JP2004045126A

JP2004045126A - 衛星信号受信機

Info

Publication number: JP2004045126A
Application number: JP2002200986A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Koike; 小池　謙一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】算出した速度が有効か無効かを判定できるＧＰＳ受信機を提供する。
【解決手段】ＧＰＳ衛星からの信号を受信するアンテナ１１と、受信した信号を復調してＧＰＳ衛星を特定し、ドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得する検波部１２と、検波部１２で取得したドップラーシフト周波数と航法メッセージに基づきＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度を算出する衛星方向速度算出部１３と、検波部１２で取得した衛星からの信号の伝搬時間と航法メッセージとからＧＰＳ受信機の位置を、衛星方向速度算出部１３で算出した各衛星方向の速度からＧＰＳ受信機の速度をそれぞれ算出する測位部１４と、測位部１４で算出したＧＰＳ受信機の速度が有効か無効かを判定する速度判定部１５とを備え、算出速度の有効無効を判定する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地球を周回している複数個の航法衛星からそれぞれ電波を受信して利用者の現在位置を測位する衛星信号受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、衛星信号受信機としては、特開平８−４３５１５号公報に記載されているものが知られている。この衛星信号受信機は、図１０に示すように、アンテナ１と、アンテナ１で受信した信号を増幅、周波数変換するＲＦ、ＩＦ（以下ＲＦ／ＩＦと記す）部２と、ＲＦ／ＩＦ部２で周波数変換された信号を基に衛星の捕捉、追跡を行う衛星信号捕捉／追跡部３と、衛星信号捕捉／追跡部３で得られたドップラーシフトデータ及びＣ／Ａコードデータを基に各衛星までの擬似距離を計算し、この擬似距離に基づいて測位演算及び速度演算をそれぞれ行う測位演算部４とから構成されており、測位演算部４には、更にドップラーシフトの異常を判定するドップラーシフト異常判定部５と、速度の異常を判定する速度異常判定部６とを備えている。
【０００３】
次に、この衛星信号受信機の動作について説明する。
【０００４】
アンテナ１で受信した衛星からの信号は、ＲＦ／ＩＦ部２で増幅・周波数変換され、衛星信号捕捉／追跡部３でスペクトル逆拡散され、航法衛星の捕捉・追跡が行われる。測位演算部４は、衛星信号捕捉／追跡部３から得られたドップラーシフト周波数及びＣ／Ａコードデータを基に、各衛星の擬似距離を計算し、この擬似距離により測位演算を行うとともに、速度の演算も行う。
【０００５】
ここでドップラーシフト異常判定部５において、各航法衛星について、数秒前までの前回のドップラーシフト周波数がある場合、最新のドップラーシフト周波数と比較し、変化の許容範囲を超えた場合、その航法衛星を異常と判定し測位計算の対象から除外する。また、数秒前のドップラーシフト周波数が無い場合は、ドップラーシフト異常判定部５では異常を判定することができないため、速度異常判定部６において、測位演算部４で算出した速度と前回の速度を比較し、変化の許容範囲を超えた場合、今回の測位結果を全て異常とし、測位結果を無効にする。
【０００６】
このように、従来の衛星信号受信機でも、ドップラーシフトや速度に異常があった場合、それぞれその衛星を測位計算より除外したり、測位結果を出力しないようにしたりしており、マルチパスによる測位計算の誤りを少なくすることができる。
【０００７】
