JP2004156999A

JP2004156999A - Positioning method and positioning device

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Publication number: JP2004156999A
Application number: JP2002322542A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Takahashi; 和範高橋; Toshihide Maeda; 利秀前田; Norihisa Yanagihara; 徳久柳原; Naomichi Nonaka; 尚道野中; Hideya Suzuki; 秀哉鈴木; Tsutomu Noda; 勉野田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform high-precision positioning regardless of the place of a moving object, in mobile communication using artificial satellites. <P>SOLUTION: In a mobile communication system 1, positioning precision is raised by acquiring correction data from an HEO satellite 2b being an high-orbit satellite, when a terminal device 3 performs positioning by GPS signals output from GPS satellites 2a being low-orbit satellites. It does not matter if a GPS signal is output from the HEO satellite 2b. In either case, areas where it is possible to perform positioning can be extended, by causing a simulation satellite 4 to output the correction data and a signal conformable to the GPS signal. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体にデータを送受信する技術、特に人工衛星を用いた測位方法、および測位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人工衛星を利用した移動体通信に関する技術開発が行われている。このような技術の従来例としては、全地球測位システム（ＧＰＳ）用の複数の人工衛星（以下ＧＰＳ衛星とする）からの電波を受信し、各ＧＰＳ衛星と移動体との間で擬似距離を算出することで地球上での絶対位置（緯度、および経度）を計測するもの（例えば、特許文献１参照。）がある。ここで、電離層遅延誤差や対流圏遅延誤差などの様々な誤差要因により各ＧＰＳ衛星から受信される信号の信号到達時間が変化することがある。このような誤差は擬似距離の算出に影響を与えるので、特許文献１では、そのような誤差要因を補正するために、補正信号をＦＭ多重放送として送信することで移動体の移動位置を高精度に得るディファレンシャル式のＧＰＳ（以下、Ｄ−ＧＰＳとする）を用いている。
【０００３】
更に、上記のＧＰＳ機能を補強するものとして、地上に設置してＧＰＳから送信する測位情報と同様な情報を出力することで、ＧＰＳ衛星の模擬をさせる擬似衛星システムや、楕円軌道上に複数の衛星を周回させたり、静止軌道から傾けた複数の軌道面に衛星を周回させる準天頂衛星システムの研究開発が進んでいる。
一方、ＧＰＳ以外の測位システムについても、携帯電話の通信を用いる方式や無線ＬＡＮの通信を用いる方式など、幾つかの方式が提案されている。
【０００４】
ここで、ＧＰＳ衛星は、上空約２万ｋｍにある２４機の人工衛星であり、軌道傾斜角度５５度の６つの軌道面にそれぞれ４つずつ配置されている。また、準天頂衛星は、サービスエリア内で複数の衛星を切り換えることで約７０度以上の大きい仰角を実現できることを特徴とするものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２７８３６０号公報（例えば、段落番号０００４〜０００５、００５７〜００６４、第４図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、都市部などの高層ビルが多い環境下ではＧＰＳ衛星からの電波が高層ビルに遮蔽されるので測位できない場所や時間帯が多くなることが課題の一つである。
更に、ＧＰＳ衛星からの信号を十分に受信できる場所でも、測位精度を高めるために補正情報を利用しようとした場合、現時点ではＦＭ放送などの他の放送通信メディアから補正情報を入手することになるが、そのようなＦＭ放送をそもそも受信できない地域では補正データを得ることができない。さらに、高層ビルが隣立する市街地などでは電波が届きにくいときがある。これらの場合には高精度な測位を行うことができない。
また、建物内や地下にある移動体の測位をＧＰＳで行うことはできず、別の測位システムが必要となるが、それらの測位システムは別系統になっているため、ユーザが屋内外で位置情報を求める場合は、複数の端末を有する必要があった。
したがって、本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、人工衛星を利用する移動体通信において、移動体の高精度の測位が行える範囲を広げることを第一の目的とする。更に、ＧＰＳなどの測位情報を用いる測位システムと異なる方式で位置を算出する別な測位システムと連係させることで、シームレスな測位情報をユーザに提供することを第二の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するための手段としては、測位を行うにあたり、所定サービスエリア近傍上空に代わる代わる実質的に２４時間所定以上の仰角で臨む第２の人工衛星を用いることがあげられる。そのような人工衛星は、他の人工衛星からの軌道情報に基づく測位を補正するための信号を出力するようにしても良いし、そのような人工衛星からの擬似距離を算出することで測位を行うようにしても良い。さらに、第２の人工衛星からの信号を地上局を中継して送信するようにしても良い。このようにすると、ＧＰＳだけではカバーできなかった場所や時間帯に測位情報を送信し、従来の放送通信メディアだけではカバーできなかった場所に補正情報を送信することが可能となる。
【０００８】
さらに、ＧＰＳ以外の他の測位システムと連係するために、他の測位システムの基準となる基準局に上記で説明したようなＧＰＳや準天頂衛星、中継手段の測位情報を用いて自身の位置を算出する外部測位手段を含めることで、位置情報のシームレス化を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように本実施形態における移動体通信システム１は、測位装置である端末装置３がＧＰＳ衛星２ａを利用して測位を行うにあたり、測位情報や補正情報を準天頂衛星２ｂから取得することで測位の精度を向上させるものである。
なお、端末装置３としては、ノート型のパーソナルコンピュータや、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯型の端末装置や、車載のオーディオ機器やナビゲーションシステムといった移動体があげられる。また、位置情報を他の端末装置３に提供する固定局（図１には不図示）や、擬似衛星４を移動体通信システム１に含んでも良い。なお、端末装置３や擬似衛星４、その他の固定局は、人工衛星に対して、地上局と呼ばれることもある。
【００１０】
第１の人工衛星に相当するＧＰＳ衛星２ａは軌道傾斜角５５度、軌道周期１２時間の円軌道（軌道周期が地球の自転周期と１／２同期）を採っている。緯度が５５度以下の場所では、仰角は最大９０度までであるが、軌道周期が１２時間であるため、準天頂衛星２ｂ（詳細後述）と比べて高仰角に見える時間長は短くなる。ＧＰＳ衛星２ａでは、軌道高度が１９，０００〜２５，０００ｋｍ（いわゆるＭＥＯ軌道）を周回し、移動体向けに測位信号を放送している衛星または衛星群、および静止軌道を利用し移動体向けに測位信号を放送している衛星または衛星群である。例えば、ＧＰＳ／ＮＡＶＳＴＡＲ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ／ＮＡＶｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＴｉｍｉｎｇａｎｄＲａｎｇｉｎｇ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）、Ｇａｌｉｌｅｏ（欧州提案の全地球的航法システム）、運輸多目的衛星を含む。軌道高度が１９，０００〜２５，０００ｋｍのＭＥＯ軌道を周回し、移動体向けに測位信号を放送している衛星または衛星群の場合、ＭＥＯを利用しているため日本での衛星仰角は９０度以下に広く分布するが、高仰角に見える時間長は準天頂衛星に比べて短い。静止軌道を利用し移動体向けに測位信号を放送している衛星または衛星群の場合、日本からの仰角は場所によって変わるが最大５０度程度（東京の場合）であり、時間によって変化しない。
【００１１】
一方、第２の人工衛星に相当する準天頂衛星２ｂは、軌道周期が２４時間で（あるいは、軌道周期が地球の自転周期と同期しており）、日本から見て高仰角に長い時間滞空して見える衛星（長楕円軌道衛星、８の字軌道衛星を含む）全般を準天頂衛星と呼ぶ。例えば、ＨＥＯ（長楕円（ＨｉｇｈｌｙＥｌｌｉｐｔｉｃＯｒｂｉｔ）の略）を含んでおり、衛星３機でコンステレーションを構成した場合、日本本土四島及び沖縄から見て運用中の衛星はほぼ仰角７０度以上に常時見える軌道を想定する。
日本の端部（最北端など）を考えると、運用衛星の最低仰角は６５度程度になる。また、準天頂衛星２ｂは、いわゆる８の字軌道衛星でも良く、この場合は、衛星３機でコンステレーションを構成すると、日本本土四島及び沖縄から見て運用中の衛星はほぼ仰角６０度以上に常時見える軌道を想定する。同様に日本の端部（最北端など）を考えると、運用衛星の最低仰角は５０度程度になる。測位用の信号の種類としては、ＧＰＳ信号と同一のもの、並びにＤ−ＧＰＳ信号の二種類が想定される。
【００１２】
したがって、準順天頂衛星とは、日本本土４島及び沖縄をサービスエリアとした場合、例えば３機（或いは、４機）の人工衛星が代わる代わるサービスエリア近傍上空に可視となるものであり（まず、１機目の人工衛星がサービスエリア近傍上空で可視となり、１機目の人工衛星がサービスエリア上空から離れていくと２機目の人工衛星がサービスエリア近傍上空で可視となり、２機目の人工衛星がサービスエリア上空から離れていくと３機目の人工衛星がサービスエリア近傍上空で可視となり、３機目の人工衛星がサービスエリア上空から離れていくと再び１機目の人工衛星がサービスエリア近傍上空で可視となる。なお、４機の人工衛星で構成されても、同様である）、２４時間、好ましくは、仰角が７０度以上、少なくとも、仰角が略５０度以上（４５度以上）の人工衛星群を意味する。
【００１３】
ＧＰＳ衛星２ａは、擬似雑音符号、軌道情報および時刻補正情報からなるＧＰＳ信号（測位情報）を出力するように構成されており、端末装置３は３つ以上のＧＰＳ信号を受信すると移動体の緯度および経度を測定することができる。また、４つ以上のＧＰＳ信号を受信すれば海抜を加えた３次元の測位を行うことができる。
【００１４】
準天頂衛星２ｂは、ＧＰＳ信号と同様な測位情報やＧＰＳ信号が重畳された電波が電離層を通過する際に発生する誤差などを除去して測位精度を向上させるための補正情報を多重放送する。本実施形態では、このような衛星波を用いて測位情報を送信することで、捕捉可能なＧＰＳ信号を出力する衛星数を増やすことで測位可能な場所と時間を広げ、また、補正情報を送信することで、ＦＭ放送などの地上波を用いて補正情報を送信する場合に比べて、カバーエリアを広くすることができる。また、高層ビル群の谷間など電波が届き難いところであっても補正情報を受けやすくなる。
【００１５】
図２および図３に日本全土をサービス対象とした場合に２４時間周期の楕円軌道を周回する三機の準天頂衛星２ｂ（衛星番号１、２、３）でサービスを行う際の各準天頂衛星２ｂの軌道要素と軌道配置例を示す。なお、人工衛星の軌道は地球重力場、月・太陽の引力などの影響で常時変動するものであり、ある程度の許容範囲をもって軌道制御されるのが一般的である。この図においてΩ１およびθ１は基準時刻に応じて設定される、衛星番号１の準天頂衛星２ｂの昇交点赤経及び真近点離角である。
【００１６】
このように、準天頂衛星２ｂを用いて測位情報や補正情報を送信する場合には、端末装置３からみた仰角が常に一定角度以上になるように準天頂衛星２ｂを順次切り替えてゆく必要がある。このため、準天頂衛星２ｂ同士の間でハンドオーバを行うことで同じ位置から常に準天頂衛星２ｂが高仰角に可視となるようにしている。なお、端末装置３が指向性の高い衛星追尾アンテナを用いる場合、サービスを引き継ぐ準天頂衛星２ｂを追尾するために衛星追尾アンテナの向きを変える必要がある。このハンドオーバは、不図示の衛星管理局からの指示により実行され、例えば、ある地域における衛星仰角を基準として準天頂衛星２ｂの切り替えのタイミングを定めて、サービスエリア全域において一斉に行ったりする。このタイミングは衛星管理局から前もって準天頂衛星２ｂを通じて端末装置３にも通知される。
【００１７】
なお、補正情報は、図１に示す電子基準局７を用いて算出する。電子基準局７は、アンテナ、受信機、通信用機器を備え、ＧＰＳ衛星２ａから出されたＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ衛星２ａとアンテナ７との間の距離を計算し、電子基準局７の位置を求める。このような電子基準局７は国内に多数設けられており、各電子基準局７の測位結果は通信回線７ａで補正データ算出部８に集められる。補正情報算出部８では実際の電子基準局７の位置と測位結果との誤差を多重平均するなどして日本全国についての補正情報を求める。このようにして算出された補正データは、ＲＴＣＭ（ＲａｄｉｏＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｉｔｔｅｅＭａｒｉｎｅ）フォーマットでアップリンク施設９から準天頂衛星２ｂにアップリンクされて、端末装置３に向けて多重放送される。
【００１８】
擬似衛星４は、都市部などの電波が受け難い環境下において、あたかもＧＰＳ衛星２ａが存在するかのように振る舞い、人工衛星２の電波に類似する電波を送信する固定局で、屋外に固定されている。この擬似衛星４は、図４に示すようにＣＰＵや時計などからなる信号生成手段４１と、送信手段４２と、擬似衛星４の位置や時刻を補正するための情報や、補正情報を準天頂衛星２ｂから取得するための受信手段４３とを有している。信号生成手段４１は、ＧＰＳ信号の形式に準拠した擬似衛星信号を生成する。受信手段４３は、アンテナと、受信機と、準天頂衛星のハンドオーバ時にアンテナの向きを切り替える方向制御部とからなる。
【００１９】
