JP2002022818A - Gps受信機及びナビゲーションシステム - Google Patents

Gps受信機及びナビゲーションシステム

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JP2002022818A
JP2002022818A JP2000204326A JP2000204326A JP2002022818A JP 2002022818 A JP2002022818 A JP 2002022818A JP 2000204326 A JP2000204326 A JP 2000204326A JP 2000204326 A JP2000204326 A JP 2000204326A JP 2002022818 A JP2002022818 A JP 2002022818A
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gps
error
multipath
positioning solution
influence
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Application number
JP2000204326A
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English (en)
Inventor
Yujiro Matsukura
雄二郎 松倉
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Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Original Assignee
Clarion Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 GPS測位解にマルチパスによる影響が含ま
る場合であっても、マルチパスの影響度に応じた的確な
誤差推定値を出力することのできるGPS受信機を提供
する。 【解決手段】 誤差係数設定手段が、マルチパスによる
影響の度合いを検出するとともにその度合いに応じた疑
似距離誤差係数Emを出力し、誤差推定手段は、誤差係
数設定手段から得られる疑似距離誤差係数Emに基づい
て、 DRMS=HDOP*(σUERE +Em1/2 の定義で、誤差推定値DRMSを算出する。ナビゲーシ
ョンシステムは、このマルチパスによる影響度が反映さ
れたDRMSを用いて、GPS測位解の精度評価を行う
ことができる。

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(Global P
ositioning System)受信機及びそれを搭載したナビゲ
ーションシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】GPS受信機は、GPS衛星から放射さ
れるGPS信号を受信してGPS衛星とGPS受信機自
身との距離(疑似距離)を測定し、複数の衛星からのG
PS信号を同時に受信することによりGPS受信機自身
の位置(GPS測位解)を算出するGPS測位演算を実
行する。このとき、4つ以上のGPS衛星からの信号が
受信できると、3次元(緯度、経度、高度)の測位解が
得られる。GPS測位解は、車速センサ、ジャイロセン
サ等を用いたデッドレコニング(推測航法)結果よりも
一般に高精度であり、デッドレコニングとGPS測位を
併用する移動体ナビゲーションシステムでは、GPS測
位解がデッドレコニング結果を補正する為に用いられて
いる。
【0003】GPS受信機はGPS測位解の算出ととも
に、そのGPS測位解に含まれる誤差推定値を算出す
る。GPS受信機を利用する移動体ナビゲーションシス
テムでは、新たなGPS測位解が得られたとき、相対位
置であるデッドレコニング結果と、絶対位置であるGP
S測位解とを比較し、デッドレコニング結果がGPS測
位解に対する誤差推定値の範囲を超えている場合には、
デッドレコニング結果が正常でないと見なし、移動体位
置としてGPS測位解を採用し、デッドレコニングのた
めの基点をGPS測位解に修正してデッドレコニングを
続行させる。一方、デッドレコニング結果がGPS測位
解に対する誤差推定値の範囲内である場合には、移動体
