えた複数の基準局と、前記基準局よ
り転送された距離データを受信する手段と、前記受信さ
れた距離データに基づいて前記基準局毎の補正値を算出
する補正値算出部と、前記算出された補正値にGPS衛
星の状況データを加えた補正データを基準局毎に時分割
で通信衛星の下り回線を介して送出する送出手段と、を
備えた基地局と、で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はGPS衛星より送出
される電波を受信して現在位置を測地するための補正デ
ータを配信するGPS測地用補正データ配信システム、
配信された補正データを使用して測地を行うGPS測地
装置およびGPS測地プログラムを記録した媒体に関す
る。
【0002】
【従来の技術】地球を約12時間の周期で周回する複数
のGPS衛星を利用して現在位置を測地することは、今
日では車両等のナビゲーションを始めとして広く利用さ
れている。
【0003】しかし、これらのGPS衛星よりの電波を
受信して現在位置を測地した場合には、水平方向(緯
度、経度方向)で約100m、垂直方向(高さ方向)で
約150mの範囲で誤差を生じている。この誤差を少な
くするためにDGPS(Differential GPS)測位方法が
用いられている。
【0004】DGPSは、正確に測位された位置におい
て算出したGPS衛星までの距離と該GPSの軌道デー
タより算出した正確な距離との距離差およびその変化レ
ートに最新のGPS衛星の軌道データおよび状態を加え
た補正データを送出し、現在位置を求めたい測地局は送
出された補正データを受信してGPS衛星までの距離を
算出し、算出された距離を受信した補正データに基づい
て補正し、現在位置を測地するようにしている。
【0005】このようなDGPS測位方法を使用するこ
とによって位置誤差は数m以下に改善される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述した補正データの
送出方法としては、船舶を対象として沿岸に設けられた
ビーコン局の電波を補正データで変調して送出してい
た。しかし、ビーコン局の電波が受信可能な距離は海上
で約200km程度であり、200km以上となる船舶
等においては利用することができなかった。
【0007】本発明は広範囲に利用できるGPS測地用
補正データ配信システム、配信された補正データを使用
して測地を行うGPS測地装置およびGPS測地プログ
ラムを記録した媒体を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明において
は、予め決められた位置に設けられ、GPS衛星よりの
電波を受信するGPS受信部と、前記GPS受信部で受
信された信号よりGPS衛星までの距離を算出する距離
算出部と、前記算出された距離を基地局に転送する手段
と、を備えた複数の基準局と、前記基準局より転送され
た距離データを受信する手段と、前記受信された距離デ
ータに基づいて前記基準局毎の補正値を算出する補正値
算出部と、前記算出された補正値にGPS衛星の状況デ
ータを加えた補正データを基準局毎に時分割で通信衛星
の下り回線を介して送出する送出手段と、を備えた基地
局と、で構成する。
【0009】請求項2の発明においては、前記基地局が
前記基準局より転送された距離データに基づいて予め決
められた位置の仮想基準局の補正値を算出し、仮想基準
局の補正データを前記基準局の補正データと共に時分割
で前記送出手段より送出する。
【0010】請求項3の発明においては、前記基地局よ
り送出する補正データを、各基準局および各仮想基準局
のみに関するデータと各基準局および各仮想基準局に共
通するデータとに分離し、前記共通するデータを決めら
れたフレーム位置に時分割で送出する。
【0011】請求項4の発明においては、前記基準局よ
り前記基地局への距離データの転送を、前記基地局より
前記基準毎の補正データを送出する通信衛星の下り回線
と対向する上り回線を使用して転送する。
【0012】請求項5の発明においては、前記基準局よ
りの距離データの転送を、前記通信衛星の下り回線で自
基準局用の補正データの送出期間を検出し、検出された
期間内に通信衛星の上り回線を使用して転送する。
【0013】請求項6の発明においては、前記基準局
