JP2004279183A - 測位装置、移動端末、測位方法、測位機能を発揮させるプログラム及び、測位機能を発揮させるプログラムを記録した情報記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】同一の衛星3等の仮位置と本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較手段20と、比較結果が一致しない衛星電波2を出力する同一の衛星3を除き、残ったその他の衛星3が出力する衛星電波2に基づいて、実際に測位を行う測位手段20とを備える。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、現在位置を測位する測位装置、移動端末、測位方法、測位機能を発揮させるプログラム及び、測位機能を発揮させるプログラムを記録した情報記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の測位装置としては、例えばGPS(Global Positioning System)を用いた位置評定装置が存在している(例えば特許文献1参照)。
この位置評定装置では、GPSや特にD−GPSによる測位においてマルチパス誤差の発生を検出し、測位誤差の発生を防止するために、同一人工衛星に対する第1電波経路距離(第1疑似距離)と第2電波経路距離(第2疑似距離)を比較している。
【0003】
この位置評定装置では、マルチパスが生じていない場合には、実際に測位を行う際に第1電波経路距離及び第2電波経路距離を測定し、これら第1電波経路距離と第2電波経路距離がほぼ等しい値を示し、マルチパスが生じている場合には、これら第1電波経路距離と第2電波経路距離とが所定値以上の差を示すことを利用している。
つまり、この位置評定装置は、これら第1電波経路距離と第2電波経路距離が所定値以上の差を生じているとマルチパスが生じていると判断し、このようなケースの場合に人工衛星からの衛星電波を使用しないようにして測位誤差が生ずることを防止している。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−240654号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような位置評定装置では、マルチパスが生じていることを検出することができるケースが限られているという問題点がある。具体的には、同一人工衛星からの衛星電波が、例えば両方とも対象物で反射して上記第1電波経路距離と第2電波経路距離とが等しい場合には、この位置評定装置では、マルチパスが生じていることを検出することができない問題点がある。従って、従来の位置評定装置では、マルチパスの発生を検出することができないケースが多数あった。
【0005】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消して、従来よりも測位精度を向上させることができる測位装置、移動端末、測位方法、測位機能を発揮させるプログラム及び、測位機能を発揮させるプログラムを記録した情報記録媒体を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本願発明によれば、現在位置を測位する測位装置であって、複数の衛星がそれぞれ出力する複数の衛星電波を受信する少なくとも3つのアンテナと、各前記アンテナが受信した前記複数の衛星電波を前記衛星ごとに分離し、各前記アンテナがほぼ同時に受信した同一の前記衛星からの衛星電波の位相同士を比較する位相比較手段と、各前記アンテナによってほぼ同時に受信された前記同一の衛星からの前記衛星電波の位相差に基づいて前記同一の衛星の方位角及び仰角を計算し、前記方位角及び仰角によって表される前記同一の衛星の仮位置を取得する仮位置取得手段と、各前記アンテナが前記同一の衛星からほぼ同時に受信した前記衛星電波に含まれる航法データを解析し、前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を取得する解析位置取得手段と、前記同一の衛星の仮位置と前記本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較手段と、前記比較結果が一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、残ったその他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う測位手段とを備えることを特徴とする、測位装置により、達成される。
【0007】
上記構成によれば、各アンテナは、複数の衛星がそれぞれ出力する複数の衛星電波をそれぞれほぼ同時に受信している。各アンテナが受信した複数の衛星電波が衛星ごとにそれぞれ分離され、各アンテナが同一の衛星からほぼ同時に受信した複数の衛星電波の位相差が比較される。そして、各アンテナの位置及び衛星電波の位相差に基づいて、この同一の衛星の方位角及び仰角が計算され、これら方位角及び仰角で表される同一の衛星の仮位置が取得される。
次に各アンテナが同一の衛星からほぼ同時に受信した衛星電波に含まれる航法データが解析され、その同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置が取得される。同一の衛星の仮位置と、本来存在すべき軌道上の位置とが比較され、実際に測位を行う際には、比較結果が一致しない衛星電波を出力するその同一の衛星が排除され、残ったその他の衛星が出力する衛星電波に基づいて、実際に測位を行う。