位置として相対位置をそのまま使用する。
【0004】このように、誤差推定値はGPS測位解の
精度を評価する重要な指標として用いられている。従
来、GPS受信機では、誤差推定値として、DRMS
(Distance Root Mean Square)或いは2DRMSが用
いられている。DRMSは、GPS測位解について水平
方向(緯度、経度)測位誤差を表しており、次の数2の
ように定義されている。
【数2】 ここで、HDOPは、GPS衛星の擬似距離(GPS受
信機が測定したGPS衛星とGPSレシーバ間の距離)
測定誤差の測位解誤差への拡大係数であるDOP(Dilu
tion Of Precision)についての水平方向の成分であ
る。σUEREは、UERE(User Equivalent Range
Error;利用者等価測距誤差)と呼ばれるものであり、
擬似距離測定誤差についての1σ値(標準偏差)を表
し、通常は、全てのGPS衛星に対して共通の定数とさ
れる。なお、UEREの要因として、衛星軌道情報誤
差、衛星時計誤差、電離層伝搬誤差、対流圏伝搬誤差、
受信機ノイズ誤差などが、経験的に知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、GPS信号
の受信では、建物等によって反射した信号が受信される
マルチパスが問題となる。図4は、マルチパスによる影
響を受けているGPS受信機45を示している。図のよ
うに、GPS受信機45には、直接波Sのみでなく、建
物44で反射した反射波Smが受信されている。反射波
Smは、直接波Sよりも飛行時間が長いため、直接波S
よりも送れてGPS受信機に到来する。すなわち、時刻
t0にGPS衛星41から発射された直接波Sが、GP
S受信機45に到来する時刻をt1とすると、反射波S
mは、遅れ時間δ経過後の時刻(t1+δ)にGPS受
信機45に到来する。
【0006】この場合、直接波Sを用いて求められる疑
似距離は、c*(t1−t0)であるが(ただし、cは
光速)、反射波Smを用いて求められる疑似距離は、c
*(t1+δ−t0)となる。すなわち、反射波Smを
用いて求められた疑似距離は、本来の直接波で求められ
る疑似距離よりも大きくなり、すなわち、含まれる誤差
が大きくなる。GPS受信機45が、反射波Smによっ
て求めた疑似距離を含めてGPS測位演算を行った場
合、得られるGPS測位解に含まれる誤差が大きくな
る。
【0007】また、このときGPS受信機45において
誤差推定値は、上記数2にしたがって算出される。σ
UEREは定数であり、また、HDOPはGPS信号を
復調して得られる、衛星の軌道情報に基づいて算出され
る。たとえ反射波であっても得られる軌道情報自体には
変わりが無いため、DRMSは、直接波のみでGPS測
位解が算出される場合であっても、反射波が含まれた状
態でGPS測位解が算出される場合であっても同じ値に
なる。
【0008】GPS測位解がマルチパスによる影響を受
け、大きな誤差を含み、デッドレコニング結果と比較し
てかなりの開きができた場合であっても、多くの場合、
誤差推定値はその開き以内になっていると推定される。
この場合、デッドレコニング結果がGPS測位解の誤差
範囲を超えているので、移動体位置としてGPS測位解
が用いられ、以後のデッドレコニングの基点としてその
GPS測位解の位置が使用されることになる。図5は、
このような状態を示している。図5において、デッドレ
コニング測位による位置がPdであり、マルチパスの影
響を受けたGPS測位解がPgである。Pdが誤差推定
値DRMSの範囲を表す円Cの外側にあるため、移動
体位置は、Pgの位置とされ、デッドレコニングの基点
はPgの位置に補正される。
【0009】位置Pgは、マルチパスに影響された、誤
った位置であるため、このような場合、ナビゲーション
システムの表示画面では、移動体の表示位置が突然誤っ
た位置に移動してしまう所謂位置飛びを起こす。
【0010】また、GPS受信機は、一般にカルマンフ
ィルタなどの推定フィルタを用い、GPS測位解の平滑
化を行っている。GPS測位解がしばらくの間マルチパ
スによる影響を受ける位置にあった後に、マルチパスに
よる影響が無い位置に移動しても、推定フィルタには過
去の軌道データが蓄積されるため、フィルタ出力は直ち
にはマルチパスの影響の無い正しい位置には近づかな
い。すなわち、推定フィルタには、マルチパスによる影
