JP2005233714A

JP2005233714A - 測位方法及びデータ転送装置

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Publication number: JP2005233714A
Application number: JP2004041488A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Ihara; 良治井原; Mitsuhiro Maeda; 光弘前田; Mitsuyuki Eto; 充幸衛藤; Koji Fujimaru; 幸二藤丸; Yoshimaru Funada; 吉丸船田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd; Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Current assignee: Japan Steel Works Ltd; Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】高速度の飛翔体等に使われているＧＰＳ測位において生ずる初期衛星捕捉時及び衛星の組み合わせが替わった時の測位精度の悪化を防止する。
【解決手段】各衛星の信号のＣ／Ｎが予め設定された値より小さい場合はその衛星の擬似距離を使用しないで相対測位を行い（ＳＡ１〜ＳＡ５）、そして受信機時計誤差による擬似距離誤差を修正する擬似距離修正量或いは時計修正量、又はそれらの修正量変化率が予め設定された値より大きい場合には相対測位精度の精度が悪いと判断し相対測位結果を外部に出力せず（ＳＡ６〜ＳＡ７）、前記受信機時計誤差による擬似距離誤差を修正する擬似距離修正量或いは時計修正量、又はそれらの修正量変化率が予め設定された値以下の場合には相対測位結果を外部に出力し、初期測位時の精度の悪い測位結果を外部に出力しないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、数十秒から数分しか測位できる時間がなく、飛行制御不可能な高速度の飛翔体等のＧＰＳ移動局の測位方法、及び、主として高速度の飛行制御可能な無人の飛行機や飛翔体等のＧＰＳ移動局の測位方法に関し、ＧＰＳ衛星の信号強度が弱いと擬似距離誤差が大きくなるためこの衛星を使用しないようにし、また、ＧＰＳ受信機の時計の時刻の修正量又は修正量の変化率が大きい時は測位誤差が大きくなるため測位結果は使用しないようにし、さらに衛星の組合せが切り替わった時は測位誤差が大きくなることがあるため測位結果は使用しないようにし、高精度に測位できるようにする測位方法に関する。

そして、単独測位（擬似距離補正値（ＰＲＣ）や擬似距離変化率（ＲＲＣ）を用いないＧＰＳ衛星を用いた測位）結果、相対測位（ＰＲＣ、ＲＲＣの少なくとも一方を用いた測位）結果、又は測位結果を基に経路予測計算を行なった後の経路予測計算結果と、目標点座標及び目標点座標周辺の３次元地図データを基に、必要であれば目標点を修正し、ＧＰＳ受信機搭載装置が最も目標点に近づいた時に外部に到着信号を出力するようにする測位方法に関する。

また、日本全土等を表示可能な３次元地図データを蓄積し表示する機能を備え、測位方法に必要な目標点周辺の３次元データ、地表高度、目標点、目標点の許容範囲、座標等の優先順位、擬似距離補正値、擬似距離変化率及び手前距離をＧＰＳ受信機搭載装置に転送する転送装置に関する。

従来の一般的なコードベース型の移動局ＤＧＰＳ受信機の相対測位又は単独測位においては、衛星配置の影響（精度低下率）を意味するＤＯＰ｛ＨＤＯＰ（水平方向のＤＯＰ）、ＶＤＯＰ（垂直方向のＤＯＰ）或いはＰＤＯＰ（位置のＤＯＰ）を含む｝を指標としできるだけＤＯＰが小さい値になるよう使用衛星を選択して測位精度を上げているか、又は視野内の衛星をできるだけ多く使用して測位精度を上げているか、さらには、衛星の使用仰角範囲及び使用方位範囲を予め設定し測位精度を上げている。

そして数十秒から数分しか測位できる時間がなく、飛行制御可能な無人の飛行機や飛翔体等は慣性航法装置及びＣ／Ａコード、Ｐコード又はＹコードを使ったＧＰＳ受信機を使用し、測位精度を上げる場合は上記段落［０００４］の手法を使って測位し、予め指定した経路に沿って自律飛行し、さらに経路途中の建造物や山等にぶつからないように３次元地図を随時参照し目標点に近づいていた。