ここで、擬似衛星４が準天頂衛星２ｂから受信した補正情報から必要な情報を抽出して送信する場合は、擬似衛星や準天頂衛星と同じ通信方式を用いる場合と、例えば無線ＬＡＮなどの別の通信方式を用いる場合を実施することが可能である。更には、特に擬似衛星が送信する測位情報と補正情報が異なる通信方式を用いて出力される場合などは、この二つの情報は別の場所に設置された異なる装置から出力される構成も可能である。つまり、擬似衛星は測位情報のみを出力し、補正情報は準天頂衛星からの補正情報を受信し、必要な情報を抽出して送信する別の補正情報出力装置として分離しても同じ効果を得ることができる。
【００２０】
なお、ここでは擬似衛星４を屋外に設置される固定局として説明したが、仮設として一時的に設置したり、車両に搭載してその場所を自由に変えられる移動擬似衛星として実現することも可能である。この移動擬似衛星を用いる場合は、その位置を精度高く速やかに設定する必要がある。それを実現する方法として、後述するような、ＧＰＳ衛星、準天頂衛星からの測位情報・補正情報を受信して自身の位置を算出する装置をこの移動擬似衛星に組込み、もしくは接続し、そこからの位置情報を自動的に移動擬似衛星の基準位置に設定する方式があげられる。
【００２１】
端末装置３は、図４のブロック図に示すように受信手段３１と、その受信手段３１から受信した複数の情報に基づいて自己の位置を算出する測位手段３２と、所定の情報やアプリケーションが記憶される記憶手段３４と、全体を制御する制御手段３３と、ユーザの操作を受け付ける操作部３６と、操作結果などが表示される表示部３５と、を含んで構成される。受信手段３１と測位手段３２と制御手段３３と記憶手段３４をまとめて内部処理部３０とする。
【００２２】
ここで、図５に示すように、受信手段３１は、ＧＰＳ衛星２ａからの測位情報を受信する第１受信手段３１ａ、準天頂衛星２ｂからの測位情報を受信する第２受信手段３１ｂ、擬似衛星４からの測位情報を受信する第３受信手段３１ｃ、準天頂衛星２ｂからの補正情報を受信する第４受信手段３１ｄ、擬似衛星４からの補正情報を受信する第５受信手段３１ｅから構成される。これらの受信手段は、それぞれ、アンテナと、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）、フィルタ，Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータおよびＤ／Ａコンバータなどからなる受信機とからなる。第２受信手段３１ｂや第４通信手段３１ｄには準天頂衛星２ｂのハンドオーバ時にアンテナの向きを変える方向制御部（不図示）を備える場合がある。ここでこれらの手段は通信に用いる周波数などが共用化できれば複数の手段を一つにまとめることが可能である。
【００２３】
ここで、図６に示すように、測位手段３２は、ＧＰＳ衛星２ａからの測位情報（ＧＰＳ測位情報）のみを用いて位置を算出する第１測位手段３２ａ、ＧＰＳ測位情報と準天頂衛星２ｂからの測位情報（準天頂衛星測位情報）を用いて位置を算出する第２測位手段３２ｂ、ＧＰＳ測位情報と擬似衛星４からの測位情報（擬似衛星測位情報）を用いて位置を算出する第３測位手段３２ｃ、ＧＰＳ測位情報と準天頂衛星測位情報と擬似衛星測位情報を用いて位置を算出する第４測位手段３２ｄ、ＧＰＳ測位情報と準天頂衛星２ｂからの補正情報（準天頂衛星補正情報）を用いて位置を算出する第５測位手段３２ｅ、ＧＰＳ測位情報と準天頂衛星測位情報と準天頂衛星補正情報を用いて位置を算出する第６測位手段３２ｆ、ＧＰＳ測位情報と擬似衛星測位情報と準天頂衛星補正情報を用いて位置を算出する第７測位手段３２ｇ、ＧＰＳ測位情報と準天頂衛星測位情報と擬似衛星測位情報と準天頂衛星補正情報を用いて位置を算出する第８測位手段３２ｈ、ＧＰＳ測位情報と擬似衛星４からの補正情報（擬似衛星補正情報）を用いて位置を算出する第９測位手段３２ｉ、ＧＰＳ測位情報と準天頂衛星測位情報と擬似衛星補正情報を用いて位置を算出する第１０測位手段３２ｊ、ＧＰＳ測位情報と擬似衛星測位情報と擬似衛星補正情報を用いて位置を算出する第１１測位手段３２ｋ、ＧＰＳ測位情報と準天頂衛星測位情報と擬似衛星測位情報と擬似衛星補正情報を用いて位置を算出する第１２測位手段３２ｌ、前記の測位手段の中から一つの手段を選択する切り換え手段３２ｍから構成される。ここで、３２ａから３２ｌまでの測位手段は複数の手段を組合せてまとめることが可能である。
【００２４】
また、切り換え手段３２ｍを実現する具体的な方法としては、測位情報利用の優先度付けをあげることができる。位置を算出するために必要な測位情報の数は４であり、それを実現する組合せには、４つのＧＰＳ衛星測位情報、３つのＧＰＳ衛星測位情報と準天頂衛星測位情報、３つのＧＰＳ衛星測位情報と擬似衛星測位情報、２つのＧＰＳ衛星測位情報と準天頂衛星測位情報と擬似衛星測位情報、などが想定される。ここで、準天頂衛星測位情報は衛星切り替え時を除いて入手可能な確率が最も高く、一方、擬似衛星は設置されている箇所が限定されるが精度は高いという特長を持つ。よって、まず準天頂衛星測位情報は第一に利用することとし、次に擬似衛星測位情報が利用できる場合はこれを利用する。そして、残りの測位情報をＧＰＳ測位情報から選択して用いることとする。ただし、準天頂衛星の切り換え時には、これを除いた測位情報から位置を算出することとする。一方、補正情報に関しては、擬似衛星補正情報が利用できる場合はこれを第一に用いることとし、それ以外は準天頂衛星補正情報を用いることとする。いずれの補正情報も利用できない場合は測位情報のみから位置を算出することとする。以上説明したルールに基づいて測位方法を切り換えるのである。
【００２５】
また、表示部３５には地図のデータに測位結果を重ねて表示させる液晶画面などを用いることができる。地図のデータはあらかじめ端末装置３に記憶させておくか、必要に応じて準天頂衛星２ｂなどからダウンロードしても良い。さらに、操作部３６は、地図やカーソルなどを上下左右の４方向に移動させるためのキーや、電源ボタン、キャンセルボタン、アプリケーションの機能を選択するボタンなどからなる。端末装置３の側面や上面にボタンや、ダイヤル式に選択手段を配置しても良いし、表示部３５の画面をタッチパネル式にして表示部３５が操作部３６を兼ねても良い。
【００２６】
測位手段３２は、複数の擬似距離を算出し、それらの差の絶対値が最小となる位置を計算することにより測位を行う。一般的には，時間を未知変数にして４つ以上ＧＰＳ衛星２ａからの擬似距離をもとに位置を算出する。しかしながら，３つしかＧＰＳ衛星２ａが捕捉できない場合，高度を既知として３つの擬似距離で２次元的な位置を算出する。
ＧＰＳ衛星２ａとの擬似距離を算出する際には、端末装置３の受信手段３１内の第１受信手段３１ａが電波を受信し、電波の帯域以外の除去やデジタル化などを行ない、この電波を信号化し、電波に含まれている人工衛星の測位情報を検出し、測位手段３２にこれらの情報を送る。すなわち、ＧＰＳ衛星２ａを利用した通信ではスペクトル拡散方式を用いており、信号は雑音に埋もれてやすいが、電波の帯域以外の除去やデジタル化などを行なうと、帯域の雑音を除去に耐えて、信号検出精度の向上が可能となる。測位手段３２は、ＧＰＳ衛星２ａの位置を計算するための情報をもとに人工衛星の位置を計算し、必要に応じて準天頂衛星２ｂからの補正情報や擬似衛星４からの補正情報により算出位置を補正して、ＧＰＳ衛星２ａからの自身までの擬似距離（見かけの電波の伝送時間×光速）を算出する。
【００２７】
準天頂衛星２ｂや擬似衛星４との擬似距離を算出する際には、ＧＰＳ衛星２ａからの測位情報に加えて、準天頂衛星２ｂや擬似衛星４から送信された測位情報を受信手段３１内の第２受信手段３１ｂや第３受信手段３１ｃで検出し、測位手段３２にこれらの情報を送る。測位手段３２は、準天頂衛星２ｂや擬似衛星４の測位情報と、必要に応じて準天頂衛星２ｂからの補正情報や擬似衛星４からの補正情報により算出位置を補正して、準天頂衛星２ｂや擬似衛星４から自身までの擬似距離を算出する。なお、補正情報には擬似距離の補正データもあり，また、補正方法として擬似衛星４を補正する手段がある。
【００２８】
ここで、準天頂衛星２ｂから測位情報や補正情報を受信しつつ測位処理をしているときに、準天頂衛星２ｂのハンドオーバが発生すると、端末装置３がサービスを引き継ぐ準天頂衛星２ｂに受信手段３１内の第２受信手段３１ｂや第４通信手段３１ｄのアンテナの向きを合わせるまでの間は、測位情報や補正情報が取得できないので、その時点でのＧＰＳ衛星の配置によっては位置精度が相対的に低くなる可能性がある。このまま表示部３５に表示結果を表示させても良いが、測位手段３２から測位結果を出力すると共に測位情報あるいは補正情報が取得できないことを示す信号を出力させて、表示部３５で測位結果と共にその旨を表示させると良い。この場合は、測位情報あるいは補正情報を取得できない間であっても、精度が低いことをユーザに通知した上で、測位結果を利用することができる。また、高い位置精度が要求される端末装置３の場合は、測位情報あるいは補正情報が取得できない間は、表示部３５が測位結果を全く表示しないか、最後に測位情報あるいは補正情報を用いて測位した結果の画面を、次に測位情報あるいは補正情報を用いた測位結果が得られるまで表示しつづける。どちらの場合であっても、測位情報あるいは補正情報が取得できないため現在位置が算出できないことを表示でユーザに知らせることが望ましい。
【００２９】
（第二実施形態）
本実施形態では、これまで説明してきたＧＰＳ測位情報、準天頂衛星測位情報や補正情報、擬似衛星測位情報や補正情報を用いる測位システム１（ここではＧＰＳベース測位システムと呼ぶ）と、それとは異なる方式を用いる測位システムを組合せて位置情報のシームレス化を実現する方式について説明する。
【００３０】
まず、ＧＰＳベース測位システムと異なる測位システムとして、無線ＬＡＮを用いた方式（ここでは無線ＬＡＮベース測位システムと呼ぶ）を図７および図８を用いて説明する。図８に詳細に示すように無線ＬＡＮベース測位システム６は、複数の無線基地局６１と移動局１２、そして位置情報を算出する位置算出手段６２から構成される。測位の原理は、移動局１２から発信した情報を、位置の基準としての役割を担う複数の無線基地局６１でそれぞれ受信した際の到達時間を位置算出手段６２で求め、そこから移動局１２の位置を推定するのである。この時、移動局１２は、無線通信手段１２ａと、表示部３５と、操作部３６とを含んで構成される。ただし、アプリケーションによっては表示部３５と操作部３６が不要となる構成でも実現可能である。また、無線基地局６１は移動局１２のために用いられる移動局用無線通信手段６１ａと、位置算出手段６２との位置算出手段用通信手段６１ｂとを含んで構成され、位置算出手段６２は、複数の無線基地局６１のために用いられる無線基地局用通信手段６２ａと、算出手段６２ｂとを含んで構成される。
【００３１】
そして、ＧＰＳベース測位システムと無線ＬＡＮベース測位システム６とをシームレスに接続するために、まず、無線基地局６１の構成に図４の端末装置３で説明した内部処理部３０を含めることで、自身の位置を自ら算出することが可能となる。無線基地局６１が固定であれば一度位置決めをしてしまえば、内部処理部３０の機能を停止させるか、取り外すことも可能であるが、その機能を生かしておくことで、容易に移動可能な無線基地局として位置付けることが可能となる。
【００３２】
更に、図７と、図９のブロック図とに示すように、移動局１２の構成と図４の端末装置３の構成を組合せることで、二つの測位システムを一つの装置で切り換えることができる移動端末１０となる。測位システムの切り換えは、操作部３６からのユーザ指定による方法や、二つの測位システムの測位機能を同時に起動しておいて、所定の条件を満たした測位システムの方に自動的に切り換える方法、さらには、二つの測位システムが同時に測位可能な条件を満たした場合、それまでの移動履歴情報を用いて優先的に選択する方式や二つの測位結果を重み付けして一つの位置情報を生成する方式などが実現可能である。
【００３３】
更には、図７と、図１０のブロック図とに示すように、前記の移動局１２と端末装置３の組合せに無線基地局６１と位置算出手段６２の機能を追加することにより、固定の無線基地局６１の通信範囲外の移動局に対して、無線基地局の役割を担う移動端末１１を構成することが可能となる。
【００３４】
これにより、ショッピングセンタなどの大型店舗内や、大規模な美術館や展示会場のように、屋内と屋内が混在した場所において、移動局を有するユーザはシームレスに現在位置を知ることができ、自己の目的地に速やかに到達することが可能になる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ＧＰＳ衛星に加えて、準天頂衛星や擬似衛星からの情報を利用することで精度の高い測位を適切に選択することが可能になる。また、他の測位システムと組合せることで、屋内外などの測位システムが変わる地点においてもシームレスに位置情報をユーザに提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における移動体通信システムの構成図である。
【図２】高軌道衛星の軌道要素と軌道配置の例を示す図である。
【図３】高軌道衛星の軌道要素と軌道配置の例を示す図である。
【図４】擬似衛星と端末装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態における受信手段の構成図である。
【図６】本発明の実施形態における測位手段の構成図である。
【図７】無線ＬＡＮベース測位システムの構成図である。
【図８】本発明の実施形態における移動体通信システムの構成図である。
【図９】二つの測位システムに利用可能な移動端末の構成を示すブロック図である。
【図１０】無線基地局機能を有する二つの測位システムに利用可能な移動端末の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１移動体通信システム
２ａＧＰＳ衛星
２ｂ準天頂衛星
３端末装置（測位装置）
４擬似衛星
５無線ネットワーク
６無線ＬＡＮベース測位システム
１０二つの測位システムに利用可能な移動端末
１１無線基地局機能を有する二つの測位システムに利用可能な移動端末
１２無線ＬＡＮベース測位システムの移動局
３１受信手段
３２測位手段
３３制御手段
３４記憶手段
３５表示部
３６操作部
４１信号生成手段
４２送信手段
４３受信手段
６１無線基地局
