JP2005300449A - Self-position measuring system, ground station apparatus, and mobile-body mounted apparatus used for the same - Google Patents
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Description
本発明は、航空機等の移動体が自己位置を精密に測定するための地上施設を含む自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置に関する。 The present invention relates to a self-position measuring system including a ground facility for a mobile body such as an aircraft to accurately measure the self-position, and a ground station apparatus and a mobile body mounting apparatus used therefor.
移動体が自己位置を測定するためのシステムとしてGPS(Global Positioning System)が広く用いられており、その有効性も知られている。GPSを用いて移動体が自己位置を測定する際、移動体は、地球を周回する複数の衛星からの電波を受信し、これらの衛星からのメッセージに含まれる各種の測位情報に基づいて自己位置を測定している。この測定を行なうときに、例えば、4個以上の衛星からの電波を同時受信することによって、移動体の3次元の位置情報を得ている。また、このようにして得た位置情報を、さらに移動体の種類に応じて補正することによって、最適な測位位置を得るようにした事例が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 A GPS (Global Positioning System) is widely used as a system for a mobile body to measure its own position, and its effectiveness is also known. When a mobile unit measures its own position using GPS, the mobile unit receives radio waves from a plurality of satellites orbiting the earth, and self-positions based on various positioning information included in messages from these satellites. Is measuring. When performing this measurement, for example, three-dimensional position information of the moving body is obtained by simultaneously receiving radio waves from four or more satellites. In addition, a case is disclosed in which the position information obtained in this way is further corrected according to the type of the moving body to obtain an optimum positioning position (see, for example, Patent Document 1).
一方、特に航空機等の移動体においては、外部からの情報を必要とせずに自機内部だけで計測されるデータから自機の現在位置を得ることのできる慣性航法装置(INS:Inertial Navigation System)を使用することが一般的である。慣性航法装置の基本原理等については、例えば、非特許文献1に詳述されている。
ところで、上述のGPSシステムは、所定の測位が可能となるように複数の衛星を運用管理することによってはじめて成り立っている。そして、衛星の利用可否や測位性能等は、これら衛星を運用する運用者によって管理されている。従って、このシステムの利用者は、このシステムを用いた自己位置の測定を、必ずしも保証されていない。すなわち、利用者にとっては自己完結性がないことになり、用途によっては弱点となり得る点があった。また、極めて汎用性の高いシステムであるが故に、利用者側に選択的なサービスを提供できないという問題もあった。さらに、衛星からの電波を受信する専用アンテナを設置する必要があり、例えば小型航空機等においては機体の改修等を伴うことなどから、その適用が必ずしも容易ではなかった。 By the way, the above-mentioned GPS system is established only by operating and managing a plurality of satellites so that predetermined positioning is possible. The availability of satellites, positioning performance, etc. are managed by an operator who operates these satellites. Therefore, users of this system are not always guaranteed to measure their own position using this system. That is, there is no point of self-sufficiency for the user, and there may be a weak point depending on the application. In addition, since the system is extremely versatile, there is also a problem that a selective service cannot be provided to the user side. Furthermore, it is necessary to install a dedicated antenna for receiving radio waves from a satellite. For example, in a small aircraft, the modification of the fuselage is involved, so that application thereof is not always easy.
一方、航空機等の移動体では、自律航法装置である慣性航法装置を採用することによって、自己完結性を持たせることが可能である。しかし、この装置では、誤差が自己発散するという原理上の問題から、必ずしも良好な精度が得られなかった。 On the other hand, a moving body such as an aircraft can be self-contained by adopting an inertial navigation device that is an autonomous navigation device. However, in this apparatus, good accuracy cannot always be obtained due to the principle problem that the error is self-diverging.
このように、航空機等の移動体において良好な精度の自己位置測定が可能な自己完結性のある簡易な自己位置測定システムが求められていた。 Thus, there has been a demand for a self-contained simple self-position measuring system that can perform self-position measurement with good accuracy in a moving body such as an aircraft.
