JP2003057327A - Navigation satellite signal receiver - Google Patents
Navigation satellite signal receiverInfo
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- JP2003057327A JP2003057327A JP2001242501A JP2001242501A JP2003057327A JP 2003057327 A JP2003057327 A JP 2003057327A JP 2001242501 A JP2001242501 A JP 2001242501A JP 2001242501 A JP2001242501 A JP 2001242501A JP 2003057327 A JP2003057327 A JP 2003057327A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、地球を周回する複
数の航法衛星からの電波を同時に受信して、位置及び速
度を算出するＧＰＳ受信機に関し、特に、マルチパス等
の影響を除いて高精度に位置を算出することを可能にし
たものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a GPS receiver that simultaneously receives radio waves from a plurality of navigation satellites orbiting the earth to calculate the position and velocity, and particularly, to a high-performance GPS receiver excluding the influence of multipath and the like. It is possible to accurately calculate the position.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＧＰＳ受信機は、複数のＧＰＳ衛星の電
波を同時に受信して、ＧＰＳ衛星から送られる航法メッ
セージ（軌道情報や時刻情報）を取得することによっ
て、地球上での絶対位置や速度を算出することが可能な
システムである。2. Description of the Related Art A GPS receiver simultaneously receives radio waves from a plurality of GPS satellites and acquires a navigation message (orbit information and time information) sent from the GPS satellites to obtain an absolute position and velocity on the earth. It is a system that can calculate
【０００３】図１３は、従来のＧＰＳ受信機のブロック
図を示している。このＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星から
の電波を受信するアンテナ部１と、複数のＧＰＳ衛星か
ら送信された電波を同時に復調するために複数のチャン
ネルを有する検波部２と、ＧＰＳ衛星からの受信信号に
含まれる軌道情報などのデータを収集するデータ解析部
３と、復調された受信データ等から衛星の送信時刻を計
算する送信時刻計算部４と、航法メッセージに含まれる
衛星の軌道情報（Ephemeris）及び送信時刻の時刻情報
から、送信時刻における衛星位置を算出する軌道計算部
５と、ＧＰＳ衛星の送信時刻と受信機の時計で計時した
時刻（概略時刻）との時間差を基にＧＰＳ衛星から受信
機までの電波の伝搬距離（擬似距離と呼ぶ）を計算する
擬似距離計算部６と、軌道計算部５で算出した衛星位置
とあらかじめ予想した受信機位置（概略受信機位置）と
の直線距離（近似距離と呼ぶ）を算出する近似距離計算
部７と、擬似距離と近似距離とを用いて位置算出を行う
測位計算部８とを備えている。FIG. 13 shows a block diagram of a conventional GPS receiver. This GPS receiver includes an antenna unit 1 for receiving radio waves from GPS satellites, a detection unit 2 having a plurality of channels for simultaneously demodulating radio waves transmitted from a plurality of GPS satellites, and a reception signal from the GPS satellites. The data analysis unit 3 that collects data such as orbit information included in the satellite, the transmission time calculation unit 4 that calculates the satellite transmission time from the demodulated received data, and the satellite orbit information (Ephemeris) included in the navigation message. And the orbit calculator 5 that calculates the satellite position at the transmission time from the time information of the transmission time and the GPS satellite based on the time difference between the transmission time of the GPS satellite and the time measured by the clock of the receiver (approximately time). Pseudo-range calculator 6 that calculates the propagation distance of radio waves to the device (called pseudo-range), the satellite position calculated by the orbit calculator 5 and the receiver position that is predicted in advance (outline) An approximate distance calculation unit 7 that calculates the linear distance between Shin machine position) (referred to as approximate distances), and a positioning calculation unit 8 to perform the position calculation using the pseudo distance and the approximate distance.
【０００４】次に、ＧＰＳ衛星から電波を受信して位置
を算出するまでの手順を簡単に説明する。ＧＰＳ衛星を
用いて位置を算出するためには、まず、衛星が電波を送
信した送信時刻と受信機が電波を受信した受信時刻との
差を求めることにより、電波の伝搬距離を算出する。次
に、送信時刻における衛星の位置を中心とし、測定した
伝搬距離を半径とする球を仮定する。Next, a procedure for receiving a radio wave from a GPS satellite and calculating a position will be briefly described. In order to calculate the position using the GPS satellite, first, the propagation distance of the radio wave is calculated by obtaining the difference between the transmission time at which the satellite transmitted the radio wave and the reception time at which the receiver received the radio wave. Next, let us assume a sphere centered on the position of the satellite at the time of transmission and having a radius of the measured propagation distance.
【０００５】ところで、衛星から受信機までの電波の伝
搬距離を測定する際に、受信機の時刻を使用するが、原
子時計のような非常に高精度な時計をＧＰＳ受信機に搭
載することは不可能であるため、受信機の時刻には誤差
が存在する。そのため、測定した伝搬距離はその誤差を
含んだ距離であり、擬似距離と呼ぶ。時計誤差をδtと
すると、仮定した球の方程式は（式１）となる。
{(Xi−Xr)2＋(Yi−Yr)2＋(Zi−Zr)2}1/2＝ｃ(τi＋δt) （式１）
（Xr,Yr,Zr）：受信機位置
（Xi,Yi,Zi）：衛星位置
ｃ：光速
τi：測定した伝搬時間
δt：受信機の時計誤差By the way, the time of the receiver is used when measuring the propagation distance of the radio wave from the satellite to the receiver, but it is not possible to mount a very high precision clock such as an atomic clock on the GPS receiver. Since it is impossible, there is an error in the time of the receiver. Therefore, the measured propagation distance is a distance including the error and is called a pseudo distance. If the clock error is δt, the assumed sphere equation is (Equation 1). {(Xi-Xr) 2 + (Yi-Yr) 2 + (Zi-Zr) 2 } 1/2 = c (τi + δt) (Equation 1) (Xr, Yr, Zr): Receiver position (Xi, Yi, Zi): satellite position c: speed of light τi: measured propagation time δt: receiver clock error
【０００６】（式１）に示す２次元の方程式において、
衛星位置は衛星から送信される軌道情報（Ephemeris）
を用いて算出することができる。従って、未知数となる
のは受信機位置（Xr，Yr，Zr）と受信機の時計誤差（δ
t）との４つである。未知数が４つであるので、４つの
衛星について（式１）の方程式を立てて、連立方程式を
解くことにより、受信機の位置を算出することができ
る。２次元の連立方程式であるので、当然解は２組算出
されることになるが、１つの解は地球から大きく離れた
点となるので、正しい位置を容易に判定することができ
る。In the two-dimensional equation shown in (Equation 1),
The satellite position is the orbit information transmitted from the satellite (Ephemeris)
Can be calculated using. Therefore, the unknowns are the receiver position (Xr, Yr, Zr) and the receiver clock error (δ
t) and four. Since there are four unknowns, the position of the receiver can be calculated by establishing the equation (Equation 1) for four satellites and solving the simultaneous equations. Since it is a two-dimensional simultaneous equation, two sets of solutions will naturally be calculated, but one solution is a point far away from the earth, so the correct position can be easily determined.
【０００７】ところで、複数の衛星に対して（式１）を
仮定し、２次元の連立方程式を解くための演算量は非常
に多くなってしまう。そのため、（式２）に示すよう
に、未知数をその仮定値と補正量との和で表して補正量
について展開し、補正量は小さな値であると仮定して、
２次以降の項を省略化して１次元の連立方程式とする手
法がよく用いられる。算出した補正量は仮定値に加算し
て、これを取り敢えずの解とする。補正量を加算して更
新した仮定値を用いて、同様の連立方程式を繰り返し解
き、補正量が必要な精度まで収束したと判断した時点で
計算を打ち切る（逐次近似法）。
Xr＝X´＋ΔX （式２）
Yr＝Y´＋ΔY
Zr＝Z´＋ΔZ
（X´、Y´、Z´）：測位結果仮定値
（ΔX、ΔY、ΔZ）：補正量By the way, assuming (Equation 1) for a plurality of satellites, the amount of calculation for solving a two-dimensional simultaneous equation becomes very large. Therefore, as shown in (Equation 2), the unknown value is expressed by the sum of the assumed value and the correction amount, the correction amount is expanded, and the correction amount is assumed to be a small value.
A method of abbreviating the second and subsequent terms to form a one-dimensional simultaneous equation is often used. The calculated correction amount is added to the assumed value, and this is taken as the temporary solution. The same simultaneous equations are repeatedly solved using the assumed value updated by adding the correction amount, and the calculation is terminated when it is determined that the correction amount has converged to the required accuracy (successive approximation method). Xr = X '+ ΔX (Formula 2) Yr = Y' + ΔY Zr = Z '+ ΔZ (X', Y ', Z'): Positioning result assumption value (ΔX, ΔY, ΔZ): Correction amount
【０００８】（式１）の右辺をそれぞれC・τi＝ｒi、C
・δt=ΔSとすると（式１）は、（式３）と表すことが
できる。
ri＝{（Xi−Xr）2＋（Yi−Yr）2＋（Zi−Zr）2}1/2−ΔS （式３）
更に（式２）を用いてテイラー展開して整理すると、（式４）となる。
ΔL＝αi・ΔX＋βi・ΔY＋γi・ΔZ＋ΔS （式４）
ΔL＝ri−{（Xi−X´）2＋（Yi−Y´）2＋（Zi−Z´）2}1/2
αi：x座標方向の方向余弦
βi：y座標方向の方向余弦
γi：z座標方向の方向余弦The right side of (Equation 1) is Cτi = ri, C
If δt = ΔS, then (Equation 1) can be expressed as (Equation 3). In summary by Taylor expansion with ri = {(Xi-Xr) 2 + (Yi-Yr) 2 + (Zi-Zr) 2} 1/2 -ΔS ( Equation 3) further (Formula 2), (Formula 4). ΔL = αi ・ ΔX + βi ・ ΔY + γi ・ ΔZ + ΔS (Equation 4) ΔL = ri-{(Xi-X ') 2 + (Yi-Y') 2 + (Zi-Z ') 2 } 1/2 αi: x coordinate direction Direction cosine βi: direction cosine in y coordinate direction γi: direction cosine in z coordinate direction
【０００９】ここで、ΔLは、擬似距離計算部６で算出
される擬似距離と、近似距離計算部７で算出される近似
距離との差分を表している。（式４）での未知数は（Δ
X、ΔY、ΔZ、ΔS）の４つであるため、４衛星を受信す
ることにより位置を算出することが可能であるが、４衛
星以上受信できている場合には、最小２乗法を用いて
（ΔX、ΔY、ΔZ、ΔS）を算出する手法が一般的に用い
られている。Here, ΔL represents the difference between the pseudo distance calculated by the pseudo distance calculation unit 6 and the approximate distance calculated by the approximate distance calculation unit 7. The unknown number in (Equation 4) is (Δ
X, ΔY, ΔZ, ΔS), it is possible to calculate the position by receiving 4 satellites. However, when 4 or more satellites are received, the least squares method is used. A method of calculating (ΔX, ΔY, ΔZ, ΔS) is generally used.