しかしながら、従来のこの種の衛星信号受信機では、ドップラーシフトや速度が予め定めた許容範囲以上大きく変化しなければ異常と判定しないため、測位精度において必ずしも充分なものとは言えないという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題を解決するためになされたものであり、マルチパスや反射波といった希望しない信号を受信した場合に、マルチパス或いは反射波を受信したことを検出して算出速度の有効無効判定を行い、異常な算出速度を除去して速度精度の向上を可能とする衛星信号受信機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の衛星信号受信機は、航法衛星からの信号を受信しドップラーシフト周波数と航法メッセージと航法衛星からの信号の伝搬時間とを含む測位用データを取得するデータ取得手段と、ドップラーシフト周波数と航法メッセージとを用いて衛星方向の速度を算出する衛星方向速度算出手段と、検波手段で取得した伝搬時間と航法メッセージから現在位置を算出し、衛星方向速度算出手段で算出した速度から現在位置の移動速度を算出する測位手段と、測位手段で算出した現在位置の移動速度が有効か無効かを判定する速度判定手段とを備えた構成とした。
【００１０】
この構成により、マルチパスや反射波といった希望しない信号の影響を受けているかいないかを判別することができる。
【００１１】
また、本発明の衛星信号受信機は、速度判定手段が、衛星方向速度算出手段で算出した衛星方向の速度を測位手段で算出した移動速度方向に投影した速度を求める投影速度算出手段と、投影速度算出手段で算出した速度の標準偏差を求める標準偏差算出手段とを備え、標準偏差算出手段で算出した標準偏差が予め定めたしきい値より大きいとき、測位手段で算出した速度が無効であると判定する構成とした。
【００１２】
この構成により、各衛星方向の速度を、算出した速度方向に投影した速度の標準偏差が予め定めたしきい値以上であった場合に、算出した速度を無効と判断して除去することにより、算出した速度の精度を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の衛星信号受信機は、速度判定手段が、測位手段で使用した衛星数を記憶しておく衛星数記憶手段をさらに備え、衛星数記憶手段で記憶している衛星数に基づいてしきい値を変更する構成とした。この構成により、速度算出に使用した衛星数によってしきい値が変更されることになり、算出した速度の有効無効をより正確に判定することができる。
【００１４】
また、本発明の衛星信号受信機は、速度判定手段が、ドップラーシフト周波数に含まれる誤差が小さい基準衛星を選択する基準衛星選択手段と、衛星方向速度算出手段で算出した衛星信号受信機の基準衛星方向の速度を記憶しておく基準衛星方向速度記憶手段と、測位手段で算出した移動速度から基準衛星方向の移動速度を算出する基準衛星方向速度算出手段と、基準衛星方向速度記憶手段で記憶している速度と基準衛星方向速度算出手段で算出した移動速度を比較する基準衛星方向速度比較手段とを備え、基準衛星方向速度比較手段において基準衛星方向速度記憶手段で記憶している速度と基準衛星方向速度算出手段で算出した移動速度との差が予め定めたしきい値より大きいとき、速度算出手段で算出した移動速度が無効であると判定する構成とした。
【００１５】
この構成により、基準衛星方向の速度と算出した速度との差がしきい値以上の場合に、算出した速度を無効と判断して除去することにより速度精度を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の衛星信号受信機は、測位手段で算出した移動速度から各衛星方向の移動速度を予測する速度予測手段と、衛星方向速度算出手段で算出した速度と速度予測手段で予測した移動速度との差を計算する衛星方向速度比較手段とを含む異常衛星判定手段をさらに備え、速度判定手段において測位手段で算出された移動速度が有効と判定された場合、衛星方向速度比較手段において衛星方向速度算出手段で算出した速度と速度予測手段で予測した移動速度との差が予め定めたしきい値より大きいとき、異常衛星判定手段においてしきい値より大きい衛星を異常衛星と判定し測位手段で異常衛星を測位計算から除く構成とした。
【００１７】
この構成により、異常な衛星を測位計算から外すことができ、位置精度と速度精度を向上させることができる。
【００１８】
さらに、本発明の衛星信号受信機は、自律航法に基づいて速度を算出する自律航法速度算出手段と、自律航法速度算出手段で算出した速度から各衛星方向の速度を予測する速度予測手段と、衛星方向速度算出手段で算出した速度と速度予測手段で予測した速度との差を計算する衛星方向速度比較手段とを含む異常衛星判定手段をさらに備え、衛星方向速度比較手段において衛星方向速度算出手段で算出した速度と速度予測手段で予測した速度との差が予め定めたしきい値より大きいとき、異常衛星判定手段においてしきい値より大きい衛星を異常衛星と判定し測位手段で異常衛星を測位計算から除く構成とした。
