JP2004163195A

JP2004163195A - 位置情報出力装置

Info

Publication number: JP2004163195A
Application number: JP2002327753A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakajima; 健中嶋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】マルチパスによる反射波に基づく誤差を低減することができる位置情報出力装置を提供する。
【解決手段】８〜１０種類程度の電波を受信するアンテナ２と、人工衛星が電波を発射した時刻をそれぞれ表す８〜１０個程度の時刻データを出力する時刻データ出力部３と、制御信号に従って、８〜１０個程度の時刻データの中から選択した時刻データに基づいて現在位置を表す位置データを算出する位置データ算出部４と、地図データを記録する地図データ記録部５と、少なくとも位置データ及び地図データに基づいて、アンテナ２がマルチパスによる反射波を受信しているか否かを判断し、アンテナ２がマルチパスによる反射波を受信していると判断した場合には、マルチパスによる反射波に基づく時刻データを選択しないように指示する制御信号を位置データ算出部４に供給するマルチパス検出部６とを具備する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現在位置を表す位置データを出力する位置情報出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）の宇宙部分（ｓｐａｃｅｓｅｇｍｅｎｔ）としての人工衛星からの電波を受信して、現在位置を表す位置データを出力する、ＧＰＳの利用者部分（ｕｓｅｒｓｅｇｍｅｎｔ）としての位置情報出力装置が用いられている。このような位置情報出力装置は、複数の人工衛星からそれぞれ送信された電波が位置情報出力装置にそれぞれ到達するまでの所要時間を計測し、これらの所要時間に基づいて複数の人工衛星から位置情報出力装置までの距離を算出し、これらの距離に基づいて位置データを算出する。
【０００３】
ＧＰＳにおいて、人工衛星からの電波が建築物、水面等に当たって反射し、位置情報出力装置に入射することがある。このような現象は、マルチパス（ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈ）と呼ばれている。
マルチパスによる反射波は、人工衛星から位置情報出力装置に直接届く場合よりも長い経路を通って位置情報出力装置に届くこととなる。そのため、位置情報出力装置がマルチパスによる反射波を受信した場合には、位置情報の誤差が大きくなってしまうという問題があった。
【０００４】
ところで、従来、マルチパスによる位置精度劣化又は誤差を軽減するものがある（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３４６６５５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２０８８２１号公報
【特許文献３】
特許第３１７８２９３号公報
【０００６】
特許文献１には、ＧＰＳ衛星から送られてくる電波を受信し自位置を測位計算するＧＰＳ受信機と、ＧＰＳ衛星から送られてくる電波がマルチパスの影響を受けるか否かを表す情報を任意の区画毎に記憶したマルチパス情報記憶手段と、地図データ記憶手段と、ＧＰＳ受信機の測位結果から、自位置周辺の地図データおよびマルチパス情報を検索し地図上での自位置を決定する制御手段と、検索された地図データを決定された自位置とともに表示する表示手段とを備える位置検出装置が掲載されている。しかしながら、特許文献１に掲載された位置検出装置は、マルチパスによる反射波を受信している場合に、マルチパスによる反射波を用いないで測位するものではない。
【０００７】