【００１０】ＧＰＳ衛星からは、１．５７５４２ＧＨｚ
のキャリア周波数のＢＰＳＫ（Binary PSK）信号が、各
衛星に個別に割り当てられた１０２３ビットで構成され
る１．０２３ＭＨｚの周期のＰＲＮ符号（Pseudo Rando
m Noise）でスペクトラム拡散されて送信される。ＰＲ
Ｎ符号は、その相関値が、位相が一致しているときには
１０２３、それ以外のときには非常に小さな値になり、
また、位相のずれが±１ビット以内では、そのずれ量に
比例して相関値が変化するという特徴がある。この特徴
を活かして、ＧＰＳ受信機では、検波部２が、ＧＰＳ衛
星からの受信信号に対して同一のＰＲＮ符号を位相を合
わせて逆拡散処理することにより、受信信号を復調す
る。また、送信時刻計算部４は、復調したときのＰＲＮ
符号の位相を衛星の送信時刻情報として用いる。1.57542 GHz from GPS satellites
The BPSK (Binary PSK) signal of the carrier frequency of is a PRN code (Pseudo Rando
m Noise) to spread the spectrum before transmission. PR
The N code has a correlation value of 1023 when the phases match, and a very small value in other cases,
Further, when the phase shift is within ± 1 bit, the correlation value changes in proportion to the shift amount. Taking advantage of this feature, in the GPS receiver, the detection unit 2 demodulates the reception signal by performing despreading processing on the reception signal from the GPS satellite by matching the same PRN code with the phase. Also, the transmission time calculation unit 4 determines the PRN at the time of demodulation.
The phase of the code is used as the satellite transmission time information.
【００１１】また、衛星からは、ＢＰＳＫ変調された５
０ｂｐｓの航法メッセージのデータが送られて来る。航
法メッセージは、３００ｂｉｔのサブフレームと呼ばれ
る単位のデータで構成され、各サブフレームには６秒単
位の時刻情報が含まれている。このサブフレームが５つ
でメインフレームを構成し、メインフレームは２５種類
存在し、この２５種類のメインフレームが順番に繰り返
し送信される。各メインフレームの１〜３のサブフレー
ムには、メインフレームの種類によらず、衛星固有の情
報（時刻情報、軌道情報など）を表す同一データが含ま
れている。従って、衛星固有の情報を表す同一のデータ
は繰り返し送信される。メインフレームの４、５のサブ
フレームには、送信している衛星以外の情報（全衛星の
軌道、電離層情報など）も含まれ、その内容はメインフ
レーム番号により判別することができる。From the satellite, 5 BPSK modulated signals are used.
The data of the navigation message of 0 bps is sent. The navigation message is composed of data in a unit called a 300-bit subframe, and each subframe includes time information in units of 6 seconds. Five subframes form a mainframe, and there are 25 types of mainframes, and these 25 types of mainframes are repeatedly transmitted in order. The 1st to 3rd subframes of each mainframe include the same data representing satellite-specific information (time information, orbit information, etc.) regardless of the type of mainframe. Therefore, the same data representing satellite-specific information is repeatedly transmitted. Information other than the transmitting satellites (orbits of all satellites, ionospheric information, etc.) is also included in the subframes 4 and 5 of the mainframe, and the contents can be identified by the mainframe number.
【００１２】データ解析部３は、サブフレーム番号とメ
インフレーム種別とにより、受信データを解析し、必要
に応じてデータの収集を行う。The data analysis unit 3 analyzes the received data based on the subframe number and the mainframe type, and collects the data as needed.
【００１３】送信時刻計算部４は、衛星の送信時刻を算
出するために、航法メッセージに含まれる時刻情報から
６秒単位で送信時刻を決定する。さらに、サブフレーム
の先頭からの航法メッセージｂｉｔ数をカウントするこ
とにより、２０ｍｓｅｃ単位で送信時刻を算出する。さ
らにｂｉｔエッジからのＰＲＮ符号繰り返し数により、
１ｍｓｅｃ単位で送信時刻を算出し、それ以下の時刻に
ついては、ＰＲＮ位相を換算して求める。The transmission time calculation unit 4 determines the transmission time in 6-second units from the time information contained in the navigation message in order to calculate the satellite transmission time. Further, by counting the number of navigation message bits from the beginning of the subframe, the transmission time is calculated in 20 msec units. Furthermore, depending on the number of PRN code repetitions from the bit edge,
The transmission time is calculated in the unit of 1 msec, and the PRN phase is converted and obtained for the time less than that.
【００１４】軌道計算部５は、送信時刻計算部４で求め
た衛星送信時刻と、データ解析部３で求めた衛星の軌道
情報とを用いて、送信時刻における衛星位置を算出す
る。擬似距離計算部６は、算出した衛星送信時刻と受信
機概略時刻との差分と光速Ｃとを乗算して衛星から受信
機までの伝搬距離（擬似距離）を計算する。近似距離計
算部７は、軌道計算部５で求めた衛星位置と受信機概略
位置とを結んだ直線の距離（近似距離）を算出する。測
位計算部８は、複数の衛星に関して、擬似距離計算部６
が算出した擬似距離と近似距離計算部７が算出した近似
距離とを用いて、（式４）により受信機の位置を計算す
る。The orbit calculation unit 5 calculates the satellite position at the transmission time using the satellite transmission time obtained by the transmission time calculation unit 4 and the satellite orbit information obtained by the data analysis unit 3. The pseudo distance calculation unit 6 calculates the propagation distance (pseudo distance) from the satellite to the receiver by multiplying the calculated difference between the satellite transmission time and the receiver approximate time by the speed of light C. The approximate distance calculation unit 7 calculates the distance (approximate distance) of a straight line connecting the satellite position obtained by the orbit calculation unit 5 and the receiver approximate position. The positioning calculation unit 8 uses the pseudorange calculation unit 6 for a plurality of satellites.
The position of the receiver is calculated by (Equation 4) using the pseudo distance calculated by the above and the approximate distance calculated by the approximate distance calculation unit 7.
【００１５】ところで、衛星からの電波が建築物等で反
射してマルチパスが発生し、反射した電波が受信機に入
力する場合には、伝搬距離が長くなり、受信機の正しい
位置を算出することができなくなる。そのため、従来
は、特開平１１−１１８９０３号などに開示されている
ように、衛星と受信機との相対速度によって生じるドッ
プラーシフト周波数を求め、この値が予測値から閾値以
上に離れている場合には、その衛星の追尾状態が異常で
あると判断し、その衛星を使わずに受信機位置を算出す
るようにしている。By the way, when the radio wave from the satellite is reflected by a building or the like to cause multipath and the reflected radio wave is input to the receiver, the propagation distance becomes long and the correct position of the receiver is calculated. Can't do it. Therefore, conventionally, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-118903, a Doppler shift frequency generated by the relative speed between a satellite and a receiver is obtained, and when this value deviates from a predicted value by a threshold value or more, Judges that the tracking state of the satellite is abnormal, and calculates the receiver position without using the satellite.
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかし、マルチパス対
応の従来のＧＰＳ受信機は、マルチパス等の影響を受け
ているかどうかを判断するために特別のデータを算出す
る必要があり、その算出に多くの処理負担を必要とする
と云う問題点がある。また、マルチパス等の影響を判断
するための基準値（閾値）を的確に設定することが困難
である。However, the conventional multi-path compatible GPS receiver needs to calculate special data in order to judge whether or not it is affected by multi-path and the like. There is a problem that it requires a lot of processing load. In addition, it is difficult to accurately set a reference value (threshold value) for determining the influence of multipath or the like.
【００１７】また、ビル街等の受信可能な衛星が少ない
環境では、マルチパスの影響を受ける衛星を検出できて
も、この衛星を測位計算に使用しないと、連立方程式を
解くために十分な衛星数が確保できない場合があり、従
来のＧＰＳ受信機では、こうした状態に的確に対応する
ことができない。Further, in an environment where there are few receivable satellites such as in a building street, even if a satellite affected by multipath can be detected, if this satellite is not used for positioning calculation, it is sufficient to solve the simultaneous equations. In some cases, the number cannot be secured, and the conventional GPS receiver cannot accurately cope with such a state.
【００１８】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、マルチパス等が発生する状況下でも高精
度に位置を求めることができる航法衛星受信機を提供す
ることを目的としている。The present invention solves these conventional problems, and an object of the present invention is to provide a navigation satellite receiver capable of obtaining a position with high accuracy even in a situation where multipath or the like occurs.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、衛
星からの電波を受信するアンテナ部と、複数の衛星から
の受信信号を復調する検波部と、復調した信号から衛星
航法メッセージを集めて解析するデータ解析部と、衛星
から信号が送信された送信時刻を算出する送信時刻計算
部と、衛星での前記送信時刻と受信機での受信時刻との
差から擬似距離を算出する擬似距離計算部と、衛星航法
メッセージから前記送信時刻での衛星座標位置を算出す
る軌道計算部と、前記衛星座標位置から受信機概略座標
位置までの近似距離を算出する近似距離計算部と、複数
の衛星から求めた近似距離及び擬似距離を用いて受信機
位置を算出する測位計算部とを備える航法衛星受信機に
おいて、近似距離と擬似距離との差分値を誤差許容範囲
と比較して、この差分値が誤差許容範囲を超える衛星を
識別する異常衛星判定部を設け、測位計算部は、異常衛
星判定部が識別した衛星の近似距離及び擬似距離を使用
せずに（あるいは、補正したものを使用して）、受信機
位置を算出するようにしている。Therefore, in the present invention, an antenna section for receiving radio waves from a satellite, a detection section for demodulating received signals from a plurality of satellites, and a satellite navigation message from the demodulated signals are collected. A data analysis unit for analysis, a transmission time calculation unit for calculating the transmission time at which a signal was transmitted from the satellite, and a pseudo distance calculation for calculating a pseudo distance from the difference between the transmission time at the satellite and the reception time at the receiver. Unit, an orbit calculation unit that calculates a satellite coordinate position at the transmission time from a satellite navigation message, an approximate distance calculation unit that calculates an approximate distance from the satellite coordinate position to the receiver approximate coordinate position, and a plurality of satellites In a navigation satellite receiver including a positioning calculation unit that calculates the receiver position using the obtained approximate distance and pseudo distance, the difference value between the approximate distance and the pseudo distance is compared with the error allowable range, and An abnormal satellite determination unit that identifies satellites whose fractional values exceed the allowable error range is provided, and the positioning calculation unit does not use (or corrects) the approximate distance and pseudorange of the satellites identified by the abnormal satellite determination unit. Use) to calculate the receiver position.
【００２０】この航法衛星受信機では、測位計算のため
に算出した擬似距離と近似距離とを用いて、マルチパス
等の影響を受けている衛星を判定することができ、この
衛星を判定するためだけのデータを別途算出する必要が
無く、少ない負担で効率的な判定処理が可能である。In this navigation satellite receiver, the satellite affected by the multipath can be determined by using the pseudo distance and the approximate distance calculated for the positioning calculation. It is not necessary to separately calculate the data, and efficient determination processing can be performed with a small load.