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、良好な精度で自己位置測定を行なう自己完結性のある自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and provides a self-positioning self-positioning system that performs self-positioning with good accuracy, and a ground station device and a mobile unit mounting device used therefor. For the purpose.
上記目的を達成するために、第1の発明の自己位置測定システムは、複数の地上局から符号化されたパルス状の電波でメッセージを送信し、この電波を受信した移動体が前記メッセージに基づいて自己の位置を測定する自己位置測定システムであって、前記各地上局は、前記メッセージの送信時刻情報を取得する送信時刻取得手段と、この送信時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有し、前記移動体は、各地上局から送信されたパルス状の電波を受信してその受信時刻情報を取得する受信時刻取得手段と、前記パルス列を復号化して前記編集されたメッセージを再生する復号化手段と、この再生されたメッセージ内の送信時刻情報と前記受信時刻情報とから前記各地上局からの距離情報を取得する距離情報取得手段と、これら各地上局からの距離情報とこれら距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a self-position measurement system according to a first aspect of the present invention transmits a message using pulsed radio waves encoded from a plurality of ground stations, and a mobile unit that has received the radio waves is based on the message. A self-position measuring system for measuring a self-position, wherein each of the ground stations includes transmission time acquisition means for acquiring transmission time information of the message, and message editing means for editing the transmission time information in the message. Encoding means for encoding the edited message and converting it into a pulse train; and transmission means for transmitting the pulse train to the mobile body by radio waves, wherein the mobile body transmits from each ground station. Receiving time acquisition means for receiving the received pulsed radio wave and acquiring the reception time information, and decoding for decoding the pulse train and reproducing the edited message Means, distance information acquisition means for acquiring distance information from each ground station from the transmission time information and the reception time information in the reproduced message, distance information from these ground stations, and these distance information Self-position measuring means for measuring a self-position from the position information of each of the ground stations forming a pair is provided.
また、第2の発明の自己位置測定システムは、複数の地上局から符号化されたパルス状の電波でメッセージを送信し、この電波を受信した移動体が前記メッセージに基づいて自己の位置を測定する自己位置測定システムであって、各地上局は、前記移動体までの距離情報を観測する距離観測手段と、この観測距離情報とその観測時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有し、前記移動体は、前記各地上局から送信されたパルス状の電波を受信する受信手段と、パルス列を復号化して前記編集されたメッセージを再生する復号化手段と、前記複数の地上局からの前記メッセージ内の観測距離情報とこれら観測距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする。 The self-position measurement system according to the second invention transmits a message using pulsed radio waves encoded from a plurality of ground stations, and a mobile body that has received the radio waves measures its own position based on the message. Each of the ground stations, a distance observation means for observing the distance information to the mobile body, a message editing means for editing the observation distance information and the observation time information in the message, Encoding means for encoding the edited message and converting it into a pulse train; and transmission means for transmitting the pulse train to the mobile body by radio waves, wherein the mobile body is transmitted from each ground station. Receiving means for receiving the pulsed radio wave, decoding means for decoding the pulse train and reproducing the edited message, and within the message from the plurality of ground stations And having a self-position measuring means for measuring a self-position from the observed distance information and the position information of each ground station constituting these observation distance information paired.
本発明によれば、良好な精度で自己位置測定が可能な自己完結性のある自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a self-contained self-position measuring system capable of self-position measurement with good accuracy, and a ground station device and a mobile unit mounted device used therefor.
以下に、本発明に係る自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置を実施するための最良の形態について、図1乃至図36を参照して説明する。 The best mode for carrying out the self-position measurement system according to the present invention and the ground station apparatus and mobile unit mounting apparatus used therewith will be described below with reference to FIGS.