が、前記自基準局の距離データを転送している期間以外
は前記通信衛星に対する送信電波の送出を停止する。請
求項7の発明においては、前記基地局が、測地局より補
正データの転送要求が有った場合は該測地局より転送さ
れた現在位置に対する補正値を算出して前記送出手段よ
り送出する。
【0014】請求項8の発明においては、通信衛星より
の補正データを受信する通信衛星受信部と、GPS衛星
よりの電波を受信するGPS受信部と、前記GPS受信
部で受信された信号よりGPS衛星までの距離を算出す
る距離算出部と、前記距離算出部で算出した距離より現
在位置を算出する位置算出部と、前記位置算出部で算出
された現在位置に最も近い基準局または仮想基準局に対
する補正データを抽出して前記距離算出部で算出された
距離を補正する距離補正部と、前記距離補正部で補正さ
れた距離に基づいて前記位置算出部で正確な位置を算出
させる制御部と、を備える。
【0015】請求項9の発明においては、前記算出され
た現在位置に最も近い基準局または仮想基準局までの距
離が所定距離以上の場合は基地局に対して補正データの
転送を要求し、該転送要求に対して転送された補正デー
タを使用して距離補正を行う。
【0016】請求項10の発明においては、通信衛星よ
りの補正データを受信して記録する処理と、GPS衛星
より受信した信号より該GPS衛星までの距離を算出す
る処理と、前記算出された距離より現在位置を算出する
処理と、前記算出された現在位置に最も近い基準局また
は仮想基準局の補正データを抽出する処理と、前記算出
された衛星までの距離を前記抽出された補正データに基
づいて補正する処理と、前記補正された処理に基づいて
正確な位置を算出して出力する処理と、をコンピュータ
で実行させるプログラムを記録したGPS測地プログラ
ムを記録する。
【0017】請求項11の発明においては、前記算出さ
れた現在位置に最も近い基準局または仮想基準局までの
距離が所定距離以上の場合は基地局に対して補正データ
の転送を要求する処理と、前記補正データに基づいて補
正する処理が該転送要求に対して転送された補正データ
を使用して距離補正を行う。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1および
図2を参照して説明する。図1は本発明の実施例の構成
図、図2は同実施例の基地局、基準局、仮想基準局およ
び測地局の配置の一例を示す図である。
【0019】図1において、1はGPS衛星、2は基準
局、3は通信衛星、4は基地局、5は測地局である。G
PS衛星1は25個の衛星が打上げられているが代表し
て1個のみを表している。
【0020】基準局2は、図2に示されるように、正確
に測地された地点に設置されてGPS衛星までの距離を
算出し基地局4に転送する。通信衛星3は、例えばNT
T DoCoMoが衛星移動電話(又はパケット)とし
てサービスを行っている通信衛星(N−STAR)を用
い、広範囲のデータの転送を行わせる。
【0021】基地局4は基準局2より転送されたGPS
衛星までの距離と正確なGPS衛星までの距離との距離
差およびその変化レートと最新のGPS衛星に関するデ
ータを合わせた補正データを通信衛星3を介して配信す
る。測地局5は通信衛星3を介して配信された補正デー
タを用いてGPS衛星までの距離を補正して現在位置を
測地する。
【0022】また基準局2は、GPS衛星1より電波を
受信するGPSアンテナ21およびGPS受信部22、
通信衛星3に対する送受信を行う通信衛星アンテナ23
および通信衛星送受信部24、距離を算出する距離算出
部25、制御部26および処理を行うプロセッサ(CP
U)27で構成される。
【0023】基地局4は、通信衛星3に対してデータの
送受信を行う基地局アンテナ41および通信衛星基地局
42、通信衛星基地局42との間のデータの転送を行う
インタフェース(I/O)43、補正値算出部44、補
正値記録部45、制御部46および処理を実行するプロ
セッサ(CPU)47で構成される。
【0024】なお実施例では前述したように通信衛星3
はN−STARを対象としており、通信衛星基地局42
はNTT DoCoMoが運用しており、この間をI/
O43を介してデータの転送を行わせている。したがっ
て、他の通信衛星を介して直接アクセスできる場合はI
/O43が除去されて通信衛星基地局42が、基準局2