【００１９】
この構成により、異常な衛星を測位計算から外すことができ、位置精度と速度精度の向上を図る事ができるとともに、さらに自律速度を用いることでより正確に異常衛星を判別することができるという作用を有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
実施の形態では、米国国防総省が開発したＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波を受信して現在位置および現在位置の速度を測位する、いわゆる、ＧＰＳ受信機に適用しているが、本発明は、ＧＰＳ受信機に限定されることなく、例えば、ロシアが運用しているＧＬＯＮＡＳＳやその他の測位衛星、さらには、周回衛星と静止衛星とを組み合せた複合測位衛星などの電波を受信して現在位置および速度を測位する衛星信号受信機でも同様に適用可能である。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。このＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星からの送信信号を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１で受信した信号を復調してＧＰＳ衛星を特定し、ドップラーシフト周波数と航法メッセージとを取得する検波部１２と、検波部１２で取得したドップラーシフト周波数と航法メッセージに基づきＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度を算出する衛星方向速度算出部１３と、検波部１２で取得した衛星からの信号の伝搬時間と航法メッセージとからＧＰＳ受信機の位置、衛星方向速度算出部１３で算出した各衛星方向の速度からＧＰＳ受信機の速度をそれぞれ算出する測位部１４と、測位部１４で算出した速度が有効か無効かを判定する速度判定部１５とを備えている。
【００２３】
速度判定部１５は、衛星方向速度算出部１３で算出した各衛星方向の速度を測位部１４で算出したＧＰＳ受信機の速度方向に投影した速度を算出する投影速度算出部１６と、投影速度算出部１６で算出した速度の標準偏差を算出する標準偏差算出部１７とを備えている。そして、標準偏差算出部１７で算出した標準偏差が予め設定したしきい値以上の場合、測位部１４で算出した速度を無効と判定するように構成されている。
【００２４】
次に、図２に示す流れ図を参照しながら、本実施の形態における衛星信号受信機の動作を説明する。アンテナ１１でＧＰＳ衛星からの送信信号を受信する（ステップ１０１）と、検波部１２が、アンテナ１１で受信した信号を復調してＧＰＳ衛星を特定し、ドップラーシフト周波数と航法メッセージを取得する（ステップ１０２）。
【００２５】
検波部１２が、ドップラーシフト周波数と航法メッセージを取得する（ステップ１０２）と、衛星方向速度算出部１３が、検波部１２で取得したドップラーシフト周波数とＧＰＳ衛星からの航法メッセージのうち詳細軌道情報（エフェメリス）とからＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度を算出する（ステップ１０３）。そして、測位部１４が、検波部１２で取得した衛星からの信号の伝搬時間とエフェメリスからＧＰＳ受信機の現在位置を算出すると共に、衛星方向速度算出部１３で算出したＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度からＧＰＳ受信機の速度を算出する（ステップ１０４）。
【００２６】
そして更に、引続いて、投影速度算出部１６が、衛星方向速度算出部１３で算出したＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度を測位部１４で算出したＧＰＳ受信機の速度方向に投影した速度を算出し（ステップ１０５）、標準偏差算出部１７が、投影速度算出部１６で算出した速度の標準偏差ＳＤを計算する（ステップ１０６）。
【００２７】