６２位置算出手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technology for transmitting and receiving data to and from a mobile object, and more particularly to a positioning method and a positioning device using an artificial satellite.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, technology development related to mobile communication using artificial satellites has been performed. As a conventional example of such a technique, a radio wave from a plurality of artificial satellites (hereinafter, referred to as GPS satellites) for the global positioning system (GPS) is received, and a pseudo distance is set between each GPS satellite and a moving object. There is one that calculates an absolute position (latitude and longitude) on the earth by calculation (for example, see Patent Document 1). Here, the signal arrival time of a signal received from each GPS satellite may change due to various error factors such as an ionospheric delay error and a tropospheric delay error. Since such an error affects the calculation of the pseudo distance, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157300, in order to correct such an error factor, the correction signal is transmitted as an FM multiplex broadcast so that the moving position of the mobile unit can be accurately determined. (Hereinafter referred to as D-GPS).
[0003]
Further, as a reinforcement of the above-mentioned GPS function, a pseudo-satellite system for simulating a GPS satellite by outputting information similar to positioning information transmitted from the GPS installed on the ground or a plurality of Research and development of a quasi-zenith satellite system for orbiting a satellite or orbiting a plurality of orbital planes inclined from a geosynchronous orbit are in progress.
On the other hand, several types of positioning systems other than the GPS have been proposed, such as a method using mobile phone communication and a method using wireless LAN communication.
[0004]
Here, the GPS satellites are 24 artificial satellites at about 20,000 km above the sky, and four GPS satellites are arranged on each of six orbit planes having an orbit inclination angle of 55 degrees. Further, the quasi-zenith satellite is characterized in that a large elevation angle of about 70 degrees or more can be realized by switching a plurality of satellites in the service area.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-278360 (for example, paragraph numbers 0004 to 0005, 0057 to 0064, FIG. 4)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an environment where there are many high-rise buildings, such as in an urban area, one of the problems is that radio waves from GPS satellites are shielded by the high-rise buildings, so that there are many places and time zones where positioning cannot be performed.
Furthermore, even when the signal from the GPS satellite can be sufficiently received, if the correction information is used to improve the positioning accuracy, the correction information is obtained from another broadcast communication medium such as FM broadcasting at present. However, correction data cannot be obtained in an area where such FM broadcasting cannot be received at all. Furthermore, there are times when radio waves are difficult to reach in an urban area where high-rise buildings are next to each other. In these cases, highly accurate positioning cannot be performed.
In addition, GPS cannot measure the position of a moving object in a building or underground, and a separate positioning system is required. However, since those positioning systems are separate systems, users can use the system indoors and outdoors. When seeking information, it was necessary to have multiple terminals.
Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and a first object of the present invention is to widen a range in which highly accurate positioning of a mobile object can be performed in mobile communication using an artificial satellite. It is a second object of the present invention to provide a user with seamless positioning information by linking with another positioning system that calculates a position by a method different from a positioning system using positioning information such as GPS.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problem, in performing positioning, a second artificial satellite that faces at an elevation angle of a predetermined angle or more for substantially 24 hours instead of in the vicinity of a predetermined service area can be cited. Such an artificial satellite may output a signal for correcting positioning based on orbital information from another artificial satellite, or may calculate a positioning by calculating a pseudo distance from such an artificial satellite. It may be performed. Further, a signal from the second artificial satellite may be transmitted by relaying through a ground station. In this way, it is possible to transmit the positioning information at a place or time zone that cannot be covered only by the GPS, and to transmit the correction information to a place that cannot be covered only by the conventional broadcast communication medium.
[0008]
Further, in order to cooperate with other positioning systems other than the GPS, the own station calculates its own position using the positioning information of the GPS, the quasi-zenith satellite, and the relay means as described above to a reference station serving as a reference of the other positioning system. By including the external positioning means, the position information can be made seamless.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the mobile communication system 1 in the present embodiment acquires positioning information and correction information from the quasi-zenith satellite 2b when the terminal device 3 as a positioning device performs positioning using the GPS satellite 2a. This improves the positioning accuracy.
Note that examples of the terminal device 3 include a notebook personal computer, a portable terminal device such as a PDA (Personal Digital Assistant), and a mobile object such as an on-board audio device or a navigation system. In addition, the mobile communication system 1 may include a fixed station (not shown in FIG. 1) for providing position information to another terminal device 3 or a pseudo satellite 4. In addition, the terminal device 3, the pseudo satellite 4, and other fixed stations may be called ground stations with respect to artificial satellites.
[0010]
The GPS satellite 2a corresponding to the first artificial satellite adopts a circular orbit having an orbit inclination of 55 degrees and an orbit cycle of 12 hours (the orbit cycle is 同期 synchronized with the rotation cycle of the earth). In a place where the latitude is 55 degrees or less, the elevation angle is up to 90 degrees at the maximum, but since the orbital cycle is 12 hours, the time length in which a high elevation angle is seen is shorter than that of the quasi-zenith satellite 2b (details will be described later). In the GPS satellite 2a, the orbit altitude is around 19,000 to 25,000 km (so-called MEO orbit), and a satellite or a group of satellites broadcasting a positioning signal for the mobile body, and using the geosynchronous orbit, for the mobile body. This is a satellite or a group of satellites that are broadcasting positioning signals. For example, GPS / NAVSTAR (Global Positioning System / NAVigration Satellite Timing and Ranging), GLONASS (Global Navigation Satellite System), Galileo (Global Navigation System including European Proposal Satellite), Galileo (Global Navigation System including European Proposal). In the case of a satellite or a group of satellites orbiting a MEO with an orbital altitude of 19,000 to 25,000 km and broadcasting positioning signals for mobile objects, the satellite elevation angle in Japan is 90 degrees because MEO is used. It is widely distributed below, but the length of time seen at high elevation is shorter than that of QZSS. In the case of a satellite or a satellite group that uses a geosynchronous orbit to broadcast a positioning signal for a mobile object, the elevation angle from Japan varies depending on the location, but is at most about 50 degrees (in the case of Tokyo) and does not vary with time.