図1は、本発明に係る自己位置測定システムの第1の実施例を示すブロック図である。また、図2は、この実施例におけるメッセージの構成例である。本実施例においては、異なる位置に設置された3局の地上局と1機の航空機等の移動体によって自己位置測定システムを構成した場合を例示している。 FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a self-position measuring system according to the present invention. FIG. 2 is a structural example of a message in this embodiment. In this embodiment, the case where the self-position measuring system is configured by three ground stations installed at different positions and a moving body such as one aircraft is illustrated.
図1に示すように、この自己位置測定システムは、3局の地上局にそれぞれ設置された地上局装置1a、1b、及び1c、ならびに移動体搭載装置2から構成されている。ここに、地上局装置1a、1b、及び1cは、いずれも同一の構成とし、それぞれ時刻発生部10、メッセージ編集部20、符号化部30、及び送信部40から構成されている。
As shown in FIG. 1, the self-position measuring system includes
時刻発生部10は、年月日及び時分秒の時刻情報を所定の分解能で出力し、メッセージ編集部20にこの時刻情報を提供する。メッセージ編集部20は、時刻発生部10からの時刻情報に基づいてメッセージの送信時刻情報をメッセージ内に編集する。符号化部30は、メッセージ編集部20で編集されたメッセージを所定のコードに符号化しパルス列として送出する。送信部40は、このパルス列を後述する移動体搭載装置2に向けて電波で送信する。
The
一方、移動体搭載装置2は、時刻発生部50、受信部60、復号化部70、距離情報取得部80、及び自己位置測定部90から構成されている。時刻発生部50は、年月日及び時分秒の時刻情報を所定の分解能で出力し、受信部60にこの時刻情報を提供する。受信部60は、地上局装置1a、1b、及び1cからの電波を受信してこれらの受信時刻情報を時刻発生部50からの時刻情報に基づいて取得するとともに、これらの電波を受信処理して得たパルス列を復号化部70に送出する。復号化部70は、これらパルス列を復号化して各地上局装置1a、1b、及び1cからのメッセージを再生する。
On the other hand, the mobile
距離情報取得部80は、この再生されたメッセージ内の送信時刻情報と受信部60からの受信時刻情報とから、各地上局装置1a、1b、及び1cと自機との距離情報を取得する。自己位置測定部90は、これらの距離情報と各地上局装置1a、1b、及び1cの設置位置情報とから自己位置を測定する。
The distance
また、本実施例におけるメッセージ構成は、図2に示すように、少なくとも送信時刻情報として、例えば年月日及び所定の分解能を有する時分秒を含んで構成されている。このメッセージは、地上局装置1a、1b、及び1c内のメッセージ編集部20で編集された後、符号化部30で符号化され、パルス状の電波として移動体搭載装置2に向けて送信される。そして、移動体搭載装置2内の復号化部70で復号化され、編集されたメッセージが再生される。
In addition, as shown in FIG. 2, the message configuration in the present embodiment is configured to include at least transmission time information including, for example, date and time and hour, minute, second having a predetermined resolution. This message is edited by the
次に、上述のように構成した本発明に係る自己位置測定システムの動作を、前述した図1及び図2、ならびに図3のフローチャートを参照して説明する。 Next, the operation of the self-position measuring system according to the present invention configured as described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 1 and 2 and FIG. 3 described above.