ここで、ＧＰＳ受信機の速度を算出するためには、３つの未知数（速度の仰角、速度の方位角、速度の大きさ）があるため、３衛星以上の各衛星方向の速度を知る必要がある。ここで、３衛星しか受信できていない場合は、３つの未知数に対して３衛星であるため、速度は一意に決まるが、４衛星以上受信できている場合は、測位誤差が存在すれば一意に決まらない。
【００２８】
各衛星がそれぞれマルチパス等の影響を受けておらず、各衛星方向の速度に誤差が無い場合、算出したＧＰＳ受信機の速度方向に各衛星方向の速度を投影すると、ＧＰＳ受信機の速度方向に投影した投影速度の大きさはそれぞれの衛星に対してほぼ一致し、標準偏差ＳＤを計算するとゼロに近い値になる。
【００２９】
しかしながら、４衛星以上受信していて、その衛星の中に１つでもマルチパス等の影響を受け、衛星方向の速度に誤差がある場合、その誤差のある衛星にとってもつじつまの合うＧＰＳ受信機の速度を算出してしまうため、結果として算出されたＧＰＳ受信機の速度方向に各衛星方向の速度を投影すると、ＧＰＳ受信機の速度方向に投影した投影速度の大きさはそれぞれの衛星でばらばらになってしまい、標準偏差ＳＤを計算すると大きな値になってしまうため、標準偏差ＳＤに基づいて、算出した速度が有効か無効かを容易に判定することが可能となる。
【００３０】
すなわち、本実施の形態では、標準偏差ＳＤを第１のしきい値（例えば１ｍ／ｓ）と比較し（ステップ１０７）、標準偏差ＳＤが第１のしきい値を超えていたならば、ＧＰＳ受信機の速度を無効と判定し（ステップ１０８）、無効と判定したＧＰＳ受信機の速度データを破棄するか、あるいは、そのＧＰＳ受信機を搭載した機器にＧＰＳ受信機の速度データが無効であることを知らせるようにしている。
【００３１】
このように、本実施の形態によれば、投影速度算出部１６において、衛星方向速度算出部１３で求めたＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度を測位部１４で算出したＧＰＳ受信機の速度方向に投影した速度を求め、標準偏差算出部１７においてこの投影速度算出部１６で求めた速度の標準偏差ＳＤを求め、この標準偏差ＳＤがしきい値より大きいときに算出した速度を無効と判断し、その速度を破棄するか、あるいは、その速度が無効であると知らせるようにしており、速度の精度をより向上させることができる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。図３において、図１と同一符号を付したものは、図１に示すものと実質同一のものを示しており、ここでは、その詳細な説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００３３】
本実施の形態では、速度判定部１５に、投影速度算出部１６、標準偏差算出部１７のほかに、測位部１４で速度の算出に使用した衛星の数を記憶しておく衛星数記憶部１８を設け、この衛星数記憶部１８に記憶している衛星数によって、標準偏差算出部１７で用いるしきい値の値を変更するように構成している。したがって、本実施の形態によれば、測位部１４で速度の算出に使用した衛星の数に関係なく、算出した速度が有効か、無効かをより正確に判定することができる。
【００３４】
一般に、速度の算出に使用した衛星数が少なければ、標準偏差も小さくなり、逆に、衛星数が多ければ、それだけ標準偏差も大きくなるものであるが、ここで、その衛星数に関わらす、標準偏差算出部１７で用いるしきい値を一定に設定すると、衛星数が少ない場合は、速度誤差の大きい場合を誤って有効と判定する可能性があり、逆に、衛星数が大きい場合は、速度誤差が小さい場合を誤って無効と判定する可能性があり、いずれも誤判定の原因となる可能性がある。
【００３５】
しかるに、本実施の形態によれば、速度の算出に使用し衛星数記憶部１８に記憶した衛星数によって標準偏差算出部１７で用いるしきい値を、例えば、０．３ｍ／ｓ×ｎ（ｎ＝衛星数）といったように、衛星数が大きくなればなるほど大きくなるように、順次自動的に変更して、算出速度が有効か無効かを判定するようにしており、その判定を衛星数に関わらず、常に正確に行うことができるという作用を有する。
【００３６】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。図４において、図１と同一符号を付したものは、図１に示すものと実質同一のものを示しており、ここでは、その詳細な説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００３７】