【００２１】また、誤差許容範囲を、受信機の測位精
度、衛星配置、移動速度、衛星の電波が受信ができない
遮断時間、などに対応させて適切に設定することによ
り、種々の状況の下でも、マルチパス等の影響を受けて
いる衛星を的確に判定することができる。Further, by appropriately setting the allowable error range in accordance with the positioning accuracy of the receiver, the satellite arrangement, the moving speed, the cutoff time during which the radio waves of the satellite cannot be received, and the like, even under various circumstances. , Satellites affected by multipath, etc. can be accurately determined.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）第１の実施形
態のＧＰＳ受信機は、図１に示すように、衛星から送ら
れる電波を受信するアンテナ部１と、複数のＧＰＳ衛星
から送信された電波を同時に復調するために複数のチャ
ンネルを有する検波部２と、ＧＰＳ衛星から送信される
軌道情報等のデータを収集するデータ解析部３と、検波
部２の受信データ等から衛星の送信時刻を計算する送信
時刻計算部４と、衛星の送信時刻と軌道情報とから衛星
の送信時刻における位置を計算する軌道計算部５と、Ｇ
ＰＳ衛星の送信時刻と受信機の受信時刻とから擬似距離
を測定する擬似距離計算部６と、衛星位置と受信機の概
略位置とを結ぶ直線の近似距離を算出する近似距離計算
部７と、擬似距離及び近似距離等のデータを用いて受信
機の位置を算出する測位計算部８と、擬似距離と近似距
離とからマルチパス等の影響により誤差が大きな衛星を
判定する異常衛星判定部９とを備えている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) As shown in FIG. 1, a GPS receiver according to a first embodiment includes an antenna section 1 for receiving radio waves transmitted from a satellite and a plurality of GPS satellites. The detection unit 2 having a plurality of channels for simultaneously demodulating the transmitted radio waves, the data analysis unit 3 for collecting data such as orbit information transmitted from GPS satellites, and the satellite data received from the detection unit 2 and the like A transmission time calculation unit 4 for calculating the transmission time, an orbit calculation unit 5 for calculating the position at the satellite transmission time from the satellite transmission time and orbit information, and G
A pseudo distance calculation unit 6 that measures a pseudo distance from the transmission time of the PS satellite and a reception time of the receiver; and an approximate distance calculation unit 7 that calculates an approximate distance of a straight line connecting the satellite position and the approximate position of the receiver. A positioning calculation unit 8 that calculates the position of the receiver using data such as pseudo distance and approximate distance, and an abnormal satellite determination unit 9 that determines a satellite with a large error due to the influence of multipath or the like from the pseudo distance and the approximate distance. Is equipped with.
【００２３】このＧＰＳ受信機では、図１３の受信機と
同様に、検波部２が、各衛星からスペクトラム拡散され
て送られて来る電波を、同じＰＲＮ符号で逆拡散して復
調し、衛星信号を取得する。送信時刻計算部４は、衛星
信号の航法メッセージに含まれる６秒単位の時刻情報
や、サブフレームの先頭からの航法メッセージｂｉｔ
数、ｂｉｔエッジからのＰＲＮ符号繰り返し数及びＰＲ
Ｎ位相から、衛星の送信時刻を算出する。軌道計算部５
は、送信時刻計算部４が求めた衛星送信時刻と、データ
解析部３が求めた衛星の軌道情報とを用いて送信時刻に
おける衛星位置を算出する。擬似距離計算部６は、衛星
送信時刻と受信機概略時刻とを用いて、衛星から受信機
までの伝搬距離（擬似距離）を計算する。また、近似距
離計算部７は、軌道計算部５が求めた衛星位置と受信機
概略位置とを結ぶ直線の近似距離を求める。In this GPS receiver, similarly to the receiver shown in FIG. 13, the detection unit 2 despreads the radio waves transmitted from each satellite with the spread spectrum by the same PRN code and demodulates them to obtain the satellite signal. To get. The transmission time calculation unit 4 receives the time information in 6-second units included in the navigation message of the satellite signal and the navigation message bit from the beginning of the subframe.
Number, PRN code repetition number from bit edge and PR
The satellite transmission time is calculated from the N phase. Orbit calculator 5
Calculates the satellite position at the transmission time using the satellite transmission time obtained by the transmission time calculation unit 4 and the satellite orbit information obtained by the data analysis unit 3. The pseudo distance calculation unit 6 calculates the propagation distance (pseudo distance) from the satellite to the receiver using the satellite transmission time and the receiver approximate time. Further, the approximate distance calculation unit 7 calculates an approximate distance of a straight line connecting the satellite position calculated by the orbit calculation unit 5 and the receiver approximate position.
【００２４】異常衛星判定部９は、擬似距離と近似距離
とを用いて、マルチパス等の影響を受けている衛星を判
定する。この判定の方法について説明する。The abnormal satellite determination unit 9 determines the satellite affected by multipath or the like by using the pseudo distance and the approximate distance. The method of this determination will be described.
【００２５】（式４）において、正確な受信機位置と仮
定した点とが一致する場合には、当然のことながら、右
辺の補正項ΔX、ΔY、ΔZ、ΔSは０であり、擬似距離の
測定結果に誤差がなければ左辺のΔLも０となる。もし
も、ΔLに大きな値が発生した場合には、その原因とし
て、次の３つの項目が考えられる。
（１）仮定している位置が大きく違う
（２）擬似距離の測定誤差が大きい
（３）ＧＰＳ受信機の時計誤差（ΔS）が大きい
一般的にＧＰＳ受信機は０．５秒や１秒単位で位置算出
を行っており、位置算出で用いる仮定点としては、その
直前の測位結果が使用される。位置算出が正確に行われ
れば、受信機時刻も精度良く補正される。従って、直前
の位置算出結果が正しいと仮定できる場合には、（式
４）のΔLに大きな値が発生したときは、その原因を
（２）と見ることができ、擬似距離の測定（衛星送信時
刻の測定）にマルチパス等が影響したと考えることがで
きる。In the equation (4), when the correct receiver position coincides with the assumed point, the correction terms ΔX, ΔY, ΔZ, ΔS on the right side are, of course, 0 and the pseudorange If there is no error in the measurement result, ΔL on the left side will also be 0. If a large value occurs in ΔL, the following three items can be considered as the causes. (1) The assumed position is greatly different (2) The measurement error of the pseudo distance is large (3) The clock error (ΔS) of the GPS receiver is large. Generally, the GPS receiver has a unit of 0.5 seconds or 1 second. The position calculation is performed in the above, and the positioning result immediately before that is used as the hypothetical point used in the position calculation. If the position is calculated accurately, the receiver time is also corrected with high accuracy. Therefore, if it can be assumed that the previous position calculation result is correct, and if a large value occurs in ΔL in (Equation 4), the cause can be regarded as (2), and the pseudorange measurement (satellite transmission It can be considered that multipath etc. affected the measurement of time).
【００２６】そのため、異常衛星判定部９は、予測位置
や時刻が精度良く算出できている場合に、擬似距離計算
部６が求めた擬似距離と、近似距離計算部７が求めた近
似距離との差が、予め定めた許容範囲を超える衛星を、
マルチパス等の影響を受けていると判定し、その旨を測
位計算部８に伝える。Therefore, when the predicted position and time can be calculated with high accuracy, the abnormal satellite determination unit 9 sets the pseudo distance calculated by the pseudo distance calculation unit 6 and the approximate distance calculated by the approximate distance calculation unit 7. Satellites whose difference exceeds a predetermined tolerance range,
The positioning calculation unit 8 is notified that it is affected by multipath and the like.
【００２７】この許容範囲として、誤差許容範囲を設定
する。２００１年３月現在、ＧＰＳ受信機の誤差要因と
しては、大気や電離層を通過する際の遅延時間の補正誤
差が有り、数ｍ程度の範囲内になる。また、その他の誤
差として、受信機の仮定点誤差や衛星の位置誤差等があ
り、これらを考慮して誤差許容範囲を設定する。なお、
誤差許容範囲の設定手順については、後述する実施形態
で詳しく述べる。As this allowable range, an error allowable range is set. As of March 2001, the error factor of the GPS receiver includes a correction error of the delay time when passing through the atmosphere or the ionosphere, which is within a range of several meters. Further, other errors include an assumed point error of the receiver and a position error of the satellite, and the error allowable range is set in consideration of these. In addition,
The procedure for setting the allowable error range will be described in detail in the embodiment described later.
【００２８】測位計算部８は、異常衛星判定部９から伝
えられた衛星を除く複数の衛星に関して、擬似距離計算
部６が算出した擬似距離と近似距離計算部７が算出した
近似距離とを用いて、（式４）により受信機の位置を計
算する。The positioning calculation unit 8 uses the pseudo distance calculated by the pseudo distance calculation unit 6 and the approximate distance calculated by the approximate distance calculation unit 7 for a plurality of satellites other than the satellite transmitted from the abnormal satellite determination unit 9. Then, the position of the receiver is calculated by (Equation 4).
【００２９】このように、このＧＰＳ受信機では、測位
計算に使用する擬似距離と近似距離とを用いて、マルチ
パス等の影響を受けている衛星を判定することができ
る。そして、マルチパス等の影響を受けたと判定した衛
星を位置算出に使用しないことにより、位置精度の劣化
を防ぐことができる。As described above, in this GPS receiver, the satellite affected by multipath or the like can be determined by using the pseudo range and the approximate range used for the positioning calculation. Then, by not using the satellite determined to have been affected by multipath or the like for position calculation, it is possible to prevent deterioration of position accuracy.
【００３０】（第２の実施形態）第２の実施形態では、
ＤＧＰＳ（Diffelential GPS）情報を利用するＧＰＳ受
信機の場合について説明する。このＧＰＳ受信機は、図
２に示すように、ＤＧＰＳ情報を受信するＤＧＰＳ情報
受信部10を備えている。その他の構成は第１の実施形態
（図１）と変わりがない。(Second Embodiment) In the second embodiment,
A case of a GPS receiver using DGPS (Diffelential GPS) information will be described. As shown in FIG. 2, this GPS receiver includes a DGPS information receiving unit 10 that receives DGPS information. Other configurations are the same as those of the first embodiment (FIG. 1).
【００３１】ＤＧＰＳは、位置が既知の基準局で各衛星
からの電波の伝搬時間を測定し、その伝搬時間に含まれ
る誤差を算出して、この誤差を補正情報として放送する
システムである。現在、ナビゲーションシステムでは、
ＦＭラジオの多重放送を利用して、ＧＰＳ衛星の誤差補
正情報が放送されており、利用者は、この誤差補正情報
（ＤＧＰＳ情報）を取得してＧＰＳ衛星との擬似距離を
補正することにより、位置精度を高めることができる。The DGPS is a system in which a reference station whose position is known measures the propagation time of radio waves from each satellite, calculates an error included in the propagation time, and broadcasts this error as correction information. Currently, in navigation systems,
Error correction information of GPS satellites is broadcast by using FM radio multiplex broadcasting, and the user acquires this error correction information (DGPS information) and corrects the pseudo distance with the GPS satellites. Positional accuracy can be improved.