このような測位装置によれば、実際の測位を行う前に本来の入射方向とは異なるいわゆるマルチパスを生じている衛星電波を出力している衛星を除外し、残ったその他の衛星が出力する衛星電波に基づいて、精度良く実際の測位を行うことができる。従って、このような測位装置によれば、従来よりも測位精度が向上する。
【0008】
上記構成において、前記測位手段は、実際に測位を行う際に必要とされる前記衛星までの距離を求める前に、前記比較結果の一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、残ったその他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う構成であるのが好ましい。
上記構成によれば、測位装置は、実際の測位を行う際に必要とされる衛星までの距離を求める前に、実際に測位を行う前に本来の入射方向とは異なるいわゆるマルチパスを生じている衛星電波を出力している衛星を除外し、残ったその他の衛星が出力する衛星電波に基づいて、精度良く実際の測位を行うことができる。従って、このような測位装置によれば、従来よりも測位精度が向上する。
【0009】
上記構成において、前記測位手段は、前記航法データから解析された前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を考慮し、前記比較結果が一致しないことが、受信した前記衛星電波を出力する前記同一の衛星の方位角或いは仰角のどちらの影響により生じているかについて特定する構成であるのが好ましい。
上記構成によれば、測位装置は、衛星電波が本来の入射方向とは異なっていることが、方位角或いは仰角のどちらかに起因しているかについて把握することができる。
【0010】
上記構成において、前記比較結果の一致しない衛星電波は、前記衛星から出力された後に対象物で反射した反射波であるのが好ましい。
上記構成によれば、測位装置は、実際の測位を行う前に、衛星から出力された後に対象物で反射することで本来の入射方向とは異なるいわゆるマルチパスを生じている衛星電波を出力している衛星を除外し、残ったその他の衛星が出力する衛星電波に基づいて、精度良く実際の測位を行うことができる。従って、このような測位装置によれば、従来よりもさらに測位精度が向上する。
【0011】
上記目的は、本願発明によれば、測位機能を有する測位装置を備える移動端末であって、前記測位装置は、複数の衛星がそれぞれ出力する複数の衛星電波を受信する少なくとも3つのアンテナと、各前記アンテナが受信した前記複数の衛星電波を前記衛星ごとに分離し、各前記アンテナがほぼ同時に受信した同一の前記衛星からの衛星電波の位相同士を比較する位相比較手段と、各前記アンテナによってほぼ同時に受信された前記同一の衛星からの前記衛星電波の位相差に基づいて前記同一の衛星の方位角及び仰角を計算し、前記方位角及び仰角によって表される前記同一の衛星の仮位置を取得する仮位置取得手段と、各前記アンテナが前記同一の衛星からほぼ同時に受信した前記衛星電波に含まれる航法データを解析し、前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を取得する解析位置取得手段と、前記同一の衛星の仮位置と前記本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較手段と、前記比較結果が一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、残ったその他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う測位手段とを備えることを特徴とする移動端末により、達成される。
【0012】
上記構成によれば、各アンテナは、複数の衛星がそれぞれ出力する複数の衛星電波をそれぞれほぼ同時に受信している。各アンテナが受信した複数の衛星電波が衛星ごとにそれぞれ分離され、各アンテナが同一の衛星からほぼ同時に受信した複数の衛星電波の位相差が比較される。そして、各アンテナの位置及び衛星電波の位相差に基づいて、この同一の衛星の方位角及び仰角が計算され、これら方位角及び仰角で表される、この同一の衛星の仮位置が取得される。
次に各アンテナが同一の衛星からほぼ同時に受信した衛星電波に含まれる航法データが解析され、その同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置が取得される。同一の衛星の仮位置と、本来存在すべき軌道上の位置とが比較され、実際に測位を行う際には、比較結果が一致しない衛星電波を出力するその同一の衛星が除かれ、残ったその他の衛星が出力する衛星電波に基づいて、実際に測位を行う。このような移動端末によれは、実際の測位を行う前に本来の入射方向とは異なるいわゆるマルチパスを生じている衛星電波を出力している衛星を除外し、残ったその他の衛星が出力する衛星電波に基づいて、精度良く実際の測位を行うことができる。従って、このような移動端末によれば、従来よりも測位精度が向上する。
上記構成において、前記移動端末は、携帯型電話装置であるのが好ましい。
【0013】