図3は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートであり、図3(a)は地上局装置1a、1b、及び1c、図3(b)は移動体搭載装置2のそれぞれの動作を説明するためのフローチャートである。ここに、地上局装置1a、1b、及び1cは、例えば、それぞれにあらかじめ設定された送信スケジュールに従って繰り返し移動体搭載装置2に向けてメッセージを送信し、移動体搭載装置2は、これら各地上局装置1a、1b、及び1cからのメッセージを継続的に受信しているものとする。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. FIG. 3A shows the operations of the
まず、図3(a)を参照して、地上局側から説明する。地上局装置1a、1b、及び1cでは、あらかじめ設定された送信スケジュールに基づいて、移動体搭載装置2に向けてメッセージを送信する送信時刻情報が時刻発生部10から取得され、メッセージ編集部20に送出される(ST110)。この送信時刻情報は、メッセージ編集部20において送信するメッセージ内に取り込まれ、図2に例示した構成のメッセージが編集される。編集されたメッセージは、符号化部30に送られる(ST120)。
First, the ground station side will be described with reference to FIG. In the
符号化部30では、送られてきたメッセージが所定のコードに符号化され、さらに、0または1のパルス列に変換された後、送信部40に送出される(ST130)。そして、このパルス列は、送信部40から移動体搭載装置2に向けて電波で送信される(ST140)。この後、地上局装置1a、1b、及び1cは、動作終了の指示があるまで、あらかじめ設定された送信スケジュールに従って、上記した一連の動作を繰り返す(ST150)。
In
次に、図3(b)を参照して、移動体側を説明する。地上局装置1a、1b、及び1cから送信された電波は、移動体搭載装置2で受信され、受信部60に送られる。受信部60では、これらの電波が受信されると、時刻発生部50からの時刻情報に基づいて、電波を受信した時刻としての受信時刻情報が取得される(ST210)。同時に、受信した電波は受信処理され、パルス列となって復号化部70に送出される(ST220)。
Next, the moving body side will be described with reference to FIG. The radio waves transmitted from the
このパルス列は、地上局装置1a、1b、及び1c内の符号化部30においてメッセージが符号化されたものであり、復号化部70は、この符号化されたパルス列を復号化し、メッセージを再生する。再生されたメッセージには、図2に例示したように、該当するいずれかの地上局装置がこのメッセージを送信した送信時刻情報が含まれている。この再生されたメッセージは、距離情報取得部80に送出される(ST230)。
This pulse train is obtained by encoding a message in the
距離情報取得部80では、このメッセージ内の送信時刻情報と前述のST210で取得した受信時刻情報とから、このメッセージを送信したいずれかの地上局装置と自機との間の距離情報を取得する。すなわち、受信時刻情報と送信時刻情報との時間差を算出し、この時間差での電波伝播距離に基づいて地上局装置との距離情報を算出している。この距離情報は、後段の自己位置測定部90に送出される(ST240)。
The distance
自己位置測定部90では、前述のステップで取得した地上局装置からの距離情報とこの地上局装置の設置位置情報とから自己位置を測定する。すなわち、例えば、設置位置の異なる地上局装置から取得した複数の距離情報に基づいて幾何学的な手法により求めることができる。そして、その結果としての自己位置は、例えば2次元の緯度・経度情報として得ることができるが、本実施例では、3局の地上局装置1a、1b、及び1cとの距離情報に基づいて自己位置を、例えば緯度・経度情報に高度情報を加えた3次元で測定するものとしている。このため、自己位置の測定に際して、各地上局装置1a、1b、及び1cからの距離情報が得られているかを判定し、得られていない場合は、上述したステップを繰り返す(ST250のNO)。
The self-
一方、各地上局装置1a、1b、及び1cからの距離情報を得た後は、これら距離情報と、あらかじめ通知されている各地上局装置1a、1b、及び1cの位置情報とに基づいて幾何学的な手法により3次元の自己位置が算出される。移動体搭載装置2においては、自己位置測定部90でのこの算出結果を自己位置測定結果として出力している(ST260)。この後、移動体搭載装置2は、動作終了の指示があるまで、上記した一連の自己位置測定の動作を繰り返す(ST270)。
On the other hand, after obtaining the distance information from each of the
以上説明したように、本実施例においては、地上局装置を配置した3局の地上局と、移動体搭載装置を配置した1機の航空機等の移動体を構成要素として自己位置測定システムを運用するとともに、移動体側において3局の地上局との距離情報を及びこれら地上局の位置情報とを所定の分解能で取得し、これらに基づいて3次元の自己位置を測定している。これにより、良好な精度で自己位置測定が可能な自己完結性のある自己位置測定システムを得ることができる。 As described above, in this embodiment, the self-position measurement system is operated by using three ground stations with ground station devices and one mobile device such as an aircraft with mobile device mounted as components. At the same time, distance information with respect to the three ground stations and the position information of these ground stations are acquired at a predetermined resolution on the mobile body side, and the three-dimensional self-position is measured based on these. Thereby, a self-positioning self-positioning system capable of self-positioning with good accuracy can be obtained.
