JP2003270320A

JP2003270320A - 測位装置

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Publication number: JP2003270320A
Application number: JP2002067186A
Authority: JP
Inventors: Yuji Omura; 祐司大村; Masayuki Saito; 雅行齋藤; Tadanobu Oge; 忠信大毛
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: JP3853676B2

Abstract

(57)【要約】【課題】各アンテナで異なる測位衛星が観測できる場
合に、その観測データをアンテナ間で相互に変換可能と
する測位装置を実現する。【解決手段】複数のアンテナの各々で観測できない特
定測位衛星がある場合に、この特定測位衛星を観測でき
ているアンテナによる受信信号から受信機が得た観測信
号を、上記特定測位衛星を観測できないアンテナに接続
された受信機の観測信号に相当する変換観測信号へ変換
する観測信号変換手段を備え、測位計算手段は観測信号
変換手段により変換された変換観測信号と衛星座標位置
に基づいて受信機の測位座標を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、測位衛星や測位
衛星に類する装置からの信号を受信して測位計算を行う
測位装置に関し、特に自動車、鉄道車両、船舶などのよ
うな大きな構造体の位置や姿勢を検出する測位装置に関
するものである。以降の記述で測位衛星もしくは衛星と
記載したものは、特に記載がない限り測位衛星に類する
装置を含むものとする。

【０００２】

【従来の技術】構造体の姿勢を検出する従来の測位装置
としては、例えば「Global Positioning System: Theor
y and Applications, Volume II, Chapter 19. Attitud
e Determination」がある。図７は、かかる従来の測位
装置における２つの受信機間の基線ベクタｘと測位衛星
ｊの観測信号との関係を示した模式図である。

【０００３】図７において、６１は受信機Ａ、６２は受
信機Ｂ、６３は受信機Ａ６１から受信機Ｂ６２への基線
ベクタｘ、６４が測位衛星ｊの電波面、６５が測位衛星
ｊと受信機Ａ６１間の疑似距離、６６が測位衛星ｊと受
信機Ｂ６２間の疑似距離、６７が受信機間疑似距離差、
６８が受信機から測位衛星ｊへの視線ベクタｓ_ｊ、６９
が波長λである。

【０００４】受信機Ａ６１、Ｂ６２は測位衛星ｊとの間
の距離（擬似距離）を電波の伝播時間で計測する。伝播
時間の計測に用いる上記受信機毎に備えられた各々の時
計の時刻誤差（時計誤差）が０であると仮定すると、測
位衛星ｊと受信機Ａ６１間の疑似距離６５と、測位衛星
ｊと受信機Ｂ６２間の疑似距離６６との差分である受信
機間疑似距離差６７は、基線ベクタｘ６３と受信機から
測位衛星ｊへの視線ベクタｓ_ｊ６８の内積に等しくな
る。

【０００５】ここで、受信機から測位衛星ｊへの視線ベ
クタｓ_ｊ６８は長さが１であると定義している。この関
係式を同時に観測される複数の測位衛星ｊや、複数の基
線ベクタｘ６３に対して適用した連立方程式を構成し、
これに収束計算を行うことで複数の基線ベクタｘ６３を
求めることが可能である。

【０００６】先に時計誤差を０と仮定したが、前記連立
方程式に時計誤差変数を組み込むことは可能であり、時
計誤差は０でなくても良い。なお、基線ベクタｘ６３の
向きを決定する際に、基線ベクタｘ６３の長さが既知で
ある場合には観測衛星数を一つ減らすことが可能であ
る。さらに、各アンテナに対応した受信機間の時計誤差
が０であれば、観測衛星数をさらに一つ減らすことが可
能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の測位装置は、以
上のような方式を用いて構造体の姿勢を検出していた
が、姿勢と同時にアンテナの位置を計算するためには、
アンテナの位置を表現する３変数と、受信機時計の誤差
である１変数とで、合計４つの変数を解くことが必要と
なり、これ以外に変数が無い場合でも、最低４つの連立
方程式を連立させる必要がある。即ち、観測衛星数は最
低でも４つ必要とされる。