【００３２】ＤＧＰＳ情報受信部10は、ＤＧＰＳ情報を
受信すると、その情報を擬似距離計算部６に伝え、擬似
距離計算部６は、ＤＧＰＳ情報を利用して、高い精度で
擬似距離を算出する。ＤＧＰＳ情報受信部10は、また、
異常衛星判定部９に、ＤＧＰＳ情報を受信していること
を伝える。これを受けて異常衛星判定部９は、誤差許容
範囲の値を自動的に小さく設定する。ＤＧＰＳ情報に
は、電離層や大気などの伝搬遅延時間も含まれており、
これらの情報から除去できる誤差が有る場合には、誤差
許容範囲を、その他の誤差のみから設定する。Upon receiving the DGPS information, the DGPS information receiving unit 10 transmits the information to the pseudo distance calculating unit 6, and the pseudo distance calculating unit 6 calculates the pseudo distance with high accuracy using the DGPS information. The DGPS information receiving unit 10 also
The abnormal satellite determination unit 9 is notified that the DGPS information is being received. In response to this, the abnormal satellite determination unit 9 automatically sets the value of the error allowable range to a small value. The DGPS information also includes the propagation delay time of the ionosphere and the atmosphere,
If there is an error that can be removed from these pieces of information, the error allowable range is set only from other errors.
【００３３】このように、ＤＧＰＳ情報を利用する場合
は、誤差許容範囲を小さくすることにより、マルチパス
等の影響を受けている衛星をより確実に判定することが
できる。As described above, when using the DGPS information, it is possible to more reliably determine the satellite affected by the multipath or the like by reducing the error allowable range.
【００３４】（第３の実施形態）第３の実施形態では、
誤差許容範囲の設定手順について説明する。受信機位置
の精度は、位置算出に用いた衛星の配置により大きな影
響を受ける。その衛星配置が測位計算に与える影響を数
値化した値として、ＤＯＰ値（Dilution Of Precisio
n）と呼ばれる指標がＧＰＳ受信機では一般的に使用さ
れる。ＤＯＰ値は、衛星の空間配置が、測位精度にどの
程度の影響を与えるかの目安として定義された値であ
り、ＤＯＰ値が小さいほど測位精度が良い。そこで、測
位計算部８は、位置を算出した際に同時にＤＯＰ値を算
出して保持する。異常衛星判定部９は、次回の測位計算
処理における誤差許容範囲を、そのＤＯＰ値から自動的
に決定する。(Third Embodiment) In the third embodiment,
The procedure for setting the allowable error range will be described. The accuracy of the receiver position is greatly affected by the constellation of satellites used for position calculation. The DOP value (Dilution Of Precisio) is used to quantify the effect of the satellite constellation on the positioning calculation.
An index called n) is commonly used in GPS receivers. The DOP value is a value defined as a measure of how much the spatial arrangement of satellites affects the positioning accuracy. The smaller the DOP value, the better the positioning accuracy. Therefore, the positioning calculator 8 calculates and holds the DOP value at the same time when the position is calculated. The abnormal satellite determination unit 9 automatically determines the allowable error range in the next positioning calculation process from the DOP value.
【００３５】図３は、具体的な処理手順を示したフロー
チャートである。測位計算のタイミングに、近似距離計
算部７は、前回の測位計算時に測位計算部８が算出した
予測位置を受信機仮定点に用いて近似距離を計算する
（ステップ１）。異常衛星判定部９は、前回の測位計算
時に測位計算部８が計算したＤＯＰ値をあらかじめ定め
た誤差許容範囲の算出式に代入して、誤差許容範囲を決
定し（ステップ２）、その誤差許容範囲を用いて、異常
衛星判定を実施する（ステップ３）。測位計算部８は、
擬似距離計算部６が算出した擬似距離、及び近似距離計
算部７が算出した近似距離の中から、異常衛星判定部９
が正常と判定した衛星についての擬似距離及び近似距離
を用いて受信機位置を算出し、同時にＤＯＰ値を計算す
る（ステップ４）。次回の測位計算には、ステップ４で
算出した受信機位置とＤＯＰ値とが使用される。FIG. 3 is a flowchart showing a specific processing procedure. At the timing of the positioning calculation, the approximate distance calculation unit 7 calculates the approximate distance using the predicted position calculated by the positioning calculation unit 8 at the time of the previous positioning calculation as the receiver assumption point (step 1). The abnormal satellite determination unit 9 substitutes the DOP value calculated by the positioning calculation unit 8 at the time of the previous positioning calculation into the calculation formula of the predetermined error allowable range to determine the error allowable range (step 2), and the error allowable An abnormal satellite determination is performed using the range (step 3). The positioning calculation unit 8
The abnormal satellite determination unit 9 is selected from the pseudo distances calculated by the pseudo distance calculation unit 6 and the approximate distances calculated by the approximate distance calculation unit 7.
The receiver position is calculated using the pseudorange and the approximate distance for the satellite determined to be normal, and at the same time, the DOP value is calculated (step 4). The receiver position and the DOP value calculated in step 4 are used for the next positioning calculation.
【００３６】このように、ＤＯＰ値を用いて誤差許容範
囲を動的に変化させることにより、マルチパス等の影響
を受けている衛星を確実に判定することができる。As described above, by dynamically changing the allowable error range using the DOP value, it is possible to reliably determine the satellite affected by the multipath or the like.
【００３７】（第４の実施形態）第４の実施形態では、
移動速度に応じて誤差許容範囲を設定する手順について
説明する。(Fourth Embodiment) In the fourth embodiment,
A procedure for setting the allowable error range according to the moving speed will be described.
【００３８】ＰＲＮ符号は、位相が完全に合った状態で
逆拡散することにより、スペクトル拡散されていた信号
を復調することができる。また、±１ｂｉｔ以内のずれ
の場合は、その逆拡散値は、位相ずれ量に比例して減衰
するという性質がある。この性質を利用し、逆拡散して
いる位相に対して、±０．５チップ位相をずらした時の
信号レベル（相関値）を求め、＋側に位相をずらしたと
きの信号レベルと−側に位相をずらしたときの信号レベ
ルとを比較することにより、中心の位相ずれ量を算出す
る方式が一般的に用いられている。しかしながら、マル
チパスの影響を受けると、±１ｂｉｔ以内のずれの場合
でもその相関値は、位相ずれ量に比例して減衰するとい
う性質が成立しなくなってしまうため、正しいＰＲＮ位
相を算出することができない。The PRN code is capable of demodulating a spectrum-spread signal by despreading the signal in perfect phase. Further, when the deviation is within ± 1 bit, the despread value has a property of being attenuated in proportion to the phase deviation amount. Using this property, the signal level (correlation value) when the ± 0.5 chip phase is shifted with respect to the despread phase is obtained, and the signal level when the phase is shifted to the + side and the − side A method of calculating the center phase shift amount by comparing with the signal level when the phase is shifted is generally used. However, under the influence of multipath, even if the shift is within ± 1 bit, the correlation value does not have the property of being attenuated in proportion to the phase shift amount. Therefore, it is possible to calculate the correct PRN phase. Can not.
【００３９】しかし、マルチパスの影響は、受信機と電
波が反射する建物との位置関係が連続して変化しない場
合には大きいが、受信機が高速で移動している場合に
は、衛星の電波が反射してマルチパスとして受信機に影
響を与えるのは一瞬であり、ほとんど位置精度には影響
を与えない。However, the effect of multipath is great when the positional relationship between the receiver and the building where the radio waves are reflected does not change continuously, but when the receiver is moving at high speed, the satellite It is only a moment that the radio waves are reflected and affect the receiver as a multipath, and the position accuracy is hardly affected.
【００４０】そこで、測位計算部８は、位置算出と同時
に受信機の速度情報を算出し、異常衛星判定部９は、次
回の測位計算処理における誤差許容範囲を、この速度情
報から自動的に決定する。Therefore, the positioning calculation section 8 calculates the speed information of the receiver simultaneously with the position calculation, and the abnormal satellite determination section 9 automatically determines the allowable error range in the next positioning calculation processing from this speed information. To do.
【００４１】図４は、具体的な処理手順を示したフロー
チャートである。前回、測位計算部８が算出した測位計
算結果が有効か否かを判定し、前回の測位が有効である
ときは（ステップ１）、前回の測位で測位計算部８が算
出した速度が一定の速度（Ｓ）より大きいか否かを判定
する（ステップ２）。前回の測位が有効で、且つ、速度
が一定速度（Ｓ）より大きい場合には、異常衛星判定部
９は、誤差許容範囲をあらかじめ定めた数式を用いて自
動的に決定する（ステップ３）。ステップ１またはステ
ップ２で否であるときは、通常の誤差許容範囲を用いて
決定する（ステップ４）。FIG. 4 is a flow chart showing a specific processing procedure. Last time, it is determined whether or not the positioning calculation result calculated by the positioning calculation unit 8 is valid, and if the previous positioning is valid (step 1), the speed calculated by the positioning calculation unit 8 in the previous positioning is constant. It is determined whether or not the speed is higher than the speed (S) (step 2). If the previous positioning is valid and the speed is higher than the constant speed (S), the abnormal satellite determination unit 9 automatically determines the error allowable range using a predetermined mathematical formula (step 3). If the result of step 1 or step 2 is negative, a normal error tolerance is used for determination (step 4).
【００４２】異常衛星判定部９は、決定した誤差許容範
囲を使用して異常衛星判定処理を行い（ステップ５）、
測位計算部８は、異常衛星判定部９が正常と判定した衛
星についての擬似距離及び近似距離を用いて受信機位置
と速度とを計算する（ステップ６）。The abnormal satellite determination unit 9 performs an abnormal satellite determination process using the determined error tolerance (step 5),
The positioning calculation unit 8 calculates the receiver position and velocity using the pseudo range and the approximate distance for the satellite determined to be normal by the abnormal satellite determination unit 9 (step 6).
【００４３】このように、受信機の速度に応じて誤差許
容範囲を動的に変えることにより、マルチパス等の影響
を受けている衛星を確実に判定することができる。As described above, by dynamically changing the allowable error range in accordance with the speed of the receiver, it is possible to reliably determine the satellite affected by multipath or the like.
【００４４】（第５の実施形態）第５の実施形態では、
衛星を受信できない状態が続いた場合の誤差許容範囲の
設定手順について説明する。(Fifth Embodiment) In the fifth embodiment,
The procedure for setting the allowable error range when the satellite cannot be received continues will be described.
【００４５】測位計算部８で位置算出するためには、検
波部２で同時に３つ以上の衛星を受信している必要があ
るが、トンネル等の遮蔽物が存在する場合は、衛星を受
信できず、位置算出ができない状態が連続して発生す
る。この場合、トンネル等の遮蔽物から脱して位置算出
ができる状態に戻ったとき、位置算出で使用する受信機
仮定点として、最後に求めた測位位置を使用すると、実
際の受信機位置と受信機仮定点とが大きくずれている可
能性が有る。そこで、異常衛星判定部９は、遮断時間が
長い場合は、それに応じて誤差許容範囲が大きくなるよ
うに、誤差許容範囲を遮断時間に応じて自動的に決定す
る。In order for the positioning calculation unit 8 to calculate the position, the detection unit 2 needs to receive three or more satellites at the same time, but if there is a shield such as a tunnel, the satellite cannot be received. Therefore, the state in which the position cannot be calculated continuously occurs. In this case, when you return to the state where you can calculate the position by exiting from a shield such as a tunnel, if you use the last determined positioning position as the receiver assumption point used for position calculation, the actual receiver position and the receiver position It is possible that there is a large deviation from the hypothetical point. Therefore, if the cutoff time is long, the abnormal satellite determination unit 9 automatically determines the error allowable range according to the cutoff time so that the error allowable range increases accordingly.