図4は、本発明に係る自己位置測定システムの第2の実施例を示すブロック図であり、図5は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図6は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第2の実施例の各部について、図1乃至図3に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第2の実施例が第1の実施例と異なる点は、各地上局装置1a、1b、及び1cがメッセージを編集する際に、自局の位置情報を含めて編集し、移動体搭載装置2側では、自己位置を測定する際に、このメッセージ内の位置情報を各地上局装置1a、1b、及び1cの位置情報として用いるようにした点である。以下、図4乃至図6を参照してその相違点のみを説明する。
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the self-position measuring system according to the present invention, and FIG. 5 is a configuration example of a message in this embodiment. FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. Regarding the respective parts of the second embodiment, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in that each
図4において、地上局装置1a、1b、及び1cのメッセージ編集部21は、図1のメッセージ編集部20に替わって、メッセージを編集する際に、時刻発生部10からの時刻情報に基づいたメッセージの送信時刻情報、ならびに自局の位置情報として、例えば自局の緯度及び経度をメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図5に例示したように、送信時刻情報及び自局の位置情報を含んだ形に構成される。図6(a)においては、図3(a)のST120に替わって、この図5に示したメッセージがメッセージ編集部21によって編集され(ST121)、その後、このメッセージは、移動体搭載装置2に向けて送信される。
4, the
一方、移動体搭載装置2側では、自己位置測定部90で自己位置を測定する際に、図3(b)のST260に替わって、各地上局装置1a、1b、及び1cからの距離情報と、各地上局装置1a、1b、及び1cから送達されたメッセージ内の位置情報とに基づいて幾何学的な手法により3次元の自己位置が算出される。そして、この算出結果を自己位置測定結果として出力している(ST261)。
On the other hand, on the mobile
以上説明したように、本実施例においては、地上局から送信するメッセージに自局の位置情報を含めたことにより、第1の実施例における効果に加え、地上局の設置位置に柔軟性を持たせたシステム運用を行なうことができる。 As described above, in this embodiment, the location information of the own station is included in the message transmitted from the ground station, so that the installation position of the ground station has flexibility in addition to the effect of the first embodiment. System operation can be performed.
図7は、本発明に係る自己位置測定システムの第3の実施例を示すブロック図であり、図8は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図9は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第3の実施例の各部について、図1乃至図3に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第3の実施例が第1の実施例と異なる点は、各地上局装置1a、1b、及び1cがメッセージを編集する際に、自局の識別情報を含めて編集し、移動体搭載装置2側では、自己位置を測定する際に、このメッセージ内の識別情報を用いてあらかじめ設定された位置情報テーブルを参照することにより、各地上局装置1a、1b、及び1cの位置情報を得るようにした点である。以下、図7乃至図9を参照してその相違点のみを説明する。
FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of the self-position measuring system according to the present invention, and FIG. 8 is a configuration example of a message in this embodiment. FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. In each part of the third embodiment, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The third embodiment is different from the first embodiment in that each
図7において、地上局装置1a、1b、及び1cのメッセージ編集部22は、図1のメッセージ編集部20に替わって、メッセージを編集する際に、時刻発生部10からの時刻情報に基づいたメッセージの送信時刻情報、及び自局の識別情報としての識別コードをメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図8に例示したように、送信時刻情報及び自局の識別情報を含んだ形に構成される。また、移動体装置2の自己位置測定部91は、地上局の識別情報からその位置情報を特定するための位置情報テーブル911を有している。
In FIG. 7, the
図9(a)においては、図3(a)のST120に替わって、上記の図8に示したメッセージがメッセージ編集部22により編集される(ST122)。その後、このメッセージは、移動体搭載装置2に向けて送信される。