上記目的は、本願発明によれば、現在位置を測位する測位方法であって、少なくとも3つのアンテナがそれぞれ複数の衛星から受信した前記複数の衛星電波を前記衛星ごとに分離し、各前記アンテナがほぼ同時に受信した同一の前記衛星からの衛星電波の位相同士を比較する位相比較ステップと、前記衛星電波の位相差に基づいて前記同一の衛星の方位角及び仰角を計算し、前記方位角及び仰角によって表される前記同一の衛星の仮位置を取得する仮位置取得ステップと、各前記アンテナが前記同一の衛星からほぼ同時に受信した前記衛星電波に含まれる航法データを解析し、前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を取得する暫定位置取得ステップと、前記同一の衛星の仮位置と前記本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較ステップと、前記比較結果が一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、残ったその他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う測位ステップとを有することを特徴とする、測位方法により、達成される。
【0014】
上記目的は、本願発明によれば、現在位置を測位する測位装置にて測位機能を発揮させるプログラムであって、前記測位装置にて、少なくとも3つのアンテナがそれぞれ複数の衛星から受信した前記複数の衛星電波を前記衛星ごとに分離し、各前記アンテナがほぼ同時に受信した同一の前記衛星からの衛星電波の位相同士を比較する位相比較手段と、各前記アンテナの位置及び前記衛星電波の位相差に基づいて前記同一の衛星の方位角及び仰角を計算し、前記方位角及び仰角によって表される、前記同一の衛星の仮位置を取得する仮位置取得手段と、各前記アンテナが前記同一の衛星からほぼ同時に受信した前記衛星電波に含まれる航法データを解析し、前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を取得する解析位置取得手段と、前記同一の衛星の仮位置と前記本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較手段と、前記比較結果が一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、その他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う測位手段として機能させることを特徴とする、測位機能を発揮させるプログラムにより、達成される。
【0015】
上記目的は、本願発明によれば、現在位置を測位する測位装置にて測位機能を発揮させるプログラムを記録した情報記録媒体であって、前記測位装置にて、少なくとも3つのアンテナがそれぞれ複数の衛星から受信した前記複数の衛星電波を前記衛星ごとに分離し、各前記アンテナがほぼ同時に受信した同一の前記衛星からの衛星電波の位相同士を比較する位相比較手段と、各前記アンテナの位置及び前記衛星電波の位相差に基づいて前記同一の衛星の方位角及び仰角を計算し、前記方位角及び仰角によって表される、前記同一の衛星の仮位置を取得する仮位置取得手段と、各前記アンテナが前記同一の衛星からほぼ同時に受信した前記衛星電波に含まれる航法データを解析し、前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を取得する解析位置取得手段と、前記同一の衛星の仮位置と前記本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較手段と、前記比較結果が一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、その他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う測位手段として機能を発揮させるプログラムを記録したことを特徴とする、情報記録媒体により、達成される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の好ましい実施形態としての測位装置13を備える移動端末11を含む測位システム1の構成例を示すシステム構成図である。
測位システム1は、例えばGPS(Global Positioning System)を用いて測位を行う機能を有し、衛星3が出力する衛星電波2を測位装置13が受信し、この測位装置13が衛星電波2に含まれる航法データを解析、利用することにより測位が行われる。
【0017】
この移動端末11は、例えば携帯型電話装置のようなページャである。そして、この移動端末11は、少なくとも3つのアンテナを備える測位装置13を搭載する。本実施形態では、この測位装置13が、例えば4つのアンテナ12A,12B,12C,12Dを備えているものとする。これら各アンテナ12A等は、複数の衛星3がそれぞれ出力する複数の衛星電波2をそれぞれ受信する機能を有する。
【0018】
つまり、各アンテナ12A等は、それぞれ衛星3a,3b等がそれぞれ出力する衛星電波2a,2bをそれぞれ受信する機能を有する。
この衛星電波2は、衛星3a,3b,3c,3dに示すように移動端末11から直接見える場合には、直接受信することができるようになっている。一方、この衛星電波2は、衛星3x,3yに示すように移動端末11から対象4a,4bに遮られて直接見ることができない場合には、受信することができないようになっている。
【0019】