【０００８】また、市街地においては、周辺の建物など
の配置が複雑であり、測位衛星ｊの電波をアンテナが受
信する際の妨げとなる。精度良く測位計算を行うために
は、多くの測位衛星の電波を障害物の影響なくアンテナ
で受信する必要がある。このような、測位衛星の観測条
件は頻繁に変動するため、安定した測位計算を継続する
ことは困難である。

【０００９】この発明は以上のような問題を解決するた
めになされたものであり、各アンテナで異なる測位衛星
が観測できる場合に、その観測データをアンテナ間で相
互に変換可能とする測位装置を実現することを目的とす
る。すなわち、各アンテナの観測衛星数は、複数のアン
テナで観測された観測衛星の総和とすることが可能にな
り、測位衛星の観測条件を改善することができる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る測位装置
は、測位対象物上に相互に離間して設けられ、複数の測
位衛星からの信号を受信する複数のアンテナと、上記複
数のアンテナによる受信信号に基づいて各アンテナが観
測した上記測位衛星の観測信号と衛星座標位置とを得る
受信機と、上記受信機からの上記測位衛星の観測信号と
衛星座標位置とに基づいて上記アンテナの測位座標を計
算する測位計算手段と、所定の座標軸に対する上記測位
対象物の回転角に基づいて測位対象物の姿勢情報を検出
する姿勢検出手段と、上記複数のアンテナの各々で観測
できない特定測位衛星がある場合に、この特定測位衛星
を観測できている上記アンテナによる受信信号から上記
受信機が得た観測信号を、上記特定測位衛星を観測でき
ないアンテナに接続された受信機の観測信号に相当する
変換観測信号へ変換する観測信号変換手段とを備え、上
記測位計算手段は、上記観測信号変換手段により変換さ
れた変換観測信号と上記衛星座標位置に基づいて、上記
受信機の測位座標を計算するものである。

【００１１】また、上記受信機は、上記複数のアンテナ
に対応した複数個からなり、上記測位計算手段は、少な
くとも上記受信機毎に得られた観測信号に基づいて上記
各受信機の測位座標を計算するものである。

【００１２】また、上記姿勢検出手段は、上記姿勢情報
として上記複数のアンテナ間における基線ベクタを検出
し、上記観測信号変換手段は、上記複数の受信機により
得た複数の衛星座標位置と複数の観測信号に基づいて、
概略測位を計算する概略測位計算手段と、上記測位計算
機により計算された上記各アンテナの測位座標と、上記
概略測位計算手段により計算された概略測位とに基づい
て、適切な概略位置を選択する概略位置決定手段と、上
記概略位置決定手段により選択された概略位置と、上記
複数の受信機により得られた衛星座標位置と、上記姿勢
情報検出手段による姿勢情報とに基づいて、複数の衛星
視線ベクタを計算する視線ベクタ計算手段と、上記基線
ベクタと上記衛星視線ベクタとにより上記複数の受信機
による観測信号の補正量を計算し、該補正量に基づいて
上記観測信号を上記変換観測信号へ変換する変換計算手
段とを備えたものである。

【００１３】また、上記複数の受信機は、上記測位衛星
との距離測定に要する内蔵時計を備え、上記観測信号変
換手段は、上記複数の受信機により共通して得られた測
位衛星の観測信号と、該観測信号と上記変換計算手段に
より変換された変換観測信号との比較に基づいて変換し
た上記受信機毎の変換観測信号とをそれぞれ比較するこ
とにより、上記各受信機間の内蔵時計の誤差を算出する
時計誤差算出手段を備え、この時計誤差算出手段により
算出された内蔵時計の誤差に基づいて上記受信機毎の変
換観測信号を補正するものである。

【００１４】また、上記概略測位計算手段は、上記測位
計算手段により計算された上記アンテナの測位座標の入
力がないとき、或いは上記概略位置決定手段により選択
された概略位置が劣悪であるときに、上記時計誤差算出
手段により算出された内蔵時計の誤差の出力に基づいて
上記概略位置の代替えとなる概略測位出力を計算するも
のである。

【００１５】また、上記受信機は、単一の受信機からな
るものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態に
係る測位装置の全体ブロック図および測位装置を設置す
る構造体を示す構成図である。以下に図１における測位
装置の構成について説明する。図１において、１は測位
装置、２は測位対象物となる構造体、３は構造体２に搭
載された姿勢検出器、４はＧＰＳアンテナＡ、５はＧＰ
ＳアンテナＢであり、これらＧＰＳアンテナＡ４および
ＧＰＳアンテナＢ５は互いに離間して構造体２に配置さ
れている。

【００１７】６はＧＰＳアンテナＡ４に対応したＧＰＳ
受信機Ａ、７はＧＰＳアンテナＢ５に対応したＧＰＳ受
信機Ｂである。８は観測信号変換器、９および１０は測
位計算機である。

【００１８】以下は信号または情報を示すものであり、
１１は受信機Ａ衛星座標、１２は受信機Ｂ衛星座標、１
３は受信機Ａ観測信号、１４は受信機Ｂ観測信号、１５
は姿勢情報である。これらの信号または情報は、同時に
観測された複数の測位衛星の信号または情報の集合であ
る。さらに、１６は受信機Ａ変換観測信号、１７は受信
機Ｂ変換観測信号、１８は受信機Ａ測位座標、１９は受
信機Ｂ測位座標である。また、受信機Ａ変換観測信号１
６、受信機Ｂ変換観測信号１７も同様に、複数の測位衛
星の信号の集合である。

【００１９】次に、上記構成における測位装置の動作に
ついて説明する。はじめに、姿勢検出器３は、例えば３
軸ジャイロ装置のようなもので、各時刻における構造体
２の姿勢を３次元で検出し、姿勢情報１５を出力する。
姿勢情報１５は、例えば３軸ジャイロ装置の場合には３
つの直交する各座標軸まわりの回転角の集合として表現
される。

【００２０】ＧＰＳ受信機Ａ６とＧＰＳ受信機Ｂ７は各
々ＧＰＳアンテナＡ４およびＧＰＳアンテナＢ５が受信
した信号を処理し、各受信機で観測した測位衛星全てに
対する測位衛星の座標位置を計算して受信機Ａ衛星座標
１１、受信機Ｂ衛星座標１２として出力する。また、測
位衛星と各ＧＰＳアンテナとの間の伝搬距離情報を受信
機Ａ観測信号１３、および受信機Ｂ観測信号１４として
出力する。

【００２１】観測信号変換器８は、これらの出力信号１
１〜１５と、受信機Ａ測位座標１８、受信機Ｂ測位座標
１９を入力とする。そして、ＧＰＳ受信機Ａ６とＧＰＳ
受信機Ｂ７の双方では観測できないが、他方のＧＰＳ受
信機でのみ観測できる測位衛星の観測信号を抽出する。

【００２２】例えば、ここではＧＰＳ受信機Ａ６にのみ
観測できる測位衛星がある場合、ＧＰＳ受信機Ａ６で観
測できている受信機Ａ観測信号１３から観測信号変換器
８により該当する観測信号部分を抽出し、この抽出した
観測信号を受信機Ｂ変換観測信号１７に変換して出力す
る。また、同様にして、ＧＰＳ受信機Ｂ７にのみ観測で
きる測位衛星がある場合、ＧＰＳ受信機Ｂ７で観測でき
ている受信機Ｂ観測信号１４から観測信号変換器８によ
り該当する観測信号部分を抽出し、この抽出した観測信
号を受信機Ａ変換観測信号１６に変換して出力する。

【００２３】測位計算機９は、ＧＰＳ受信機Ａ６の出力
である受信機Ａ観測信号１３、および観測信号変換器８
により変換された受信機Ａ変換観測信号１６と、ＧＰＳ
受信機Ａ６の出力である受信機Ａ衛星座標１１と、ＧＰ
Ｓ受信機Ｂ７の出力である受信機Ｂ衛星座標１２とに基
づいてＧＰＳアンテナＡ４の位置の測位計算を行う。

【００２４】同様にして、測位計算機１０においても、
ＧＰＳ受信機Ｂ７の出力である受信機Ｂ観測信号１４、
および観測信号変換器８により変換された受信機Ｂ変換
観測信号１７と、ＧＰＳ受信機Ｂ７の出力である受信機
Ｂ衛星座標１２と、ＧＰＳ受信機Ａ６の出力である受信
機Ａ衛星座標１１とに基づいてＧＰＳアンテナＢ５の位
置の測位計算を行う。

【００２５】このように各測位計算機９，１０は上記測
位計算の結果により求まるアンテナ座標位置を受信機Ａ
測位座標１８と受信機Ｂ測位座標１９として出力する。
なお、測位計算機９，１０は要求される精度で測位計算
ができない場合は、明らかに不正である座標、例えば原
点座標を出力して測位計算ができなかったという情報を
出力する。

【００２６】以上のように、本実施の形態に係る測位装
置によれば、測位装置１と構造体２を構成することで、
ＧＰＳアンテナＡ４とＧＰＳアンテナＢ５の一方でしか
受信できない測位衛星に対しても他方のアンテナの観測
信号に変換が可能になるため、周辺環境が複雑な市街地
などにおいても測位環境の劣化を防止することができ
る。

【００２７】次に、上述した本実施の形態に係る測位装
置をより詳細に説明するべく、図２〜６を用いて、図１
における測位装置の観測信号変換器８の構成および動作
について記載する。

【００２８】図２は本実施の形態における観測信号変換
器８の内部ブロック図を示したものであり、以下に構成
について説明する。図２において、２１は概略測位計算
機、２２は概略位置決定回路、２３は視線ベクタ計算
機、２４は変換計算機である。以下は信号または情報を
示すものであり、２５は概略測位出力、２６は概略位
置、２７は衛星視線ベクタ、２８は基線ベクタ、２９は
受信機Ｂ時計誤差である。

【００２９】次いで、上記構成における観測信号変換器
８の動作について説明する。概略測位計算機２１は、Ｇ
ＰＳアンテナＡ４およびＧＰＳアンテナＢ５の概略位置
として使用する概略測位出力２５を計算する。この概略
測位出力２５は、受信機Ａ測位座標１８と受信機Ｂ測位
座標１９が出力されていないか、測位精度が劣悪で概略
位置２６として有効でない場合に、代替えとして使用す
る。

【００３０】また、概略測位計算機２１は、各受信機単
独で要求される精度で測位計算ができないと判断した場
合には、ＧＰＳアンテナＡ４およびＧＰＳアンテナＢ５
が略同一位置にあると想定し、ＧＰＳ受信機Ａ６とＧＰ
Ｓ受信機Ｂ７の両方の出力を用いて概略位置２６を計算
する。

【００３１】このとき、受信機Ａ観測信号１３と受信機
Ｂ観測信号１４は、異なる受信機が内蔵した異なる時計
を用いて各受信機と測位衛星との距離を観測しているた
め、両者を組み合わせて測位計算するためには、受信機
間の時計誤差を補償する必要がある。そのため、例えば
ＧＰＳ受信機Ａ６の内臓時計を基準としたＧＰＳ受信機
Ｂ７の内臓時計の時計誤差を、図６で後述する変換計算
機２４により観測信号次元に換算した受信機Ｂ時計誤差
２９を生成し、概略測位計算機２１における上記概略測
位計算に用いる。なお、上記概略測位計算機２１におけ
る動作については図３を用いて後述する。

【００３２】概略位置決定回路２２は、受信機Ａ測位座
標１８、受信機Ｂ側測位座標１９、および概略測位出力
２５の３つの入力情報から適切な概略位置２６を決定す
る。

【００３３】また、視線ベクタ計算機２３は、上記概略
位置決定回路２２で決定された概略位置２６と、姿勢検
出器３により検出された姿勢情報１５と、受信機Ａ衛星
座標１１および受信機Ｂ衛星座標１２とを用いて各観測
測位衛星に対する測位衛星の方向を示す衛星視線ベクタ
２７を生成する。この衛星視線ベクタ２７は構造体２の
ローカルな座標系に座標変換されている。