[0011]
On the other hand, the quasi-zenith satellite 2b corresponding to the second artificial satellite has an orbital period of 24 hours (or the orbital period is synchronized with the rotation period of the earth) and stays at a high elevation angle for a long time as viewed from Japan. All visible satellites (including long elliptical orbit satellites and figure eight orbit satellites) are called quasi-zenith satellites. For example, when the constellation is composed of three satellites including HEO (short for Elliptical Elliptic Orbit), the satellites in operation as viewed from the four islands of mainland Japan and Okinawa always have an elevation angle of 70 degrees or more. Assume a visible orbit.
Considering the edge of Japan (the northernmost point, etc.), the minimum elevation angle of the operational satellite is about 65 degrees. In addition, the quasi-zenith satellite 2b may be a so-called figure eight orbit satellite. In this case, if a constellation is configured by three satellites, the satellites in operation as viewed from the main island of Japan and Okinawa have an elevation angle of approximately 60 degrees or more. Assume an orbit that is always visible. Similarly, considering the end of Japan (the northernmost end, etc.), the minimum elevation angle of the operational satellite is about 50 degrees. It is assumed that two types of positioning signals are the same as the GPS signals and two types of D-GPS signals.
[0012]
Therefore, the quasi-junction zenith satellites are those that are visible above the service area where, for example, three (or four) artificial satellites are replaced when four main islands in Japan and Okinawa are service areas (first, The first artificial satellite becomes visible in the vicinity of the service area, and when the first artificial satellite moves away from the service area, the second artificial satellite becomes visible in the vicinity of the service area. When the artificial satellite moves away from the service area, the third artificial satellite becomes visible above the service area and becomes visible when the third artificial satellite moves away from the service area. It becomes visible in the sky near the area. The same is true even if it is configured with four artificial satellites), 24 hours, preferably, the elevation angle is 70 degrees or more, at least the elevation angle is approximately It means a satellite group of 0 degrees (45 degrees or more).
[0013]
The GPS satellite 2a is configured to output a GPS signal (positioning information) including a pseudo-noise code, orbit information, and time correction information. When the terminal device 3 receives three or more GPS signals, the terminal device 3 determines the latitude of the mobile object. And longitude can be measured. Also, if four or more GPS signals are received, three-dimensional positioning with the sea level added can be performed.
[0014]
The quasi-zenith satellite 2b multiplex-broadcasts correction information for improving positioning accuracy by removing positioning information similar to the GPS signal and an error generated when a radio wave on which the GPS signal is superimposed passes through the ionosphere. In the present embodiment, by transmitting the positioning information using such a satellite wave, the number of satellites that output the GPS signals that can be captured is increased, thereby increasing the location and time at which the positioning is possible, and transmitting the correction information. By doing so, the coverage area can be made wider than in the case where correction information is transmitted using terrestrial waves such as FM broadcasting. Further, correction information can be easily received even in a place where radio waves are difficult to reach, such as a valley of a group of high-rise buildings.
[0015]
FIGS. 2 and 3 show three quasi-zenith satellites 2b (satellite numbers 1, 2, and 3) orbiting an elliptical orbit with a 24-hour period when service is provided for all of Japan. 2B shows an orbital element and an example of orbital arrangement. The orbit of an artificial satellite constantly fluctuates due to the influence of the earth's gravitational field, the attraction of the moon and the sun, and the orbit is generally controlled with a certain tolerance. In the figure, Ω1 and θ1 are the ascending right ascension and right angle departure of the quasi-zenith satellite 2b of satellite number 1, which are set according to the reference time.
[0016]
As described above, when positioning information and correction information are transmitted using the quasi-zenith satellite 2b, it is necessary to sequentially switch the quasi-zenith satellite 2b so that the elevation angle viewed from the terminal device 3 is always equal to or more than a certain angle. . For this reason, handover is performed between the quasi-zenith satellites 2b so that the quasi-zenith satellites 2b are always visible at a high elevation angle from the same position. When the terminal device 3 uses a satellite tracking antenna having high directivity, it is necessary to change the direction of the satellite tracking antenna in order to track the quasi-zenith satellite 2b that takes over the service. This handover is executed according to an instruction from a satellite management station (not shown). For example, the timing of switching the quasi-zenith satellite 2b is determined based on the satellite elevation angle in a certain area, and the handover is performed simultaneously over the entire service area. This timing is also notified to the terminal device 3 in advance from the satellite management station through the quasi-zenith satellite 2b.
[0017]