の通信衛星送受信部42と同様な送受信部で置き換えら
れる。
【0025】また、測地局5は、GPSアンテナ51、
GPS受信部52、通信衛星アンテナ53、通信衛星受
信部54、距離算出部55、距離補正部56、位置算出
部57、制御部58および処理を実行するプロセッサ
(CPU)59で構成される。
【0026】またN−STAR衛星を使用した衛星移動
電話(又はパケット)においては、通信衛星基地局42
より多数の回線に対応する電波が送受信されるが、本発
明においてはその中の1回線を固定的に専有する。した
がって、基準局2の通信衛星送受信部24および測地局
5の通信衛星受信部54は専有した回線に対して常時送
受信が行われるようチャネルを選択している。
【0027】また、図1の実線で示されるように通信衛
星3を介して通信衛星基地局42方向にデータを伝送す
る回線を上り回線、逆に通信衛星基地局42より通信衛
星3方向にデータを伝送する回線を下り回線と呼ぶこと
にする。
【0028】つぎに、まず図3を参照して、基準局2の
距離算出動作を説明する。ステップS1では、距離算出
部25は、後で説明する基地局4より転送される最新の
GPS衛星軌道情報より、該基準局2が受信可能なGP
S衛星を算出する。
【0029】ステップS2では、距離算出部25は、G
PS受信部22で最初に算出されたNO.A GPS衛
星よりの受信信号よりNO.A GPS衛星までの距離
を算出し、ステップS3に移って算出した距離を算出時
刻と共に図示しないメモリに記録する。
【0030】ステップS4では、ステップS1で算出し
た受信可能GPS衛星の中で距離を算出していない未算
出GPS衛星が有る場合はステップS2に移ってステッ
プS2〜S4が繰返され、全て距離が算出された場合は
ステップS1に移ってステップS1〜S4が繰返され
る。
【0031】つぎに、図4を参照して、基準局2が算出
した距離データの送出動作について説明する。ステップ
S10では、制御部26は、通信衛星送受信部24で自
基準局に対する補正データが受信されたか否かを判定
し、判定がNOの場合は待機する。自基準局に対する補
正データの受信については後で説明する。
【0032】ステップS11では、制御部26は、通信
衛星送受信部24の送信をオンして電波を送出し、図3
のステップS3で記録された受信可能GPS衛星NO.
A〜NO.Mの算出された距離および算出時刻を上り回
線を使用して通信衛星3に送出する。
【0033】ステップS12では、制御部26は、算出
された距離および時刻の送出が終了すると通信衛星送受
信部24の送信をオフとして電波の送出を停止し、ステ
ップS10に移り、ステップS10〜S12が繰返され
る。
【0034】つぎに、図5を参照して、基地局4に転送
された距離データより補正値を算出する動作を説明す
る。ステップS20では、補正値算出部44は、基準局
2より通信衛星3、通信衛星基地局42およびI/O4
3を介して転送された基準局NO.1のGPS衛星まで
の距離データを記録し、ステップS21に移って、転送
された距離データに対する正確な距離を算出し、その距
離差およびその変化レートを補正値として補正値記録部
45に記録する。
【0035】ステップS22では、例えば図2に示す基
準局がJ局存在する場合は、J局全てに対する補正値が
算出されない場合にはステップS20に移ってステップ
S20〜S22が繰返される。全ての基準局の補正値が
算出されて記録された場合はステップS23に移り、補
正値算出部44は、記録されている基準局NO.1〜N
O.Jの距離データを参考とし、仮想基準局NO.1〜
NO.Kに対する補正値を推定して算出し、記録する。
【0036】仮想基準局は、図2に示されるように、基
準局が設置できない海洋上を例えば半径200kmでカ
バーできる地点を仮想基準局とし、その数をK局として
いる。また仮想基準局の距離差は、GPS衛星より仮想
基準局に電波が伝ぱんする通路の状態によって距離差が
変化するものであり、近くの基準局の距離差と気象状態
を参照して推定する。
【0037】つぎに、図6を参照して、基地局4が算出
した補正データの送出動作を説明する。ステップS30
では、制御部46は、図示しないカウンタJを1にリセ
ットする。
【0038】ステップS31では、制御部46は、図示