また、特許文献２には、測位衛星を利用して、自装置の位置を計測する測位用受信装置において、複数の測位衛星から、当該測位衛星の位置情報及び送信時刻情報を含む衛星信号を受信する受信手段と、この受信手段で得られる受信信号から測位衛星の位置情報及び測位衛星との距離情報を含む観測情報を抽出する観測情報抽出手段と、与えられる誤差推定情報に基づいて、観測情報抽出手段で抽出された観測情報から誤差成分を除去する誤差成分除去手段と、この誤差成分除去手段で得られる観測情報から自装置の位置を求める測位演算手段と、この測位演算手段で求められた測位情報を入力して、受信信号に与えられる誤差成分の推定確率が最大となる誤差推定情報を求めて誤差成分除去手段に与える誤差成分推定手段とを具備する測位用受信装置が掲載されている。しかしながら、特許文献２に掲載された測位用受信装置は、受信信号に与えられる誤差成分の推定確率が最大となる誤差推定情報を求めて誤差成分除去手段に与えるものであり、マルチパスによる反射波を受信している場合に、マルチパスによる反射波を用いないで測位するものではない。
【０００８】
また、特許文献３には、グローバルポジショニングシステムを用いた位置標定装置において、所定距離だけ離間させて配置され、同一人工衛星からの信号を受信する第１及び第２ＧＰＳアンテナと、第１ＧＰＳアンテナで受信した信号に基づいて人工衛星との第１電波経路距離を算出する第１疑似距離算出手段と、第２ＧＰＳアンテナで受信した信号に基づいて人工衛星との第２電波経路距離を算出する第２疑似距離算出手段と、第１電波経路距離と第２電波経路距離との差が所定値以上である場合に、人工衛星からの信号がマルチパス状態にあると判定する判定手段と、判定手段にてマルチパス状態にあると判定された場合に、直前の測位データとの変化量がより小さい測位データを出力する出力制御手段を有することを特徴とする差動グローバルポジショニングシステムを用いた位置標定装置が掲載されている。しかしながら、特許文献３に掲載されたグローバルポジショニングシステムを用いた位置標定装置は、第１電波経路距離と第２電波経路距離に統計処理を施すものではない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、マルチパスによる反射波に基づく誤差を低減することができる位置情報出力装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る位置情報出力装置は、現在位置を表す位置データを出力する装置であって、Ｍ個（Ｍは、自然数）の衛星が電波を発射した時刻をそれぞれ表すＭ個の時刻データを出力する第１の手段と、制御信号に従って、Ｍ個の時刻データの中からＮ個（Ｎは、Ｍ以下の自然数）の時刻データを選択し、Ｎ個の時刻データに基づいて、現在位置を表す位置データを算出し出力する第２の手段と、地図データを記録する第３の手段と、少なくとも位置データ及び地図データに基づいて、第１の手段がマルチパスによる反射波を受信しているか否かを判断し、第１の手段がマルチパスによる反射波を受信していると判断した場合には、マルチパスによる反射波に基づく時刻データを選択しないように指示する制御信号を第２の手段に供給する第４の手段とを具備する。
【００１１】
また、本発明の第２の観点に係る位置情報出力装置は、現在位置を表す位置データを出力する装置であって、複数の衛星から電波を受信し、受信された電波に基づいて現在位置を表す位置データを各々が算出する複数の第１の手段と、複数の第１の手段がそれぞれ出力する複数の位置データに統計処理を行って出力する第２の手段とを具備する。
【００１２】
以上の構成によれば、マルチパスによる反射波に基づく誤差を低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要素については、同一の参照番号で示している。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る位置情報出力装置を示す図である。図１に示すように、位置情報出力装置１は、アンテナ２と、時刻データ出力部３と、位置データ算出部４と、地図データ記録部５と、マルチパス検出部６とを具備する。位置情報出力装置１は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）の利用者部分（ｕｓｅｒｓｅｇｍｅｎｔ）としての機能を果たすものである。
【００１４】
アンテナ２は、ＧＰＳの宇宙部分（ｓｐａｃｅｓｅｇｍｅｎｔ）としての人工衛星が出力する電波を受信して、受信した電波に基づく信号を信号受信部３に出力する。なお、ＧＰＳの宇宙部分としての人工衛星は全部で２４個存在しており、地球上の任意の地点の任意の時刻において、２４個の内の８〜１０個程度の人工衛星が地平線又は水平線より上に見える。アンテナ２は、これら８〜１０個程度の人工衛星がそれぞれ出力する８〜１０種類程度の電波を受信し、受信した電波にそれぞれ基づく８〜１０種類程度の信号を時刻データ出力部３に出力する。
【００１５】
時刻データ出力部３は、８〜１０種類程度の信号をアンテナ２から受け取り、８〜１０個程度の人工衛星が電波を発射した時刻をそれぞれ表す８〜１０個程度の時刻データを位置データ算出部４に出力する。ＧＰＳにおいて、２４個の人工衛星は、原子時計をそれぞれ有しており、電波を地球に向けて所定の時刻にそれぞれ送信する。時刻データ出力部３は、位置情報出力装置１から見て地平線又は水平線より上に見える８〜１０個程度の人工衛星が電波を発射した時刻をそれぞれ表す８〜１０個程度の時刻データを位置データ算出部４に出力する。
ここで、位置情報出力装置１の位置は３次元で表され、さらに、時刻データ出力部３が計時する時刻の誤差を修正する必要があるため、少なくとも４個の人工衛星からの電波が必要となる。なお、５個以上の人工衛星からの電波を用いて位置情報出力装置１の現在位置を算出することも可能である。また、位置情報出力装置１の高度を算出することが不要な場合には、少なくとも３個の人工衛星からの電波が必要となる。
なお、アンテナ２がマルチパスによる反射波を受信している場合には、時刻データ出力部３が出力する８〜１０個程度の時刻データの内の１以上の時刻データは、誤差を有することとなる。
【００１６】
位置データ算出部４は、８〜１０個程度の時刻データを時刻データ出力部３から受け取り、これら８〜１０個程度の時刻データに基づいて、８〜１０個程度の人工衛星からそれぞれ出力された電波が位置情報出力装置１に到達するまでに要した時間をそれぞれ表す８〜１０個程度の時間データを算出する。さらに、位置データ算出部４は、これら８〜１０個程度の時間データに基づいて、８〜１０個程度の人工衛星と位置情報出力装置１との間の距離をそれぞれ表す８〜１０個程度の距離データを算出し、これら８〜１０個程度の距離データに基づいて位置情報出力装置１の現在位置を表す位置データを算出し、出力する。
なお、アンテナ２がマルチパスによる反射波を受信している場合には、位置データ算出部４が出力する位置データは、誤差を有することとなる。
【００１７】
地図データ記録部５は、地形、建築物に関するデータを含む地図データを記録している。
マルチパス検出部６は、位置データ算出部４が出力する位置データ及び地図データ記録部５に記録されている地図データに基づいて、マルチパスによる反射波を受信しているか否かを判断する。例えば、マルチパス検出部６は、位置データ算出部４が出力する位置データによって表される現在位置が東京都新宿区西新宿である場合に、人工衛星の位置情報を参照して、８〜１０個程度の人工衛星の内のいずれかの人工衛星が出力する電波が高層ビルによって反射され、アンテナ２に入射しているか否かを判断する。マルチパス検出部６は、８〜１０個程度の人工衛星の内のいずれかの人工衛星が出力する電波が建築物等によって反射されアンテナ２に入射していると判断した場合には、そのような電波に基づく時刻データを用いないように指示する制御信号を、位置データ算出部４に供給する。位置データ算出部４は、用いないように指示された時刻データ以外の時刻データに基づいて、位置データを算出する。これにより、位置データ算出部４は、マルチパスによる反射波に基づく時刻データ以外の時刻データを用いて位置データを算出するため、位置データ算出部４が算出する位置データは、マルチパスによる反射波に基づく誤差を有さないこととなる。
【００１８】
このように、位置情報出力装置１によれば、マルチパス検出部６が、８〜１０個程度の人工衛星の内のいずれかの人工衛星が出力する電波が建築物等によって反射されアンテナ２に入射していると判断した場合に、そのような電波に基づく時刻データを用いないように位置データ算出部４に指示し、位置データ算出部４が、用いないように指示された時刻データ以外の時刻データに基づいて位置データを算出する。従って、マルチパスによる反射波に基づく誤差を低減することが可能である。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施形態に係る位置情報出力装置について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る位置情報出力装置を示す図である。図２に示すように、位置情報出力装置１０は、信号受信部１１〜１４と、位置データ統計処理部１５とを具備する。位置情報出力装置２は、ＧＰＳの利用者部分としての機能を果たすものである。