響が解消された後もしばらくマルチパスによる誤った情
報が残ることになる。
【0011】本発明は以上のような事情に鑑みてなされ
た。すなわち、本発明は、GPS測位演算がマルチパス
による影響を受けた場合であっても、その影響に応じた
正しい誤差推定値を出力することのできるGPS受信機
を提供すること。また、マルチパスによる影響が解消さ
れた際に、速やかに正しいGPS測位解を出力するGP
S受信機を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】そのため、請求項1に記
載のGPS受信機は、GPS測位解とともにGPS測位
解に対する誤差推定値を出力するGPS受信機であっ
て、マルチパスによる影響の有無を判定する判定手段
と、該判定結果を加味してGPS測位解に対する誤差推
定値を算出する誤差推定手段とを備えることを特徴とす
る。マルチパスによる影響を受けてGPS測位解に含ま
れる誤差が変化するとき、誤差推定値を変化させること
が可能である。
【0013】マルチパスによる反射波は、直接波よりも
送れて到着するか、又は直接波よりも信号強度が低くな
っている。したがって、判定手段は、同一のGPS衛星
からのGPS信号を複数の受信チャンネルで受信し、同
一のGPS衛星からの信号であって、到着時間、信号強
度の少なくともいずれか一方が異なっている信号が得ら
れた場合には、マルチパスによる影響が有ると判定する
ことが可能である(請求項2)。
【0014】また、請求項3に記載のGPS受信機は、
誤差推定手段が、マルチパスによる影響が有ると判定さ
れる場合の方が、マルチパスによる影響が無いと判定さ
れる場合よりも大きな値となるように誤差推定値を算出
する。マルチパスによる影響が有るときには、GPS測
位解に含まれる誤差も大きくなるが、誤差推定値が大き
な値として算出されるので、この誤差推定値を用いれ
ば、GPS測位解に含まれる誤差を適切に評価すること
が可能である。
【0015】また、GPS受信機は、GPS測位解を平
滑化するための推定フィルタをさらに備え、該推定フィ
ルタは、判定手段によって、マルチパスの影響が無くな
ったことが検出されたときには、該推定フィルタに蓄積
される過去の軌跡データを消去して、現在のGPS測位
解をフィルタ出力とすることが好ましい。この場合、マ
ルチパスの影響が無くなった時点で、GPS受信機から
出力されるGPS測位解が、直ちに、マルチパスの影響
の無い正しい値になる(請求項4)。
【0016】請求項5に記載のGPS受信機は、受信し
たGPS信号に基づきGPS測位解を算出するGPS受
信装置であって、マルチパスによる影響の有無を判定す
る判定手段と、GPS測位解を平滑化するための推定フ
ィルタとを備え、該推定フィルタは、判定手段によって
マルチパスの影響が無くなったことが判定されたときに
は、該推定フィルタに蓄積される過去の軌跡データを消
去して、現在のGPS測位解をフィルタ出力とする初期
化を行う。この場合、マルチパスの影響が無くなったと
判定された時点で、GPS受信機から出力されるGPS
測位解が、直ちにマルチパスの影響を含まない正しい値
になる。
【0017】請求項6に記載のGPS受信機は、GPS
測位解とともにGPS測位解に対する誤差推定値を出力
するGPS受信機であって、マルチパスによる影響の度
合いを検出するとともにその度合いに応じた疑似距離誤
差係数を設定する誤差係数設定手段と、該疑似距離誤差
係数を加味してGPS測位解に対する誤差推定値を算出
する誤差推定手段とを備えることを特徴とする。マルチ
パスの影響が強いとき、誤差推定値を大きくし、GPS
測位解含まれる誤差を適切に反映した誤差推定値を出力
することが可能である。
【0018】誤差係数設定手段は、マルチパスの影響が
無い場合には、疑似距離誤差係数を0に設定する(請求
項7)。
【0019】また、前記誤差係数設定手段は、同一のG
PS衛星からのGPS信号を複数の受信チャンネルで受
信し、同一のGPS衛星からの信号であって、到着時
間、信号強度の少なくともいずれか一方が異なっている
信号が得られた場合には、該得られた信号の到着時間が
遅ければ遅いほど、又は、信号強度が低ければ低いほど
疑似距離誤差係数を大きく設定するのが好ましい(請求
項8)。この場合、マルチパスの影響の度合いが大きい
ほど疑似距離誤差係数も大きくなるので、誤差推定手段
は、その疑似距離誤差係数が大きくなることに応じて、