しないタイマTをリセットし、ステップS32に移って
基準局NO.1(J=1)の補正値を補正値記録部45
より読出し、最新のGPS衛星の軌道および状態データ
を追加して補正データとし、I/O43を介して通信衛
星基地局42に送出する。
【0039】通信衛星基地局42は転送された補正デー
タを通信衛星3に対して送出し、通信衛星3では送出さ
れた補正データをサービスエリアである日本を含めた海
域に中継送出して配信する。
【0040】ステップS33では、制御部46は、ステ
ップS31でリセットしたタイマTがT0 時間、例えば
0.5秒を計時したか否かを判定し、0.5秒計時され
た場合はステップS34に移り、次の基準局のJ=2
(J=J+1)を指定する。
【0041】ステップS35では、全基地局と全仮想基
地局との合計数をKとすると、JがK+1、すなわち、
全ての基地局と仮想基地局に対する補正データが送出さ
れたと判定された場合はステップS30に移り、ステッ
プS30〜S35が繰返される。
【0042】このようにして補正値記録部45に記録さ
れている基準局および仮想基準局の補正データが順次読
出されて通信衛星3を介して送出されて配信される。な
お補正データは世界的に広く受けいれられ、標準的なも
のとなっているRTCMSC−104 Ver.2.1
のメッセージフォーマットに従って送出される。
【0043】図7は通信衛星3を介してデータが転送さ
れる回線のタイムチャートを示している。基地局4より
通信衛星基地局42を介して配信される下り回線は、図
7(A)に示されるように、時間T0 毎に基準局NO.
1より順次補正データが送出され、続いてK個の仮想基
準局の補正データが送出され、この繰返しが続行され
る。
【0044】したがって、この下り回線で送出された補
正データを各基準局2は受信し、補正データの中の最新
のGPS衛星の軌道および状態に基づいて距離算出部2
5はGPS衛星まで距離を算出する。
【0045】また図4のステップS10で説明した自基
準局の補正データの受信は、図7(B)に示されるよう
に、基地局より送出される各基準局の補正データの転送
には、各基準局の補正データの先頭に基準局を示すID
が付加されており、このIDが自基準局に対応したID
と一致するとき自基準局に対する補正データが受信され
たと判定し、ステップS11に移って算出されたGPS
衛星までの距離を送出する。
【0046】ステップS11での距離データの送出に際
しては、図7(D)に示されるように、基準局で算出し
た距離データの先頭に自基準局IDを付加して送出す
る。この基準局IDは、基地局4の通信衛星基地局42
で基地局4に転送する距離データが特定できるようにし
ている。
【0047】また各基準局より送出される基準局IDと
基準局距離データの送出は、時間T 0 より短い期間で送
出する。このように、下り回線で自基準局に対する補正
データが配信されている期間に上り回線を使用して基準
局で算出した距離データを基地局に転送するようにして
いるので、距離データを各基準局よりオーバラップする
ことなく転送することができる。
【0048】なお実施例では下り回線を使用して基準局
および仮想基準局の補正データを配信するようにしてい
たが、補正データには前述したように距離差およびその
変化レートの補正値と最新のGPS衛星の軌道および状
態データで構成されるが、最新のGPS衛星の軌道およ
び状態データは基準局および仮想基準局に共通した同じ
ものであるため、この軌道および状態データを分離して
送出し、この後に基準局および仮想基準局の補正値を送
出するようにしてもよい。
【0049】また実施例では全ての基準局2よりの距離
データを通信衛星3を介して基地局4に転送させるよう
にしていたが、例えば図2で示される本土に存在する基
準局2からは地上の通信回線を利用して基地局4に転送
するようにしてもよい。
【0050】つぎに、図8および図9を参照して、測地
局5の動作を説明する。ステップS40では、制御部5
8は、通信衛星受信部54で受信された基準局および仮
想基準局の補正データを図示しないメモリに記録する動
作を繰返す。
【0051】また現在位置を算出したいときはステップ
S41が開始される。ステップS41では、距離算出部
55は、ステップS40で記録されている最新のGPS
衛星の軌道および状態データより受信可能な複数のGP