The correction information is calculated using the electronic reference station 7 shown in FIG. The electronic reference station 7 includes an antenna, a receiver, and a communication device, receives a GPS signal output from the GPS satellite 2a, calculates the distance between the GPS satellite 2a and the antenna 7, and determines the position of the electronic reference station 7. Ask. A large number of such electronic reference stations 7 are provided in Japan, and the positioning results of each of the electronic reference stations 7 are collected by the correction data calculation unit 8 via the communication line 7a. The correction information calculation unit 8 obtains correction information for the whole of Japan by, for example, multiply averaging errors between the actual position of the electronic reference station 7 and the positioning result. The correction data calculated in this manner is uplinked from the uplink facility 9 to the quasi-zenith satellite 2b in an RTCM (Radio Technical Committee Marine) format, and is multiplex broadcast to the terminal device 3.
[0018]
The artificial satellite 4 is a fixed station that behaves as if the GPS satellite 2a exists in an environment where radio waves are difficult to receive, such as an urban area, and transmits radio waves similar to the radio waves of the artificial satellite 2, and is fixed outdoors. ing. As shown in FIG. 4, the pseudo satellite 4 includes a signal generation unit 41 including a CPU and a clock, a transmission unit 42, information for correcting the position and time of the pseudo satellite 4, and correction information for the quasi-zenith satellite. 2b. The signal generator 41 generates a pseudo satellite signal conforming to the format of a GPS signal. The receiving means 43 includes an antenna, a receiver, and a direction control unit that switches the direction of the antenna at the time of handover of the quasi-zenith satellite.
[0019]
Here, when the pseudo satellite 4 extracts necessary information from the correction information received from the quasi-zenith satellite 2b and transmits the same, the case where the same communication system as that of the pseudo satellite or the quasi-zenith satellite is used is used. Can be implemented. Furthermore, especially when the positioning information and the correction information transmitted by the pseudo satellite are output using different communication methods, a configuration in which the two information are output from different devices installed in different places is also possible. is there. In other words, the pseudo satellite outputs only the positioning information, and the correction information receives the correction information from the quasi-zenith satellite, extracts the necessary information, and separates it as another correction information output device to obtain the same effect. be able to.
[0020]
Although the pseudo satellite 4 has been described as a fixed station installed outdoors, the pseudo satellite 4 can be temporarily installed as a temporary station, or can be mounted on a vehicle and realized as a mobile pseudo satellite that can be freely changed in location. It is. When this mobile pseudo satellite is used, it is necessary to quickly and accurately set its position. As a method of realizing this, a device that receives positioning information and correction information from GPS satellites and quasi-zenith satellites and calculates its own position, as described later, is incorporated in or connected to this mobile pseudo-satellite. Is automatically set as the reference position of the mobile pseudo satellite.
[0021]
As shown in the block diagram of FIG. 4, the terminal device 3 includes a receiving unit 31, a positioning unit 32 that calculates its own position based on a plurality of pieces of information received from the receiving unit 31, and stores predetermined information and an application. Storage means 34, a control means 33 for controlling the whole, an operation unit 36 for receiving a user's operation, and a display unit 35 for displaying operation results and the like. The receiving unit 31, the positioning unit 32, the control unit 33, and the storage unit 34 are collectively referred to as an internal processing unit 30.
[0022]
Here, as shown in FIG. 5, the receiving unit 31 includes a first receiving unit 31a that receives positioning information from the GPS satellite 2a, a second receiving unit 31b that receives positioning information from the quasi-zenith satellite 2b, and a pseudo satellite. The third receiving unit 31c receives positioning information from the quasi-zenith satellite 2b, the fifth receiving unit 31d receives correction information from the quasi-zenith satellite 2b, and the fifth receiving unit 31e receives correction information from the pseudolite 4. . Each of these receiving means includes an antenna and a receiver including an RF (Radio Frequency), a filter, an A / D (Analog / Digital) converter, a D / A converter, and the like. The second receiving unit 31b and the fourth communication unit 31d may include a direction control unit (not shown) that changes the direction of the antenna at the time of handover of the quasi-zenith satellite 2b. Here, as for these means, a plurality of means can be integrated into one if the frequency used for communication can be shared.
[0023]
Here, as shown in FIG. 6, the positioning unit 32 calculates the position using only the positioning information (GPS positioning information) from the GPS satellites 2a, and calculates the position from the GPS positioning information and the quasi-zenith satellite 2b. Second positioning means 32b for calculating the position using the positioning information (quasi-zenith satellite positioning information), and the third positioning for calculating the position using the GPS positioning information and the positioning information from the pseudo satellite 4 (pseudo satellite positioning information). Means 32c, a fourth positioning means 32d for calculating a position using the GPS positioning information, the quasi-zenith satellite positioning information, and the pseudo satellite positioning information, the GPS positioning information and correction information (quasi-zenith satellite correction information) from the quasi-zenith satellite 2b Fifth positioning means 32e for calculating the position by using GPS positioning information, quasi-zenith satellite positioning information, and sixth positioning means 32f for calculating the position by using quasi-zenith satellite correction information, GPS positioning information and pseudo satellite Seventh positioning means 32g for calculating the position using the position information and the quasi-zenith satellite correction information, and eighth position for calculating the position using the GPS positioning information, the quasi-zenith satellite positioning information, the pseudo satellite positioning information, and the quasi-zenith satellite correction information. Positioning means 32h, ninth positioning means 32i for calculating a position using GPS positioning information and correction information (pseudo-satellite correction information) from pseudo satellite 4, and using GPS positioning information, quasi-zenith satellite positioning information, and pseudo-satellite correction information 10th positioning means 32j for calculating the position by using GPS positioning information, pseudo satellite positioning information and pseudo satellite correction information, and eleventh positioning means 32k for calculating the position using GPS positioning information, quasi-zenith satellite positioning information and pseudo satellite positioning It comprises a twelfth positioning means 32l for calculating the position using the information and the pseudo satellite correction information, and a switching means 32m for selecting one of the positioning means. Here, the positioning means from 32a to 32l can be combined by combining a plurality of means.