誤差推定値を大きな値として算出する。
【0020】或いは、前記誤差係数設定手段は、同一の
GPS衛星からのGPS信号を複数の受信チャンネルで
受信し、同一のGPS衛星からの信号であって到着時間
の遅れが有り、且つ、信号強度δが低く、ただし信号強
度の絶対値が所定の閾値以上である、という条件を満た
す信号が得られた場合には、該得られた信号の到着時間
が遅ければ遅いほど、又は、信号強度δが低ければ低い
ほど疑似距離誤差係数を大きな値に設定しても良い(請
求項9)。
【0021】誤差推定手段は、誤差係数設定手段が出力
する疑似距離誤差係数Emを用い、誤差推定値DRMS
を上記数1の定義、 で算出することが好ましい(請求項10)。誤差推定値
としてのDRMSに、擬似距離誤差係数の変化が適切に
反映される。
【0022】また、この場合も、GPS測位解を平滑化
するための推定フィルタをさらに備え、該推定フィルタ
は、誤差係数設定手段によって、マルチパスの影響が無
くなったことが検出されたときには、該推定フィルタに
蓄積される過去の軌跡データを消去して、現在のGPS
測位解をフィルタ出力とするのが好ましい(請求項1
1)。
【0023】請求項12に記載のGPS受信機は、受信
したGPS信号に基づきGPS測位解を算出するGPS
受信装置であって、マルチパスによる影響の度合いを検
出するとともにその度合いに応じた疑似距離誤差係数を
設定する誤差係数設定手段と、GPS測位解を平滑化す
るための推定フィルタとを備え、該推定フィルタは、疑
似距離誤差係数が所定値以下となったときには、該推定
フィルタに蓄積される過去の軌跡データを消去して、現
在のGPS測位解をフィルタ出力とする初期化を行う。
この場合、マルチパスの影響の度合いが所定値以下に低
下したと判定された時点で、GPS受信機から出力され
るGPS測位解が、直ちにマルチパスの影響を含まない
正しい値になる。
【0024】以上で述べたGPS受信機を備えるナビゲ
ーションシステムを構成した場合、このようなナビゲー
ションシステムでは、GPS測位解とともに送られてく
る誤差推定値を用いることで、マルチパスによる影響が
ある場合であってもGPS測位解の精度評価を正しく行
うことができ、ナビゲーションシステムとしての位置推
定精度を高めることが可能となる(請求項13)。
【0025】また、このようなナビゲーションシステム
は、相対位置としてのデッドレコニング結果が、絶対位
置としてのGPS測位解の誤差推定値の範囲外である場
合に、移動体の最終的なナビゲーション出力を該絶対位
置とする補正を行う補正手段を有することが好ましい
(請求項14)。GPS測位解がマルチパスによる影響
を受け、絶対位置としてのGPS測位解が相対位置に対
して遠ざかった場合でも、影響度に応じて誤差推定値も
大きくなっているので、移動体の最終的なナビゲーショ
ン出力が、誤った位置に補正されてしまう可能性が減少
する。すなわち、ナビゲーションシステムの位置推定精
度が向上する。
【0026】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態として
の、GPS受信機50及びこのGPS受信機50を搭載
したナビゲーションシステム90のブロック図である。
図1のGPS受信機50には、搬送波周波数1,57
5.42MHzで送信されてくるGPS信号をベースバ
ンド信号に復調処理する機能を持つ受信チャンネル29
が、合計8つ設けられている。なお、受信チャンネル2
9は、DSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)の機
能として実現されている。CPU11は、受信チャンネ
ル29で夫々同時に受信される複数のGPS信号を用い
て疑似距離を測定するとともに、GPS測位演算、マル
チパスの影響の検出、GPS測位解に対する誤差推定値
の演算等を実行する。さらに、CPU11は時計機能を
有している。
【0027】GPS衛星から送信されるGPS信号は、
アンテナ1で捉えられ、周波数変換回路2に入力され
る。周波数変換回路2は、アンテナ1から入力されるG
PS信号と、基準周波数発生器4の発振周波数をもとに
シンセサイザ3が発生する局部発振周波数とを乗算する
ことで、アンテナ1から入力されるGPS信号の搬送波
周波数を、中間周波数(IF)にダウンコンバートす
る。この中間周波数の信号は、AD変換部5によってデ
ジタル信号に変換される。