本実施の形態では、図４に示すように、速度判定部１５が第１、第２の実施の形態と大きく異なっている。すなわち、本実施の形態では、速度判定部１５に、検波部１２で追尾した衛星の中でドップラーシフト周波数に含まれる誤差が小さい基準衛星を選択する基準衛星選択部１９と、衛星方向速度算出部１３で算出したＧＰＳ受信機の基準衛星方向の速度を記憶しておく基準衛星方向速度記憶部２０と、測位部１４で算出した速度から基準衛星方向の速度を算出する基準衛星方向速度算出部２１と、基準衛星方向速度記憶部２０で記憶している速度と基準衛星方向速度算出部２１で算出した速度を比較する基準衛星方向速度比較部２２とを備えている。
【００３８】
そして、基準衛星方向速度比較部２２において、基準衛星方向速度記憶部２０で記憶している速度と基準衛星方向速度算出部２１で算出した速度との差があらかじめ設定したしきい値以上の場合、測位部１４で算出した速度を無効と判定するように構成している。
【００３９】
次に、本実施の形態について、図５を用いて、その動作について説明する。
【００４０】
アンテナ１１でＧＰＳ衛星からの送信信号を受信する（ステップ３０１）と、検波部１２がアンテナ１１で受信した信号を復調してＧＰＳ衛星を特定し、ドップラーシフト周波数と航法メッセージを取得する（ステップ３０２）。
【００４１】
検波部１２がアンテナ１１で受信した信号を復調してＧＰＳ衛星を特定し、ドップラーシフト周波数と航法メッセージを取得する（ステップ３０２）と、基準衛星選択部１９がドップラーシフト周波数に含まれる誤差が小さいと考えられる衛星を基準衛星として選択する（ステップ３０３）。
【００４２】
ここで、基準衛星とは、たとえば、検波部１２で航法メッセージを取得する際、航法メッセージのエッジを安定して検出しているかどうかを表す追尾安定度が最も高い衛星や、アンテナ１１でＧＰＳ衛星からの送信信号を受信する際の信号レベルが最も高い衛星や、仰角の最も高い衛星などであり、これらの条件の１つ又は複数を満足する衛星をいう。
【００４３】
すなわち、基準衛星選択部１９では、このような条件を満足する基準衛星が選択される。そして、衛星方向速度算出部１３では、検波部１２で取得したドップラーシフト周波数とエフェメリスとからＧＰＳ受信機における各衛星方向への速度を算出する（ステップ３０４）と共に、基準衛星選択部１９で選択した基準衛星に対する基準衛星方向の速度（速度Ｖ１）を基準衛星方向速度記憶部２０に記憶する（ステップ３０５）。
【００４４】
一方、測位部１４は、検波部１２で取得した衛星からの信号の伝搬時間とエフェメリスとからＧＰＳ受信機の位置を算出し、衛星方向速度算出部１３で算出したＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度からＧＰＳ受信機の速度を算出する（ステップ３０６）。ＧＰＳ受信機の速度が算出されると、基準衛星方向速度算出部２１が測位部１４で算出したＧＰＳ受信機の速度から基準衛星方向の速度（速度Ｖ２）を算出する（ステップ３０７）。
【００４５】
そして、先に算出した速度Ｖ１と速度Ｖ２とを基に、基準衛星方向速度比較部２２が、速度Ｖ１と速度Ｖ２との差Ｄ１を算出し（ステップ３０８）、その差Ｄ１の絶対値が第２のしきい値（例えば１ｍ／ｓ）を超えているかどうかを判断し（ステップ３０９）、超えている場合（ステップ３０９のＹｅｓ）には、先に算出したＧＰＳ受信機の速度を無効と判定する（ステップ３１０）。
【００４６】
このように、本実施の形態は、基準衛星を選択してその基準衛星に対するＧＰＳ受信機の基準衛星方向速度を算出し、その基準衛星方向速度を基準衛星方向速度記憶部２０に記憶すると共に、ＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度からＧＰＳ受信機の速度を算出し、このＧＰＳ受信機の速度から基準衛星方向の速度を算出し、算出された基準衛星方向速度と先に基準衛星方向速度記憶部２０に記憶した基準衛星方向速度とを比較し、その差がしきい値より大きいときに、算出された速度を無効と判断するように構成しており、算出されたＧＰＳ受信機の速度精度をより向上させることができる。