また、移動端末11は、衛星3zが出力する衛星電波2zについては、対象4aの存在により直接受信することができないが、対象4bで反射された場合においては、その反射波を受信してしまう。衛星電波2は、このように反射してしまうと、いわゆるマルチパスを生じてしまう。このマルチパスは、通常、衛星3から直接アンテナ12A等に届くことを期待している衛星電波2が、ビル等の建造物、山、鉄塔等によって反射されてアンテナに届く場合に生じたり、他の経路からの衛星電波が同時にアンテナ12A等によって受信された場合に生ずる現象である。本実施形態では、測位計算の際において、例えばアンテナ12A等が反射波しか受信できない場合、或いは例えば反射波の方が直接波よりも強い場合を想定している。
【0020】
一般的にGPSでは、L1,L2と呼ばれる2つの周波数で衛星3より衛星電波2を送信している。通常GPSとして使っているのは、この内のL1の方で、周波数は1.5GHzとなっている。この信号L1には、航路及び航法データが変調され、含められている。また、このGPSでは、例えば同一周波数で最大32個の衛星3から衛星電波2をそれぞれ送信することができる。
【0021】
衛星電波に含まれるコードの内、一般的に使用できるものは、C/Aコードと呼ばれている。一方、このコードとは別に、衛星電波2は航法データと呼ばれる情報が含められて常時送出されている。この航法データには、エフェメリス(Ephemeris)及びアルマナック(Almanac)を含んでいる。
エフェメリスは、衛星自身の軌道情報や時計の補正情報等のデータを表している。一方、アルマナックは、全ての衛星3のおおよその軌道情報等のデータを表している。これら航法データに含まれるエフェメリスやアルマナックのような情報は、全ての受信可能な衛星3(3a,3b,3c,3d,3z)より受信することができる。ここで、衛星3zからの衛星電波2は、上述のようにマルチパスを生じている電波である。
この移動端末11に搭載された測位装置13は、実際の測位を行う際に、例えばまず衛星3と測位装置13の位置の疑似距離を求め、その値に対して各補正情報を加え、真の距離を計測する。この真の距離の測定方法としては、衛星3の持つ時間と測位装置13の持つ時間の差から計算されている。
【0022】
本実施形態において特徴的なことは、移動端末11に搭載された測位装置13が、このように実際に測位を行う前に、マルチパスを生じている衛星電波2zを出力する衛星3zのような衛星を予め排除し、例えば衛星3a,3b,3c,3dからのマルチパスを生じていない衛星電波2を用いて測位を行うことである。つまり、この移動端末11が搭載する測位装置13は、上述のように測位を行う際の疑似距離を求める前に、その疑似距離を求めるために利用する衛星電波2を選別し、マルチパスを生じていない衛星電波2のみを常に用いて実際に測位を行うように構成されている。以下、この測位方法の具体例について説明する。
【0023】
図2は、図1に示す測位装置13の構成例を示すブロック図である。なお、この測位装置13は、ハードウェアによって構成されていてもよく、ソフトウェアによって構成されていても良いことはいうまでもない。
この測位装置13は、上述のように例えば4つのアンテナ12A,12B,12C,12Dに対応して、RF(Radio Frequency)部14A,14B,14C,14D、IF(Intermediate Frequency)部16A,16B,16C,16D並びに、比較演算部18及び測位演算部20を備えている。
【0024】
上述のようにアンテナ12Aは、図1に示す各衛星3からの衛星電波2を受信する機能を有する。またこのアンテナ12A等は、1つの衛星3からの衛星電波2を受信するのみならず、測位装置13から対象4a,4bに遮られずに見ることができる衛星3a,3b,3c,3d等からの複数の衛星電波2a,2b,2c,2d等をそれぞれ受信することができる。また、これらのアンテナ12A等は、上述のようにマルチパスを生じており本来受信すべきでない衛星3zが出力する衛星電波2zをも受信してしまう。
【0025】
これらの図2のアンテナ12A等は、それぞれRF部14A等にそれぞれ接続されている。RF部14A等は、それぞれアンテナ12A等で受信された衛星電波2を増幅する機能を有する。これらRF部14A等は、それぞれIF部16A等に接続されている。IF部16A等は、それぞれ増幅された衛星電波2a,2b,2c,2dを中間周波数に変換する機能を有する。これらIF部16A等は、それぞれ周波数変換後の衛星電波2をため込んでサンプリングを行う機能を有する。また、IF部16A等は、アンテナ12A等がそれぞれ受信した衛星電波2a,2b,2c,2dを、衛星3a,3b,3c,3dごとに分離する機能を有する。
【0026】
これらIF部16A等は、それぞれ比較演算部18及び測位演算部20に接続されている。比較演算部18は、各IF部16A等からの信号に基づいて、各アンテナ12A等がほぼ同時に受信した衛星電波2の位相を取得し、これらの位相から位相差を取得する機能を有する。この比較演算部18による位相差の取得方法については後述する。
【0027】
また、測位演算部20は、比較演算部18に接続されており、比較演算部18が取得した位相差に基づいて、測位装置13における衛星電波2の入射方向(仮位置)を取得する機能を有する。この衛星電波2の入射方向としては、例えば仰角及び方位角によって表される。ここで、方位角は、北方からの角度を表しており、仰角は、地表面の接線方向を0度とした場合に見上げた角度を表している。
【0028】
また、測位演算部20は、衛星電波2をデコードした航法データに基づいて各アンテナ12A等の現在位置を取得する。そして、測位演算部20は、衛星電波2に含まれる航法データを解析して取得したエフェメリスに基づいて、各衛星の軌道上の位置を計算する。この測位演算部20は、求められた衛星の軌道上における位置と、上記位相差に基づく衛星電波2の入射方向(仮位置)等を比較し、詳細は後述するようにこの衛星電波2を出力している衛星3の方向が正しいか否かを判断する。