【0028】AD変換部5でデジタル信号に変換された
信号は、受信チャンネル29の夫々に入力される。受信
チャンネル29は、GPS信号を捕捉・追尾する機能を
持つ。受信チャネル29は計8つ有るので、GPS信号
を同時に計8つ受信することが可能である。なお、GP
S受信機50では、受信チャンネル29の数が合計8つ
であるとしているが、受信チャンネルの数をさらに増加
させてGPS受信機50を構成しても良い。
【0029】AD変換部5からの信号は、キャリア相関
部6に入力され、キャリアNCO(NCO;数値制御発振
器)7で発生されるクロック信号と乗算される。キャリ
ア相関部6からの出力信号はCPU11に入力され、C
PU11は、AD変換部5からキャリア相関部6に入力
される搬送波周波数と、キャリNCO7で発生されるク
ロック信号の周波数及び位相が等しくなるように、キャ
リアNCO制御信号18によってキャリアNCO7を制
御する。以上の制御により、キャリア相関部6からは搬
送波周波数成分が除去された信号が、CAコード相関部
8に対して出力される。
【0030】CAコード相関部8では、キャリ相関部8
からの信号と、コードNCO(NCO;数値制御発振器)1
0で発生されるC/Aコードのクロック周波数をもとに
CAコード発生部9で発生される擬似ランダムコード信
号とが乗算される。また、CAコード相関部8からの出
力信号はCPU11に入力され、CPU11は、キャリ
ア相関部6からCAコード相関部8に入力される信号
と、コードNCO及びCAコード発生部9で発生される
擬似ランダムコード信号の周波数及び位相が等しくなる
ように、コードNCO制御信号19によって、コードN
CO10及びCAコード発生部9を制御する。なお、C
Aコード発生部9では、捕捉対象とするGPS衛星固有
のC/Aコードが発生される。以上の制御により、受信
チャンネル29からCPU11に入力される信号は、C
/Aコードの成分が除去されたベースバンド信号とな
る。
【0031】CPU11は、ベースバンド信号22か
ら、衛星時計の時刻情報、衛星位置情報(ephemeris)
等を含む航法データを抽出する。また、CPU11は、
GPS信号の到着時間をもとに擬似距離を算出し、4つ
のGPS衛星からの擬似距離に基づいて測位演算を実行
する。メモリ12には、CPU11が実行すべきプログ
ラムその他の情報が記憶される。
【0032】CPU11で算出されたGPS測位解は、
ナビゲーションCPU20に入力される。また、ナビゲ
ーションCPU20へは、GPS測位解とともに、その
GPS測位解に含まれる誤差範囲を表す誤差推定値も入
力される。ナビゲーションCPU20は、車速センサ2
1からの車速パルス信号及びジャイロセンサ22からの
信号をもとにデッドレコニングを実行する。また、地図
データベース23に基づくマップマッチングも実行す
る。デッドレコニングにより得られた移動体の相対位置
は、GPS受信機50から得られたGPS測位解と比較
され、比較された結果が誤差推定値よりも多き場合に
は、移動体の位置はGPS測位解が示す位置とされ、G
PS測位解は、次のデッドレコニングのための基点とさ
れる。
【0033】CPU11は、受信チャンネル29のうち
ch1〜ch4の4つを使用して、4つのGPS衛星か
らの信号を受信させる。このとき受信される4つの衛星
をS ,S,S,Sとする。また、CPU11
は、ch1〜ch4で受信された信号に基づいてGPS
測位演算を実行し、GPS測位解をナビゲーションCP
U20に対して出力する。さらにCPU11は、残りの
4つの受信チャンネルch5〜ch8に対して、ch1
〜ch4で受信されている4つのGPS衛星と同じ衛星
からの信号を受信させる。マルチパスによる反射波は、
直接波よりも遅れて到来し、しかも直接波より強度が低
い。したがって、4つのGPS衛星(S,S
,S)からの直接波を、S(t),S
(t),S(t),S(t)と表すと、それらの
反射波は、夫々Sm(t)=α(t+δ),S
m(t)=α(t+δ),Sm(t)=α(t
+δ),Sm(t)=α(t+δ)と表され
る。
【0034】CPU11は、ch5〜ch8に対して、
m(t)、Sm(t)、Sm(t)、S
(t)で表される信号の受信を行わせる。このとき、衛
星Sからの信号であって、S(t)に対して、信号
強度α、及び遅れ時間δが次の条件、 1>α>閾値K、かつ、δ≠0 すなわち、信号S(t)よりも遅れて到来し、かつ信