S衛星を割出し、割出したGPS衛星よりの電波を受信
し、それぞれのGPS衛星までの距離を算出し、ステッ
プS42に移って位置算出部57は現在位置を算出す
る。
【0052】ステップS43では、距離補正部56は、
ステップS42で算出された現在位置と最も近い基準局
または仮想基準局の補正データを図示しないメモリより
読出す。
【0053】ステップS44では、距離補正部56は、
ステップS43で読出した補正データによってGPS衛
星までの距離を補正する。ステップS45では、位置算
出部57は、ステップS44で補正したGPS衛星まで
の距離より現在位置を算出して出力し、測地動作を終了
する。
【0054】なお実施例では、測地局はステップS43
で算出された現在位置に最も近い基準局または仮想基準
局の補正データを読出してステップS44で読出した補
正データによってGPS衛星までの距離を補正していた
が、算出された現在位置に最も近い基準局または仮想基
準局までの距離が所定距離以上であった場合は基準局に
対して算出された現在位置を転送して、この位置に対す
る補正データを算出して転送してもらい、転送された補
正データに基づいて距離補正を行うようにしてもよい。
このようにすることにより、より正確に測地を行うこと
ができる。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、基準局で測定した
GPS衛星までの距離を衛星通信回線を介して基地局に
転送し、基地局では転送された距離と正確距離との差お
よびその変化レートを基準局毎に算出すると共に仮想基
準局に対しても算出し、算出した補正値にGPS衛星の
状況を付加した補正データを通信衛星を介して配信する
ようにしたので、広範囲に補正データを配信することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成図である。
【図2】同実施例の基地局、基準局、仮想基準局および
測地局の配置の一例を示す図である。
【図3】基準局の距離算出動作のフローチャートであ
る。
【図4】基準局の距離データ送出動作のフローチャート
である。
【図5】基地局の補正値算出動作のフローチャートであ
る。
【図6】基地局の補正データ送出動作のフローチャート
である。
【図7】通信衛星の下り回線および上り回線の使用を説
明するタイムチャートである。
【図8】測地局の補正データ記録動作のフローチャート
である。
【図9】測地局の位置算出動作のフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1 GPS衛星 2 基準局 21 GPSアンテナ 22 GPS受信部 23 通信衛星アンテナ 24 通信衛星送受信部 25 距離算出部 26 制御部 27 プロセッサ(CPU) 3 通信衛星 4 基地局 41 基地局アンテナ 42 通信衛星基地局 43 インタフェース(I/O) 44 補正値算出部 45 補正値記録部 46 制御部 47 プロセッサ(CPU) 5 測地局 51 GPSアンテナ 52 GPS受信部 53 通信衛星アンテナ 54 通信衛星受信部 55 距離算出部 56 距離補正部 57 位置算出部 58 制御部 59 プロセッサ(CPU)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予め決められた位置に設けられ、GPS
    衛星よりの電波を受信するGPS受信部と、前記GPS
    受信部で受信された信号よりGPS衛星までの距離を算
    出する距離算出部と、前記算出された距離を基地局に転
    送する手段と、を備えた複数の基準局と、 前記基準局より転送された距離データを受信する手段
    と、前記受信された距離データに基づいて前記基準局毎
    の補正値を算出する補正値算出部と、前記算出された補
    正値にGPS衛星の状況データを加えた補正データを基
    準局毎に時分割で通信衛星の下り回線を介して送出する
    送出手段と、を備えた基地局と、で構成されることを特
    徴とするGPS測地用補正データ配信システム。
  2. 【請求項2】 前記基地局が前記基準局より転送された
    距離データに基づいて予め決められた位置の仮想基準局
    の補正値を算出し、仮想基準局の補正データを前記基準