【0029】
図3及び図4は、それぞれ図1に示す衛星3が出力する衛星電波2を受信する様子の一例を示す図であり、図5は、図3及び図4に示す測位装置13によって衛星電波2を出力する衛星3の方向が正しいか否かを判断する様子の一例を示す斜視図である。
図3に示す衛星電波2は、例えば一方がビル等の対象物4cで反射され測位装置13に入射されており、他方が測位装置13に直接入射されている。
【0030】
この場合では、測位装置13に直接入射する衛星電波2の電波強度が強いので、ビル等の対象物4cで反射された影響によるマルチパスの影響を比較的受けにくい。この場合、直接入射する衛星電波2の電波強度が強いので、測位装置13は、衛星電波2に生じたマルチパスを比較的考慮せずに測位計算を行うことができる。つまり、測位装置13は、マルチパスによる誤差を含む可能性があった状態で位置を計算することができるが、この場合におけるマルチパスによる誤差は、上述のように測位装置13に直接入射する衛星電波の電波強度が大きいため、さほど大きい値とはならない。
【0031】
一方、図4に示すように衛星電波2が測位装置13に入射される場合においては、同一の衛星3から出力された衛星電波2が、一方が対象物4dによって反射され測位装置13に入射せず、他方が対象物4cに反射され測位装置13に入射する。このように測位装置13のアンテナ12A等に直接入射する衛星電波2が存在せず、ビル等の対象物4cによって反射された衛星電波の電波強度が高いと、測位装置13に入射される衛星電波2にマルチパスが生じる。従って、測位装置13は、本来、このようにマルチパスを生じている衛星3からの衛星電波2を利用することなく、他の衛星3からの衛星電波を利用して実際に測位が行われるべきである。
【0032】
そこで、本実施形態における測位装置13は、実際に測位を行う前に、このようにマルチパスを生じている衛星3からの衛星電波2を除外し、マルチパスを生じていない他の衛星3からの衛星電波2を利用するように以下に示す衛星電波の選定を行う。
測位装置13は、上述のように少なくとも3つのアンテナを備えていればよく、本実施形態では、例えば図5に示すように4つのアンテナ12A,12B,12C,12Dを備えている。これら4つのアンテナ12A等は、例えば同一の衛星3が出力する衛星電波2をそれぞれほぼ同時に受信する機能を有する。またこれらのアンテナ12A等は、それぞれ、それ以外の衛星3が出力する衛星電波2もほぼ同時に受信する機能を有する。
【0033】
つまり、各アンテナ12A等は、互いに多少の距離d離れて配置されている点を除いて、同一の構成及び機能である。図示のように衛星電波2は、仮にマルチパスを生じていない場合においても、図示の位相差ΔLを生じている。この位相差ΔLは、アンテナ12A及びアンテナ12Cとの距離dを用いて、ΔL=dsinθと表される。
【0034】
従って、測位装置13は、アンテナ12Aとアンテナ12Cとの距離d並びに位相差ΔLに基づいて角度θを求めることができる。この角度θを求めると、入射する衛星電波2の方向(衛星3の仮位置)を特定することができる。また、同様の処理を各アンテナ12A等の組み合わせにおいて行うことによって、入射する衛星電波2の方向(衛星3の仮位置)を正確に特定することができる。つまり、アンテナ12A,12B,12C,12Dのうちの少なくとも3つのアンテナを用いると、衛星電波2の入射方向を方位角及び仰角により三次元的に特定することができる。
【0035】
測位装置13を備える移動端末11は以上のような構成であり、次に図1〜図5を参照しつつその動作例としての測位方法の一例について説明する。
図6は、図1に示す移動端末11に搭載された測位装置13による測位方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【0036】
測位装置13は、例えば移動端末11に搭載されたGPS機能を発揮するIC(Integrated Circuit)を搭載する基板である。本実施形態における測位装置13において特徴的なことは、図1に示すように直接、衛星電波2a,2b,2cを受信することができる場合のみならず、例えば図4に示すように同一の衛星3からの衛星電波2を直接受信することができない場合においても、この衛星電波2にマルチパスが生じているか否かを判断することができることである。
【0037】
この測位装置13における処理を簡単に示すと、受信した衛星電波2に含まれる航法データを解析して衛星3の軌道上の位置を求め、さらに各アンテナ12A等にそれぞれ入射された同一の衛星3からの衛星電波2の位相差に基づいて衛星電波2の入射方向(仮位置)を特定し、その衛星3の軌道上の位置との矛盾が生じているか否かを判断する機能を有する。以下、この処理について具体的に説明する。
【0038】
移動端末11の測位装置13には、例えば図4に示す衛星電波2が入射しているものとする。測位装置13の周囲には、対象物4c及び対象物4dが配置している。これら対象物4c,4dは、例えば衛星3が出力する衛星電波2を反射する構成となっている。図示の例では、同一の衛星3から出力された衛星電波2がほぼ平行に進み、一方が対象物4dの上部で反射され測位装置13には入射せず、他方が対象物4cの側面で反射され測位装置13に入射している。