【００４６】図５は、具体的な処理内容を示したフロー
チャートである。前回、測位計算が可能であったか否か
を判定し、測位計算が可能であった場合は（ステップ
１）、遮断時間計測をリセットする（ステップ２）。ま
た、ステップ１において、測位計算が不可能であった場
合は、遮断時間計測を更新する（ステップ３）。FIG. 5 is a flow chart showing the specific processing contents. It is determined whether or not the positioning calculation was possible last time, and if the positioning calculation was possible (step 1), the cutoff time measurement is reset (step 2). If the positioning calculation is not possible in step 1, the cutoff time measurement is updated (step 3).
【００４７】異常衛星判定部９は、遮断時間計測結果を
用いて、誤差許容範囲を決定し（ステップ４）、決定し
た誤差許容範囲を使用して異常衛星判定処理を行う（ス
テップ５）。測位計算部８は、異常衛星判定部９が正常
と判定した衛星についての擬似距離及び近似距離を用い
て受信機位置を計算する（ステップ６）。The abnormal satellite determination unit 9 determines the error allowable range using the cutoff time measurement result (step 4), and performs the abnormal satellite determination process using the determined error allowable range (step 5). The positioning calculation unit 8 calculates the receiver position using the pseudo range and the approximate distance for the satellite determined to be normal by the abnormal satellite determination unit 9 (step 6).
【００４８】このように、誤差許容範囲を遮断時間に応
じて変化させることにより、マルチパス等の影響を受け
ている衛星を確実に判定することができる。As described above, by changing the allowable error range in accordance with the cutoff time, it is possible to reliably determine the satellite affected by multipath or the like.
【００４９】（第６の実施形態）第６の実施形態では、
受信機の時刻ずれに影響されずに異常衛星を判定する方
法について説明する。(Sixth Embodiment) In the sixth embodiment,
A method of determining an abnormal satellite without being affected by the time shift of the receiver will be described.
【００５０】擬似距離の測定では、測定値の絶対値が、
受信機の時刻ずれに大きく左右される。受信機の時刻ず
れは、各衛星共通の誤差であるため、測位計算部８で位
置算出することにより、未知数の１つとして求めること
ができる。しかし、異常処理判定部９が、擬似距離と近
似距離との差分値の絶対値に基づいて異常衛星の判定を
行う場合には、受信機の時刻ずれが大きければ差分値も
大きくなり、受信機の時刻ずれが小さければ差分値も小
さくなる。従って、受信機の時刻ずれが異常衛星の判定
結果に大きく影響することになる。In the measurement of the pseudo distance, the absolute value of the measured value is
It is greatly affected by the time shift of the receiver. Since the time offset of the receiver is an error common to each satellite, it can be obtained as one of unknowns by calculating the position by the positioning calculation unit 8. However, when the abnormality processing determination unit 9 determines an abnormal satellite based on the absolute value of the difference value between the pseudo distance and the approximate distance, the difference value increases as the time shift of the receiver increases, and the receiver value increases. The smaller the time shift of, the smaller the difference value. Therefore, the time shift of the receiver greatly affects the determination result of the abnormal satellite.
【００５１】そこで、受信機の時刻ずれに影響されずに
異常衛星を判定するため、各衛星の擬似距離と近似距離
との差分値の平均値をあらかじめ算出して基準値として
記憶し、異常衛星判定部９は、各衛星の擬似距離と近似
距離との差分値から基準値（平均値）を引いた値を誤差
許容範囲と比較して、異常衛星を判定する。こうするこ
とにより、受信機の時刻ずれ（概略の時刻誤差）を除い
た形で、異常衛星の判定を行うことができる。Therefore, in order to determine an abnormal satellite without being affected by the time shift of the receiver, the average value of the difference values between the pseudo distance and the approximate distance of each satellite is calculated in advance and stored as a reference value. The determination unit 9 compares the value obtained by subtracting the reference value (average value) from the difference value between the pseudo distance and the approximate distance of each satellite with the error allowable range to determine the abnormal satellite. By doing so, it is possible to determine the abnormal satellite in a form in which the time lag of the receiver (an approximate time error) is removed.
【００５２】図６は具体的な処理内容を示したフローチ
ャートである。各衛星の擬似距離と近似距離との差分値
をあらかじめ計算し、その平均値を求め、基準値として
記憶する（ステップ１）。次に、各衛星の擬似距離と近
似距離との差分値から基準値を引き（ステップ２）、そ
の値が誤差許容範囲を超えているか否かを判定する。超
えている場合は（ステップ３）、その衛星の擬似距離及
び近似距離は測位計算に使用しないものとする（ステッ
プ４）。測位計算部８は、異常衛星判定部９が正常と判
定した衛星についての擬似距離及び近似距離を用いて受
信機位置を計算する（ステップ５）。FIG. 6 is a flow chart showing the specific processing contents. The difference value between the pseudo distance and the approximate distance of each satellite is calculated in advance, and the average value thereof is calculated and stored as a reference value (step 1). Next, the reference value is subtracted from the difference value between the pseudo distance and the approximate distance of each satellite (step 2), and it is determined whether or not the value exceeds the error allowable range. If it exceeds (step 3), the pseudorange and approximate distance of the satellite are not used for positioning calculation (step 4). The positioning calculation unit 8 calculates the receiver position using the pseudo range and the approximate distance for the satellite determined to be normal by the abnormal satellite determination unit 9 (step 5).
【００５３】このように、全ての衛星のΔLの平均値を
算出し、その平均値との差分値に基づいて異常判定を行
うことにより、全ての衛星に共通な時計誤差ΔSの影響
を小さくして、マルチパス等の影響を受けている衛星を
判定することができる。In this way, by calculating the average value of ΔL of all satellites and making an abnormality determination based on the difference value from the average value, the influence of the clock error ΔS common to all satellites is reduced. Thus, satellites affected by multipath or the like can be determined.
【００５４】（第７の実施形態）第７の実施形態では、
１つの衛星を基準として異常衛星を判定する方法につい
て説明する。マルチパスは、衛星からの電波が建造物等
に反射して発生する現象であるため、低仰角の衛星が比
較的遠い反射物に反射した時に、測位結果へ与える影響
が大きくなる。反対に、仰角が高い衛星については、マ
ルチパスが発生した場合でも、精度に与える影響は小さ
い。(Seventh Embodiment) In the seventh embodiment,
A method of determining an abnormal satellite based on one satellite will be described. Multipath is a phenomenon in which a radio wave from a satellite is reflected by a building or the like, and therefore, when a satellite with a low elevation angle is reflected by a relatively distant reflector, it has a great influence on the positioning result. On the other hand, for satellites with a high elevation angle, the effect on accuracy is small even if multipath occurs.
【００５５】ところで、第６の実施形態のように、全て
の衛星の擬似距離と近似距離との差分値の平均値を基準
値として使用する場合には、その誤差が非常に大きな衛
星が１つでも存在すると、求めた平均値が、受信機の時
刻ずれ概略値から大きく異なる可能性がある。By the way, when the average value of the difference values between the pseudo distances and the approximate distances of all the satellites is used as the reference value as in the sixth embodiment, one satellite has a very large error. However, if it exists, the calculated average value may be significantly different from the approximate time difference of the receiver.
【００５６】そこで、異常衛星判定部９は、最も仰角の
高い衛星の擬似距離と近似距離との差分値を基準値とし
て使用し、各衛星の擬似距離と近似距離との差分値から
基準値を引いた値を誤差許容範囲と比較して、異常衛星
を判定する。Therefore, the abnormal satellite determination unit 9 uses the difference value between the pseudo distance and the approximate distance of the satellite with the highest elevation angle as the reference value, and determines the reference value from the difference value between the pseudo distance and the approximate distance of each satellite. An abnormal satellite is determined by comparing the subtracted value with the allowable error range.
【００５７】図７は、具体的な処理内容を示したフロー
チャートである。最も仰角が高い衛星の擬似距離と近似
距離との差分をあらかじめ計算して、基準値として記憶
する（ステップ１）。ステップ２以降の手順は第６の実
施形態（図６）と同じであり、各衛星の擬似距離と近似
距離との差分値から基準値を引き（ステップ２）、その
値が誤差許容範囲を超えているか否かを判定して、測位
計算に使用しない衛星を識別する（ステップ３）。FIG. 7 is a flow chart showing the specific processing contents. The difference between the pseudorange and the approximate distance of the satellite with the highest elevation angle is calculated in advance and stored as a reference value (step 1). The procedure after step 2 is the same as that of the sixth embodiment (FIG. 6), and the reference value is subtracted from the difference value between the pseudo distance and the approximate distance of each satellite (step 2), and the value exceeds the allowable error range. It is determined whether or not the satellites are not used for the positioning calculation (step 3).
【００５８】このように、仰角の一番大きな衛星を基準
衛星とし、基準衛星のΔLとの差分値を用いて異常衛星
を判定することにより、マルチパス等の影響を受けてい
る衛星を確実に検出することができる。As described above, the satellite having the largest elevation angle is used as the reference satellite, and the abnormal satellite is determined by using the difference value from the reference satellite ΔL. Can be detected.
【００５９】（第８の実施形態）第８の実施形態のＧＰ
Ｓ受信機は、測位位置の精度を表す情報を出力する。こ
の装置は、図８に示すように、各衛星についての擬似距
離と近似距離との差を用いて測位計算結果に対する信頼
性を算出する誤差推定値算出部11を備えている。その他
の構成は第１の実施形態（図１）と変わりがない。(Eighth Embodiment) GP of the eighth embodiment
The S receiver outputs information indicating the accuracy of the positioning position. As shown in FIG. 8, this apparatus includes an error estimation value calculation unit 11 that calculates the reliability of the positioning calculation result using the difference between the pseudo distance and the approximate distance for each satellite. Other configurations are the same as those of the first embodiment (FIG. 1).
【００６０】誤差推定値算出部11は、異常衛星判定部９
が算出した各衛星についての擬似距離と近似距離との差
分値を用いて、この差分値の分散を算出し、その分散値
を、対応テーブルを用いて誤差推定値に換算して出力す
る。The error estimation value calculation section 11 is provided with an abnormal satellite determination section 9
The variance of this difference value is calculated by using the difference value between the pseudo distance and the approximate distance for each satellite calculated by, and the variance value is converted into an error estimated value using the correspondence table and output.
【００６１】もしも、仮定した受信機位置が正しい位置
であり、また、擬似距離算出に誤差が無いとすると、
（式４）における左辺の値（ΔLi）は０になる。従っ
て、受信機仮定位置が正しい位置の近くに存在する場合
は、全ての衛星について、擬似距離と近似距離との差分
値は小さな値になる筈である。つまり、受信機仮定位置
（受信機概略位置）がほぼ正しく、また、擬似距離計算
の誤差が小さい場合には、各衛星から求めた擬似距離と
近似距離との差分値の分散も小さな値になる。反対に、
受信機概略位置が真の位置と大きく離れていたり、擬似
距離の測定結果に誤差が多く含まれている場合には、分
散値が大きくなる。If the assumed receiver position is the correct position and there is no error in the pseudorange calculation,
The value (ΔLi) on the left side in (Equation 4) becomes 0. Therefore, if the assumed receiver position is near the correct position, the difference value between the pseudo range and the approximate range should be small for all satellites. In other words, if the assumed receiver position (rough receiver position) is almost correct and the pseudo-range calculation error is small, the variance of the difference between the pseudo-range obtained from each satellite and the approximate distance will also be small. . Conversely,
If the receiver approximate position is far away from the true position or if the pseudo-range measurement result contains many errors, the variance value becomes large.