    局の補正データと共に時分割で前記送出手段より送出す
    るようにしたことを特徴とする請求項1記載のGPS測
    地補正データ配信システム。
  3. 【請求項3】 前記基地局より送出する補正データを、
    各基準局および各仮想基準局のみに関するデータと各基
    準局および各仮想基準局に共通するデータとに分離し、
    前記共通するデータを決められたフレーム位置に時分割
    で送出するようにしたことを特徴とする請求項1または
    2記載のGPS測地用補正データ配信システム。
  4. 【請求項4】 前記基準局より前記基地局への距離デー
    タの転送を、前記基地局より前記基準毎の補正データを
    送出する通信衛星の下り回線と対向する上り回線を使用
    して転送するようにしたことを特徴とする請求項1,2
    または3記載のGPS測地補正データ配信システム。
  5. 【請求項5】 前記基準局よりの距離データの転送を、
    前記通信衛星の下り回線で自基準局用の補正データの送
    出期間を検出し、検出された期間内に通信衛星の上り回
    線を使用して転送するようにしたことを特徴とする請求
    項4記載のGPS測地補正データ配信システム。
  6. 【請求項6】 前記基準局が、前記自基準局の距離デー
    タを転送している期間以外は前記通信衛星に対する送信
    電波の送出を停止するようにしたことを特徴とする請求
    項5記載のGPS測地補正データ配信システム。
  7. 【請求項7】 前記基地局が、測地局より補正データの
    転送要求が有った場合は該測地局より転送された現在位
    置に対する補正値を算出して前記送出手段より送出する
    ようにしたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか
    に記載のGPS測地補正データ配信システム。
  8. 【請求項8】 通信衛星よりの補正データを受信する通
    信衛星受信部と、GPS衛星よりの電波を受信するGP
    S受信部と、前記GPS受信部で受信された信号よりG
    PS衛星までの距離を算出する距離算出部と、前記距離
    算出部で算出した距離より現在位置を算出する位置算出
    部と、前記位置算出部で算出された現在位置に最も近い
    基準局または仮想基準局に対する補正データを抽出して
    前記距離算出部で算出された距離を補正する距離補正部
    と、前記距離補正部で補正された距離に基づいて前記位
    置算出部で正確な位置を算出させる制御部と、を備えた
    ことを特徴とするGPS測地装置。
  9. 【請求項9】 前記算出された現在位置に最も近い基準
    局または仮想基準局までの距離が所定距離以上の場合は
    基地局に対して補正データの転送を要求し、該転送要求
    に対して転送された補正データを使用して距離補正を行
    うようにしたことを特徴とする請求項8記載のGPS測
    地装置。
  10. 【請求項10】 通信衛星よりの補正データを受信して
    記録する処理と、GPS衛星より受信した信号より該G
    PS衛星までの距離を算出する処理と、前記算出された
    距離より現在位置を算出する処理と、前記算出された現
    在位置に最も近い基準局または仮想基準局の補正データ
    を抽出する処理と、前記算出された衛星までの距離を前
    記抽出された補正データに基づいて補正する処理と、前
    記補正された距離に基づいて正確な位置を算出して出力
    する処理と、をコンピュータで実行させるプログラムを
    記録したGPS測地プログラムを記録した記録媒体。
  11. 【請求項11】 前記算出された現在位置に最も近い基
    準局または仮想基準局までの距離が所定距離以上の場合
    は基地局に対して補正データの転送を要求する処理と、
    前記補正データに基づいて補正する処理が該転送要求に
    対して転送された補正データを使用して距離補正を行う
    ようにしたことを特徴とする請求項10記載のGPS測
    地プログラムを記録した記録媒体。
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