JP2004309364A

JP2004309364A - 測位システム

Info

Publication number: JP2004309364A
Application number: JP2003104766A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Aoki; 利幸青木; Norihisa Yanagihara; 徳久柳原; Satoshi Sugawara; 敏菅原; Toshihide Maeda; 利秀前田; Kenjiro Fujii; 健二郎藤井; Masahiko Watanabe; 正彦渡辺
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04
Also published as: US20040201519A1; KR20040087940A

Abstract

【課題】都市部のビル影や山間部の山陰などで高精度な測位を可能にするとともに、高精度な測位ができる領域を拡大する。
【解決手段】測位システムは、準天頂衛星１４０から送信される信号に基づい測位情報を提供する。地上に置かれた複数の基準局１１０が複数の測位衛星１７０、１８１、１８２からの信号を受信する。通信局１３０は基準局が受信した信号を補正して準天頂衛星に送信する。測位情報提供装置１５０は準天頂衛星から送信された信号と自己の測位情報とを測位装置１６０に送信する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測位衛星の信号を利用した測位システムに係り、特に準天頂衛星からの信号に基づき測位する測位システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の衛星測位システムの例が、特許文献１に記載されている。この公報では、地上局及び端末が軌道情報データと測位補正情報を含む信号を地上局から衛星に送信する。そして、衛星から送信された軌道情報データと測位補正情報を端末が受信し、これらの情報に基づいて端末の位置を計算している。
【０００３】
ＧＰＳ広域補強用静止衛星あるいはＦＭ多重放送からＧＰＳ衛星の補正情報を受信し、ＧＰＳ受信機の位置情報を補正するＧＰＳ受信機の例が、特許文献２に記載されている。また、静止衛星の位置を特定し、静止衛星からＧＰＳ衛星の補正情報を受信し、ＧＰＳ衛星に関するデータを補正するＧＰＳ受信機の例や、ＧＰＳ受信機の位置に基づいて、プロバイダを特定し、静止衛星の番号を特定するＧＰＳ受信機の例が、特許文献３に記載されている。
【特許文献１】
特開２００２−２４３８２９号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２４８４１号公報
【特許文献３】
特開２００１−２２８２３２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１ないし３に記載の従来のＧＰＳ受信機を用いると、都市部や山間部では、ビル影や山陰などで衛星から送信される補正情報の信号を受信できないおそれがある。そのため、高精度に測位できないという不具合を生じる。また、特許文献１及び特許文献２に記載のものでは、衛星が全国をカバーした補正情報を端末に送る必要があるので、端末へのデータのトラフィック量が大きくなる。特許文献３に記載のものでは、各地域の補正情報を提供するプロバイダに対応した静止衛星が必要となる。
【０００５】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、都市部のビル影や山間部の山陰などで高精度な測位を可能にするとともに、高精度な測位ができる領域を拡大することにある。本発明の他の目的は、測位装置及び測位情報提供装置への補正情報のトラフィック量を低減し、装置コストを低減することにある。本発明のさらに他の目的は、各地域ごとにおける補正情報を送信する衛星の数を低減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、準天頂衛星から送信される信号に基づいて測位情報を提供する測位システムにおいて、この信号は、地上に置かれた複数の基準局が受信した複数の測位衛星からの信号を処理して通信局が準天頂衛星に送信した信号を含み、準天頂衛星から送信された信号と自己の測位情報とを送信する測位情報提供装置を有するものである。
【０００７】
そして好ましくは、通信局が送信する信号は、少なくとも測位情報提供装置のまわりの３箇所の基準局が送信した信号を処理した信号を含み、測位情報提供装置の測位情報はこの測位情報提供装置の識別コードと送信時刻とこの測位情報提供装置の位置または送信位置を含むものである。また好ましくは、準天頂衛星から送信される信号の周波数は、測位情報提供装置が送信する信号の周波数と異なるものである。さらに、測位情報提供装置が送信する信号は、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯あるいは移動体通信の周波数帯であることが好ましい。