In FIG. 9A, instead of ST120 in FIG. 3A, the message shown in FIG. 8 is edited by the message editing unit 22 (ST122). Thereafter, this message is transmitted toward the mobile
移動体搭載装置2側では、このメッセージに基づいて自己位置測定部91において自己位置を測定する際に、図3(b)のST260に替わって、まず、送達されたメッセージ内の識別情報を用いて位置情報テーブル911を参照し、このメッセージを送信した地上局装置の位置情報を得る。そして、このようにして得た各地上局装置の位置情報とそれらの局との距離情報とに基づいて、幾何学的な手法により3次元の自己位置が算出される(ST262)。
On the mobile
以上説明したように、本実施例においては、地上局から送信するメッセージに自局の識別情報を含めたことにより、第1の実施例における効果に加え、移動体は、あらかじめ移動範囲を限定されることなく、地上局を確実に識別しながら、広汎な移動範囲において自己位置測定を行なうことができる。 As described above, in this embodiment, since the identification information of the local station is included in the message transmitted from the ground station, in addition to the effects in the first embodiment, the mobile body has a limited movement range in advance. Thus, self-position measurement can be performed in a wide range of movement while reliably identifying the ground station.
図10は、本発明に係る自己位置測定システムの第4の実施例を示すブロック図である。また、図11は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第4の実施例の各部について、図1及び図3に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第4の実施例が第1の実施例と異なる点は、移動体搭載装置2が自己の高度情報を取得する手段を有し、自己位置を測定する際に、より少ない地上局数との組み合わせで3次元の自己位置を測定するようにした点である。以下、図10及び図11を参照してその相違点のみを説明する。
FIG. 10 is a block diagram showing a fourth embodiment of the self-position measuring system according to the present invention. FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. In the fourth embodiment, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the
図10において、移動体搭載装置2は、さらに高度情報取得部100を有している。この高度情報取得部100は、自機の高度情報を取得し、自己位置測定部90に提供する。自己位置測定部90では、この高度情報と、各地上局装置1a、1b、及び1cのいずれか2つの地上局装置との距離情報、及びそれら地上局の位置情報とに基づいて自己位置を測定する。
In FIG. 10, the mobile
すなわち、図11(b)において、ST250のステップでの距離情報の必要局数を2局とし、2つの地上局装置からの距離情報を得た後は、高度情報取得部100から自己の高度情報が取り込まれる(ST251)。そして、ここまでのステップで得た少なくとも2つの地上局装置からの距離情報及び自己の高度情報、ならびに2つの地上局装置の位置情報とに基づいて、幾何学的な手法により3次元の自己位置が算出される(ST263)。 That is, in FIG. 11B, after the distance information from the two ground station devices is obtained with the required number of distance information in the step of ST250 being two stations, the altitude information acquisition unit 100 determines its own altitude information. Is captured (ST251). Then, based on the distance information from the at least two ground station devices and the altitude information of the self and the position information of the two ground station devices obtained in the steps so far, a three-dimensional self-position is obtained by a geometric method. Is calculated (ST263).
以上説明したように、本実施例においては、移動体に自己の高度情報を取得する手段を持たせたことにより、第1の実施例における効果に加え、地上局数がより少ない場合においても、3次元自己位置を良好に測定することができる。 As described above, in this embodiment, by providing the mobile body with means for acquiring its own altitude information, in addition to the effects in the first embodiment, even when the number of ground stations is smaller, The three-dimensional self-position can be measured well.