【００６２】この装置の測位計算部８は、異常衛星判定
部９がマルチパス等の影響を受けていないと判定した衛
星だけを用いて測位計算を行う。この測位計算に４衛星
を用いた場合は、その解が一意に決まり、また、５衛星
以上の場合には、最小２乗法を用いて位置算出を行い、
擬似距離と近似距離との差分値を誤差とすると、その誤
差が最小になる位置が測位結果として出力される。The positioning calculation section 8 of this apparatus performs positioning calculation using only the satellites which the abnormal satellite determination section 9 has determined not to be affected by multipath or the like. When four satellites are used for this positioning calculation, the solution is uniquely determined, and when there are five or more satellites, the position is calculated using the least squares method,
If the difference value between the pseudo distance and the approximate distance is an error, the position where the error is minimized is output as the positioning result.
【００６３】このとき、誤差推定値算出部11は、測位計
算に用いた衛星の擬似距離と近似距離との差分値の分散
値を計算し、あらかじめ、複数の定点で擬似距離と近似
距離との差分値や測位位置の誤差等のデータを収集して
作成した対応テーブルを用いて、その分散値から推定誤
差値を求め、外部装置に出力する。外部装置は、誤差推
定値算出部11が出力する誤差推定値から、測位計算部８
が計算した測位結果の信頼性を判定することができる。At this time, the error estimation value calculation unit 11 calculates the variance value of the difference value between the pseudo range and the approximate range of the satellite used for the positioning calculation, and calculates the pseudo range and the approximate range in advance at a plurality of fixed points. Using a correspondence table created by collecting data such as the difference value and the error of the positioning position, the estimated error value is obtained from the variance value and output to the external device. The external device uses the error estimation value output from the error estimation value calculation unit 11 to calculate the positioning calculation unit 8
The reliability of the positioning result calculated by can be determined.
【００６４】このように、このＧＰＳ受信機では、各衛
星のΔLiの分散値を精度指標として測位結果の誤差推定
値を決定し、上位装置に測位結果と共に通知することが
できる。As described above, this GPS receiver can determine the error estimation value of the positioning result by using the dispersion value of ΔLi of each satellite as the accuracy index, and notify the host device together with the positioning result.
【００６５】（第９の実施形態）第９の実施形態のＧＰ
Ｓ受信機は、測位計算に際し、演算式に対して、擬似距
離と近似距離との差分値に応じた重み付けを行う。この
装置は、図９に示すように、測位計算部８で使用する連
立方程式の重み付け値を計算する重み付け部12を備えて
いる。その他の構成は第１の実施形態（図１）と変わり
がない。(Ninth Embodiment) GP of the ninth embodiment
In the positioning calculation, the S receiver weights the arithmetic expression according to the difference value between the pseudo distance and the approximate distance. As shown in FIG. 9, this device includes a weighting unit 12 that calculates weighting values of simultaneous equations used in the positioning calculation unit 8. Other configurations are the same as those of the first embodiment (FIG. 1).
【００６６】この装置の測位計算部８は、異常衛星判定
部９がマルチパス等の影響を受けていないと判定した衛
星が５衛星以上である場合、それらの衛星について（式
４）を立て、最小２乗法を用いて位置算出を行う。If the number of satellites determined by the abnormal satellite determination unit 9 that the abnormal satellite determination unit 9 is not affected by multipath is 5 or more, the positioning calculation unit 8 of this apparatus establishes (Equation 4) for those satellites, Position calculation is performed using the least squares method.
【００６７】このとき、重み付け部12は、それらの衛星
についての擬似距離と近似距離との差分値ΔＬiの平均
値（ΣΔＬk）／ｎ（ｎは使用する衛星数）を算出し、
各衛星における擬似距離と近似距離との差分値とその平
均値との差の逆数、即ち、
１／｛ΔＬi−（ΣΔＬk）／ｎ｝
を最小２乗法で使用する各方程式の重み付け係数として
設定する。測位計算部８は、この重み付けされた方程式
を用いて、最小２乗法で誤差が最小になる位置を算出す
る。At this time, the weighting unit 12 calculates the average value (ΣΔL k ) / n (n is the number of satellites used) of the difference value ΔL i between the pseudo distance and the approximate distance for those satellites,
The reciprocal of the difference between the difference between the pseudorange and the approximate distance and the average of the satellites, that is, 1 / {ΔL i − (ΣΔL k ) / n} is used as the weighting coefficient for each equation using the least squares method. Set. The positioning calculator 8 uses this weighted equation to calculate the position where the error is minimized by the method of least squares.
【００６８】このように、最小２乗法で用いる演算式に
対して、擬似距離と近似距離との差を誤差とし、（式
４）に含まれる誤差に対応した重み付けを行うことによ
り、その誤差が解に与える影響を低減させることができ
る。As described above, the difference between the pseudo distance and the approximate distance is used as an error in the arithmetic expression used in the least squares method, and the error included in (Equation 4) is weighted. The influence on the solution can be reduced.
【００６９】このように、このＧＰＳ受信機では、５衛
星以上の衛星を用いて最小２乗法で位置算出を行う場合
に、ΔLiを用いて重み付けすることにより、精度が悪い
と推定される衛星の影響を低減することができ、精度の
良い位置算出結果を得ることができる。As described above, in this GPS receiver, when the position calculation is performed by the least square method using the satellites of 5 or more satellites, by weighting using ΔLi, the accuracy of the satellites estimated to be poor is estimated. The influence can be reduced, and a highly accurate position calculation result can be obtained.
【００７０】なお、ここでは、異常衛星判定部９がマル
チパス等の影響を受けていないと判定した５以上の衛星
を用いて位置算出を行う場合について説明したが、受信
した５以上の衛星の全てを用いて位置算出を行い、その
とき、重み付け部12が連立方程式に対して同様の重み付
けを行うことにより、マルチパス発生の衛星による影響
を実質的に除くことができる。Here, the case where the abnormal satellite determination unit 9 performs position calculation using five or more satellites determined not to be affected by multipath or the like has been described. The position calculation is performed using all of them, and at that time, the weighting unit 12 similarly weights the simultaneous equations, so that the influence of the satellite on the occurrence of the multipath can be substantially eliminated.
【００７１】（第１０の実施形態）第１０の実施形態の
ＧＰＳ受信機は、ＰＲＮ符号の引き込み処理の時定数を
各衛星の擬似距離と近似距離との差分に応じて調整す
る。この装置は、図１０に示すように、検波部２でのＰ
ＲＮ位相追尾時定数を決定する追尾時定数決定部13を備
えている。その他の構成は第１の実施形態（図１）と変
わりがない。(Tenth Embodiment) The GPS receiver of the tenth embodiment adjusts the time constant of the PRN code pull-in process according to the difference between the pseudo range and the approximate range of each satellite. This device, as shown in FIG.
A tracking time constant determining unit 13 that determines the RN phase tracking time constant is provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment (FIG. 1).
【００７２】追尾時定数決定部13は、擬似距離と近似距
離との差が大きい場合には、検波部２でのＰＲＮ位相追
尾の時定数を早くし、また、小さな場合には、検波部２
でのＰＲＮ位相追尾の時定数を大きく設定する。The tracking time constant determining unit 13 speeds up the PRN phase tracking time constant in the detection unit 2 when the difference between the pseudo distance and the approximate distance is large, and when the difference is small, the detection unit 2 is detected.
Set a large time constant for PRN phase tracking in.
【００７３】ＧＰＳ衛星から送られて来る電波は、各衛
星固有のＰＲＮ符号でスペクトラム拡散されており、検
波部２は、同一のＰＲＮ符号を使用して同期を取って逆
拡散を行い、衛星信号を復調する。検波部２では、ＰＲ
Ｎ位相の同期の確立及び保持を図るためにフィードバッ
クループを用いてＰＲＮ符号の位相を追尾している。フ
ィードバックループで用いる時定数は、その追尾特性か
ら決定され、追尾初期には早い時定数で、安定追尾して
いる状態では、長い時定数となるように可変される。The radio waves sent from the GPS satellites are spectrum-spread by the PRN code unique to each satellite, and the detection unit 2 uses the same PRN code to perform despreading in synchronization with the satellite signal. Demodulate. In the detection section 2, PR
A feedback loop is used to track the phase of the PRN code in order to establish and maintain synchronization of the N phase. The time constant used in the feedback loop is determined from its tracking characteristic, and is variable so as to have a fast time constant in the initial stage of tracking and a long time constant in the stable tracking state.
【００７４】ところで、ＧＰＳ受信機では、ＰＲＮ位相
そのものが擬似距離計算部６において時刻情報の一部と
して使用されるため、十分な精度でＰＲＮ位相同期がで
きていない場合には、そのずれが擬似距離の誤差として
出力されてしまう。その結果、擬似距離と近似距離との
差が大きな値として現れる。By the way, in the GPS receiver, the PRN phase itself is used as a part of the time information in the pseudo-distance calculating section 6, so that when the PRN phase synchronization is not achieved with sufficient accuracy, the deviation is pseudo. It is output as a distance error. As a result, the difference between the pseudo distance and the approximate distance appears as a large value.
【００７５】そこで、このＧＰＳ受信機では、追尾時定
数決定部13が、その擬似距離と近似距離との差を用い
て、その差が大きな場合には、位相同期が十分でないと
して、検波部２のフィードバックループの追尾の時定数
を早く（短く）し、また、小さな場合には、追尾の時定
数を大きく（長く）設定する。追尾の時定数を早く設定
した場合は、ＰＲＮ位相を素早く更新してＰＲＮ位相ず
れを迅速に修正することができる。Therefore, in this GPS receiver, the tracking time constant determining unit 13 uses the difference between the pseudo distance and the approximate distance. If the difference is large, it is determined that the phase synchronization is insufficient, and the detecting unit 2 The tracking time constant of the feedback loop is set fast (short), and when it is small, the tracking time constant is set large (long). When the tracking time constant is set early, the PRN phase can be updated quickly to correct the PRN phase shift quickly.
【００７６】このように、このＧＰＳ受信機では、ΔLi
の値が大きな衛星について、ＰＲＮ符号の引き込み処理
が十分ではないと判定し、その制御時定数を変化させる
ことにより、位相同期までの時間を短縮することができ
る。Thus, in this GPS receiver, ΔLi
It is possible to shorten the time until phase synchronization by determining that the PRN code acquisition process is not sufficient for a satellite with a large value of and changing its control time constant.
【００７７】（第１１の実施形態）第１１の実施形態の
ＧＰＳ受信機は、マルチパス等の影響を受けている衛星
のデータを補正して位置算出に使用する。この装置は、
図１１に示すように、マルチパス等の影響を受けている
衛星のデータを補正する擬似距離補正部14を備えてい
る。その他の構成は第１の実施形態（図１）と変わりが
ない。(Eleventh Embodiment) The GPS receiver of the eleventh embodiment corrects the data of satellites affected by multipath or the like and uses it for position calculation. This device
As shown in FIG. 11, the pseudo range correction unit 14 for correcting the data of the satellite affected by the multipath or the like is provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment (FIG. 1).