[0024]
Further, as a specific method of realizing the switching unit 32m, a prioritization of positioning information use can be given. The number of pieces of positioning information required to calculate the position is four, and combinations for realizing it are four GPS satellite positioning information, three GPS satellite positioning information and quasi-zenith satellite positioning information, and three GPS satellite positioning. Information, pseudo satellite positioning information, two GPS satellite positioning information, quasi-zenith satellite positioning information, pseudo satellite positioning information, and the like are assumed. Here, the quasi-zenith satellite positioning information has the highest probability of being available except when the satellite is switched, while the pseudo satellite has a feature that its location is limited but its accuracy is high. Therefore, first, the quasi-zenith satellite positioning information is used first, and then, if the pseudo satellite positioning information is available, it is used. Then, the remaining positioning information is selected from the GPS positioning information and used. However, when switching the quasi-zenith satellite, the position is calculated from the positioning information excluding this. On the other hand, if the pseudo satellite correction information is available, the correction information is used first, and the quasi-zenith satellite correction information is used otherwise. If none of the correction information can be used, the position is calculated from only the positioning information. The positioning method is switched based on the rules described above.
[0025]
In addition, a liquid crystal screen or the like for displaying the positioning result on the map data can be used as the display unit 35. The map data may be stored in the terminal device 3 in advance, or may be downloaded from the quasi-zenith satellite 2b or the like as needed. Further, the operation unit 36 includes keys for moving a map, a cursor, and the like in four directions of up, down, left, and right, a power button, a cancel button, and buttons for selecting functions of an application. Buttons or dial-type selection means may be arranged on the side or top surface of the terminal device 3, or the screen of the display unit 35 may be a touch panel type, and the display unit 35 may also serve as the operation unit 36.
[0026]
The positioning means 32 performs positioning by calculating a plurality of pseudo distances and calculating a position at which the absolute value of the difference between them is minimum. In general, the position is calculated based on pseudoranges from four or more GPS satellites 2a using time as an unknown variable. However, if only three GPS satellites 2a can be captured, the altitude is known and a two-dimensional position is calculated using three pseudoranges.
When calculating the pseudo distance with the GPS satellite 2a, the first receiving means 31a in the receiving means 31 of the terminal device 3 receives the radio wave, removes the band other than the band of the radio wave, digitizes the radio wave, and transmits the radio wave. The signal is converted into a signal, the positioning information of the artificial satellite included in the radio wave is detected, and the information is sent to the positioning means 32. That is, in the communication using the GPS satellite 2a, a spread spectrum method is used, and the signal is easily buried in the noise. However, if the signal other than the band of the electric wave is removed or digitized, the band noise can be removed. The signal detection accuracy can be improved. The positioning means 32 calculates the position of the artificial satellite based on the information for calculating the position of the GPS satellite 2a, and calculates the correction information from the quasi-zenith satellite 2b or the correction information from the pseudo satellite 4 as necessary. The position is corrected, and the pseudo distance from the GPS satellite 2a to itself (the apparent radio wave transmission time × the speed of light) is calculated.
[0027]
When calculating the pseudo distance between the quasi-zenith satellite 2b and the pseudo satellite 4, the positioning information transmitted from the quasi-zenith satellite 2b and the pseudo satellite 4 in addition to the positioning information from the GPS satellite 2a is stored in the receiving unit 31. The information is detected by the second receiving means 31b and the third receiving means 31c, and the information is sent to the positioning means 32. The positioning means 32 corrects the calculated position based on the positioning information of the quasi-zenith satellite 2b and the pseudo satellite 4 and, if necessary, the correction information from the quasi-zenith satellite 2b and the correction information from the pseudo satellite 4 to obtain the quasi-zenith satellite 2b. And a pseudo distance from the pseudo satellite 4 to itself. The correction information includes pseudo distance correction data, and there is a means for correcting the pseudo satellite 4 as a correction method.
[0028]
Here, if the handover of the quasi-zenith satellite 2b occurs while performing the positioning process while receiving the positioning information and the correction information from the quasi-zenith satellite 2b, the terminal device 3 sends the receiving means to the quasi-zenith satellite 2b taking over the service. Since the positioning information and the correction information cannot be obtained until the directions of the antennas of the second receiving means 31b and the fourth communication means 31d in the base station 31 are adjusted, the positional accuracy may be relatively high depending on the arrangement of the GPS satellites at that time. May be lower. The display result may be displayed on the display unit 35 as it is. However, the positioning unit 32 outputs the positioning result and outputs a signal indicating that the positioning information or the correction information cannot be obtained, and the display unit 35 outputs the signal together with the positioning result. It should be displayed. In this case, even when the positioning information or the correction information cannot be obtained, the user can be notified of the low accuracy and can use the positioning result. In the case of the terminal device 3 which requires high position accuracy, while the positioning information or the correction information cannot be obtained, the display unit 35 does not display the positioning result at all, or at the end, the positioning is performed using the positioning information or the correction information. The result screen is continuously displayed until the next positioning result using the positioning information or the correction information is obtained. In either case, it is desirable to inform the user by a display that the current position cannot be calculated because the positioning information or the correction information cannot be obtained.