号S(t)よりも信号の強度が低い、ただし信号強度
は所定の閾値Kよりも大きいという条件を満たす信号が
受信されたときには、CPU11は、移動体がマルチパ
スの影響が発生する地域にあるものと判定し、疑似距離
誤差係数Emを所定の値に設定する。なお、CPU11
は、上記条件を満たす信号がch5〜ch8で受信され
ないときは、マルチパスによる影響がないものと判定し
Emを0に設定する。
【0035】CPU11は、GPS測位解の算出ととも
に、疑似距離誤差係数Emを用いて、誤差推定値を上記
数1の定義、 で算出する。ここで、HDOPはDOPの水平方向成分
を表し、σUEREは、UERE(User Equivalent Ra
nge Error;利用者等価測距誤差)である。上記数1の
定義で算出されるDRMSは、マルチパスの影響がある
と判定されているときは、マルチパスの影響がないと判
定されているときよりも大きな値となる。なお、マルチ
パスによる影響が無いと判定されている場合には、DR
MSは、従来用いられていた定義、 と等しくなる。
【0036】なお、CPU11は、疑似距離測定誤差E
mの値を、遅れ時間δの値に比例させて大きくさせる
のが好ましく。また、信号強度αが小さいほど大きく
させても良い。この場合、マルチパスの影響度が大きい
ほどEmの値が大きくなり、それにしたがって、DRM
Sの値も大きくなる。
【0037】図2(a)は、マルチパスの影響が無い場
合のGPS測位解と誤差推定値の範囲の例を、図2
(b)は、マルチパスの影響がある場合のGPS測位解
と誤差推定値の範囲の例を表している。図2において矢
印Vが移動体の走行軌跡である。図2(a)において、
Pd1がデッドレコニング結果であり、Pg1がGPS
測位解、誤差円C1は、DRMSで規定されるPg1の
誤差範囲である。GPS測位解Pg1は、実際の移動体
の軌跡と同じ結果を示しているデッドレコニング結果P
d1から多少離れているが、Pd1の位置は誤差円C1
の範囲内であるため、ナビゲーションCPU20は、こ
の場合移動体の位置を修正することなく、Pd1を移動
体の位置としてそのまま採用する。
【0038】図2(b)に示すように、移動体がマルチ
パスの影響を受けた場合、GPS測位解Pg2は、実際
の走行軌跡Vから図2(a)の場合よりも大きく離れ
る。このとき、誤差推定値DRMSが、マルチパスの影
響を考慮しないときの上記数2の定義で算出されると、
誤差円はC1’のようになる。この場合、正しい位置を
示しているデッドレコニング結果Pd2が、Pg2の誤
差円C1’の外側になるため、誤って移動体の位置がP
g2の位置に補正され、デッドレコニングの基点もPg
2の位置になってしまう。
【0039】一方、誤差推定値DRMSを上記数1の定
義によって算出すれば、誤差円はC2のようになる。こ
の場合Pd2は、誤差円C2の範囲内となり、誤った補
正は行われない。
【0040】なお、疑似距離誤差係数Emは、例えば経
験的に、マルチパスによる疑似距離測定への影響が3m
程度と見込まれる場合には、Emの最大値もそれ以内に
設定することが好ましい。或いは、経験的に見込まれる
デッドレコニング結果の誤差を、DRMSが超えてしま
わないように、Emの上限を設定するのが好ましい。
【0041】GPS受信機50内部のCPU11は、通
常、GPS測位解を平滑化するための推定フィルタを備
え、フィルタ処理後の値をナビゲーションCPU20に
対して出力している。推定フィルタとしてカルマンフィ
ルタが知られている。カルマンフィルタは、例えば、次
のような定義で推定を行う。 X(t)=K(t){Y(t)−X(t−1)}+X
(t−1) ここで、X(t);現在の推定値出力 X(t−1);直前の推定結果 Y(t);現在のGPS測位解 K(t);カルマンゲイン
【0042】推定フィルタには、過去の軌跡データが蓄
積されているので、移動体がしばらくの間マルチパスの
影響を受け、その後マルチパスの影響が解消されても、
しばらくの間、マルチパスの影響が残ることになる。図
3(a)は、そのような状態を示している。図3(a)
において、時刻t10までの間マルチパスの影響がある
ため、測位点Pmは、実際の移動体の走行軌跡Vに対し
て離れた位置で推移しており、推定フィルタによる推定
軌跡Eも、走行軌跡Vから離れたい位置で推移してい
る。時刻t10でマルチパスによる影響が解消されて