【００７８】この擬似距離補正部14は、異常衛星判定部
９に異常と判定された結果、位置算出に使用可能な衛星
数が３衛星より少なくなってしまった場合に、前回測位
結果から推定した受信機仮定点を用いて、擬似距離の補
正値を算出する。When the abnormal satellite determination unit 9 determines that the number of satellites that can be used for position calculation is less than three, the pseudorange correction unit 14 estimates from the previous positioning result. A correction value for the pseudorange is calculated using the receiver assumption point.
【００７９】異常衛星判定部９が、衛星を測位計算に使
用しないように判定した結果、測位計算に使用できると
判定した衛星が３衛星よりも少なくなった場合には、位
置算出ができなくなってしまう。そのため、あまり厳し
い判定を行った場合には、位置算出率が劣化してしまう
可能性がある。As a result of the abnormal satellite determination unit 9 determining not to use the satellite for the positioning calculation, if the number of satellites determined to be usable for the positioning calculation is less than three, the position cannot be calculated. I will end up. Therefore, if a too strict determination is made, the position calculation rate may deteriorate.
【００８０】ところで、異常衛星判定部９は、前回測位
結果を基に推定した位置を用いて擬似距離と近似距離と
の差から異常な衛星の判定を行っている。つまり、推定
した位置が正しいと仮定して異常判定を行っている。By the way, the abnormal satellite determination unit 9 determines an abnormal satellite from the difference between the pseudo distance and the approximate distance using the position estimated based on the previous positioning result. That is, the abnormality determination is performed on the assumption that the estimated position is correct.
【００８１】そこで、擬似距離補正部14は、異常衛星判
定部９が衛星を異常と判定した結果、位置算出できなく
なってしまった場合には、その衛星に関して、前回測位
位置を受信機仮定点として算出した近似距離は正しく、
擬似距離に誤りが含まれているものと推定し、擬似距離
を近似距離から（式４）を用いて逆算して補正する。た
だし、（式４）における時計誤差による距離（ΔＳ）に
ついては、０とする。測位計算部８は、擬似距離が補正
された衛星も含む各衛星の擬似距離及び近似近似を用い
て測位計算を実施し、位置を算出する。Therefore, if the pseudorange correction unit 14 cannot determine the position as a result of the abnormal satellite determination unit 9 determining that the satellite is abnormal, the previous positioning position for that satellite is set as the receiver assumption point. The calculated approximate distance is correct,
It is estimated that the pseudo-range includes an error, and the pseudo-range is back-calculated from the approximate distance using (Equation 4) and corrected. However, the distance (ΔS) due to the clock error in (Equation 4) is set to 0. The positioning calculation unit 8 performs positioning calculation using the pseudo range and approximate approximation of each satellite including the satellite whose pseudo range is corrected, and calculates the position.
【００８２】このように、このＧＰＳ受信機では、マル
チパス等の影響を受けていると判定された衛星につい
て、近似距離をもとに擬似距離を補正して位置算出に使
用することにより、測位精度を極端に悪化させることな
く、測位頻度を落とさないようにすることができる。As described above, in this GPS receiver, the positioning of satellites determined to be affected by multipath or the like is corrected by correcting the pseudorange based on the approximate distance and used for position calculation. It is possible to prevent the positioning frequency from dropping without extremely deteriorating the accuracy.
【００８３】（第１２の実施形態）第１２の実施形態で
は、マルチパス等の影響を受けている衛星のデータを、
最も仰角の高い衛星のデータを用いて補正する方法につ
いて説明する。ＧＰＳ受信機の構成は、第１１の実施形
態（図１１）と同じである。異常衛星算出部９で異常と
判定された結果、測位計算に使用可能な衛星数を確保で
きずに、位置算出率が減少してしまう可能性がある場合
に、最も仰角の高い衛星のデータを用いて異常衛星のデ
ータを補正する。(Twelfth Embodiment) In the twelfth embodiment, data of satellites affected by multipath,
The method of correction using the data of the satellite with the highest elevation angle will be described. The configuration of the GPS receiver is the same as that of the eleventh embodiment (FIG. 11). As a result of the abnormal satellite calculation unit 9 determining that there is an abnormality, if the number of satellites that can be used for positioning calculation cannot be secured and the position calculation rate may decrease, the data of the satellite with the highest elevation angle is displayed. Use it to correct the abnormal satellite data.
【００８４】既に説明したように、仰角が小さな衛星ほ
どマルチパス等の影響を受ける可能性が高く、仰角が高
い衛星ほどマルチパスの影響を受けにくい。ところで、
仮定した受信機位置が正しいと仮定すると、衛星毎の擬
似距離の差と、近似距離の差とは一致すると考えられ
る。反対に、一致しない場合には、擬似距離に何らかの
誤差が発生したと考えられる。As described above, a satellite with a smaller elevation angle is more likely to be affected by multipath, and a satellite with a higher elevation angle is less susceptible to multipath. by the way,
Assuming that the assumed receiver position is correct, it is considered that the difference in pseudorange for each satellite and the difference in approximate range match. On the other hand, if they do not match, it is considered that some error has occurred in the pseudorange.
【００８５】そこで、擬似距離補正部14は、最も仰角の
高い衛星の近似距離と、異常と判定された衛星の近似距
離との差を求める。また、同じように、最も仰角の高い
衛星の擬似距離と、異常と判定された衛星の擬似距離と
の差を求める。近似距離で求めた差と、擬似距離で求め
た差とが一致するように、異常と判定された衛星の擬似
距離を補正する。Therefore, the pseudorange correction unit 14 obtains the difference between the approximate distance of the satellite with the highest elevation angle and the approximate distance of the satellite determined to be abnormal. Similarly, the difference between the pseudorange of the satellite with the highest elevation angle and the pseudorange of the satellite determined to be abnormal is calculated. The pseudorange of the satellite determined to be abnormal is corrected so that the difference obtained by the approximate distance and the difference obtained by the pseudorange match.
【００８６】図１２は、具体的な処理内容を示したフロ
ーチャートである。測位計算で使用する最も仰角の高い
衛星を基準衛星として選択する（ステップ１）。次に、
異常衛星判定部９で異常と判定された衛星について、近
似距離を計算し、基準衛星の近似距離と比較することに
より、その伝搬距離差を求める。次に、基準衛星の擬似
距離と異常と判定された衛星の擬似距離とを比較する。
理想状態であれば、近似距離から算出した伝搬距離差と
擬似距離から算出した伝播距離差とは等しくなるが、マ
ルチパス等の影響が発生した場合には、擬似距離が異常
な値になる（ステップ２）。FIG. 12 is a flow chart showing the specific processing contents. The satellite with the highest elevation angle used in the positioning calculation is selected as the reference satellite (step 1). next,
The approximate distance of the satellite determined to be abnormal by the abnormal satellite determination unit 9 is calculated and compared with the approximate distance of the reference satellite to determine the propagation distance difference. Next, the pseudo range of the reference satellite is compared with the pseudo range of the satellite determined to be abnormal.
In the ideal state, the propagation distance difference calculated from the approximate distance is equal to the propagation distance difference calculated from the pseudo distance, but when an influence such as multipath occurs, the pseudo distance becomes an abnormal value ( Step 2).
【００８７】そこで、近似距離から求めた伝搬距離差
と、擬似距離から求めた伝搬距離差とが等しくなるよう
に、擬似距離の補正量を算出する（ステップ３）。求め
た補正量を使用して、擬似距離を再計算して、位置算出
を行う（ステップ４）。Therefore, the correction amount of the pseudo distance is calculated so that the propagation distance difference obtained from the approximate distance is equal to the propagation distance difference obtained from the pseudo distance (step 3). Using the calculated correction amount, the pseudo distance is recalculated to calculate the position (step 4).
【００８８】このように、異常と判定された衛星の擬似
距離を補正して位置算出に用いることにより、位置算出
率の極端な劣化を防ぐことが可能となる。As described above, by correcting the pseudorange of the satellite determined to be abnormal and using it for position calculation, it is possible to prevent extreme deterioration of the position calculation rate.
【００８９】[0089]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のＧＰＳ受信機では、測位計算のために算出した擬似距
離と近似距離とを用いて、マルチパス等の影響を受けて
いる衛星を判定することができ、この衛星を判定するた
めだけのデータを別途算出する必要が無く、少ない負担
で効率的な判定処理が可能である。As is apparent from the above description, in the GPS receiver of the present invention, the satellite affected by multipath or the like is detected by using the pseudo distance and the approximate distance calculated for the positioning calculation. It is possible to make a determination, and it is not necessary to separately calculate data only for determining this satellite, and efficient determination processing can be performed with a small burden.
【００９０】連立方程式を解くために十分な衛星数が確
保できない場合には、マルチパス等の影響を受けている
衛星のデータを補正して位置算出に使用することがで
き、位置算出率の極端な低下を防ぐことができる。When a sufficient number of satellites to solve the simultaneous equations cannot be secured, the data of satellites affected by multipath and the like can be corrected and used for position calculation. Can be prevented from falling.
【図１】本発明の第１の実施形態におけるＧＰＳ受信機
の構成を示すブロック図、FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a GPS receiver according to a first embodiment of the present invention,
【図２】本発明の第２の実施形態におけるＧＰＳ受信機
の構成を示すブロック図、FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a GPS receiver according to a second embodiment of the present invention,
【図３】本発明の第３の実施形態におけるＧＰＳ受信機
の処理フロー図、FIG. 3 is a processing flowchart of a GPS receiver according to a third embodiment of the present invention,
【図４】本発明の第４の実施形態におけるＧＰＳ受信機
の処理フロー図、FIG. 4 is a processing flowchart of a GPS receiver according to a fourth embodiment of the present invention,
【図５】本発明の第５の実施形態におけるＧＰＳ受信機
の処理フロー図、FIG. 5 is a processing flow chart of a GPS receiver according to a fifth embodiment of the present invention,
【図６】本発明の第６の実施形態におけるＧＰＳ受信機
の処理フロー図、FIG. 6 is a processing flowchart of a GPS receiver according to a sixth embodiment of the present invention,
【図７】本発明の第７の実施形態におけるＧＰＳ受信機
の処理フロー図、FIG. 7 is a processing flowchart of a GPS receiver according to a seventh embodiment of the present invention,
【図８】本発明の第８の実施形態におけるＧＰＳ受信機
の構成を示すブロック図、FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a GPS receiver according to an eighth embodiment of the present invention,
【図９】本発明の第９の実施形態におけるＧＰＳ受信機
の構成を示すブロック図、FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a GPS receiver according to a ninth embodiment of the present invention,
【図１０】本発明の第１０の実施形態におけるＧＰＳ受
信機の構成を示すブロック図、FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a GPS receiver according to a tenth embodiment of the present invention,
【図１１】本発明の第１１の実施形態におけるＧＰＳ受
信機の構成を示すブロック図、FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a GPS receiver according to an eleventh embodiment of the present invention,
【図１２】本発明の第１２の実施形態におけるＧＰＳ受
信機の処理フロー図、FIG. 12 is a processing flowchart of the GPS receiver according to the twelfth embodiment of the present invention,
【図１３】従来のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a conventional GPS receiver.
１ アンテナ部 ２ 検波部 ３ データ解析部 ４ 送信時刻計算部 ５ 軌道計算部 ６ 擬似距離計算部 ７ 近似距離計算部 ８ 測位計算部 ９ 異常衛星判定部 10 ＤＧＰＳ情報受信部 11 誤差推定値算出部 12 重み付け部 13 追尾時定数決定部 14 擬似距離補正部 1 antenna part 2 Detection section 3 Data analysis section 4 Transmission time calculator 5 Orbit calculator 6 Pseudo distance calculator 7 Approximate distance calculator 8 Positioning calculation section 9 Abnormal satellite determination unit 10 DGPS information receiver 11 Estimated error value calculator 12 Weighting section 13 Tracking time constant determination unit 14 Pseudo distance correction section
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J062 AA08 AA13 CC07 DD13 DD15 DD22 DD23 DD24 EE01 EE02 EE04 FF01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 5J062 AA08 AA13 CC07 DD13 DD15 DD22 DD23 DD24 EE01 EE02 EE04 FF01
Claims (14)
と、複数の衛星からの受信信号を復調する検波部と、復
調した信号から衛星航法メッセージを集めて解析するデ
ータ解析部と、衛星から信号が送信された送信時刻を算
出する送信時刻計算部と、衛星での前記送信時刻と受信
機での受信時刻との差から擬似距離と呼ぶ電波の伝搬距
離を算出する擬似距離計算部と、前記衛星航法メッセー
ジから前記送信時刻での衛星座標位置を算出する軌道計
算部と、前記衛星座標位置から受信機概略座標位置まで
の近似距離と呼ぶ座標空間距離を算出する近似距離計算
部と、複数の衛星から求めた前記近似距離及び擬似距離
を用いて受信機位置を算出する測位計算部とを備える航
法衛星信号受信機において、 前記近似距離と前記擬似距離との差分値を誤差許容範囲
と比較して、前記差分値が前記誤差許容範囲を超える衛
星を識別する異常衛星判定部を備え、前記測位計算部
は、前記異常衛星判定部が識別した衛星の前記近似距離
及び擬似距離を、少なくともそのままで使用することは
ぜずに、前記受信機位置を算出することを特徴とする航
法衛星信号受信機。1. An antenna unit for receiving radio waves from a satellite, a detection unit for demodulating received signals from a plurality of satellites, a data analysis unit for collecting and analyzing satellite navigation messages from the demodulated signals, and a signal from the satellite. A transmission time calculation unit that calculates a transmission time when the transmission was performed, a pseudo distance calculation unit that calculates a propagation distance of a radio wave called a pseudo distance from a difference between the transmission time at the satellite and the reception time at the receiver, and An orbit calculation unit that calculates a satellite coordinate position at the transmission time from a satellite navigation message; an approximate distance calculation unit that calculates a coordinate space distance called an approximate distance from the satellite coordinate position to the receiver approximate coordinate position; In a navigation satellite signal receiver including a positioning calculation unit that calculates a receiver position using the approximate distance and the pseudo distance obtained from a satellite, a difference value between the approximate distance and the pseudo distance is an error. An abnormal satellite determination unit that identifies a satellite whose difference value exceeds the allowable error range as compared with the allowable range, and the positioning calculation unit includes the approximate distance and pseudorange of the satellite identified by the abnormal satellite determination unit. The navigation satellite signal receiver is characterized in that the receiver position is calculated at least without being used as it is.
情報受信部を備え、前記補正情報受信部が前記補正情報
を取得したとき、前記異常衛星判定部で使用する前記誤
差許容範囲を狭めることを特徴とする請求項１に記載の
航法衛星信号受信機。2. A correction information receiving unit for acquiring correction information of a navigation satellite signal, wherein when the correction information receiving unit acquires the correction information, the allowable error range used by the abnormal satellite determination unit is narrowed. The navigation satellite signal receiver according to claim 1.
算出したとき、前記位置の算出に使用した衛星の配置に
基づいてＤＯＰ（Dilution Of Precision）値を算出
し、前記ＤＯＰ値に基づいて前記異常衛星判定部で使用
する前記誤差許容範囲を設定することを特徴とする請求
項１に記載の航法衛星信号受信機。3. The positioning calculation unit, when calculating the position of the receiver, calculates a DOP (Dilution Of Precision) value based on the constellation of the satellites used to calculate the position, and based on the DOP value. The navigation satellite signal receiver according to claim 1, wherein the allowable error range used by the abnormal satellite determination unit is set.
許容範囲を、受信機の移動速度に応じて設定することを
特徴とする請求項１に記載の航法衛星信号受信機。4. The navigation satellite signal receiver according to claim 1, wherein the allowable error range used by the abnormal satellite determination unit is set according to the moving speed of the receiver.
許容範囲を、衛星からの電波が遮断している遮断時間の
長さに応じて設定することを特徴とする請求項１に記載
の航法衛星信号受信機。5. The navigation system according to claim 1, wherein the allowable error range used by the abnormal satellite determination unit is set according to a length of a cutoff time during which a radio wave from the satellite is cut off. Satellite signal receiver.
ける前記近似距離と前記擬似距離との差分値の平均を基
準値とし、各衛星の前記近似距離と前記擬似距離との差
分値から前記基準値を引いた値を判定値とし、前記判定
値を前記誤差許容範囲と比較して、前記判定値が前記誤
差許容範囲を超える衛星を識別することを特徴とする請
求項１に記載の航法衛星信号受信機。6. The abnormal satellite determination unit uses the average of the difference values between the approximate distance and the pseudo range for all satellites as a reference value, and determines the difference value between the approximate distance and the pseudo range for each satellite from the difference value. The navigation according to claim 1, wherein a value obtained by subtracting a reference value is used as a judgment value, and the judgment value is compared with the error allowable range to identify a satellite whose judgment value exceeds the error allowable range. Satellite signal receiver.
衛星の前記近似距離と前記擬似距離との差分値を基準値
とし、各衛星の前記近似距離と前記擬似距離との差分値
から前記基準値を引いた値を判定値とし、前記判定値を
前記誤差許容範囲と比較して、前記判定値が前記誤差許
容範囲を超える衛星を識別することを特徴とする請求項
１に記載の航法衛星信号受信機。7. The abnormal satellite determination unit uses the difference value between the approximate distance and the pseudo range of the satellite with the highest elevation angle as a reference value, and determines the difference value between the approximate distance and the pseudo range of each satellite from the difference value. The navigation according to claim 1, wherein a value obtained by subtracting a reference value is used as a judgment value, and the judgment value is compared with the error allowable range to identify a satellite whose judgment value exceeds the error allowable range. Satellite signal receiver.
の差分値の分散値から、前記測位計算部が算出した前記
受信機位置に含まれる誤差を推定する誤差推定値算出部
を備え、前記測位計算部が算出した前記受信機位置と前
記誤差推定値算出部が推定した誤差とを出力することを
特徴とする請求項１に記載の航法衛星信号受信機。8. An error estimation value calculation unit that estimates an error included in the receiver position calculated by the positioning calculation unit from a variance value of a difference value between the approximate distance and the pseudo distance of each satellite, The navigation satellite signal receiver according to claim 1, wherein the receiver position calculated by the positioning calculation unit and the error estimated by the error estimated value calculation unit are output.
に使用する連立方程式に対して、各衛星の前記近似距離
と前記擬似距離との差分値に基づいて重み付けを行う重
み付け部を備え、前記測位計算部は、前記重み付け部に
より重み付けがされた連立方程式を用いて最小２乗法に
より前記受信機位置を算出することを特徴とする請求項
１に記載の航法衛星信号受信機。9. A weighting unit that weights the simultaneous equations used by the positioning calculation unit to calculate the receiver position based on a difference value between the approximate distance and the pseudo distance of each satellite, The navigation satellite signal receiver according to claim 1, wherein the positioning calculation unit calculates the receiver position by a least-squares method using simultaneous equations weighted by the weighting unit.
る前記近似距離と前記擬似距離との差分値の平均値を基
準値とし、各衛星の前記近似距離と前記擬似距離との差
分値から前記基準値を引いた値の逆数を、前記連立方程
式の重み付け係数とすることを特徴とする請求項９に記
載の航法衛星信号受信機。10. The weighting unit uses, as a reference value, an average value of difference values between the approximate distance and the pseudo distance in all satellites, and the reference value is calculated from a difference value between the approximate distance and the pseudo distance for each satellite. The navigation satellite signal receiver according to claim 9, wherein a reciprocal of a value obtained by subtracting the value is used as a weighting coefficient of the simultaneous equations.
ndom Noise）位相の追尾時定数を決定する追尾時定数決
定部を備え、前記追尾時定数決定部は、前記近似距離と
前記擬似距離との差分値が大きな衛星に対して前記追尾
時定数を小さく設定することを特徴とする請求項１に記
載の航法衛星信号受信機。11. A PRN (Psude Ra) used in the detection section.
ndom Noise) comprises a tracking time constant determining unit that determines a tracking time constant of the phase, and the tracking time constant determining unit reduces the tracking time constant for a satellite having a large difference value between the approximate distance and the pseudo range. The navigation satellite signal receiver according to claim 1, wherein the navigation satellite signal receiver is set.
前記擬似距離を補正する擬似距離補正部を備え、前記擬
似距離補正部は、前記異常衛星判定部が識別した異常衛
星を含めないと所定の受信衛星数が得られないとき、前
記異常衛星の前記擬似距離を補正し、前記測位計算部
は、前記擬似距離補正部が補正した前記擬似距離を用い
て前記受信機位置を算出することを特徴とする請求項１
に記載の航法衛星信号受信機。12. A pseudorange correction unit for correcting the pseudorange of the satellite identified by the abnormal satellite determination unit, wherein the pseudorange correction unit determines that the abnormal satellite identified by the abnormal satellite determination unit is not included. When the number of receiving satellites is not obtained, the pseudorange of the abnormal satellite is corrected, and the positioning calculation unit calculates the receiver position by using the pseudorange corrected by the pseudorange correction unit. Claim 1 characterized by
Navigation satellite signal receiver described in.
から求めた前記近似距離を正しいものと見て、前記近似
距離から前記擬似距離を逆算して前記擬似距離の補正値
を求めることを特徴とする請求項１２に記載の航法衛星
信号受信機。13. The pseudo-range correcting unit, assuming that the approximate distance obtained from the abnormal satellite is correct, calculates the pseudo-range backward from the approximate distance to obtain a correction value of the pseudo-range. The navigation satellite signal receiver according to claim 12.
の前記近似距離と他の衛星の近似距離との差分が、前記
異常衛星の前記擬似距離と前記他の衛星の擬似距離との
差分と一致するように、前記異常衛星の擬似距離の補正
値を求めることを特徴とする請求項１２に記載の航法衛
星信号受信機。14. The pseudorange correcting unit determines that a difference between the approximate distance of the abnormal satellite and an approximate distance of another satellite is a difference between the pseudorange of the abnormal satellite and a pseudorange of the other satellite. 13. The navigation satellite signal receiver according to claim 12, wherein the correction value of the pseudorange of the abnormal satellite is obtained so as to match.
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