[0029]
(Second embodiment)
This embodiment is different from the positioning system 1 (herein referred to as a GPS-based positioning system) that uses the GPS positioning information, the quasi-zenith satellite positioning information and the correction information, and the pseudo satellite positioning information and the correction information described above. A method for realizing seamless position information by combining positioning systems using the method will be described.
[0030]
First, as a positioning system different from the GPS-based positioning system, a method using a wireless LAN (hereinafter referred to as a wireless LAN-based positioning system) will be described with reference to FIGS. 7 and 8. As shown in detail in FIG. 8, the wireless LAN-based positioning system 6 includes a plurality of wireless base stations 61, mobile stations 12, and position calculating means 62 for calculating position information. The principle of positioning is as follows. Arrival time when information transmitted from the mobile station 12 is received by each of the plurality of radio base stations 61 serving as a position reference is obtained by the position calculating means 62, and the mobile station 12 Estimate the position. At this time, the mobile station 12 includes a wireless communication unit 12a, a display unit 35, and an operation unit 36. However, depending on the application, a configuration in which the display unit 35 and the operation unit 36 are not required can be realized. Further, the radio base station 61 is configured to include a mobile station radio communication unit 61a used for the mobile station 12, and a position calculation unit communication unit 61b of the position calculation unit 62, and the position calculation unit 62 It comprises a radio base station communication means 62a used for a plurality of radio base stations 61 and a calculation means 62b.
[0031]
Then, in order to seamlessly connect the GPS-based positioning system and the wireless LAN-based positioning system 6, first, the internal processing unit 30 described in the terminal device 3 of FIG. Can be calculated by itself. If the wireless base station 61 is fixed, once the positioning is performed, the function of the internal processing unit 30 can be stopped or removed, but by utilizing the function, it can be easily moved. It can be positioned as a wireless base station.
[0032]
Further, as shown in FIG. 7 and the block diagram of FIG. 9, by combining the configuration of the mobile station 12 and the configuration of the terminal device 3 of FIG. 4, two positioning systems can be switched by one device. It becomes the mobile terminal 10. The switching of the positioning system can be performed by a method specified by the user from the operation unit 36, a method of simultaneously activating the positioning functions of the two positioning systems, and automatically switching to a positioning system that satisfies predetermined conditions. If two positioning systems meet the conditions that can be positioned simultaneously, a method that preferentially selects using the movement history information up to that time, a method that weights two positioning results and generates one position information, etc. Is feasible.
[0033]
Further, as shown in FIG. 7 and the block diagram of FIG. 10, by adding the functions of the wireless base station 61 and the position calculating means 62 to the combination of the mobile station 12 and the terminal device 3, the fixed wireless communication is performed. It is possible to configure the mobile terminal 11 that plays the role of a radio base station for a mobile station outside the communication range of the base station 61.
[0034]
As a result, a user having a mobile station can seamlessly know the current location in a place where indoors and indoors are mixed, such as in a large store such as a shopping center, or in a large art museum or an exhibition hall. It is possible to quickly reach the destination.
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to appropriately select high-accuracy positioning by using information from quasi-zenith satellites and pseudolites in addition to GPS satellites. In addition, by combining with another positioning system, it is possible to seamlessly provide the user with position information even at a location where the positioning system changes, such as indoors and outdoors.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a mobile communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of orbital elements and orbital arrangement of a high orbit satellite.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of orbital elements and orbital arrangement of a high-orbit satellite.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a pseudo satellite and a terminal device.
FIG. 5 is a configuration diagram of a receiving unit in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a positioning unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a wireless LAN-based positioning system.
FIG. 8 is a configuration diagram of a mobile communication system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a mobile terminal that can be used for two positioning systems.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a mobile terminal that can be used for two positioning systems having a radio base station function.
[Explanation of symbols]
1 Mobile communication system
2a GPS satellite
2b Quasi-zenith satellite
3 terminal device (positioning device)
4 pseudolite
5 Wireless network
6 Wireless LAN based positioning system
10 Mobile terminals available for two positioning systems
11 Mobile terminal usable for two positioning systems having wireless base station function
12 Mobile station of wireless LAN based positioning system
31 receiving means
32 positioning means
33 control means
34 storage means
35 Display
36 Operation unit
41 Signal generation means
42 transmission means
43 receiving means
61 wireless base station
62 Position calculation means