【０００８】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、測位情報を提供する通信局とネットワーク接続された測位システムにおいて、通信局から提供される、複数の基準局が受信した複数の測位衛星からの信号を処理して得られた測位情報と、自己の測位情報とを送信する測位情報提供装置を設けるものである。
【０００９】
上記目的を達成する本発明のさらに他の特徴は、準天頂衛星から送信される信号に基づいて測位情報を提供する測位システムにおいて、この信号は、複数の測位衛星からの信号を複数箇所で受信して信号処理して準天頂衛星に送信した信号を含み、準天頂衛星から送信された信号と地上に置かれた自己の測位情報とを合成して送信する測位情報提供装置の信号を受信して自身の位置を測位する測位装置を有することにある。
【００１０】
そしてこの特徴において、複数の測位衛星は、ＧＰＳ衛星、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星、ＧＡＬＩＬＥＯ衛星、準天頂衛星の少なくともいずれかの衛星を含んでもよく、準天頂衛星から送信される信号は、測位衛星の信号を受信した基準局に応じて送信チャネルを変化させた信号であってもよい。また、測位情報提供装置は、準天頂衛星から送信される信号の中から自己のまわりりに配置された基準局に応じて受信チャネルを選択的に変化させるものであってもよい。さらに、準天頂衛星から送信される信号は、測位衛星の信号を受信した基準局に応じて送信チャネルが変化する信号であり、測位情報提供装置がこの信号の中から自己のまわりりに配置された基準局に応じて受信チャネルを選択的に変化させて生成した信号を測位装置が受信するものであってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に係る測位システムの一実施例の模式図を示す。測位システムでは、複数のＧＰＳ（全地球測位システム）衛星１７０と、その軌道が天頂近くを通過する準天頂衛星１４０とから送信される信号を用いて被測定物の位置を、被測定物が備える測位装置１６０が測定する。すなわち、ＧＰＳ衛星１７０からの信号を地上に配置された複数の基準局１１０が受信し、通信局１３０に受信情報を送信する。
【００１２】
そして通信局１３０は、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報を準天頂衛星１４０に送信し、準天頂衛星１４０は測位情報提供装置１５０と測位装置１６０に測位情報と補正情報とを送信する。測位情報提供装置１５０は測位情報と補正情報を測位装置１６０に送信する。これにより、測位装置１６０は自己の位置を特定できる。
【００１３】
より詳しくは、基準局１１０は、ＧＰＳ衛星用受信手段１１１と信号送信手段１１２とを有する。ＧＰＳ衛星用受信手段１１１は、アンテナおよびＲＦ（高周波）、フィルタ、Ａ／Ｄコンバータ（アナログ／デジタル変換器）等を有する。このＧＰＳ衛星用受信手段１１１は、ＧＰＳ衛星１７０から送られてくるＬ１帯（１５７５．４２±１ＭＨｚ）とＬ２帯（１２２７．６±１ＭＨｚ）の搬送波を受信する。そして、Ｌ１帯の搬送波に含まれるＧＰＳ衛星１７０の測位情報を検出し、Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波の位相を検出する。
【００１４】
ＧＰＳ衛星１７０の測位情報には、ＧＰＳ衛星１７０の識別コード（擬似雑音符号）や搬送波の送信時刻、ＧＰＳ衛星１７０の軌道情報（エフェメリス）が含まれている。検出された測位情報は、電話回線やインタネットなどの回線１２０に接続されたモデムやネットワークカード等の信号送信手段１１２から、Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波の位相情報とともに、この回線に接続された通信局１３０に送られる。
【００１５】
通信局１３０は、信号受信手段１３１と情報記憶手段１３２と補正情報算出手段１３３と送信手段１３４とを有する。信号受信手段１３１はモデムやネットワークカード等であり、回線１２０に接続されて複数の基準局１１０からの信号を受け取る。情報記憶手段１３２はハードディスクやメモリ等であり、基準局１１０の識別コードや位置、準天頂衛星１４０の軌道情報を格納している。ＣＰＵ等の補正情報算出手段１３３は、基準局１１０から送られた情報と情報記憶手段１３２に格納された情報に基づいて、各基準局１１０とＧＰＳ衛星１７０までの擬似距離や擬似距離の補正データ、Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波位相、Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波位相の補正データ、受信時のＧＰＳ時刻を算出する。そして、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報と準天頂衛星１４０の補正情報を、送信手段１３４に送る。
【００１６】
ＧＰＳ衛星１７０の補正情報は、各基準局１１０で捕捉された各ＧＰＳ衛星１７０までの擬似距離や擬似距離の補正データ、Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波位相、Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波位相の補正データ、基準局１１０の識別コードと位置、受信時のＧＰＳ時刻を含む。送信手段１３４はアンテナおよびＤ／Ａコンバータ、増幅器を有し、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報及び準天頂衛星１４０の軌道情報を準天頂衛星１４０に送信する。
【００１７】
準天頂衛星１４０は、受信手段１４１と送信信号生成手段１４２、時計１４３、送信手段１４４を備えている。そして、情報を提供する地域のほぼ天頂に位置する。受信手段１４１は、アンテナおよびＡ／Ｄコンバータ、増幅器を有し、通信局１３０から送信された信号を受信して、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報と準天頂衛星１４０の軌道情報を検出する。ＣＰＵなどの送信信号生成手段１４２は、準天頂衛星１４０の測位情報とＧＰＳ衛星１７０の補正情報を組み合わせた信号を生成する。
【００１８】
準天頂衛星１４０の測位情報は、擬似雑音符号で生成された準天頂衛星１４０の識別コードや送信時刻、準天頂衛星１４０の軌道情報を含む。なお、軌道情報の代わりに位置情報を用いてもよい。時計１４３は、時刻を出力する。送信手段１４４は、アンテナおよびＤ／Ａコンバータ、増幅器を有し、地上に準天頂衛星１４０の測位情報とＧＰＳ衛星１７０の補正情報を組み合わせた信号を送信する。
【００１９】
通信局１３０は回線１９０を介して、複数の測位情報提供装置１５０に接続されている。測位情報提供装置１５０は、準天頂衛星用受信手段１５１と補正情報探索手段１５２、ＧＰＳ衛星用受信手段１５３、時計１５５、時刻算出手段１５４、位置情報記憶手段１５６、送信信号生成手段１５７、送信手段１５８を有する。準天頂衛星用受信手段１５１は、アンテナとＡ／Ｄコンバータ、増幅器を有する。この準天頂衛星用受信手段１５１は、準天頂衛星１４０から送られた信号を受信し、準天頂衛星１４０の測位情報とＧＰＳ衛星１７０の補正情報を検出する。ＣＰＵなどの補正情報探索手段１５２は、準天頂衛星１４０から送られる情報の中から、測位情報提供装置１５０を取り囲む３個の基準局１１０で捕捉された各ＧＰＳ衛星１７０の補正情報を検索する。
【００２０】
ＧＰＳ衛星用受信手段１５３は、アンテナとＲＦ、フィルタ、Ａ／Ｄコンバータを有し、ＧＰＳ衛星１７０から送られるＬ１帯の搬送波を受信する。そして、この信号に含まれるＧＰＳ衛星１７０の測位情報を検出する。時計１５５は、時刻を出力する。ＣＰＵなどの時刻算出手段１５４は、ＧＰＳ衛星用受信手段１５３が検出したＧＰＳ衛星１７０の測位情報と準天頂衛星用受信手段１５１が受信したＧＰＳ衛星１７０の補正情報に基づいて受信時刻を算出する。また、測位情報提供装置１５０の位置情報精度を向上させるために、測位情報提供装置１５０が受信時刻を算出したときに求めた位置情報とそれまでに求められている位置情報との平均値を算出して、位置情報記憶手段１５６に格納された測位情報提供装置１５０の位置情報を修正する。
【００２１】
位置情報記憶手段１５６はハードディスクまたはメモリ等の記憶手段であり、測位情報提供装置１５０の位置情報を格納している。ＣＰＵ等の送信信号生成手段１５７は、補正情報探索手段１５２が検出した各ＧＰＳ衛星１７０の補正情報と測位情報提供装置１５０の測位情報を組み合わせた信号を生成する。測位情報提供装置１５０の測位情報は、測位情報提供装置１５０の識別コードや送信時刻、測位情報提供装置１５０の位置を含む。送信手段１５８は、アンテナとＤ／Ａコンバータ、増幅器を含み、情報提供装置１５０の測位情報とＧＰＳ衛星１７０の補正情報とを組み合わせた信号を送信する。
【００２２】
測位装置１６０は、測位情報提供装置用受信手段１６１とＧＰＳ衛星用受信手段１６２、時計１６３、測位手段１６４を有する。測位情報提供装置用受信手段１６１は、アンテナとＡ／Ｄコンバータ、増幅器を有し、測位情報提供装置１５０から送られた信号を受信し、この信号に含まれるＧＰＳ衛星１７０の補正情報及び測位情報提供装置１５０の測位情報を検出する。
【００２３】
ＧＰＳ衛星用受信手段１６２は、アンテナとＲＦ、フィルタ、Ａ／Ｄコンバータを有する。ＧＰＳ衛星用受信手段１６２は、ＧＰＳ衛星１７０から送られたＬ１帯とＬ２帯の搬送波を受信し、この信号に含まれるＧＰＳ衛星１７０の測位情報およびＬ１帯とＬ２帯の搬送波の位相を検出する。時計１６３は、時刻を出力する。ＣＰＵなどの測位手段１６４は、ＧＰＳ衛星１７０の測位情報とＧＰＳ衛星１７０の補正情報、測位情報提供装置１５０の測位情報に基づいて、測位装置１６０の位置を算出する。
【００２４】
このように構成した測位システムに用いる基準局１１０の動作手順を、以下に説明する。ＧＰＳ衛星用受信手段１１１は、ＧＰＳ衛星１７０から送られたＬ１帯とＬ２帯の搬送波からＬ１帯の電波に含まれるＧＰＳ衛星１７０の測位情報を検出する。それとともに、Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波の位相を検出し、受信時刻とＧＰＳ衛星１７０の測位情報とＬ１帯とＬ２帯の搬送波の位相情報を信号送信手段１１２に送る。信号送信手段１１２は、受信時刻とＧＰＳ衛星１７０の測位情報とＬ１帯およびＬ２帯の搬送波の位相情報を、通信局１３０に送信する。
【００２５】
通信局１３０は、以下のように動作する。信号受信手段１３１が、複数の基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０の測位情報およびＬ１帯とＬ２帯の搬送波の位相情報、受信時刻を受信し、補正情報算出手段１３３に送る。これらの情報と情報記憶手段１３２に格納された基準局１１０の位置情報に基づいて、補正情報算出手段１３３は、各基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０までの擬似距離や擬似距離の補正データ、Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波位相、Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波位相補正データ、受信時のＧＰＳ時刻を算出する。そして、情報記憶手段１３２に予め格納した基準局１１０の識別コード及び位置、準天頂衛星１４０の軌道情報を送信手段１３４に送る。送信手段１３４では、各基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０の補正情報と準天頂衛星１４０の軌道情報を準天頂衛星１４０に送信する。
【００２６】
準天頂衛星１４０の動作手順を、以下に説明する。通信局１３０から送られた信号を受信手段１４１が受信し、その信号から各基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０の補正情報と準天頂衛星１４０の軌道情報を検出して送信信号生成手段１４２に送る。送信信号生成手段１４２では、準天頂衛星１４０の識別コードと軌道情報及び送信時刻の情報（準天頂衛星１４０の測位情報）、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報を組み合わせた信号を生成する。そして、送信手段１４４にこの生成信号を送る。送信手段１４４では、時計１４３から出力される時刻を基準にして送信信号生成手段１４２が生成した信号の送信時刻を決定し、地上に送信する。
【００２７】
このように準天頂衛星１４０から送信された信号を地上側で処理する測位情報提供装置１５０の動作手順を、図２を用いて説明する。
準天頂衛星用受信手段１５１が、準天頂衛星１４０からの信号からＧＰＳ衛星１７０の補正情報と準天頂衛星１４０の測位情報を検出する。そして、測位情報を補正情報探索手段１５２に送る（ステップ２０１）。次いで、ステップ２０２において、補正情報探索手段１５２が、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報の中から、測位情報提供装置１５０が設置されている場所を囲む３個の基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０の補正情報を検索する。この検索結果は、送信信号生成手段１５７に送られる。
【００２８】
一方、ＧＰＳ衛星用受信手段１５３が、時計１５５の出力に同期させてＧＰＳ衛星１７０からの信号を受信する。そして捕捉したＧＰＳ衛星１７０の測位情報を検出し、時刻算出手段１５４に送信する（ステップ２０３）。次いでステップ２０４において、時刻算出手段１５４が、このＧＰＳ衛星１７０の測位情報と、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報に基づいて、測位情報提供装置１５０の位置と受信時刻を算出する。算出した受信時刻に処理時間を加えて現在の時刻を推定し、時計１５５に送信する。それとともに、時刻算出手段１５４が推定した現在の時刻に基づいて、時計１５５の時刻を修正する。測位情報提供装置１５０が今回求めた位置と、それまでに求めておいた位置の平均値を測位情報提供装置１５０の位置として測位情報記憶手段１５６に格納する（ステップ２０５）。
【００２９】
ステップ２０２で検索したＧＰＳ衛星１７０の補正情報と、送信時刻と、識別コード（擬似雑音符号）と位置情報と、測位情報提供装置１５０の測位情報とを組み合わせた信号を、送信信号生成手段１５７が生成して送信手段１５８に送る（ステップ２０６）。次いで、ステップ２０７において、送信手段１５８が、時計１５５の出力時刻に基づいて予め定めた送信時刻にあわせて、ステップ２０６で生成された信号を測位装置１６０に発信する。
【００３０】
測位装置１６０の動作手順を、図３を用いて説明する。
測位情報提供装置１５０から測位装置１６０に送られた信号は、測位情報提供装置用受信手段１６１で受信される。この受信の際、時計１６３から出力される時刻が、測位手段１６４に送られる。また、受信した信号の中から、測位情報提供装置１５０が設置された場所を囲む３個の基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０の補正情報と、測位情報提供装置１５０の測位情報を測位情報提供装置用受信手段１６１が検出して、測位手段１６４に送る（ステップ３０１）。
【００３１】
測位手段１６４では、送られた情報から測位情報提供装置１５０の測位情報とＧＰＳ衛星１７０の補正情報を分離する（ステップ３０２）。一方、ＧＰＳ衛星用受信手段１６２は、ＧＰＳ衛星１７０から送信されるＬ１帯とＬ２帯の搬送波を受信し、ＧＰＳ衛星１７０の測位情報およびＬ１帯とＬ２帯の搬送波の位相を検出して測位手段１６４に送る。また、受信時に時計１６３から出力される時刻を、測位手段１６４に送る（ステップ３０３）。
【００３２】
測位手段１６４は、測位情報提供装置１５０の測位情報とＧＰＳ衛星１７０の補正情報、捕捉したＧＰＳ衛星１７０の測位情報、Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波の位相に基づいて、測位情報提供装置１５０およびＧＰＳ衛星１７０と測位装置１６０との間の距離が擬似距離に最も近くなるときの測位装置１６０の位置と受信時刻を計算する。ここで擬似距離とは、見かけの電波の伝送時間と光速の積である。この計算の詳細を以下に示す。ＧＰＳ衛星１７０の測位情報とＬ１帯の搬送波の受信時刻に基づいて、ＳＡ（単独測位精度の作為的劣化措置）が施された測位装置１６０の位置を計算する。
【００３３】
各ＧＰＳ衛星１７０についての擬似距離と位相の補正データが、経度と緯度に関して線形に変化するとする。３個の基準局１１０について、経度（ｘ）と緯度（ｙ）における各ＧＰＳ衛星１７０の擬似距離の補正データｄは、同一平面に載る。この平面は、式１の線形関係で表わされる。ここで、ａ１〜ａ３を、３個の基準局１１０の経度と緯度および各ＧＰＳ衛星１７０に関する擬似距離の補正データから計算する。
【００３４】
ｄ＝ａ１・ｘ＋ａ２・ｙ＋ａ３ ……（式１）
測位装置１６０の位置（経度、緯度）を式１に代入し、そのときの擬似距離の補正データを算出する。Ｌ１帯とＬ２帯の搬送波の位相についても、線形変化するものとして補正データを算出する。算出した補正データに基づいて擬似距離を補正し、測位装置１６０の位置と受信時刻を算出する。測位情報提供装置１５０についての擬似距離も、伝送時間と光速の積で求められる（ステップ３０４）。次いで、測位手段１６４で算出した受信時刻に基づいて、時計１６３の時刻を修正する（ステップ３０５）。
【００３５】
なお、ステップ３０４における擬似距離の計算では、種々の方法を用いることができる。その例としては、カルガリー大学で提案された仮想基準点方式（Ｍｕｌｔｉｒｅｆ方式）、Ｇｅｏ＋＋衛星で使用されているＲｅｆｅｒｅｎｚｎｅｔｚ方式、Ｔｅｒｒａｓａｔ衛星で使用されているＶｉｒｔｕａｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｔａｔｉｏｎ方式が挙げられる。
【００３６】
ステップ３０４において、測位装置１６０が受信したＧＰＳ時刻が、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報に含まれる基準局１１０で受信したＧＰＳ時刻に比べて１０秒以上経過している場合は、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報の代わりにＧＰＳ衛星１７０の測位情報及びＬ１帯とＬ２帯の搬送波の位相で算出した測位装置１６０の位置を採用する。これは、補正による精度向上が期待できなくなるためである。
【００３７】
測位情報提供装置１５０の回りの３個の基準局１１０で捕捉したＧＰＳ衛星１７０の補正情報を検索する代わりに、３個以上の基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０の補正情報を検出して、送信しても測位できる。このとき測位装置１６０は、最小二乗法を用いて式１の係数ａ１〜ａ３を計算する。
【００３８】
本実施例では、３個の基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０の補正情報を検索して送信しているので、日本全国の基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０の補正情報を送信するのに比べて、測位情報提供装置１５０から測位装置１６０へのデータのトラフィック量を削減できる。これにより、測位情報提供装置１５０と測位装置１６０の処理量を低減でき、装置コストが低減する。
【００３９】
測位情報提供装置１５０が送信するＧＰＳ衛星の補正情報を、３個の基準局が捕捉したものから、測位情報提供装置１５０の位置あるいは測位情報提供装置１５０が信号を送信する場所の中心位置についてのものに変更することにより、データ容量を１／３にすることができる。データ容量が低減したので、測位情報提供装置１５０と測位装置１６０の処理量を低減できる。なお、測位情報提供装置１５０は、補正情報を上記式１により求める。測位装置１６０は、送信された補正情報を用いて、擬似距離と移送を補正する。
【００４０】
図４に、測位情報提供装置１５０が送信する信号の例を示す。この信号は、ＧＰＳ信号と同じＬ１帯の周波数及びフォーマットになっており、ＧＰＳ信号の航法メッセージのサブフレームである。これにより、測位装置１６０は６秒ごとにＧＰＳ衛星１７０の補正情報を受信することが可能になる。
【００４１】
図４に示した信号は、コードの始まりを表わす情報４０１および測位情報提供装置１６０の経度４０２、緯度４０３と高度４０４、送信時刻４０５、送信した週の番号４０６、測位情報提供装置１５０の位置あるいは測位情報提供装置１５０が信号を送信する場所の中心位置における７つのＧＰＳ衛星１７０の擬似雑音符号（識別コード）４０７、擬似距離の補正データ４０８を含む。
【００４２】
測位情報提供装置１５０の緯度４０２に３２ビット、経度４０３に３１ビット、高度４０４（地表１万ｍ分）に２０ビット使用することにより、ｃｍオーダで測位情報提供装置１５０位置を表すことができる。送信する時刻については、１９８０年１月６日を基準とした週の番号４０６に１０ビット、週初めからの経過時間を６秒単位で表した送信時刻４０５に１８ビット使用している。ＧＰＳ衛星１７０の全ての擬似雑音符号を５ビットで表わすことができるから、擬似距離の補正データ４０８に１１ビット使用することにより、±５０ｍの範囲を５ｃｍ単位で表わすことができる。
【００４３】
なお、測位情報提供装置１５０の近傍の基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０の数が７より多いときは、７つだけ選択すればよい。その際、基準局１１０が捕捉しやすい天頂に近いＧＰＳ衛星１７０を選択すれば、測位装置１６０も捕捉できる可能性が高いので、測位精度が向上する。パリティ４０９の６ビットは、パリティ４０９の前に送信される２４ビットの情報をチェックするのに用いられる。
【００４４】
本実施例によれば、測位情報提供装置用受信手段１６１とＧＰＳ衛星用受信手段１６２を共用できる。なお、測位情報提供装置１５０は、擬似的なＧＰＳ信号を送信する擬似衛星に相当する。測位装置１６０は、ディファレンシャル方式を用いて測位する。
【００４５】
本実施例において、ＧＰＳ衛星１７０以外の測位衛星であるＧＬＯＮＡＳＳ衛星１８１やＧＡＬＩＬＥＯ衛星１８２、準天頂衛星１４０の少なくともいずれかの衛星（以下、単に測位衛星２００と称す）の補正情報をも用いれば、高精度に測位できる。具体的には、基準局１１０にこれらの測位衛星２００用の受信手段１１３を設け、衛星の識別コードや軌道、発信時刻を含む測位情報を検出する。そして、通信局１３０の補正情報算出手段１３３が、測位衛星２００の測位情報から擬似距離を計算し、情報記憶手段１３２に格納した基準局１１０の位置から求めた擬似距離との差を擬似距離の補正データとして求める。通信局１３０および準天頂衛星は、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報に測位衛星２００の補正情報も加えて信号を伝送する。
【００４６】
測位情報提供装置１５０は、受信した準天頂衛星１４０からの信号の中から、測位情報提供装置１５０の近傍の３個以上の基準局１１０が捕捉したＧＰＳ衛星１７０の補正情報と測位衛星２００の補正情報を検索する。そして、この補正情報と測位情報提供装置１５０の測位情報とを組み合せて、測位装置１６０に送信する。
【００４７】
測位装置１６０に測位衛星２００の受信手段１６５を追加して、測位衛星２００の測位情報を受信可能にする（図３のステップ３０６参照）。そして、測位情報提供装置１５０から送信されたＧＰＳ衛星１７０の補正情報と、測位衛星２００の補正情報とに基づいて擬似距離を補正する。図３のステップ３０４と同様の方法で同期させ、測位装置１６０の位置を算出する。
【００４８】
測位情報提供装置１５０が送信する測位衛星２００の補正情報を、測位情報提供装置１５０のまわりに位置する３個の基準局１１０が捕捉したものから、測位情報提供装置１５０がある場所または測位情報提供装置１５０が送信する場所の中心における補正情報を上述の式１で補正したものに変更すると、データ容量を１／３にすることができる。これにより、測位情報提供装置１５０から測位装置１６０へのデータのトラフィック量を削減でき、測位情報提供装置１５０と測位装置１６０の処理料を低減できる。
【００４９】
本実施例によれば、通信局１３０と測位情報提供装置１５０を回線１９０でつないでいるので、準天頂衛星１４０から送られるＧＰＳ衛星１７０と測位衛星２００の補正情報を受信できなくても回線１９０からこれらの情報を受け取ることができ、安定して連続的に補正情報を発信することができる。
【００５０】
上記実施例において、測位装置１６０のＧＰＳ衛星用受信手段１６２を、ＧＰＳ衛星１７０から送られてくるＬ１帯の搬送波を受信し、ＧＰＳ衛星１７０の測位情報を検出する手段とし、測位手段１６４を、式１を用いて測位装置１６０の位置における擬似距離の補正データを計算し、それをもとにＧＰＳ衛星１７０からの擬似距離を補正して、測位装置１６０の位置を算出する（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ方式）手段とすれば、補正情報を用いているので単独測位に比べて測位精度が向上する。またＬ２帯の受信機が不要となるので、Ｌ２帯の搬送波も受信できる装置に比べて安価になる。
【００５１】
なお、本実施例では準天頂衛星１４０が有する送信手段１４４の送信方式に、スペクトル拡散方式を用いている。そのため、送信信号生成手段１４２はスペクトル拡散方式のチャンネル数に合わせて、各基準局１１０の補正情報を地域ごとにグループ分けする。グループ分けされた補正情報は、送信手段１４４から測位情報提供装置１５０や測位装置１６０に送信される。これらの装置１５０、１６０は、自己の位置に基づいて準天頂衛星１４０のチャンネルを選択受信する。これにより、補正情報を送信する間隔が短くなり、補正情報を短時間で受信することができる。
【００５２】
基準局１１０が受信してから測位装置１６０が測位するまでの時間が長くなるほど、測位精度が悪化する。そこで、上記実施例では、各基準局１１０の補正情報を地域毎にグループ分けしている。準天頂衛星１４０から補正情報を送信している。これにより、補正情報の送信に要する時間を短縮でき、測位精度が向上する。また、測位情報提供装置１５０と測位装置１６０へのデータのトラフィック量を削減できるので、測位情報提供装置１５０と測位装置１６０の処理量が低減し、装置コストが低減される。
【００５３】
測位情報提供装置１５０は、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報と測位情報提供装置１５０の測位情報の送信に、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）などで使用される周波数帯の２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯を用いている。したがって、無線ＬＡＮ機能を有する携帯電話や携帯情報端末等に測位装置１６０の機能を持たせれば、装置を小型化でき、装置コストを低減できる。
【００５４】
なお、ＧＰＳ衛星１７０の補正情報をＲＴＣＭｖｅｒ．３．０形式で送信すれば、３個の基準局１１０がそれぞれ１２個のＧＰＳ衛星１７０を捕捉すると、４４４６ｂｉｔのデータ量になる。ＩＥＥＥ８０２．１１形式を用いると、周波数が２．４ＧＨｚ帯の伝送速度は１Ｍｂｐｓ／２Ｍｂｐｓ、伝送エリアは１００×１００ｍである。これにより、１秒毎にＧＰＳ衛星１７０の補正情報を送信可能になる。周波数帯域が５ＧＨｚ帯のときには、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ形式を用いる。伝送速度が最大５４Ｍｂｐｓであるから、この場合も１秒毎にＧＰＳ衛星１７０の補正情報を送信可能である。また、携帯電話等の移動体通信においてＣＤＭＡシステムのＩＳ−９５形式を用いると、伝送速度は９．６ｋｂｐｓとなる。この場合も、１秒毎にＧＰＳ衛星１７０の補正情報を送信可能である。
【００５５】
上記実施例によれば、従来測位衛星からの受信障害となっていた位置に、補助的な受信および送信手段である測位情報提供装置を設置可能であるから、測位障害個所を低減できる。また、測位情報提供装置を複数の測位衛星からの受信に好都合なところに配置することもできるので、測位精度および測位の信頼性が向上する。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の測位衛星の測位情報を受信可能な補助受信手段を設け、その情報に基づいて測位情報を補正しているので、測位障害位置を低減できるとともに、高精度な測位ができる。また、３個の基準局が捕捉した測位衛星の補正情報を測位情報提供装置が測位装置に送信するので、測位装置及び測位情報提供装置への補正情報のトラフィック量が低減され、装置コストも低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る測位システムの一実施例の模式図である。
【図２】図１に示した測位システムに用いる測位情報提供装置の動作を説明する図である。
【図３】図１に示した測位システムに用いる測位装置の動作を説明する図である。
【図４】図１に示した測位システムに用いる測位情報提供装置が送信する信号の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１０…基準局、１１１…ＧＰＳ衛星用受信手段、１１２…信号送信手段、１１３…ＧＬＯＮＡＳＳ衛星／ＧＡＬＩＬＥＯ衛星／準天頂衛星用受信手段、１２０…回線、１３０…通信局、１３１…信号受信手段、１３２…情報記憶手段、１３３…補正情報算出手段、１３４…送信手段、１４０…準天頂衛星、１４１…受信手段、１４２…送信信号生成手段、１４３…時計、１４４…送信手段、１５０…測位情報提供装置、１５１…準天頂衛星用受信手段、１５２…補正情報探索手段、１５３…ＧＰＳ衛星用受信手段、１５４…時刻算出手段、１５５…時計、１５６…位置情報記憶手段、１５７…送信情報生成手段、１５８…送信手段、１６０…測位装置、１６１…測位情報提供装置用受信手段、１６２…ＧＰＳ衛星用受信手段、１６３…時計、１６４…測位手段、１６５…ＧＬＯＮＡＳＳ衛星／ＧＡＬＩＬＥＯ衛星／準天頂衛星用受信手段、１７０…ＧＰＳ衛星、１８１…ＧＬＯＮＡＳＳ衛星、１８２…ＧＡＬＩＬＥＯ衛星、１９０…回線、４０１…コードの始まりを表わす情報、４０２…測位情報提供装置の緯度、４０３…測位情報提供装置の経度、４０４…測位情報提供装置の高度、４０５…週の番号、４０６…送信時刻、４０７…擬似雑音符号、４０８…擬似距離の補正データ、４０９…パリティ。

Claims

準天頂衛星から送信される信号に基づいて測位情報を提供する測位システムにおいて、
前記信号は、地上に置かれた複数の基準局が受信した複数の測位衛星からの信号を処理して通信局が準天頂衛星に送信した信号を含み、前記準天頂衛星から送信された信号と自己の測位情報とを送信する測位情報提供装置を有することを特徴とする測位システム。
通信局が送信する信号は、少なくとも前記測位情報提供装置のまわりの３箇所の基準局が送信した信号を処理した信号を含み、前記測位情報提供装置の測位情報はこの測位情報提供装置の識別コードと送信時刻とこの測位情報提供装置の位置または送信位置を含むことを特徴とする請求項１に記載の測位システム。
前記準天頂衛星から送信される信号の周波数は、前記測位情報提供装置が送信する信号の周波数と異なることを特徴とする請求項１または２に記載の測位システム。
前記測位情報提供装置が送信する信号は、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯あるいは移動体通信の周波数帯であることを特徴とする請求項３に記載の測位システム。
測位情報を提供する通信局とネットワーク接続された測位システムにおいて、
前記通信局から提供される、複数の基準局が受信した複数の測位衛星からの信号を処理して得られた測位情報と、自己の測位情報とを送信する測位情報提供装置を設けたことを特徴とする測位システム。
準天頂衛星から送信される信号に基づいて測位情報を提供する測位システムにおいて、
前記信号は、複数の測位衛星からの信号を複数箇所で受信して信号処理して準天頂衛星に送信した信号を含み、前記準天頂衛星から送信された信号と地上に置かれた自己の測位情報とを合成して送信する測位情報提供装置の信号を受信して自身の位置を測位する測位装置を有することを特徴とする測位システム。
前記複数の測位衛星は、ＧＰＳ衛星、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星、ＧＡＬＩＬＥＯ衛星、準天頂衛星の少なくともいずれかの衛星を含むことを特徴とする請求項１または６に記載の測位システム。
前記準天頂衛星から送信される信号は、測位衛星の信号を受信した基準局に応じて送信チャネルを変化させた信号であることを特徴とする請求項１に記載の測位システム。
前記測位情報提供装置は、前記準天頂衛星から送信される信号の中から自己のまわりりに配置された基準局に応じて受信チャネルを選択的に変化させることを特徴とする請求項８に記載の測位システム。
前記準天頂衛星から送信される信号は、測位衛星の信号を受信した基準局に応じて送信チャネルが変化する信号であり、測位情報提供装置がこの信号の中から自己のまわりりに配置された基準局に応じて受信チャネルを選択的に変化させて生成した信号を前記測位装置が受信することを特徴とする請求項６に記載の測位システム。