一方、数十秒から数分しか測位できる時間がなく、飛行制御不可能な飛翔体等は３次元地図を持たずにＧＰＳ受信機を使用し、Ｃ／Ａコード、Ｐコード又はＹコードを使って測位精度を上げる場合は上記段落［０００４］の手法を使って測位し、目標点に近づいていた。

従来の飛行制御不可能な飛翔体等や飛行制御可能な無人の飛行機及び飛翔体等に使われている測位方法にあっては、測位精度を上げるために上記段落［０００４］の処理を行なっている。そして飛行制御可能な無人の飛行機及び飛翔体等は目標点に終着する（至る）までの飛翔経由点を予め多数設定し、多くの記録容量を必要とする３次元地図を随時参照しながら目標点に近づくようにしている。

しかし、飛翔体等に搭載されているＧＰＳアンテナは突起物等の影響で指向性が出るようになり使用できる衛星に制限を受けるため、上記段落［０００４］の処理を行なっても電波の弱い衛星の使用に伴い測位精度が悪化したり、初期捕捉時及び衛星の組合せが替わった時に測位精度が悪化するので経路予測計算を使用するしないに関わらず、飛行機や飛翔体等であるＧＰＳ受信機搭載装置が目標点に最接近していないのに最接近したと判断したり、又は目標点に最接近したのに最接近していないと判断するため、目標に到着したことを知らせる信号の信頼性が低い。

また、飛行制御不可能な飛翔体等は目標点付近の構造物の３次元データを持っていないので、目標点に到着する前に構造物に衝突してしまう問題も発生する。

さらに飛行制御しないので当たり前だが、予測終着点と目標点の高度に相違がでると思われるが、予測終着点の標高の相違若しくは建造物の有無の相違がでた時は、到着信号を出力する前に地面に衝突したりする。

次に飛行制御可能な無人の飛行機及び飛翔体等においては、予め３次元地図を基に多数の経由点を設定される必要があり、また、経路途中に建造物がある場合は迂回経路まで設定されなければならず、操作者が経路の設定をするのに手間がかかる。

さらに飛行制御可能な飛翔体等であるＧＰＳ受信機搭載装置の飛行制御が簡単な装置である場合、例えば、経路予測計算結果を基に目標点を越えた地点に到着すると算出した場合は、飛翔途中に空気効力を上げる抵抗板を開翼し翼を固定し、到着地点を手前に修正する場合で３次元地図を参照しない場合は上記段落［００１０］と、同じ問題が発生する。

本発明は、上記の問題に鑑み、Ｃ／Ｎが小さい衛星の擬似距離を使用しない、また、「受信機時計誤差による擬似距離誤差」の擬似距離修正量（又は時計時刻の修正量）及びその変化率が大きい場合は測位結果を外部に出力しない、さらに衛星の組み合わせが切り替わると測位結果を外部に出力しないようにして、上記段落［０００４］の測位結果より精度を上げ、経路予測計算を行なうことにより測位結果の雑音成分（僅かな変動分）を除去し、経路予測計算の精度を上げることが可能な測位方法を提供することを第１の目的としている。

また、飛行制御不可能な飛翔体等においては経路予測計算結果を基に目標周辺の３次元地図を参照することにより、経路途中で、低空域内にある目標周辺の構造物に衝突してＧＰＳ受信機搭載装置を無駄にしないようにし、指定された地表高度（構造物がないときは地表からの高度、構造物がある時は構造物の天辺からの高度）になるように経路予測終着点の構造物の状況に応じて目標点の高度を修正し、目標点に到達したことを知らせる信号を必ず出力させるようにした測位方法を提供することを第２の目的としている。

また、飛行制御可能な無人の飛行機及び飛翔体等（ＧＰＳ受信機搭載装置）においては、目標点に至るまでの途中経路の３次元データを省略することにし、メモリー容量、プログラム処理に伴う消費電力、経路入力の手間を省くようにした測位方法を提供することを第３の目的としている。

そして、第３の目的の他に、指定された地表高度（構造物がないときは地表からの高度、構造物がある時は構造物の天辺からの高度）になるように経路予測終着点の構造物の状況に応じて目標点の高度を修正し、目標点に到達したことを知らせる信号を必ず出力させるようにした測位方法を提供することを第４の目的としている。