Claims

A method for positioning by receiving orbital information from a plurality of first satellites orbiting the earth, wherein the second satellite is positioned at an elevation angle of a predetermined angle or more for substantially 24 hours instead of over the vicinity of a predetermined service area, and , A positioning method capable of receiving a signal from at least one of a ground station, and selecting the positioning by adding information of the at least one signal in the positioning.

2. The positioning method according to claim 1, wherein the signal from the second artificial satellite is a signal for correcting positioning based on orbit information from the first artificial satellite, and the signal is relayed by the ground station. .

2. The positioning method according to claim 1, wherein in the selection, positioning based on both information from a second artificial satellite and information on the ground station is selectable.

The positioning method according to claim 3, wherein the signal from the second artificial satellite is a signal for correcting positioning based on position information from the first artificial satellite.

A method of performing positioning based on information from a second artificial satellite facing at an elevation angle of not less than a predetermined value for substantially 24 hours instead of over the vicinity of a predetermined service area, and receiving three or more radio waves from a ground station and relatively. A positioning method for positioning, and correcting and positioning the relative positioning based on information from the second artificial satellite.

The positioning method according to claim 5, wherein the radio wave of the ground station includes time information, and the information of the radio wave of the ground station is transferred via another ground station.

A positioning device that receives orbit information from a plurality of first artificial satellites orbiting the earth and performs positioning, wherein a second artificial satellite facing at an elevation angle of a predetermined angle or more substantially for 24 hours instead of over the vicinity of a predetermined service area, And a positioning device configured to be able to receive a signal from at least one of the ground stations, and having a selection unit that selects the positioning by adding the at least one signal as information in the positioning.

8. The positioning device according to claim 7, wherein the signal from the second artificial satellite is a signal for correcting positioning based on orbit information from the first artificial satellite, and the signal is relayed by the ground station. .

The positioning device according to claim 7, wherein in the selection, positioning based on both information from a second artificial satellite and information on the ground station can be selected.

9. The positioning device according to claim 8, wherein the signal from the second artificial satellite is a signal for correcting positioning based on position information from the first artificial satellite.

A positioning device that performs positioning based on information from a second artificial satellite facing at an elevation angle of a predetermined angle or more for substantially 24 hours instead of over the vicinity of a predetermined service area, receives three or more radio waves from a ground station, and performs relative positioning. A positioning device, comprising: correction means for correcting the relative positioning based on information from the second artificial satellite.

The positioning device according to claim 11, wherein the radio wave of the ground station includes time information, and the information of the radio wave of the ground station is transferred via another ground station.

This is for performing positioning of a moving object based on positioning information including orbital information and time information output from a plurality of artificial satellites, and is correction data for positioning, which replaces the sky in the vicinity of a predetermined service area. Acquiring data output from an artificial satellite facing an elevation angle of a predetermined angle or more for substantially 24 hours or data output from a relay station that relays the data, and correcting the positioning information. Method.

The positioning of the moving object based on the positioning information means that the orbit information output from the artificial satellite and the position information and the time information about the relay unit output by the relay unit that has performed positioning using the time information. The positioning method according to claim 13, further comprising performing positioning using the positioning method.

The positioning method according to claim 13, wherein the artificial satellite is a high-orbit satellite orbiting in an elliptical orbit.

First receiving means capable of receiving positioning information based on orbital information and time information output from a plurality of artificial satellites, and correction data for correcting the positioning information output from a pseudolite,
A second receiving means capable of receiving correction data for correcting the positioning information output from an artificial satellite facing at an elevation angle of not less than a predetermined value for substantially 24 hours in place of the predetermined service area vicinity,
The positioning information, or a positioning unit that measures its own position by correcting the positioning information with the correction data,
A positioning device comprising:

17. The apparatus according to claim 16, further comprising means for receiving position information and time information about the relay means output from the relay means that has performed positioning using the orbit information and the time information output from the artificial satellite. A positioning device according to claim 1.

Receiving positioning information including orbit information and time information output from an artificial satellite facing at an elevation angle of a predetermined angle or more for substantially 24 hours instead of over the vicinity of a predetermined service area, and correction data for correcting the positioning information Means,
A means for receiving positioning information consisting of position information and time information about the relay means output by the relay means performing positioning using the position information and the time information output from the artificial satellite, or the positioning information, or Positioning means for measuring its own position by correcting the positioning information with the correction data,
A positioning device comprising: