JP2005241383A - Gps測位装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 測位結果の誤りを検出することができるGPS測位装置を提供する。
【解決手段】 基地局Bから送信される基地局信号を受信する無線通信部1と、GPS衛星から送信されるGPS信号を受信するとともにGPS信号を用いて位置を演算するGPS測位部2と、無線通信部1及びGPS測位部2を制御する制御部3とを備える。制御部3は、無線通信部が基地局信号を受信可能なときにGPS測位部2によって位置の演算が行われると、基地局信号を受信可能な範囲である基地局エリアと、GPS測位部2によって演算された位置である測位結果とを比較する。そして、測位結果が基地局エリア内であれば測位結果を正しいと判定し、測位結果が基地局エリア外であれば測位結果を誤りであると判定することにより、測位結果の誤りを検出することができる。
【選択図】図1
【解決手段】 基地局Bから送信される基地局信号を受信する無線通信部1と、GPS衛星から送信されるGPS信号を受信するとともにGPS信号を用いて位置を演算するGPS測位部2と、無線通信部1及びGPS測位部2を制御する制御部3とを備える。制御部3は、無線通信部が基地局信号を受信可能なときにGPS測位部2によって位置の演算が行われると、基地局信号を受信可能な範囲である基地局エリアと、GPS測位部2によって演算された位置である測位結果とを比較する。そして、測位結果が基地局エリア内であれば測位結果を正しいと判定し、測位結果が基地局エリア外であれば測位結果を誤りであると判定することにより、測位結果の誤りを検出することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、GPS衛星から送信されるGPS信号を用いて位置の測定を行うGPS測位装置に関するものである。
従来から、位置測定用の人工衛星(以下、「GPS衛星」と呼ぶ)から電波として送信される信号(以下、「GPS信号」と呼ぶ。)を用いるGPS(Global Positioning System)と呼ばれる測位システムによって位置の測定を行うGPS測位装置が提供されている。
また、GPS測位装置において、携帯電話やPHS等の基地局と通信する手段を備え、測定された位置を基地局に送信するものが、タクシー等の運行管理や、子供や徘徊老人の位置の把握などのサービスに用いられている。
さらに、上記のように携帯電話やPHS(Personal Handyphone System)等の基地局と通信する手段を備えたGPS測位装置において、地下や屋内や建物の陰などGPS信号を受信しにくい場所では通信中の基地局の位置を概略位置として報知するものも提供されている(例えば、特許文献1参照)。ただし、上述したような基地局の位置による測位では、基地局の電波が届く範囲のどこかにいるといった程度のことしか分からず、GPSによる測位よりも高い精度の測位は不可能なため、上記のGPS測位装置においても、GPS信号を受信できる場所ではGPSによる測位が用いられる。そして、近年のGPS測位装置の高感度化に伴い、以前は測位不可能であった場所でも測位が可能となったため、上述したような基地局の位置による測位に頼る頻度は低くなっている。
特開平10−047982号公報
しかし、GPSによる測位においても、以前は受信不可能であった微弱な反射波によるいわゆる位置跳びのような測位結果の誤りの発生頻度が増加している。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、測位結果の誤りを検出することができるGPS測位装置を提供することにある。
請求項1の発明は、それぞれ送信元を示す情報を含む無線信号である基地局信号を送信する複数の基地局の基地局信号を各基地局に応じた所定の基地局エリア内で受信可能なGPS測位装置であって、基地局信号を受信する第1の受信部と、GPS衛星から送信されるGPS信号を受信する第2の受信部と、第2の受信部に受信されたGPS信号に基いて位置を演算する測位演算部と、測位演算部によって演算された位置である測位結果を、第1の受信部に受信された基地局信号の送信元である基地局の基地局エリアと比較し、測位結果が基地局エリア内であったときに測位結果を正しいと判定し、測位結果が基地局エリア外であったときに測位結果を誤りであると判定する判定部とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、測位結果の誤りを検出することができる。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、測位結果を誤りであると判定部が判定した場合には、測位演算部は位置の演算をGPS衛星の捕捉からやり直すリセット処理を行うことを特徴とする。
この発明によれば、例えばGPS信号の同期タイミングの誤りやGPS衛星の同定の誤りによって正しい測位が不可能となった状態から復帰することができる。
請求項3の発明は、請求項2の発明において、測位演算部による測位演算の精度である測位精度が基準を満たしているか否かを判定する測位精度判定部を備え、測位演算部は、判定部によって測位結果が誤りであると判定された場合であっても、測位精度判定部によって測位精度が基準を満たしていないと判定された場合は、リセット処理を行わず、既に捕捉されたGPS衛星の追尾と新たなGPS衛星の探索とを行いつつ位置の演算を繰り返すことを特徴とする。
この発明によれば、測位精度が基準を満たしておらず新たなGPS衛星の捕捉やGPS衛星同士の位置関係の変化によって正しい測位結果が得られるような場合に、リセット処理を行う場合よりも速く、正しい測位結果を得ることができる。
請求項4の発明は、請求項2の発明において、測位演算部は、測位結果を誤りであると判定部が判定した場合であっても、測位結果が基地局エリアを囲む所定範囲内である場合は、リセット処理を行わず、既に捕捉されたGPS衛星の追尾と新たなGPS衛星の探索とを行いつつ位置の演算を繰り返すことを特徴とする。
この発明によれば、測位結果の誤りの程度が比較的に小さく新たなGPS衛星の捕捉やGPS衛星同士の位置関係の変化によって正しい測位結果が得られるような場合に、リセット処理を行う場合よりも速く、正しい測位結果を得ることができる。
請求項5の発明は、請求項2の発明において、測位演算部が、リセット処理を行う際に、位置の演算に用いる情報であって位置によらず使用可能な内部蓄積情報の少なくとも一部を更新することを特徴とする。
この発明によれば、内部蓄積情報の誤りのために正しい測位結果が得られなくなった状態からの復帰が可能となる。
請求項6の発明は、請求項2の発明において、測位演算部は、測位結果が基地局エリアから所定距離以上離れていた場合、リセット処理を行う際に、位置の演算に用いる情報であって位置によらず使用可能な内部蓄積情報の少なくとも一部を更新するものであって、この際に更新する内部蓄積情報を、測位結果の基地局エリアからの距離に応じて選択することを特徴とする。
この発明によれば、測位結果の誤りの程度に応じて内部蓄積情報を更新するので、誤りの程度が小さい場合には復帰にかかる時間を短くすることができる。
請求項7の発明は、請求項1の発明において、測位演算部による測位演算の精度である測位精度が基準を満たしているか否かを判定する測位精度判定部を備え、判定部は、測位結果が基地局エリア外であっても、測位精度判定部によって測位精度が基準を満たしていると判定されたときには測位結果を正しいと判定することを特徴とする。
この発明によれば、予想された以上に基地局エリアから離れた位置で基地局信号が受信された場合に測位結果が誤りと判定されることを避けることができる。
請求項8の発明は、請求項7の発明において、判定部は、測位結果が基地局エリア外であって測位精度判定部によって測位精度が基準を満たしていると判定されたときであっても、測位結果が基地局エリアを囲む所定範囲外である場合には測位結果が誤りであると判定することを特徴とする。
この発明によれば、測位精度判定部の判定に誤りが生じた場合にも測位結果の誤りを検出することができる。
本発明によれば、測位結果を基地局エリアと比較して、測位結果が基地局エリア内であったときに測位結果を正しいと判定し、測位結果が基地局エリア外であったときに測位結果を誤りであると判定することにより、測位結果の誤りを検出することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
(実施形態1)
本実施形態は、図1に示すように、携帯電話やPHSなどの基地局Bから送信される基地局信号を受信する第1の受信部としての無線通信部1と、図示しないGPS衛星から送信されるGPS信号を受信する第2の受信部であるとともにGPS信号を用いて位置を演算する測位演算部であるGPS測位部2と、無線通信部1及びGPS測位部2を制御する制御部3とを備える。
本実施形態は、図1に示すように、携帯電話やPHSなどの基地局Bから送信される基地局信号を受信する第1の受信部としての無線通信部1と、図示しないGPS衛星から送信されるGPS信号を受信する第2の受信部であるとともにGPS信号を用いて位置を演算する測位演算部であるGPS測位部2と、無線通信部1及びGPS測位部2を制御する制御部3とを備える。
詳しく説明すると、各基地局Bは、どの基地局Bから送信された信号であるかを示す情報を含む信号を、電波として常時送信している。また、無線通信部1は、基地局Bと無線公衆網とを通じて、各基地局Bの位置並びに基地局B毎の基地局信号を受信可能な範囲である基地局エリアを示す情報が格納されたセンタ装置Cと通信可能となっている。そして、無線通信部1は、受信された基地局信号がどの基地局Bから送信されたものかを示す情報とともに、その基地局Bの位置並びに基地局エリアを示す情報を制御部3に入力する。ここで、基地局エリアは例えば基地局Bを中心とする円に囲まれる領域である。
GPS測位部2は、制御部3の指示に応じて、GPS衛星から送信されるGPS信号を受信するとともに、周知の技術によって、GPS信号を受信した位置を演算する。
以下、無線通信部1に基地局信号が受信され且つ位置の演算のために充分な数(例えば4個以上)のGPS衛星からそれぞれ疑似距離を得るために充分な強度のGPS信号がGPS測位部2に受信されているときの、本実施形態の動作を図2を用いて説明する。
電源が投入されると(S1)、無線通信部1が受信した基地局エリアの範囲(S2)及びGPS測位部2が演算した位置である測位結果(S3)がそれぞれ制御部3に入力され、制御部3は、測位結果を基地局エリアと比較する(S4)。そして、測位結果が基地局エリア内であれば測位結果を正しいと判定し(S5)、測位結果が基地局エリア外である場合には測位結果を誤りであると判定する(S6)。つまり、制御部3が判定部である。
測位結果を正しいと判定した場合には、制御部3は測位結果を使用する。具体的には例えば、モニタ(図示せず)に測位結果を表示したり、無線通信部1を通じて測位結果を基地局Bに送信したりする。
一方、測位結果を誤りであると判定した場合、制御部3は、測位結果を使用せず、ステップS2に戻り以後は既に捕捉されたGPS衛星の追尾と新たなGPS衛星の探索とを行いつつ位置の演算を繰り返すようにGPS測位部2を制御する。または、異常が発生した旨をモニタに表示又は無線通信部1を通じて送信した後に動作を停止するようにしてもよい。または、図3に示すように位置の演算をGPS衛星の捕捉からやり直すリセット処理をGPS測位部2に行わせる(S7)ようにしてもよい。リセット処理を行わせるようにすれば、例えばGPS信号の同期タイミングの誤りやGPS衛星の同定の誤りによって正しい測位が不可能となった状態から復帰させることができる。
なお、ここまでは無線通信部1に基地局信号が受信され且つ位置の演算のために充分な数及び強度のGPS信号がGPS測位部2に受信されているときの動作について説明したが、受信できるGPS信号の数又は強度が充分でないときは、例えば充分なGPS信号が受信できるようになるまで処理を停止するようにする。また、無線通信部1に基地局信号が受信されていないときは、測位結果の誤りの検出は行わない。
上記構成によれば、測位結果を基地局エリアと比較することにより、測位結果の誤りを検出することができる。
ここで、上記実施例では基地局信号が基地局エリアの情報を含むとしたが、基地局信号は送信元の基地局Bを同定するための情報のみを含むものとして、図4に示すように基地局Bごとの位置や基地局エリアの情報が格納された基地局データ格納部4を設け、この基地局データ格納部4に格納されたデータに基いて基地局エリアを取得するようにしてもよい。
また、静止状態で基地局信号を受信可能な範囲(以下、「静止受信範囲」と呼ぶ。)を基地局エリアとする代わりに、基地局信号の受信から位置の演算までの時間を、想定される最大の移動速度に乗じた距離だけ、静止受信範囲を広げたものを基地局エリアとして扱ってもよい。ここで、想定される最大の移動速度としては、具体的には例えば本実施形態を自動車に取り付ける場合には時速120km程度とし、犬や猫に取り付ける場合には時速20km程度とする。
(実施形態2)
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態のGPS測位部2は、測位結果の精度の高さを示す従来周知のDOP(Dilution of Precision)値を測位結果とともに制御部3に入力する。制御部3は、図5に示すように、ステップS4において測位結果が誤りであると判定されステップS2に戻る前に、DOP値に基いて測位精度が基準を満たしているか否かを判定する(S8)。例えば、DOP値が所定の精度閾値(例えば2)未満であれば測位精度が基準を満たしていると判定し、DOP値が精度閾値以上であれば測位精度が基準を満たしていないと判定する。そして、測位精度が基準を満たしていると判定すれば、実施形態1で述べたリセット処理をGPS測位部2に行わせる(S7)。一方、測位精度が基準を満たしていないと判定すれば、GPS測位部2に、既に捕捉されたGPS衛星の追尾と新たなGPS衛星の探索とを継続させつつ位置の演算を繰り返させる。つまり、制御部3が測位精度判定部である。
ここで、GPS測位部2にリセット処理を行わせる場合、GPS衛星の捕捉のためにPN符号とGPS信号との同期を様々なタイミングで試みるために新たに位置を演算するまでに時間がかかるのに対し、リセット処理を行わない場合、捕捉し直さずに追跡するGPS衛星についてはタイミングを僅かにずらすだけであるから同期にかかる時間が短くなる。上記構成によれば、測位精度が基準を満たしておらず、例えば新たなGPS衛星が捕捉されることやGPS衛星の配置が変わることによって正しい位置が演算されるような場合には、GPS測位部2にリセット処理を行わせる場合に比べて速く、正しい位置を得ることができる。
なお、制御部3が測位精度を判定する基準として、DOP値を用いる代わりに、GPS信号の信号強度や、GPS信号の信号強度や位相の安定の程度を数値化したものや、GPS測位部2において位置を演算する際の収束演算の残差などを用いてもよい。
さらに、制御部3が測位精度を判定する基準は、DOP値や残差のような数値でなくともよい。例えば、GPS測位部2がそれぞれ測位精度の異なる複数の演算方法を選択可能であって、用いた演算方法を測位結果とともに制御部3に入力するものである場合に、GPS測位部2が用いた演算方法に基づいて測位精度を判定してもよい。
具体的には例えば、GPS測位部2が、捕捉されたGPS衛星が4個以上であるときには高度を含めた位置を演算する通常モードで位置を演算し、捕捉されたGPS衛星が3個であるときには高度を一定の値に設定する高度固定モードで位置を演算するものである場合には、制御部3は、位置の演算が通常モードで行われたときに測位精度が基準を満たしていると判定し、位置の演算が高度固定モードで行われたときに測位精度が基準を満たしていないと判定する。
または、GPS測位部2が、一定時間おきに(例えば毎秒)GPS信号を受信して位置の演算を行うものであって、その演算が前回の測位結果を次の位置の演算にも用いる例えば周知のカルマンフィルタなどのフィルタ演算である場合には、GPS信号の受信時に捕捉されていた衛星が一定数以上であれば測位精度が基準を満たしていると判定し、一定数以下であれば測位精度が基準を満たしていないと判定する。
または、GPS測位部2が、GPS信号から算出される疑似距離のその地域における系統的な誤差を基地局信号から取得して前記誤差を補正するいわゆるDGPSモードと、GPS信号のみから位置を演算する通常モードとを、DGPSに対応した基地局との距離に応じて選択する場合には、DGPSモードによって位置が演算された場合には測位精度が基準を満たしていると判定し、通常モードで位置が演算された場合には測位精度が基準を満たしていないと判定する。
(実施形態3)
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態の制御部3は、図6に示すように基地局エリアZ1を囲む環状の領域である誤差許容エリアZ2を設定し、測位結果が誤差許容エリアZ2の内側か外側かによっても異なる動作をすることを特徴とする。具体的に説明すると、図7に示すように、本実施形態の制御部3は、基地局エリアZ1の外側に、基地局エリアZ1を囲む誤差許容エリアZ2を設定し(S9)、測位結果が誤りであると判定したときにはステップS2に戻る前に測位結果と誤差許容エリアZ2の範囲とを比較し(S10)、測位結果が誤差許容エリアZ2の外側である場合には実施形態1で述べたリセット処理をGPS測位部2に行わせ(S7)、測位結果が誤差許容エリアZ2の内側である場合にはGPS測位部2に既に捕捉されたGPS衛星の追尾と新たなGPS衛星の探索とを継続させつつ位置の演算を繰り返させる。
ここで、誤差許容エリアZ2としては、基地局エリアZ1から一定距離以内の範囲を設定してもよいし、基地局Bからの距離が基地局エリアZ1の端と基地局Bとの間の距離の定数倍以下である範囲を設定してもよい。
上記構成によれば、測位結果の誤りの程度が比較的に小さく、新たなGPS衛星が捕捉されることやGPS衛星の配置が変わることによって正しい位置が演算されるような場合には、GPS測位部2にリセット処理を行わせる場合に比べて速く、正しい位置を得ることができる。
(実施形態4)
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態の制御部3は、図8に示すように、測位結果が誤りであると判定したときにGPS測位部2にリセット処理を行わせ、その際に、GPS測位部2に格納され位置の演算に使用される内部蓄積情報の少なくとも一部を更新させる(S11)。
ここで、内部蓄積情報とは、演算する位置がどこであっても位置の演算に使用可能な情報を指し、具体的には、時刻や、それぞれGPS衛星の軌道を示すエフェメリス(Ephemeris)及びアルマナック(Almanac)などが該当する。このうち、時刻は例えば基地局BやGPS信号から取得され、エフェメリス及びアルマナックはGPS信号やセンタ装置Cから取得される。
上記構成によれば、内部蓄積情報の誤りのために正しい測位結果が得られなくなった状態からの復帰が可能となる。
(実施形態5)
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図9に示すように、本実施形態の制御部3は、測位結果が誤りであると判定したときにGPS測位部2にリセット処理を行わせ、さらに、測位結果と基地局エリアとの距離を所定の第1の閾値(例えば10km)と比較し(S12)、測位結果と基地局エリアとの距離が第1の閾値以上であればリセット処理の際に実施形態4で述べた内部蓄積情報を更新させる。このとき、更新する内部蓄積情報を測位結果と基地局エリアとの距離に応じて選択する。
具体的には、測位結果と基地局エリアZ1との距離が第1の閾値以上なら時刻を更新する(S13)。さらに、測位結果と基地局エリアZ1との距離を、第1の閾値よりも大きな第2の閾値(例えば100km)と比較し(S14)、測位結果と基地局エリアZ1との距離が第2の閾値未満ならそのままステップS7に進み、測位結果と基地局エリアとの距離が第2の閾値以上ならエフェメリスを更新して(S15)ステップS7に進む。
上記構成によれば、誤りの程度が小さい場合には復帰にかかる時間を短くすることができる。
(実施形態6)
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する構成については同じ符号を付して図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図10に示すように、本実施形態の制御部3は、測位結果が基地局エリアZ1の外であった場合に、実施形態2の制御部3と同様にして測位精度が基準を満たしているか否かを判定し(S8)、測位精度が基準を満たしていないと判定した場合には測位結果を誤りであると判定し(S6)、測位精度が基準を満たしていると判定した場合には測位結果を正しいと判定する(S5)。
上記構成によれば、基地局信号が予想以上に離れた位置で偶然受信された場合にも、測位結果が誤りと判定されることを防ぐことができる。
さらに、図11に示すように、実施形態3と同様に誤差許容エリアZ2を設定し(S9)、ステップS4において測位結果が基地局エリアZ1の外であって且つステップS8において測位精度が基準を満たしていると判定した場合でも、測位結果と誤差許容エリアZ2とを比較して(S10)測位結果が誤差許容エリアZ2の外であったときには測位結果を誤りであると判定する(S6)ようにしてもよい。
この構成によれば、測位精度が誤りである場合にも、測位結果の誤りを検出することができる。
1 無線通信部
2 GPS測位部
3 制御部
B 基地局
2 GPS測位部
3 制御部
B 基地局
Claims (8)
- それぞれ送信元を示す情報を含む無線信号である基地局信号を送信する複数の基地局の基地局信号を各基地局に応じた所定の基地局エリア内で受信可能なGPS測位装置であって、基地局信号を受信する第1の受信部と、GPS衛星から送信されるGPS信号を受信する第2の受信部と、第2の受信部に受信されたGPS信号に基いて位置を演算する測位演算部と、測位演算部によって演算された位置である測位結果を、第1の受信部に受信された基地局信号の送信元である基地局の基地局エリアと比較し、測位結果が基地局エリア内であったときに測位結果を正しいと判定し、測位結果が基地局エリア外であったときに測位結果を誤りであると判定する判定部とを備えることを特徴とするGPS測位装置。
- 測位結果を誤りであると判定部が判定した場合には、測位演算部は位置の演算をGPS衛星の捕捉からやり直すリセット処理を行うことを特徴とする請求項1記載のGPS測位装置。
- 測位演算部による測位演算の精度である測位精度が基準を満たしているか否かを判定する測位精度判定部を備え、測位演算部は、判定部によって測位結果が誤りであると判定された場合であっても、測位精度判定部によって測位精度が基準を満たしていないと判定された場合は、リセット処理を行わず、既に捕捉されたGPS衛星の追尾と新たなGPS衛星の探索とを行いつつ位置の演算を繰り返すことを特徴とする請求項2記載のGPS測位装置。
- 測位演算部は、測位結果を誤りであると判定部が判定した場合であっても、測位結果が基地局エリアを囲む所定範囲内である場合は、リセット処理を行わず、既に捕捉されたGPS衛星の追尾と新たなGPS衛星の探索とを行いつつ位置の演算を繰り返すことを特徴とする請求項2記載のGPS測位装置。
- 測位演算部が、リセット処理を行う際に、位置の演算に用いる情報であって位置によらず使用可能な内部蓄積情報の少なくとも一部を更新することを特徴とする請求項2記載のGPS測位装置。
- 測位演算部は、測位結果が基地局エリアから所定距離以上離れていた場合、リセット処理を行う際に、位置の演算に用いる情報であって位置によらず使用可能な内部蓄積情報の少なくとも一部を更新するものであって、この際に更新する内部蓄積情報を、測位結果の基地局エリアからの距離に応じて選択することを特徴とする請求項2記載のGPS測位装置。
- 測位演算部による測位演算の精度である測位精度が基準を満たしているか否かを判定する測位精度判定部を備え、判定部は、測位結果が基地局エリア外であっても、測位精度判定部によって測位精度が基準を満たしていると判定されたときには測位結果を正しいと判定することを特徴とする請求項1記載のGPS測位装置。
- 判定部は、測位結果が基地局エリア外であって測位精度判定部によって測位精度が基準を満たしていると判定されたときであっても、測位結果が基地局エリアを囲む所定範囲外である場合には測位結果が誤りであると判定することを特徴とする請求項7記載のGPS測位装置。
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