【００４７】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。図６において、図１、図３、図４とそれぞれ同一符号を付したものは、図１、図３、図４に示すものと実質的に同一のものを示している。したがって、ここでは、それらの各部についてその詳細な説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４８】
本実施の形態では、速度判定部１５が測位部１４で算出したＧＰＳ受信機の速度を有効と判定した場合、次回測位時に測位計算に用いる各ＧＰＳ衛星が正常か異常かを判定する異常衛星判定部２３を備えている。
【００４９】
異常衛星判定部２３は、異常と判定した衛星を測位計算から除くように構成されており、前回の測位時に速度判定部１５で有効と判定された速度から今回の各衛星方向の速度を予測する速度予測部２４と、衛星方向速度算出部１３で算出したＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度と速度予測部２４で予測した各衛星方向の速度の差を算出する衛星方向速度比較部２５とを備えている。
【００５０】
そして、速度判定部１５が前回の測位時に測位部１４で算出した速度を有効と判定し、かつ、衛星方向速度比較部２５において、衛星方向速度算出部１３で算出した各衛星方向の速度と速度予測部２４で予測した各衛星方向の速度との差がしきい値より大きいときに、そのＧＰＳ衛星を異常と判定するように構成されている。
【００５１】
次に、本実施の形態について、図７を用いて、その動作を説明する。
【００５２】
速度判定部１５が、第１、第２、第３のいずれかの実施の形態にしたがって、測位部１４で算出した速度を判定し（ステップ４０１）、有効と判定した場合（ステップ４０２のＹｅｓ）、その算出速度からＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度（速度Ｖ３_ｘ）（ｘ＝１・・・ｎ、ｎ：衛星数）を予測する（ステップ４０３）。ここで、算出速度からＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度を予測する場合には、算出速度を各衛星方向に投影することによって行う。
【００５３】
次に、アンテナ１１でＧＰＳ衛星からの送信信号を受信すると（ステップ４０４）、検波部１２が、アンテナ１１で受信した信号を復調してＧＰＳ衛星を特定し、ドップラーシフト周波数と航法メッセージを取得する（ステップ４０５）。検波部１２がドップラーシフト周波数と航法メッセージを取得すると、衛星方向速度算出部１３が、検波部１２で取得したドップラーシフト周波数とエフェメリスとからＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度（速度Ｖ４_ｘ）を算出する（ステップ４０６）。
【００５４】
そして、引続いて、衛星方向速度比較部２５が、各衛星について速度Ｖ３_ｘと速度Ｖ４_ｘとの差Ｄ２_ｘを計算し（ステップ４０７）、Ｄ２_ｘの絶対値が第２のしきい値（例えば１ｍ／ｓ）を超えているかどうかを判断し（ステップ４０８）、超えていた場合（ステップ４０８のＹｅｓ）には、しきい値を超えていた衛星を異常と判定し測位計算から除く（ステップ４０９）。そして、ステップ４０７〜４０９をそれぞれ全ての速度算出に使用する衛星について実行し、しかる後、衛星方向速度比較部２５で正常と判定された衛星のみを用いて測位部１４で測位計算を行う。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、速度判定部１５が測位部１４で算出したＧＰＳ受信機の速度を有効と判定した場合、次回測位時に、速度予測部２４で算出した速度から予測した各衛星方向の速度と衛星方向速度算出部１３で算出した速度との差がしきい値より大きいときに、その衛星を異常と判定し、測位計算から除くようにしており、位置精度、速度精度共に向上を図ることができる。
【００５６】
（第５の実施の形態）
図８は、本発明の第５の実施の形態のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。図８において、図１、図３、図４、図６とそれぞれ同一符号を付したものは、図１、図３、図４、図６に示すものと実質的に同一のものを示している。したがって、ここでは、それらの各部について、その詳細な説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００５７】