も、推定軌跡Eは、直ちには実際の走行軌跡Vには接近
しない。
【0043】GPS受信機50内部のCPU11は、マ
ルチパスによる影響が無くなったと判定したとき、一時
的に、推定値出力X(t)を現在の測位結果Y(t)に
する初期化を行う。図3(b)は、CPU11がこのよ
うな処理を行った場合の推定値E’の軌跡を表してい
る。この場合、図3(b)に示すように、時刻t10
マルチパスの影響が無くなると、推定軌跡E’は、時刻
10後の次の測定点の位置に直ちに移る。なお、CP
U11が、疑似距離測定誤差Emが所定値以下に低下し
た場合、すなわちマルチパスの影響が低下したと判定さ
れる場合に、一時的に、推定値出力X(t)を現在の測
位結果Y(t)にする初期化を行っても、同様の効果が
得られる。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を適用した
GPS受信機は、GPS測位解にマルチパスによる影響
が含まれる場合に、誤差推定値を増加させる。このと
き、誤差推定値は、マルチパスの影響度に応じて値が大
きくなる。したがって、このようなGPS受信機を利用
するナビゲーションシステムでは、マルチパスによる影
響がある場合であっても、GPS測位解に対し正しく精
度評価を行うことができる。それにより、ナビゲーショ
ンシステムの表示画面で、移動体の表示位置が突然誤っ
た位置に移動する位置飛びが防止される。また、マルチ
パス環境下から非マルチパス環境下に移った場合、推定
フィルタが初期化されるので、迅速に正確な移動体の位
置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるGPS受信機及びそれを搭載した
ナビゲーションシステムのブロック図である。
【図2】本発明によるGPS受信機によって出力される
GPS測位解と誤差推定値の範囲の例を説明するための
図である。
【図3】本発明による推定フィルタの推定軌跡を説明す
るための図である。
【図4】マルチパスの概念を表す図である。
【図5】ナビゲーションシステムによる、誤差推定値を
用いた、移動体の位置の補正を表す図である。
【符号の説明】
1 アンテナ 2 周波数変換回路 3 シンセサイザ部 4 基準周波数発生器 5 変換部 6 キャリア相関部 8 CAコード相関部 11 CPU 20 ナビゲーションCPU 21 車速センサ 22 ジャイロセンサ 29 受信チャンネル 50 GPS受信機 90 ナビゲーションシステム

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GPS(Global Positioning System)
    測位解とともにGPS測位解に対する誤差推定値を出力
    するGPS受信機であって、 マルチパスによる影響の有無を判定する判定手段と、 該判定結果を加味してGPS測位解に対する誤差推定値
    を算出する誤差推定手段と、 を備えることを特徴とするGPS受信機。
  2. 【請求項2】 前記判定手段は、同一のGPS衛星から
    のGPS信号を複数の受信チャンネルで受信し、同一の
    GPS衛星からの信号であって、到着時間、信号強度の
    少なくともいずれか一方が異なっている信号が得られた
    場合には、マルチパスによる影響が有ると判定するこ
    と、を特徴とする請求項1に記載のGPS受信装置。
  3. 【請求項3】 前記誤差推定手段は、マルチパスによる
    影響が有る判定される場合の方が、マルチパスによる影
    響が無いと判定される場合よりも大きな値となるように
    誤差推定値を算出することを特徴とする請求項1又は請
    求項2に記載のGPS受信機。
  4. 【請求項4】 GPS測位解を平滑化するための推定フ
    ィルタをさらに備え、 該推定フィルタは、前記判定手段によってマルチパスの
    影響が無くなったことが判定されたときには、該推定フ
    ィルタに蓄積される過去の軌跡データを消去して、現在
    のGPS測位解をフィルタ出力とする初期化を行うこ
    と、 を特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の
    GPS受信機。
  5. 【請求項5】 受信したGPS信号に基づきGPS測位