図12は、本発明に係る自己位置測定システムの第5の実施例を示すブロック図である。また、図13は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第5の実施例の各部について、図1及び図3に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第5の実施例が第1の実施例と異なる点は、移動体搭載装置2が自己の移動速度ベクトル情報を取得する手段を有し、自己位置を測定する際に、この移動速度ベクトル情報に基づいてそれぞれ異なる時刻に取得した複数の距離情報を所定の測定基準時刻における距離情報に補正し、これら補正後の距離情報から測定基準時刻における自己位置を測定するようにした点である。以下、図12及び図13を参照してその相違点のみを説明する。
FIG. 12 is a block diagram showing a fifth embodiment of the self-position measuring system according to the present invention. FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. Regarding the parts of the fifth embodiment, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the mobile
図12において、移動体搭載装置2は、さらに速度情報取得部110を有している。この速度情報取得部110は、自機の移動速度ベクトル情報を継続的に取得し、自己位置測定部90に提供する。自己位置測定部90では、この移動速度ベクトル情報に基づいて距離情報取得部80からの距離情報を補正し、測定基準時刻における自己位置を測定する。
In FIG. 12, the mobile
すなわち、図13(b)において、移動体搭載装置2の動作開始直後から、速度情報取得部110からの自機の移動速度ベクトル情報が、継続的に自己位置測定部90に取り込まれる(ST201)。この後、自己位置測定部90において自己位置を測定する際に、まず測定の基準時刻を設定しておく。次に、ST250までのステップで得た複数の距離情報のそれぞれに対して、これら距離情報を取得した時刻と測定の基準時刻との時間差により発生する自身の移動量を移動速度ベクトル情報に基づいて求め、この移動量を補正値としてそれぞれの距離情報を測定の基準時刻における距離情報に補正する。そして、これら補正後の距離情報と、各地上局装置1a、1b、及び1cの位置情報とに基づいて、測定の基準時刻における3次元の自己位置が算出される(ST264)。
That is, in FIG. 13B, immediately after the operation of the mobile
以上説明したように、本実施例においては、移動体に自己の移動速度ベクトル情報を取得する手段を持たせ、この移動速度ベクトル情報に基づいて複数の地上局からの距離情報を基準時刻における距離情報に補正している。これにより、第1の実施例における効果に加え、設定した基準時刻における精密な自己位置を測定することができる。 As described above, in this embodiment, the moving body is provided with means for acquiring its own moving speed vector information, and distance information from a plurality of ground stations is obtained based on this moving speed vector information. The information is corrected. Thereby, in addition to the effect in the first embodiment, the precise self-position at the set reference time can be measured.
図14は、本発明に係る自己位置測定システムの第6の実施例を示すブロック図であり、図15は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図16は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第6の実施例の各部について、図1乃至図3に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第6の実施例が第1の実施例と異なる点は、各地上局装置1a、1b、及び1cがメッセージを編集する際に、送信の対象となる移動体の識別情報を含めて編集し、移動体装置2側では、メッセージ内に自己の識別情報を検出した時のみ、このメッセージを再生するようにした点である。以下、図14乃至図16を参照して、その相違点のみを説明する。
FIG. 14 is a block diagram showing a sixth embodiment of the self-position measuring system according to the present invention, and FIG. 15 is a configuration example of a message in this embodiment. FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. Regarding the respective parts of the sixth embodiment, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The sixth embodiment is different from the first embodiment in that each
図14において、地上局装置1a、1b、及び1cのメッセージ編集部23は、メッセージを編集する際に、時刻発生部10からの時刻情報に基づいたメッセージの送信時刻情報、及び送信の対象となる移動体の識別情報として識別コードをメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図15に例示したように、送信時刻情報及び移動体の識別情報を含んだ形に構成される。また、移動体装置2の復号化部71は、メッセージ内の識別情報の検出結果に基づいて受信部60からのパルス列を復号化する。ここに、復号化部71は、識別情報検出部711、及び復号部712を有している。識別情報検出部711は、送達されたメッセージ内に自己の識別情報が含まれているか否かを検出し、結果を復号部712に通知する。復号部712は、この検出結果に基づいて受信部60からの符号化されたパルス列を復号化し、メッセージを再生する。