この他、ＧＰＳ受信機搭載装置に対しウォームスタート（アルマナック（衛星の概略軌道情報）及びエフェメリス（衛星の詳細な軌道情報）を取得していてＧＰＳ受信機が数秒から数十秒で起動する状態）に必要なクロック修正信号、擬似距離補正値、擬似距離変化率、目標点、目標点周辺の３次元地図データ、手前距離、目標点の許容範囲及び優先順位の内、ＧＰＳ受信機搭載装置に必要なデータを転送するデータ転送装置を提供することを第５の目的としている。

本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、本願請求項１の発明に係る測位方法は、衛星からの擬似距離を取得するコードベース型ＤＧＰＳ受信機において、擬似距離補正値及び擬似距離変化率の一方又は両方を基に視野内の各衛星の擬似距離を補正する前又は補正した後に、各衛星の信号のＣ／Ｎが予め設定された値より小さい場合はその衛星の擬似距離を使用しないで相対測位を行い、そして受信機時計誤差による擬似距離誤差を修正する擬似距離修正量或いは時計修正量、又はそれらの修正量変化率が予め設定された値より大きい場合には相対測位精度の精度が悪いと判断し相対測位結果を外部に出力せず、前記受信機時計誤差による擬似距離誤差を修正する擬似距離修正量或いは時計修正量、又はそれらの修正量変化率が予め設定された値以下の場合には相対測位結果を外部に出力し、初期測位時の精度の悪い測位結果を外部に出力しないことを特徴としている。

本願請求項２の発明に係る測位方法は、請求項１において、前記擬似距離を取得するのに使用する衛星の組み合せが切り替わった場合は測位精度がおちるが、これを防止するため切り替わった場合はある時間又は測位点数の測位結果出力を行なわないようにすることを特徴としている。

本願請求項３の発明に係るデータ転送装置は、３次元地図を記録装置からロードし表示する機能と、
３次元地図をロード後、目標点の緯度・経度又は他の座標系の座標数値で直接指定されるか、又は前記地図上の目標箇所として間接的に指定されると、前記目標点周辺の緯度・経度又は他の座標系の座標、標高及び建造物の高度情報を含む３次元地図を表示する機能と、
前記目標点の地表高度と、前記目標点の許容範囲と、前記座標及び地表高度についての優先順位と、手前距離とが指定された後、前記標高と前記地表高度との和である高度を算出するとともに、前記間接的に指定された時は前記目標点の座標を算出する機能とを具備し、
ＧＰＳ受信機搭載装置に、擬似距離補正値、擬似距離変化率、ウォームスタートに必要なクロック修正信号、前記目標点、前記目標点周辺の３次元地図データ、前記手前距離、前記目標点の許容範囲及び前記優先順位の内必要なデータを転送することを特徴としている。

本願請求項４の発明に係るＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法は、請求項３記載のデータ転送装置から転送データを取得し、相対測位又は単独測位を行なうとともに、前記相対測位結果又は前記単独測位結果からＧＰＳ受信機搭載装置の経路予測計算を行ない、該経路予測計算結果から前記ＧＰＳ受信機搭載装置が前記目標点の許容範囲内に入ったか判断し、前記許容範囲内の領域内において前記転送データの優先順位の項目の値が最も前記目標点に近づいたと判断すると、外部の回路に信号を出力することを特徴としている。

本願請求項５の発明に係るＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法は、請求項４において、経路予測終着点に至る経路途中に建造物や起伏した地表があると判断した場合に、前記目標点の座標を前記建造物や起伏した地表の手前に修正することを特徴としている。

本願請求項６の発明に係るＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法は、請求項４において、経路予測終着点が前記目標点と異なる場合において、前記経路予測終着点の建造物高度又は凹もしくは凸した地表高度と前記目標点の高度とに相違がある場合に、前記目標点の高度を修正することを特徴としている。

本願請求項７の発明に係るＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法は、請求項４，５又は６において、前記相対測位結果として請求項１又は２記載の測位方法の測位結果を使用し、前記経路予測計算の精度を向上させることを特徴としている。

本願請求項８の発明に係るＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法は、請求項３記載のデータ転送装置からデータを取得し、相対測位又は単独測位を行なうとともに、前記相対測位結果又は前記単独測位結果からＧＰＳ受信機搭載装置の経路予測計算を行ない、該経路予測計算結果を算出した地点から見て前記ＧＰＳ受信機搭載装置が目標点の許容範囲を越えた点又は手前の点に終着するか判断し、前記超えた点又は手前の点に終着すると判断した場合は外部の経路修正装置に経路修正信号を出力し、前記外部の経路修正装置により経路を修正された前記ＧＰＳ受信機搭載装置の経路予測計算結果の位置が前記目標点の許容範囲内に入ったか判断し、該許容範囲内の領域内において前記転送されたデータの優先順位の項目の値が最も前記目標点に近づいたと判断すると、外部の回路に信号を出力することを特徴としている。

本願請求項９の発明に係るＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法は、請求項８において、経路予測終着点が前記目標点と異なる場合において、前記経路予測終着点の建造物高度又は凹もしくは凸した地表高度と前記目標点の高度とに相違がある場合に、前記目標点の高度を修正することを特徴としている。

本願請求項１０の発明に係るＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法は、請求項８又は９において、前記相対測位結果として請求項１又は２記載の測位方法の測位結果を使用し、前記経路予測計算の精度を向上させることを特徴としている。

本発明の測位方法を使用することにより、長時間測位できる低速度の飛翔体等以外にも、主として数十秒から数分しか測位できる時間がなく、測位点と次の測位点の間の距離の変化率が大きい高速度の無人の飛行機や飛翔体等の、ウォームスタートで起動したコードベース型ＤＧＰＳ受信機によるＧＰＳ測位においても、正確な測位結果のみを使用した高精度の測位ができる。

また、３次元地図を記録装置からロードできるデータ転送装置を用いて、ＧＰＳ受信機搭載装置に目標点周辺の３次元地図等の各種必要データを転送することができる。

さらに測位結果を基に経路予測計算を行い、また、データ転送装置から転送された目標点周辺の３次元地図を参照することにより、経路予測終着点周辺の地形及び構造物を把握することにより、ＧＰＳ受信機搭載装置が意図しない衝突に遭遇する前に必要に応じて目標点を修正し衝突を避け、目標点に到達したことを知らせる信号を外部に出力することができる。

また、測位結果を基に経路予測計算を行い、ＧＰＳ受信機搭載装置が目標点を大幅に超える又は手前に終着する場合は、経路修正信号を出力し、外部の経路修正装置により修正された経路の経路予測終着点周辺の地形及び構造物を把握することにより、ＧＰＳ受信機搭載装置が意図しない衝突に遭遇する前に必要に応じて目標点を修正し衝突を避け、目標点に到達したことを知らせる信号を外部に出力することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、測位方法及びデータ転送装置の実施の形態を図面に従って説明する。

図１はコードベース型ＤＧＰＳ受信機の内部処理、又はＧＰＳ受信機及びその外部に設けたコンピュータの外部処理による測位方法の説明図である。ＧＰＳ受信機搭載装置（例えば、無人の飛行機、飛翔体）のコードベース型ＤＧＰＳ受信機が視野内の各衛星の擬似距離を取得し（ＳＡ１：ステップＡ１）、各衛星の信号強度をＣ／Ｎで判断し、Ｃ／Ｎが設定値より小さい、つまり弱い信号強度の衛星の擬似距離を使用しない（ＳＡ２、ＳＡ３）。一方、図６で後述するデータ転送装置から得た擬似距離補正値（ＰＲＣ）のみ又はＰＲＣ及び擬似距離変化率（ＲＲＣ）の両方と強い信号強度（Ｃ／Ｎが設定値以上）の衛星の擬似距離を加算し（ＰＲＣの場合）又は掛け算し（ＲＲＣの場合）相対測位計算を行なう（ＳＡ４、ＳＡ１５、ＳＡ５）。

相対測位計算により測位点（厳密に言うと真の測位点は分からないので「測位点の近似値」としても良い）、直交座標系でのＸ、Ｙ、Ｚ方向の修正量及び「受信機時計誤差による擬似距離誤差」の擬似距離修正量又はその変化率（時計時刻の修正量又はその変化率でも良い）が得られるが、この時の「受信機時計誤差による擬似距離誤差」の擬似距離修正量又はその変化率が設定値よりも大きいと、相対測位結果の測位精度が良くないので、測位結果を外部に出力しない（ＳＡ６、ＳＡ７）。

ここで、ＳＡ５で相対測位計算を行なっているが、単独測位を行っても良い。また、ＳＡ５において高速の飛翔体に対応させるためには通常１秒間隔だが０．１秒間隔等の短い時間間隔で測位計算結果を出力させると良い。

なお、「受信機時計誤差による擬似距離誤差」の擬似距離修正量が大きい時期は、主に初期測位時に現れる。

「受信機時計誤差による擬似距離誤差」の擬似距離修正量又はその変化率が設定値以下の場合はＳＡ８〜ＳＡｌｌの過程に進む。つまり、衛星の仰角が設定値以上で、衛星の方位が設定範囲以外である衛星を使用する（仰角が設定値より小さい衛星は使用せず、方位が設定範囲内の衛星は使用しない。）。

次に使用衛星の組み合わせが切り替わった場合は、「受信機時計誤差による擬似距離誤差」の擬似距離修正量又はその変化率が一時的に大きくなり測位精度が悪くなるので測位結果の出力を禁止し（ある時間又は測位点数の測位出力の禁止を設定する）、組み合わせが切り替わっていない場合は測位結果を外部に出力する（ＳＡ１２〜ＳＡ１４）。

図２は擬似距離誤差と衛星の電波強度（Ｃ／Ｎ）の関係を示したものである。この図では電波強度が大きいほど擬似距離誤差が小さいことを示す。

図３は初期測位時の変動及び使用衛星の組み合わせの切り替え時の測位変動を示す。ここでは図の縦軸は垂直測位結果にしているが、水平測位結果の場合も波の形は違うが同様に変動する。そして、高速度の飛翔体等に搭載されているＧＰＳ受信機の総測位時間が短い場合は前記変動が問題となることがある。

図４及び図５は、後述する図７及び図８の説明を助ける概念図である。図４は無人の飛行機が目標点に向かって飛行しているが、目標点周辺の３次元地図を参照していない場合は目標点に到達する前にビルに衝突してしまうことを示している。

図５は無人の飛行機が経路修正を行なったが予測終着点が目標点からずれた場合で、無人の飛行機が予想終着点に向かって飛行している。しかし、予測終着点の高度が地面より低くなっており、目標点周辺の３次元地図を参照していない場合は予想終着点に到達する前に地面に衝突してしまうことを示している。

図６はＧＰＳ受信機搭載装置に必要なデータを転送するデータ転送装置の説明図である。記録装置としてのハードディスク又はＤＶＤディスク等に入っている３次元地図を起動し地図データをロードし画面に表示する（ＳＢｌ）。

操作者が、緯度・経度又はＵＴＭ座標系等の他の座標系の座標数値で直接目標点を指定するか、又は地図上で指定し（間接的に指定し）、目標点周辺の状況が分かるように必要であれば建造物の高度情報の表示も指定すると、前記目標点周辺の３次元地図（緯度・経度又は他の座標系の座標、標高及び建造物の高度情報を含む）を表示し、この目標点周辺の状況から操作者が目標点の地表高度を指定し、目標点の許容範囲、優先順位（緯度・経度又は他の座標系の座標、地表高度のうち優先すべき順序）及び手前距離を指定すると（ＳＢ２〜ＳＢ６）、データ転送装置は目標点の緯度・経度及び高度（標高＋地表高度）又は他の座標系の座標を算出する（ＳＢ７）。

次に、基準局となるＧＰＳ受信機で擬似距離補正値（ＰＲＣ）、擬似距離変化率（ＲＲＣ）を作成する。また、ＧＰＳ受信機搭載装置のＧＰＳ受信機が素早くウォームスタートできるようにする衛星のクロックに同期したクロック修正信号を作成する。或いは、ＦＭ多重放送の電波等から擬似距離補正値、擬似距離変化率を取得する（ＳＢ８）。そして、ＧＰＳ受信機搭載装置に、目標点周辺の３次元地図データ、地表高度、目標点、目標点の許容範囲、優先順位、ウォームスタートに必要なクロック修正信号、目標点周辺の擬似距離補正値、擬似距離変化率、手前距離についてのデータを転送する（ＳＢ９）。

ここでＦＭ多重放送の電波等から上記補正値等を取得しクロック修正信号が得られなくても、ＧＰＳ受信機搭載装置のＧＰＳ受信機が自前にコールドスタート（衛星とＧＰＳ受信機の時計が合っていない状態でのスタート）して測位していれば、測位中に受信機時計誤差は修正されて行くためウォームスタート（ＧＰＳ受信機クロックが衛星クロックにほぼ同期した状態でスタート）でき、測位開始時間が早く高速度の飛翔体でも飛翔中の測位に支障がない。しかし、自前にコールドスタートしていなければウォームスタートできないので高速度の飛翔体では測位に支障がでる可能性がある。

図７は飛行制御機能を持たないＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法の説明図である。図６のデータ転送装置からデータを取得した後、相対測位又は単独測位を行う（ＳＣ１〜ＳＣ２）。必要に応じてＳＣ３にてＰＲＣ及びＲＲＣの逐次更新値を用いる。但し、ＰＲＣ及びＲＲＣは取得してから２０分程度の経過であれば相対測位精度がそれほど悪化しないので、逐次更新されなくても良い。

測位結果が多数取得できれば経路予測計算が可能となり、ＧＰＳ受信機搭載装置が目標点の許容範囲の予め設定された手前の距離Ａｍ（このＡｍもデータ転送装置から指定転送されても良い）に到達した時、３次元地図の参照の結果から経路途中にビル等の建造物（又は構造物、起伏した地表）があるか検知し、建造物（又は構造物、起伏した地表）があれば手前距離を基に建造物（又は構造物、起伏した地表）の手前に目標点を設定しなおす（ＳＣ４〜ＳＣ７）。

経路途中に建造物（又は構造物、起伏した地表）がない場合は、経路予測終着点と目標点のずれを検知し、検知した場合は３次元地図の参照の結果を基に、目標点の地表高度（建造物の高度や地表の凹凸を含む）と経路予測終着点の地表高度（建造物の高度や地表の凹凸を含む）との間に高度の相違があるかを検知する（地表を等高線付きの地図でみると任意の箇所により標高が違う。従って、目標点と経路予測終着点の高度（標高）が違うことがあり得ると想定している。）。相違がある場合は目標点の高度を修正する。つまり、経路予測終着点の建造物高度又は凹もしくは凸した地表高度から適当量高い高度にする（ＳＣ８〜ＳＣ９）。この状況に関係するのが図４及び図５及びこれに関する記載であり、図４及び図５の事態になるのを回避している。

ＧＰＳ受信機搭載装置が目標点の許容範囲内に入った場合は、優先項目（緯度・経度等の座標及び高度の序列）に従い、その優先項目の座標値が最も目標点に近づいたときに到着を知らせる信号を外部に出力するようにしている（ＳＣ１０〜ＳＣ１２）。

図８は飛行制御機能を有するＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法の説明図である。ＳＤｌ〜ＳＤ４までの過程は図７のＳＣ１〜ＳＣ４の過程と同じである。経路予測計算の結果、ＧＰＳ受信機搭載装置が目標点の許容範囲を越えた点又は手前の点に終着すると検知すると、外部の経路修正装置（空気抵抗を大きくする抵抗板、又は操舵装置等）に経路修正信号を出力し経路を修正させる（ＳＤ５〜ＳＤ６）。

経路が修正され目標点の許容範囲内に入ったと検知すると、経路予測終着点と目標点のずれを検知し、検知した場合は３次元地図の参照の結果を基に、目標点の地表高度（建造物の高度や地表の凹凸を含む）と経路予測終着点の地表高度（建造物の高度や地表の凹凸を含む）との間に高度の相違があるかを検知し、相違がある場合は目標点の高度を修正する。つまり、経路予測終着点の建造物高度又は凹もしくは凸した地表高度から適当量高い高度にする（ＳＤ７〜ＳＤ９）。

次に優先項目（緯度・経度等の座標及び高度の序列）に従い、その優先項目の座標値が最も目標点に近づいたときに到着を知らせる信号を外部に出力するようにしている。（ＳＤ１０〜ＳＤ１１）

この実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。

(1) Ｃ／Ｎが小さい衛星の擬似距離を使用しない、また、「受信機時計誤差による擬似距離誤差」の擬似距離修正量（又は時計時刻の修正量）及びその変化率が大きい場合は測位結果を外部に出力しない、さらに衛星の組み合わせが切り替わると測位結果を外部に出力しないようにして、上記段落［０００４］の測位結果より精度を上げ、経路予測計算を行なうことにより測位結果の雑音成分（僅かな変動分）を除去し、経路予測計算の精度を上げることが可能である。

(2) 飛行制御不可能な飛翔体等においては経路予測計算結果を基に目標周辺の３次元地図を参照することにより、経路途中で、低空域内にある目標周辺の構造物に衝突してＧＰＳ受信機搭載装置を無駄にしないようにし、指定された地表高度（構造物がないときは地表からの高度、構造物がある時は構造物の天辺からの高度）になるように経路予測終着点の構造物の状況に応じて目標点の高度を修正し、目標点に到達したことを知らせる信号を必ず出力させることが可能である。

(3) 飛行制御可能な無人の飛行機及び飛翔体等（ＧＰＳ受信機搭載装置）においては、目標点に至るまでの途中経路の３次元データを省略することにし（データ転送装置では目標点周辺の３次元地図データを転送するようにしている）、メモリー容量、プログラム処理に伴う消費電力、経路入力の手間を省くことができる。

(4) そして、指定された地表高度（構造物がないときは地表からの高度、構造物がある時は構造物の天辺からの高度）になるように経路予測終着点の構造物の状況に応じて目標点の高度を修正し、目標点に到達したことを知らせる信号を必ず出力させることが可能である。

(5) ＧＰＳ受信機搭載装置に対しウォームスタートに必要なクロック修正信号、擬似距離補正値、擬似距離変化率、目標点、目標点周辺の３次元地図データ、手前距離、目標点の許容範囲及び優先順位の内、ＧＰＳ受信機搭載装置に必要なデータを転送するデータ転送装置を用いることで、ＧＰＳ受信機搭載装置自体の構成は簡素化できる。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

本発明に係る測位方法の実施の形態であって、使用衛星の選択の仕方、及び測位結果を外部に出力しない仕方を説明するフローチャートである。擬似距離誤差と衛星の電波強度との関係を示した説明図である。測位間隔が１秒未満（測位結果を高レートで出力した場合）における初期測位時と衛星の組合せの切り替え時における測位結果のふらつきを示した説明図である。無人の飛行機が目標点に向かって飛行しているが、目標点周辺の３次元地図を参照していない場合は目標点に到達する前にビルに衝突してしまうことを示している説明図である。予測終着点が目標点からずれた場合で、無人の飛行機が予想終着点に向かって飛行しているが、予測終着点の高度が地面より低くなっており、目標点周辺の３次元地図を参照していない場合は予想終着点に到達する前に地面に衝突してしまうことを示している説明図である。本発明に係るデータ転送装置の実施の形態であって、３次元地図を基に目標点を設定する過程及び転送するデータを記載したフローチャートである。高速飛翔体等が目標点周辺に接近した時に、目標点に到達したことを知らせる信号を出力するように３次元地図を参照し、必要であれば目標点を修正する過程を示したフローチャートである。飛行制御機能を有する高速飛翔体等が目標点周辺に接近するまでの過程、さらに接近した時に、目標点に到達したことを知らせる信号を出力するように３次元地図を参照し、必要であれば目標点を修正する過程を示したフローチャートである。

符号の説明

ＳＡ１〜ＳＡ１４、ＳＢ１〜ＳＢ９、ＳＣ１〜ＳＣ１２、ＳＤ１〜ＳＤ１１各ステップにおけるプログラム処理

Claims

衛星からの擬似距離を取得するコードベース型ＤＧＰＳ受信機において、擬似距離補正値及び擬似距離変化率の一方又は両方を基に視野内の各衛星の擬似距離を補正する前又は補正した後に、各衛星の信号のＣ／Ｎが予め設定された値より小さい場合はその衛星の擬似距離を使用しないで相対測位を行い、そして受信機時計誤差による擬似距離誤差を修正する擬似距離修正量或いは時計修正量、又はそれらの修正量変化率が予め設定された値より大きい場合には相対測位精度の精度が悪いと判断し相対測位結果を外部に出力せず、前記受信機時計誤差による擬似距離誤差を修正する擬似距離修正量或いは時計修正量、又はそれらの修正量変化率が予め設定された値以下の場合には相対測位結果を外部に出力し、初期測位時の精度の悪い測位結果を外部に出力しないことを特徴とする測位方法。
前記擬似距離を取得するのに使用する衛星の組み合せが切り替わった場合は測位精度がおちるが、これを防止するため切り替わった場合はある時間又は測位点数の測位結果出力を行なわないようにする請求項１記載の測位方法。
３次元地図を記録装置からロードし表示する機能と、
３次元地図をロード後、目標点の緯度・経度又は他の座標系の座標数値で直接指定されるか、又は前記地図上の目標箇所として間接的に指定されると、前記目標点周辺の緯度・経度又は他の座標系の座標、標高及び建造物の高度情報を含む３次元地図を表示する機能と、
前記目標点の地表高度と、前記目標点の許容範囲と、前記座標及び地表高度についての優先順位と、手前距離とが指定された後、前記標高と前記地表高度との和である高度を算出するとともに、前記間接的に指定された時は前記目標点の座標を算出する機能とを具備し、
ＧＰＳ受信機搭載装置に、擬似距離補正値、擬似距離変化率、ウォームスタートに必要なクロック修正信号、前記目標点、前記目標点周辺の３次元地図データ、前記手前距離、前記目標点の許容範囲及び前記優先順位の内必要なデータを転送することを特徴とするデータ転送装置。
請求項３記載のデータ転送装置から転送データを取得し、相対測位又は単独測位を行なうとともに、前記相対測位結果又は前記単独測位結果からＧＰＳ受信機搭載装置の経路予測計算を行ない、該経路予測計算結果から前記ＧＰＳ受信機搭載装置が前記目標点の許容範囲内に入ったか判断し、前記許容範囲内の領域内において前記転送データの優先順位の項目の値が最も前記目標点に近づいたと判断すると、外部の回路に信号を出力することを特徴とするＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法。
経路予測終着点に至る経路途中に建造物や起伏した地表があると判断した場合に、前記目標点の座標を前記建造物や起伏した地表の手前に修正する請求項４記載のＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法。
経路予測終着点が前記目標点と異なる場合において、前記経路予測終着点の建造物高度又は凹もしくは凸した地表高度と前記目標点の高度とに相違がある場合に、前記目標点の高度を修正する請求項４記載のＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法。
前記相対測位結果として請求項１又は２記載の測位方法の測位結果を使用し、前記経路予測計算の精度を向上させる請求項４，５又は６記載のＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法。
請求項３記載のデータ転送装置からデータを取得し、相対測位又は単独測位を行なうとともに、前記相対測位結果又は前記単独測位結果からＧＰＳ受信機搭載装置の経路予測計算を行ない、該経路予測計算結果を算出した地点から見て前記ＧＰＳ受信機搭載装置が目標点の許容範囲を越えた点又は手前の点に終着するか判断し、前記超えた点又は手前の点に終着すると判断した場合は外部の経路修正装置に経路修正信号を出力し、前記外部の経路修正装置により経路を修正された前記ＧＰＳ受信機搭載装置の経路予測計算結果の位置が前記目標点の許容範囲内に入ったか判断し、該許容範囲内の領域内において前記転送されたデータの優先順位の項目の値が最も前記目標点に近づいたと判断すると、外部の回路に信号を出力することを特徴とするＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法。
経路予測終着点が前記目標点と異なる場合において、前記経路予測終着点の建造物高度又は凹もしくは凸した地表高度と前記目標点の高度とに相違がある場合に、前記目標点の高度を修正する請求項８記載のＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法。
前記相対測位結果として請求項１又は２記載の測位方法の測位結果を使用し、前記経路予測計算の精度を向上させる請求項８又は９記載のＧＰＳ受信機搭載装置の測位方法。