【００３４】変換計算機２４は、構造体２のローカル座
標系において、ＧＰＳアンテナＡ４を基準としたＧＰＳ
アンテナＢ５を示す構造体２のローカル座標の基線ベク
タ２８と、衛星視線ベクタ２７とを用いて各測位衛星の
観測信号に対応する補正量を計算し、受信機Ａ観測信号
１３或いは受信機Ｂ観測信号１４を補正量に基づいて変
換した受信機Ａ変換観測信号１６および受信機Ｂ変換観
測信号１７を出力する。

【００３５】なお、変換計算機２４では、２つのＧＰＳ
受信機で同時に観測された観測信号と、姿勢情報１５と
から上述した受信機Ｂ時計誤差２９が生成されている。

【００３６】図３は、上記図２における概略測位計算機
２１の詳細ブロック図であり、図３において、３１，３
２はＤＯＰ計算機（ＤＯＰ；Dilution of precisio
n）、３３は受信機選択回路、３４は概略測位計算部、
３５は遅延回路、３６は減算器である。３７は受信機選
択回路３３の出力である概略測位モードである。

【００３７】前回の時刻に行った測位計算の結果を測位
計算の初期値に使用するために遅延回路３５を用いてい
る。ＤＯＰ計算機３１，３２は各ＧＰＳ受信機で観測し
た測位衛星の座標位置と、遅延回路３５を介して得られ
た概略位置２６とを用いて、測位衛星の幾何学的な配置
を原因とする測位結果の精度劣化の割合を示す値である
ＤＯＰを計算して出力する。

【００３８】受信機選択回路３３は、ＤＯＰ計算機３
１，３２の出力値に基づいて概略測位計算部３４の計算
方法を指示する概略測位モード３７を生成する。この概
略測位モード３７は、概略測位計算部３４において測位
計算に使用する観測信号の選択信号としての役割を果た
す。

【００３９】例えば、ＤＯＰ計算３１，３２の出力値の
双方が所定値より大きい場合には、全ての観測信号（受
信機Ａ観測信号１３および受信機Ｂ観測信号１４の双
方）を用いて概略測位計算を行う指示を与える概略測位
モード３７を生成する。

【００４０】それ以外の場合にはＤＯＰ計算機３１，３
２の出力値のうち小さい方を識別し、出力値が等しい場
合にはどちらかを任意に選択する。即ち、ＤＯＰ計算機
３１の出力値が小さい場合は、ＧＰＳ受信機Ａ６による
受信機Ａ観測信号１３だけを用いた概略計算を行う指示
を与える概略測位モード３７を生成し、ＤＯＰ計算機３
２の出力値が小さい場合は、ＧＰＳ受信機Ｂ７による受
信機Ｂ観測信号１４だけを用いた概略測位モード３７を
生成する。

【００４１】以上のように、概略測位計算部３４は、上
記概略測位モード３７の指示にしたがって測位計算に採
用する観測信号、即ち観測衛星を選択し、選択した観測
信号に基づいて測位計算を行い、概略測位出力２５を出
力する。

【００４２】また、受信機Ｂ観測信号１４は、受信機Ａ
観測信号１３に対する受信機Ｂ時計誤差２９を、減算器
３６を用いて減算され、受信機Ａ観測信号１３と同じ時
計で観測した信号に変換されている。

【００４３】図４は、上記図２における概略位置決定回
路２２の詳細ブロック図であり、図４において、３８は
距離計算機、３９は精度判定器、４０は選択回路であ
る。距離計算機３８は、受信機Ａ測位座標１８、受信機
Ｂ測位座標１９、および概略測位出力２５による３つの
位置間隔の距離を計算する。

【００４４】精度判定器３９は、上記距離計算機３８に
より計算された３つの距離を用いて３情報間の相関を判
断し、前記３情報の中から一番精度が良いものを選択す
る。選択回路４０は精度判定器３９の出力をもとに前記
３情報から一つを選択して出力する。

【００４５】図５は、上記図２における視線ベクタ計算
機の詳細ブロック図であり、図５において、４１，４２
は差分計算機、４３は座標変換器である。差分計算機４
１，４２は、各々受信機Ａ衛星座標１１、受信機Ｂ衛星
座標位置１２と概略位置２６の差分から、各測位衛星の
方位を示す方位ベクタを計算して出力する。

【００４６】この方位ベクタは、受信機Ａ衛星座標１
１、受信機Ｂ衛星座標１２、概略位置２６と同じ座標系
で、地球の中心を原点とし、ｘ軸が緯度＝経度＝０とな
る右手系直交座標系である。座標変換４３は、構造体２
における姿勢情報１５を用いて計算される座標変換行列
を用いて入力される全ての衛星のベクタを構造体２のロ
ーカル座標系に座標変換を行い、さらに絶対値を１に正
規化して、ローカル座標系の衛星視線ベクタ２７を出力
する。なお、このような姿勢情報１５から座標変換行列
を生成する方法は公知である。

【００４７】図６は、本実施の形態における図２の変換
計算機２４の詳細ブロック図であり、図において、４４
は方向余弦計算機、４５は減算器、４６は加算器、４
７，４８は差分計算機、４９は平滑回路、５０は加算
器、５１は減算器である。５２は方向余弦計算機４４の
出力である観測信号補正量である。

【００４８】方向余弦計算機４４は、構造体２のローカ
ル座標系において、ＧＰＳアンテナＡ４を基準としたＧ
ＰＳアンテナＢ５を示す基線ベクタ２８と衛星視線ベク
タ２７の方向余弦値を出力する。

【００４９】ここで、従来の測位装置の模式図である図
７の受信機Ａ６１、受信機Ｂ６２、基線ベクタｘ６３、
受信機から測位衛星ｊへの視線ベクタ６８の関係を見て
も分かるように、図６において、基線ベクタ２８と衛星
視線ベクタ２７の方向余弦値が正値である場合は、衛星
に対してＧＰＳアンテナＡ４は、ＧＰＳアンテナＢ５よ
りも遠い位置にあることが分かる。

【００５０】このように、上記方向余弦計算機４４は、
２つのＧＰＳアンテナで観測される擬似距離の差分値で
ある観測信号補正量５２を出力する。この観測信号補正
量５２の値と受信機Ｂ時計誤差２９に基づいて、受信機
Ａ観測信号１３と受信機Ｂ観測信号１４から、それぞれ
受信機Ｂ変換観測信号１７と受信機Ａ変換観測信号１６
とを生成する。

【００５１】即ち、減算器４５は、受信機Ａ観測信号１
３に含まれる全ての測位衛星観測信号に対してＧＰＳ受
信機Ｂ７で観測される信号に変換する。これは対応する
測位衛星の観測信号補正量５２との減算で得られる。し
かし、これだけでは受信機間の時計誤差に相当する擬似
距離の誤差が補正されていない。これを補正するのが加
算器５０である。

【００５２】ここで、受信機Ｂ時計誤差２９を用いて時
計誤差を補正する。同様に、加算器４６は受信機Ｂ観測
信号１４に含まれる測位衛星の全てに対してＧＰＳ受信
機Ａ６で観測される信号に変換し、減算器５１は受信機
Ｂ時計誤差２９を用いて時計誤差を補正する。

【００５３】ＧＰＳ受信機Ａ６とＧＰＳ受信機Ｂ７の両
方で観測された測位衛星の観測信号は、受信機Ａ観測信
号１３と加算器４６の出力に含まれるか、もしくは受信
機Ｂ観測信号１４と減算器４５の出力に含まれる信号で
ある。この両方の信号は、構造体２の姿勢の影響によ
る、疑似距離差を補正してあるため、両者の疑似距離の
違いは、時刻誤差によるものしかない。したがってこの
両方の信号を比較することで、受信機間の時計誤差を要
因とする、観測信号の誤差を検出することが可能であ
る。

【００５４】次に、差分計算機４７，４８はこれらの共
通信号の差分をとることで、各サンプル、各測位衛星に
おける時計誤差を出力する。一般に時計誤差信号は、滑
らかな変化をすると期待できるので、これら複数の時計
誤差の平均値をさらに平滑回路４９で平滑処理すること
で、正確な受信機Ｂ時計誤差２９を生成する。また、平
滑回路４９の処理を入力欠落時にも実行することで、常
に同一の測位衛星が観測できない場合でも、時計誤差の
予測が可能になる。

【００５５】以上のように、図２〜６を用いて詳細に説
明してきた構成を有する実施の形態１に係る図１に示し
た測位装置によれば、ＧＰＳアンテナＡ４とＧＰＳアン
テナＢ５の一方でしか受信できない測位衛星に対しても
他方のアンテナの観測信号に変換が可能になるため、周
辺環境が複雑な市街地などにおいても測位環境の劣化を
防止する効果がある。

【００５６】なお、本実施の形態では、ＧＰＳアンテナ
を２つ設置した場合について説明してきたが、ＧＰＳア
ンテナの数を増やしても、各基線に対して同様な構成の
装置を用意することで対応が可能であることは言うまで
もない。

【００５７】さらに、本実施の形態では、ＧＰＳ受信機
を２つ設置した場合について説明してきたが、ＧＰＳ受
信機を単一として、この単一のＧＰＳ受信機がＧＰＳア
ンテナからの受信信号に基づいて、各受信信号に対応し
た受信機衛星座標位置、および受信機観測信号を出力す
る構成としても、同様の効果を奏することができる。

【００５８】

【発明の効果】この発明に係る測位装置によれば、複数
のＧＰＳアンテナの各々で観測できない特定測位衛星が
ある場合に、この特定測位衛星を観測できているＧＰＳ
アンテナによる受信信号からＧＰＳ受信機が得た観測信
号を、上記特定測位衛星を観測できているＧＰＳアンテ
ナと、観測できていないＧＰＳアンテナとの変換観測信
号へそれぞれ変換する観測信号変換手段とを備え、測位
計算手段は観測信号変換手段により変換された変換観測
信号と衛星座標位置に基づいて、ＧＰＳ受信機の測位座
標を計算することにより、各アンテナで異なる測位衛星
が観測できる場合に、その観測データをアンテナ間で相
互に変換可能とする測位装置を実現することができる。
すなわち、各アンテナの観測衛星数は、複数のアンテナ
で観測された観測衛星の総和とすることが可能になり、
測位衛星の観測条件を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る測位装置の全体
ブロック図および測位装置を設置する構造体を示す構成
図である。

【図２】この発明の実施の形態における観測信号変換
器８の内部ブロック図である。

【図３】この発明の実施の形態における概略測位計算
機２１の詳細ブロック図である。

【図４】この発明の実施の形態における概略位置決定
回路２２の詳細ブロック図である。

【図５】この発明の実施の形態における視線ベクタ計
算機２３の詳細ブロック図である。

【図６】この発明の実施の形態における変換計算機２
４の詳細ブロック図である。

【図７】従来の測位装置における２つの受信機間の基
線ベクタｘ６３と測位衛星ｊの観測信号との関係を示し
た模式図である。

【符号の説明】

１測位装置、２構造体、３姿勢検出器、４ＧＰ
ＳアンテナＡ、５ＧＰＳアンテナＢ、６ＧＰＳ受信
機Ａ、７ＧＰＳ受信機Ｂ、８観測信号変換機、９
測位計算機、１０測位計算機、１１受信機Ａ衛星座
標、１２受信機Ｂ衛星座標、１３受信機Ａ観測信
号、１４受信機Ｂ観測信号、１５姿勢情報、１６
受信機Ａ変換観測信号、１７受信機Ｂ変換観測信号、
１８受信機Ａ測位座標、１９受信機Ｂ測位座標、２
１概略測位計算機、２２概略位置決定回路、２３
視線ベクタ計算機、２４変換計算機、２５概略測位
出力、２６概略位置、２７衛星視線ベクタ、２８
基線ベクタ、２９受信機Ｂ時計誤差、３１ＤＯＰ計
算、３２ＤＯＰ計算、３３受信機選択回路、３４概
略測位計算部、３５遅延回路、３６減算器、３７
概略測位モード、３８距離計算機、３９精度判定
器、４０選択回路、４１差分計算機、４２差分計算
機、４３座標変換器、４４方向余弦計算機、４５
減算器、４６加算器、４７差分計算機、４８差分計
算機、４９平滑回路、５０加算器、５１減算器、
５２観測信号補正量、６１受信機Ａ、６２受信機
Ｂ、６３基線ベクタｘ、６４測位衛星ｊの電波面、
６５測位衛星ｊと受信機Ａ間の擬似距離、６６測位
衛星ｊと受信機Ｂ間の擬似距離、６７受信機間擬似距
離差、６８受信機から測位衛星ｊへの視線ベクタ、６
９波長λ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大毛忠信東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 2F029 AA02 AA03 AA04 AB07 AC02 AC04 AD01 5J062 AA01 AA11 BB01 BB02 CC07 DD12 DD22 DD23 EE04 EE05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測位対象物上に相互に離間して設けら
れ、複数の測位衛星からの信号を受信する複数のアンテ
ナと、上記複数のアンテナによる受信信号に基づいて各アンテ
ナが観測した上記測位衛星の観測信号と衛星座標位置と
を得る受信機と、上記受信機からの上記測位衛星の観測信号と衛星座標位
置とに基づいて上記アンテナの測位座標を計算する測位
計算手段と、所定の座標軸に対する上記測位対象物の回転角に基づい
て測位対象物の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、上記複数のアンテナの各々で観測できない特定測位衛星
がある場合に、この特定測位衛星を観測できている上記
アンテナによる受信信号から上記受信機が得た観測信号
を、上記特定測位衛星を観測できないアンテナに接続さ
れた受信機の観測信号に相当する変換観測信号へ変換す
る観測信号変換手段とを備え、上記測位計算手段は、上記観測信号変換手段により変換
された変換観測信号と上記衛星座標位置に基づいて、上
記受信機の測位座標を計算することを特徴とする測位装
置。
【請求項２】請求項１に記載の測位装置において、上記受信機は、上記複数のアンテナに対応した複数個か
らなり、上記測位計算手段は、少なくとも上記受信機毎に得られ
た観測信号に基づいて上記各受信機の測位座標を計算す
ることを特徴とする測位装置。
【請求項３】請求項２に記載の測位装置において、上記姿勢検出手段は、上記姿勢情報として上記複数のア
ンテナ間における基線ベクタを検出し、上記観測信号変換手段は、上記複数の受信機により得た複数の衛星座標位置と複数
の観測信号に基づいて、概略測位を計算する概略測位計
算手段と、上記測位計算機により計算された上記各アンテナの測位
座標と、上記概略測位計算手段により計算された概略測
位とに基づいて、適切な概略位置を選択する概略位置決
定手段と、上記概略位置決定手段により選択された概略位置と、上
記複数の受信機により得られた衛星座標位置と、上記姿
勢情報検出手段による姿勢情報とに基づいて、複数の衛
星視線ベクタを計算する視線ベクタ計算手段と、上記基線ベクタと上記衛星視線ベクタとにより上記複数
の受信機による観測信号の補正量を計算し、該補正量に
基づいて上記観測信号を上記変換観測信号へ変換する変
換計算手段とを備えたことを特徴とする測位装置。
【請求項４】請求項３に記載の測位装置において、上記複数の受信機は、上記測位衛星との距離測定に要す
る内蔵時計を備え、上記観測信号変換手段は、上記複数の受信機により共通
して得られた測位衛星の観測信号と、該観測信号と上記
変換計算手段により変換された変換観測信号との比較に
基づいて変換した上記受信機毎の変換観測信号とをそれ
ぞれ比較することにより、上記各受信機間の内蔵時計の
誤差を算出する時計誤差算出手段を備え、この時計誤差
算出手段により算出された内蔵時計の誤差に基づいて上
記受信機毎の変換観測信号を補正することを特徴とする
測位装置。
【請求項５】請求項４に記載の測位装置において、上記概略測位計算手段は、上記測位計算手段により計算
された上記アンテナの測位座標の入力がないとき、或い
は上記概略位置決定手段により選択された概略位置が劣
悪であるときに、上記時計誤差算出手段により算出され
た内蔵時計の誤差の出力に基づいて上記概略位置の代替
えとなる概略測位出力を計算することを特徴とする測位
装置。
【請求項６】請求項１に記載の測位装置において、上記受信機は、単一の受信機からなることを特徴とする
測位装置。