    解を算出するGPS受信装置であって、 マルチパスによる影響の有無を判定する判定手段と、 GPS測位解を平滑化するための推定フィルタとを備
    え、 該推定フィルタは、前記判定手段によってマルチパスの
    影響が無くなったことが判定されたときには、該推定フ
    ィルタに蓄積される過去の軌跡データを消去して、現在
    のGPS測位解をフィルタ出力とする初期化を行うこ
    と、 を特徴とするGPS受信機。
  6. 【請求項6】 GPS測位解とともにGPS測位解に対
    する誤差推定値を出力するGPS受信機であって、 マルチパスによる影響の度合いを検出するとともにその
    度合いに応じた疑似距離誤差係数を設定する誤差係数設
    定手段と、 該疑似距離誤差係数を加味してGPS測位解に対する誤
    差推定値を算出する誤差推定手段と、 を備えること特徴とするGPS受信機。
  7. 【請求項7】 前記誤差係数設定手段は、マルチパスに
    よる影響が無いときには疑似距離誤差係数を“0”に設
    定すること、を特徴とする請求項6に記載のGPS受信
    機。
  8. 【請求項8】 前記誤差係数設定手段は、同一のGPS
    衛星からのGPS信号を複数の受信チャンネルで受信
    し、同一のGPS衛星からの信号であって到着時間、信
    号強度の少なくともいずれか一方が異なっている信号が
    得られた場合には、該得られた信号の到着時間が遅けれ
    ば遅いほど、又は、信号強度が低ければ低いほど疑似距
    離誤差係数を大きな値に設定すること、を特徴とする請
    求項6又は請求項7に記載のGPS受信装置。
  9. 【請求項9】 前記誤差係数設定手段は、同一のGPS
    衛星からのGPS信号を複数の受信チャンネルで受信
    し、同一のGPS衛星からの信号であって、到着時間の
    遅れが有り、且つ、信号強度δが低く、但し信号強度は
    所定の閾値を超える、という条件を満たす信号が得られ
    た場合には、該得られた信号の到着時間が遅ければ遅い
    ほど、又は、信号強度δが低ければ低いほど疑似距離誤
    差係数を大きな値に設定すること、を特徴とする請求項
    6又は請求項7に記載のGPS受信装置。
  10. 【請求項10】 前記誤差推定手段は、誤差推定値DR
    MSを下記数1の定義で算出すること、を特徴とする請
    求項6から請求項9のいずれかに記載のGPS受信機。 【数1】 ここで、HDOP:DOP(Dilution Of Precision)の
    水平方向成分 σUERE:利用者等価測距誤差 Em:疑似距離誤差係数
  11. 【請求項11】 GPS測位解を平滑化するための推定
    フィルタをさらに備え、 該推定フィルタは、前記誤差係数設定手段によって、マ
    ルチパスの影響が無くなったことが検出されたときに
    は、該推定フィルタに蓄積される過去の軌跡データを消
    去して、現在のGPS測位解をフィルタ出力とする初期
    化を行うこと、 を特徴とする請求項6から請求項10のいずれかに記載
    のGPS受信機。
  12. 【請求項12】 受信したGPS信号に基づきGPS測
    位解を算出するGPS受信装置であって、 マルチパスによる影響の度合いを検出するとともにその
    度合いに応じた疑似距離誤差係数を設定する誤差係数設
    定手段と、 GPS測位解を平滑化するための推定フィルタとを備
    え、 該推定フィルタは、前記疑似距離誤差係数が所定値以下
    となったときには、該推定フィルタに蓄積される過去の
    軌跡データを消去して、現在のGPS測位解をフィルタ
    出力とする初期化を行うこと、 を特徴とするGPS受信機。
  13. 【請求項13】 請求項1から請求項12のいずれかに
    記載のGPS受信機を備えること、を特徴とするナビゲ
    ーションシステム。
  14. 【請求項14】 デッドレコニング(推測航法)による
    測位結果である相対位置が、絶対位置としてのGPS測
    位解に対する前記誤差推定値の範囲外である場合に、移
    動体の最終的なナビゲーション出力を該絶対位置とする
    補正を行う補正手段を有すること、を特徴とする請求項
    11に記載のナビゲーションシステム。
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