本実施の形態では、自律航法に基づいて速度を算出する自律航法速度算出部２６を備えており、自律航法速度算出部２６で算出した速度から各衛星方向の速度を速度予測部２４で予測するようにしている。そして、衛星方向速度比較部２５において、衛星方向速度算出部１３で算出した各衛星方向の速度と速度予測部２４で予測した各衛星方向の速度との差がしきい値より大きいときに、そのＧＰＳ衛星を異常と判定するようにしている。
【００５８】
次に、本実施の形態について、図９を用いて、その動作を説明する。
【００５９】
アンテナ１１でＧＰＳ衛星からの送信信号を受信すると（ステップ５０１）、検波部１２が、アンテナ１１で受信した信号を復調してＧＰＳ衛星を特定し、ドップラーシフト周波数と航法メッセージを取得する（ステップ５０２）。
【００６０】
検波部１２がドップラーシフト周波数と航法メッセージを取得すると、衛星方向速度算出部１３が、検波部１２で取得したドップラーシフト周波数とエフェメリスとからＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度（Ｖ５_ｘ）を算出する（ステップ５０３）。
【００６１】
そして、この状態で、速度予測部２４が、自律航法速度算出部２６で算出した速度からＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度（速度Ｖ６_ｘ）を予測する（ステップ５０４）。ここで、自律航法速度算出部２６は、車速センサ、ジャイロセンサなどの出力を基に速度および方位を算出するものである。また、ここで、速度予測部２４は、第４の実施の形態と同様の方法でＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度を予測する。
【００６２】
このようにして、ＧＰＳ受信機の各衛星方向の速度（速度Ｖ６_ｘ）が予測されると、次に、衛星方向速度比較部２５によって、各衛星について速度Ｖ５_ｘと速度Ｖ６_ｘとの差Ｄ３_ｘが計算される（ステップ５０５）。そして、その差Ｄ３_ｘの絶対値が第３のしきい値（例えば１ｍ／ｓ）を超えているかどうかが判断され（ステップ５０６）、超えていた場合（ステップ５０６のＹｅｓ）には、衛星方向速度比較部２５で、しきい値を超えていた衛星を異常と判定し、測位計算から除く（ステップ５０７）。
【００６３】
ステップ５０５〜５０７については、全ての速度算出に使用する衛星について実行し、しかる後、測位部１４で、衛星方向速度比較部２５で正常と判定された衛星のみを用いて測位計算を行う。
【００６４】
このように、本実施の形態によれば、自律航法速度算出部２６で算出した速度を用いて、各衛星方向の速度を予測し、その予測した各衛星方向の速度と衛星方向速度算出部１３で算出した速度との差がしきい値より大きいときに、その衛星を異常と判定し測位計算から除くようにしており、位置精度、速度精度共に向上させることができ、さらに、自律航法速度算出部で算出した速度を用いており、より正確に異常衛星を判別することが可能になる。
【００６５】
なお、実施の形態では、ＧＰＳ受信機について説明したが、その他の衛星信号受信機であっても良いことは、先に述べた通りである。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の衛星信号受信機によれば、測位手段によって算出された移動速度が有効か無効かを判断する速度判定手段を有しているので、マルチパスや反射波といった希望しない信号の影響を受けているかいないかを判別することができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を示す流れ図
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第３の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【図５】本発明の第３の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を示す流れ図
【図６】本発明の第４の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【図７】本発明の第４の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を示す流れ図
【図８】本発明の第５の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【図９】本発明の第５の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を示す流れ図
【図１０】従来のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１　アンテナ
１２　検波部
１３　衛星方向速度算出部
１４　測位部
１５　速度判定部
１６　投影速度算出部
１７　標準偏差算出部
１８　衛星数記憶部
１９　基準衛星選択部
２０　基準衛星方向速度記憶部
２１　基準衛星方向速度算出部
２２　基準衛星方向速度比較部
２３　異常衛星判定部
２４　速度予測部
２５　衛星方向速度比較部
２６　自律航法速度算出部

Claims

航法衛星からの信号を受信しドップラーシフト周波数と航法メッセージと前記航法衛星からの信号の伝搬時間とを含む測位用データを取得するデータ取得手段と、前記ドップラーシフト周波数と前記航法メッセージとを用いて衛星方向の速度を算出する衛星方向速度算出手段と、前記データ取得手段で取得した前記伝搬時間と前記航法メッセージから現在位置を算出し、前記衛星方向速度算出手段で算出した速度から前記現在位置の移動速度を算出する測位手段と、前記測位手段で算出した前記移動速度が有効か無効かを判定する速度判定手段とを備えたことを特徴とする衛星信号受信機。
前記速度判定手段は、前記衛星方向速度算出手段で算出した衛星方向の速度を前記測位手段で算出した移動速度方向に投影した速度を求める投影速度算出手段と、前記投影速度算出手段で算出した速度の標準偏差を求める標準偏差算出手段とを備え、前記標準偏差算出手段で算出した標準偏差が予め定めたしきい値より大きいとき、前記測位手段で算出した速度が無効であると判定することを特徴とする請求項１記載の衛星信号受信機。
前記速度判定手段は、前記測位手段で使用した衛星数を記憶しておく衛星数記憶手段をさらに備え、前記衛星数記憶手段で記憶している衛星数に基づいて、前記しきい値を変更することを特徴とする請求項２記載の衛星信号受信機。
前記速度判定手段は、ドップラーシフト周波数に含まれる誤差が小さい衛星を基準衛星として選択する基準衛星選択手段と、前記衛星方向速度算出手段で算出した基準衛星方向の速度を記憶しておく基準衛星方向速度記憶手段と、前記測位手段で算出した移動速度から基準衛星方向の移動速度を算出する基準衛星方向速度算出手段と、前記基準衛星方向速度記憶手段で記憶している速度と前記基準衛星方向速度算出手段で算出した移動速度とを比較する基準衛星方向速度比較手段とを備え、前記基準衛星方向速度比較手段において前記基準衛星方向速度記憶手段で記憶している速度と前記基準衛星方向速度算出手段で算出した移動速度との差が予め定めたしきい値より大きいとき、前記測位手段で算出した移動速度が無効であると判定することを特徴とする請求項１記載の衛星信号受信機。
前記測位手段で算出した移動速度から各衛星方向の移動速度を予測する速度予測手段と、前記衛星方向速度算出手段で算出した速度と前記速度予測手段で予測した移動速度との差を計算する衛星方向速度比較手段とを含む異常衛星判定手段をさらに備え、前記速度判定手段において前記測位手段で算出された移動速度が有効と判定された場合、前記衛星方向速度比較手段において前記衛星方向速度算出手段で算出した速度と前記速度予測手段で予測した移動速度との差が予め定めたしきい値より大きいとき、前記異常衛星判定手段においてしきい値より大きい衛星を異常衛星と判定し前記測位手段で前記異常衛星を測位計算から除くことを特徴とする請求項２または４記載の衛星信号受信機。
自律航法に基づいて速度を算出する自律航法速度算出手段と、前記自律航法速度算出手段で算出した速度から各衛星方向の速度を予測する速度予測手段と、前記衛星方向速度算出手段で算出した速度と前記速度予測手段で予測した速度との差を計算する衛星方向速度比較手段とを含む異常衛星判定手段を備え、前記衛星方向速度比較手段において前記衛星方向速度算出手段で算出した速度と前記速度予測手段で予測した速度との差が予め定めたしきい値より大きいとき、前記異常衛星判定手段においてしきい値より大きい衛星を異常衛星と判定し前記測位手段で前記異常衛星を測位計算から除くことを特徴とする請求項２または４記載の衛星信号受信機。