ここで、測位装置13には、本来右上から衛星電波2が入射されていなければならないのに対して、図示の例では左上から入射されている。つまり、この衛星電波2にはマルチパスが生じている。従って、この測位装置13は、以下に示すようにこのマルチパスが生じている衛星電波2を、実際に測位を行う前に除くことができる。
【0039】
図6に示すステップST1では、図5に示す少なくとも3つのアンテナ、図示の例では4つのアンテナ12A,12B,12C,12Dがそれぞれ同一の衛星3から衛星電波2をほぼ同時に受信する。図1に示す測位装置13では、衛星3a,3b,3c,3d,3zがそれぞれ出力する衛星電波2a,2b,2c,2d,2zを受信することができるが、衛星3x,3yがそれぞれ出力する衛星電波2を受信することができない。RF部14A等は、それぞれアンテナ12A等で受信された衛星電波2を増幅する機能を有する。
【0040】
ステップST2では、図2に示すIF部16A等が、それぞれ増幅された衛星電波2を中間周波数に変換する。次にステップST3では、IF部16A等が、それぞれ周波数変換後の衛星電波2をため込んでサンプリングを行う。このとき、後述する測位演算部20が、それぞれのIF部16A等に対してそれぞれサンプリングを行うための信号を送信している。IF部16A等は、それぞれ測位演算部20からのサンプリング信号を基準として、上記周波数変換後の衛星電波2のサンプリングを行う。次にステップST4では、サンプリングされた衛星電波2が衛星3ごとに分離される。
【0041】
次にステップST5では、図2に示す比較演算部18が、同一の衛星3から各アンテナ12A等がそれぞれほぼ同時に受信した衛星電波2の位相差を取得する。また、この比較演算部18は、その他の衛星3についても同様に演算し、各アンテナ12A等の組み合わせによる位相差を取得する。
【0042】
次にステップST6では、測位演算部20が、比較演算部18による比較結果としての位相差に基づいて、測位装置13における衛星電波2の入射方向(衛星3の仮位置)を特定することができる。つまり、測位演算部20は、受信した衛星電波2ごとに、この衛星電波2を出力する衛星3の仮位置を把握することができるのである。
次にステップST7では、図2に示す測位演算部20が、上記航法データに含まれる衛星の運行データから、その時刻における衛星の軌道上の位置を割り出す。なお、測位装置13の位置としての測位点に対する衛星3の位置は、例えば方位角と仰角で定義される。次にステップST8では、測位演算部20が、衛星電波2をデコードした航法データから、各アンテナ12A等の現在位置を取得する。
【0043】
このステップST7では、各アンテナ12A等の位置は、それぞれ衛星3が軌道上のどこに見えるかに基づいて、例えばアンテナ12A等の組み合わせによる演算結果の多数決で決定している。なお、上述したステップST5とステップST6の組み合わせとステップST7及びステップST8との組み合わせはほぼ同時に並列処理されている。
【0044】
次にステップST9では、比較演算部18が、計算により求められた衛星3の位置と上記位相差に基づく衛星電波2の入射方向とを比較する。具体的には、比較演算部18は、例えば先に計算した衛星3の実際に見える方位(マルチパスの影響を受けたものを含む)と、航法データに含まれる衛星の運行データによる衛星3の軌道上の位置を比較する。
【0045】
次にステップST10では、図2の比較演算部18が、これらの方向が一致しているか否かを判断し、測位演算部20は、例えばこれらの比較結果が一定の誤差を超えたものについては測位演算から排除するようにしている。ステップST10において一致していると判断された場合には、ステップST11に進み、測位演算部20が、同一の衛星3から複数のアンテナ12A等がほぼ同時に受信した衛星電波がマルチパス信号ではないと判断し、ステップST12において、測位演算部20が、既に受信済みの他の衛星電波2に基づいて実際に測位を行う。
【0046】
一方ステップST10において一致していないと判断された場合には、ステップST13に進む。ステップST13では、測位演算部20が、同一の衛星3から各アンテナ12A等がそれぞれ受信した衛星電波2にマルチパスが含まれていると判断し、マルチパス信号を含むこの衛星電波2を排除する(ステップST14)。
【0047】
次にステップST15では、測位演算部20が、実際に測位を行う前に予め、マルチパスと判定された衛星3z以外の他の衛星3が出力する衛星電波に基づいて位置を再度計算し直す。従って、この測位装置13は、実際に測位演算を行う前に、予めマルチパスを生じている衛星電波2を排除し、マルチパスを生じていない他の衛星3からの衛星電波2を用いて測位演算を行うことができる。このため、測位装置13は、より高い精度で現在位置を割り出すことができる。
【0048】
本発明の好ましい実施形態によれば、測位装置13が、衛星3の仮位置と本来存在すべき軌道上の位置とを比較し、実際に測位を行う際には、この比較結果が一致しない衛星電波2を出力する衛星3が排除され、残ったその他の衛星3が出力する衛星電波2に基づいて、実際に測位を行う。
【0049】
従って、本発明の好ましい実施形態によれば、実際の測位を行う前に本来の入射方向とは異なるいわゆるマルチパスを生じている衛星電波2を出力している衛星3を除外し、残ったその他の衛星3が出力する衛星電波2に基づいて、精度よく実際の測位を行うことができる。従って、このような測位装置13によれば、従来よりも測位精度が向上する。
【0050】
<衛星電波にマルチパスが生じている原因が方位角・仰角によるものかの区別>衛星電波2にマルチパスが生じている原因としては、例えば主として衛星3の方位角の誤差により生じている場合が考えられるが、衛星3の仰角の誤差により生じている場合も考えられる。
【0051】
つまり、一般的に図1の衛星電波2にマルチパスが生じるのは、例えば測位装置13の周辺に配置する対象物4bに衛星電波が反射され、この反射された衛星電波2が測位装置13に入射される場合である。上述のように、衛星電波2には航法データが含まれており、この航法データを解析することによって、例えば測位装置13に対する衛星3のおおよその仰角を取得することができる。測位装置13は、このように取得された仰角に基づいて、衛星電波2がマルチパスを生じていることを示す異常な位相差からこの分を相殺し、衛星3の方位角の誤差分による位相差を検出することができる。
【0052】
このようにすると、測位装置13は、マルチパスが生じている原因が方位角によるものであるか或いは仰角によるものであるかを把握することができる。従って、測位装置13は、衛星電波2にマルチパスが生じる原因をより詳しく解析することができるので、これらの要因に基づいてより的確に対応し、より正確に測位を行うことができるようになる。
【0053】
本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
また、図2に示すアンテナ2A,3B,2C,2Dを除く各処理部は、ハードウェアによって構成されていても良いし、ソフトウェアによって構成されていても良い。図2に示すアンテナ2A,3B,2C,2Dを除く各処理部がソフトウェアによって構成されている場合には、そのソフトウェアに相当する測位機能を発揮させるプログラムは、上述のように移動端末11等の電子機器にインストールされて動作している形態のみならず、例えばフレキシブルディスク、CD(Compact Disc:商標名)、CD−R(Compact Disc−Recordable)、CD−RW(Compact Disc−ReWriterble)又はDVD(Digital Versatile Disc)、DVD−R(Digital Versatile Disc−Recordable)、DVD−RAM(Digital Versatile Disc−Random Access Memory)等の情報記録媒体に格納されて流通されている形態でも良い。また、上記測位機能を発揮させるプログラムは、上記情報記録媒体に格納されている形態のみならず、無線又は有線によってデータ通信を行うネットワーク等の伝送媒体を経由してユーザの情報端末等の電子機器にダウンロードされる形態であっても良いことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】測位システムのシステム構成例を示すイメージ図。
【図2】移動端末に搭載された測位装置の構成例を示すブロック図。
【図3】測位装置に衛星電波が入射する様子の一例を示すイメージ図。
【図4】測位装置に衛星電波が入射する様子の一例を示すイメージ図。
【図5】各アンテナに衛星電波が入射される様子の一例を示す斜視図。
【図6】本実施形態における測位方法の手順例を示すフローチャート。
【符号の説明】
2,2a,2b,2c,2d,2z・・・衛星電波、3,3a,3b,3c,3d,3x,3y・・・衛星、13・・・測位装置、18・・・比較演算部(位相比較手段)、20・・・測位演算部(仮位置取得手段、解析位置取得手段、比較手段、測位手段)、ΔL・・・位相差
Claims (9)
- 現在位置を測位する測位装置であって、
複数の衛星がそれぞれ出力する複数の衛星電波を受信する少なくとも3つのアンテナと、
各前記アンテナが受信した前記複数の衛星電波を前記衛星ごとに分離し、各前記アンテナがほぼ同時に受信した同一の前記衛星からの衛星電波の位相同士を比較する位相比較手段と、
各前記アンテナによってほぼ同時に受信された前記同一の衛星からの衛星電波の位相差に基づいて前記同一の衛星の方位角及び仰角を計算し、前記方位角及び仰角によって表される前記同一の衛星の仮位置を取得する仮位置取得手段と、
各前記アンテナが前記同一の衛星からほぼ同時に受信した前記衛星電波に含まれる航法データを解析し、前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を取得する解析位置取得手段と、
前記同一の衛星の仮位置と前記本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較手段と、
前記比較結果が一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、残ったその他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う測位手段と
を備えることを特徴とする、測位装置。 - 前記測位手段は、実際に測位を行う際に必要とされる前記衛星までの距離を求める前に、前記比較結果の一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、残ったその他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う構成であることを特徴とする請求項1に記載の測位装置。
- 前記測位手段は、前記航法データから解析された前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を考慮し、前記比較結果が一致しないことが、受信した前記衛星電波を出力する前記同一の衛星の方位角或いは仰角のどちらの影響により生じているかについて特定する構成であることを特徴とする請求項1乃至請求項2のいずれかに記載の測位装置。
- 前記比較結果の一致しない衛星電波は、前記衛星から出力された後に対象物で反射した反射波であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の測位装置。
- 測位機能を有する測位装置を備える移動端末であって、
前記測位装置は、
複数の衛星がそれぞれ出力する複数の衛星電波を受信する少なくとも3つのアンテナと、
各前記アンテナが受信した前記複数の衛星電波を前記衛星ごとに分離し、各前記アンテナがほぼ同時に受信した同一の前記衛星からの衛星電波の位相同士を比較する位相比較手段と、
各前記アンテナによってほぼ同時に受信された前記同一の衛星からの衛星電波の位相差に基づいて前記同一の衛星の方位角及び仰角を計算し、前記方位角及び仰角によって表される前記同一の衛星の仮位置を取得する仮位置取得手段と、
各前記アンテナが前記同一の衛星からほぼ同時に受信した前記衛星電波に含まれる航法データを解析し、前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を取得する解析位置取得手段と、
前記同一の衛星の仮位置と前記本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較手段と、
前記比較結果が一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、残ったその他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う測位手段と
を備えることを特徴とする移動端末。 - 前記移動端末は、携帯型電話装置であることを特徴とする請求項5に記載の移動端末。
- 現在位置を測位する測位方法であって、
少なくとも3つのアンテナがそれぞれ複数の衛星から受信した前記複数の衛星電波を前記衛星ごとに分離し、各前記アンテナがほぼ同時に受信した同一の前記衛星からの衛星電波の位相同士を比較する位相比較ステップと、
前記衛星電波の位相差に基づいて前記同一の衛星の方位角及び仰角を計算し、前記方位角及び仰角によって表される前記同一の衛星の仮位置を取得する仮位置取得ステップと、
各前記アンテナが前記同一の衛星からほぼ同時に受信した前記衛星電波に含まれる航法データを解析し、前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を取得する暫定位置取得ステップと、
前記同一の衛星の仮位置と前記本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較ステップと、
前記比較結果が一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、残ったその他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う測位ステップと
を有することを特徴とする、測位方法。 - 現在位置を測位する測位装置にて測位機能を発揮させるプログラムであって、
前記測位装置にて、
少なくとも3つのアンテナがそれぞれ複数の衛星から受信した前記複数の衛星電波を前記衛星ごとに分離し、各前記アンテナがほぼ同時に受信した同一の前記衛星からの衛星電波の位相同士を比較する位相比較手段と、
各前記アンテナの位置及び前記衛星電波の位相差に基づいて前記同一の衛星の方位角及び仰角を計算し、前記方位角及び仰角によって表される、前記同一の衛星の仮位置を取得する仮位置取得手段と、
各前記アンテナが前記同一の衛星からほぼ同時に受信した前記衛星電波に含まれる航法データを解析し、前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を取得する解析位置取得手段と、
前記同一の衛星の仮位置と前記本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較手段と、
前記比較結果が一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、その他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う測位手段と
して機能させることを特徴とする、測位機能を発揮させるプログラム。 - 現在位置を測位する測位装置にて測位機能を発揮させるプログラムを記録した情報記録媒体であって、
前記測位装置にて、
少なくとも3つのアンテナがそれぞれ複数の衛星から受信した前記複数の衛星電波を前記衛星ごとに分離し、各前記アンテナがほぼ同時に受信した同一の前記衛星からの衛星電波の位相同士を比較する位相比較手段と、
各前記アンテナの位置及び前記衛星電波の位相差に基づいて前記同一の衛星の方位角及び仰角を計算し、前記方位角及び仰角によって表される、前記同一の衛星の仮位置を取得する仮位置取得手段と、
各前記アンテナが前記同一の衛星からほぼ同時に受信した前記衛星電波に含まれる航法データを解析し、前記同一の衛星が本来存在すべき軌道上の位置を取得する解析位置取得手段と、
前記同一の衛星の仮位置と前記本来存在すべき軌道上の位置とを比較する比較手段と、
前記比較結果が一致しない衛星電波を出力する前記同一の衛星を除き、その他の衛星からの衛星電波に基づいて、実際に測位を行う測位手段と
して機能を発揮させるプログラムを記録したことを特徴とする、情報記録媒体。
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