【００２０】
図３は、信号受信部１１〜１４の構成を示す図である。図３に示すように、信号受信部１１〜１４は、アンテナ２と、時刻データ出力部３と、位置データ算出部１７とをそれぞれ具備する。信号受信部１１〜１４は、例えば、図４に示すように、車２０の右フロント部位２１、左フロント部位２２、右リア部位２３、及び、左リア部位２４に設置されることとしても良い。
【００２１】
位置データ算出部１７は、８〜１０個程度の時刻データを時刻データ出力部３から受け取り、これら８〜１０個程度の時刻データに基づいて、８〜１０個程度の人工衛星からそれぞれ出力された電波が位置情報出力装置１に到達するまでに要した時間をそれぞれ表す８〜１０個程度の時間データを算出する。さらに、位置データ算出部４は、これら８〜１０個程度の時間データに基づいて、８〜１０個程度の人工衛星と位置情報出力装置１との間の距離をそれぞれ表す８〜１０個程度の距離データを算出し、これら８〜１０個程度の距離データに基づいて位置情報出力装置１の現在位置を表す位置データを算出し、位置データ統計処理部１５に出力する。
ここで、信号受信部１１〜１４のいずれもがマルチパスによる反射波を受信していない場合には、信号受信部１１〜１４がそれぞれ出力する４個の位置データは、誤差を有さず、略同一となる。一方、信号受信部１１〜１４のいずれかがマルチパスによる反射波を受信している場合には、マルチパスによる反射波を受信している信号受信部が出力する位置データは、誤差を有することとなる。
【００２２】
位置データ統計処理部１５は、信号受信部１１〜１４がそれぞれ出力する位置データを受け取り、これら４個の位置データに統計処理を行い、統計処理の結果として得られた位置データを外部回路等に出力する。位置データ統計処理部１５が行う統計処理としては、例えば、平均値の算出処理、多数決処理等がある。
【００２３】
このように、位置情報出力装置１０によれば、位置データ統計処理部１５が、信号受信部１１〜１４が出力する４個の位置データに統計処理を行い、統計処理の結果として得られた位置データを外部回路等に出力する。従って、信号受信部１１〜１４のいずれかがマルチパスによる反射波を受信している場合であっても、マルチパスによる反射波に基づく誤差を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る位置情報出力装置の構成を示す図。
【図２】第２実施形態に係る位置情報出力装置の構成を示す図。
【図３】図２の信号受信部の構成を示す図。
【図４】図２の信号受信部を車に設置する場合の設置場所の例を示す図。
【符号の説明】
１、１０位置情報出力装置、２アンテナ、３時刻データ出力部、４、１７位置データ算出部、５地図データ記録部、６マルチパス検出部、１１〜１４信号受信部、１５位置データ統計処理部、２０車

Claims

現在位置を表す位置データを出力する装置であって、
Ｍ個（Ｍは、自然数）の衛星が電波を発射した時刻をそれぞれ表すＭ個の時刻データを出力する第１の手段と、
制御信号に従って、前記Ｍ個の時刻データの中からＮ個（Ｎは、Ｍ以下の自然数）の時刻データを選択し、前記Ｎ個の時刻データに基づいて、現在位置を表す位置データを算出し出力する第２の手段と、
地図データを記録する第３の手段と、
少なくとも前記位置データ及び前記地図データに基づいて、前記第１の手段がマルチパスによる反射波を受信しているか否かを判断し、前記第１の手段がマルチパスによる反射波を受信していると判断した場合には、マルチパスによる反射波に基づく時刻データを選択しないように指示する前記制御信号を前記第２の手段に供給する第４の手段と、
を具備する位置情報出力装置。
現在位置を表す位置データを出力する装置であって、
複数の衛星から電波を受信し、受信された電波に基づいて現在位置を表す位置データを各々が算出する複数の第１の手段と、
前記複数の第１の手段がそれぞれ出力する複数の位置データに統計処理を行って出力する第２の手段と、
を具備する位置情報出力装置。