In FIG. 14, the message editing unit 23 of the
図16(a)においては、上述の図15に示したメッセージがメッセージ編集部23により編集される(ST123)。その後、このメッセージは、移動体搭載装置2に向けて送信される。
In FIG. 16A, the message shown in FIG. 15 is edited by the message editing unit 23 (ST123). Thereafter, this message is transmitted toward the mobile
また、図16(b)においては、移動体搭載装置2側で受信した電波は、ST220のステップで受信処理された後、復号化部71の識別情報検出部711に送られ、メッセージ内に自己の識別情報が含まれているか否かが判定される(ST221)。その結果、自己の識別情報が検出されなかった場合は(ST221のNO)、自己あてのメッセージではないと判断して電波の受信を継続する。一方、自己の識別情報が検出された場合には(ST221のYES)、自己あてのメッセージであり、この検出結果が復号部712に通知される。そして、復号部712において、メッセージが再生されて距離情報取得部80に送られ(ST230)、以降の自己位置測定のための動作が継続される。
In FIG. 16B, the radio wave received on the
以上説明したように、本実施例においては、地上局からのメッセージに、送信の対象としている移動体の識別情報を含めて送信している。これにより、第1の実施例における効果に加え、この自己位置測定システムで自己位置測定を実施する移動体を選択的に指定することができ、位置測定が必要な移動体に対してのみ、選択的にサービスを提供することができる。 As described above, in this embodiment, the message from the ground station is transmitted by including the identification information of the mobile object to be transmitted. As a result, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to selectively designate a mobile body that performs self-position measurement with this self-position measurement system, and only a mobile body that requires position measurement is selected. Service can be provided.
図17は、本発明に係る自己位置測定システムの第7の実施例を示すブロック図である。また、図18は、この実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第7の実施例の各部について、図1及び図3に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第7の実施例が第1の実施例と異なる点は、各地上装置1a、1b、及び1cが編集するメッセージを暗号化して送信し、移動体装置2側で暗号復号化を行なうようにした点である。以下、図17及び図18を参照して、その相違点のみを説明する。
FIG. 17 is a block diagram showing a seventh embodiment of the self-position measuring system according to the present invention. FIG. 18 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. Regarding the respective parts of the seventh embodiment, the same portions as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The seventh embodiment is different from the first embodiment in that the messages edited by the
図17において、地上局装置1a、1b、及び1cの符号化部31は、メッセージ編集部20で編集されたメッセージを暗号化した上で所定のコードに符号化しパルス列とし送信部40に送出する。ここに、符号化部31は、暗文化部311、及び符号変換部312を有している。暗文化部311は、メッセージ編集部20からのメッセージを暗号化する。符号変換部312は、この暗号化されたメッセージを所定のコードに符号化しパルス列として送信部40に送出する。
In FIG. 17, the
また、移動体搭載装置2の復号化部72は、受信部60からのパルス列を復号化して得た暗号化されたままのメッセージから元のメッセージを再生して距離情報取得部80に送出する。ここに、復号化部72は、復号部721、及び平文化部722を有している。復号部721は、受信部60からの符号化されたパルス列を復号化して、暗号化されたままのメッセージを得る。平文化部722は、この暗号化されたままのメッセージから暗号化前のメッセージを再生して距離情報取得部80に送出する。
Also, the
図18(a)においては、ST120のステップで編集されたメッセージは、符号化部31の暗文化部311に送られて暗号化される(ST131)。この暗号化されたメッセージは、さらに符号変換部312でパルス列に変換され、送信部40に送出される(ST132)。また、図18(b)においては、ST220で受信処理されたパルス列は、受信部60から復号化部72の復号部721に送られる。復号部721ではこのパルス列が復号化され、暗号化されたままのメッセージが平文化部722に送出される(ST231)。平文化部722では、この暗号化されたままのメッセージから暗号化前のメッセージが再生される(ST232)。そして、このメッセージは、距離情報取得部80に送られ、以降の自己位置測定のための動作が継続される。
In FIG. 18A, the message edited in step ST120 is sent to the
以上説明したように、本実施例においては、地上局から移動体へのメッセージを暗号化したことにより、第1の実施例における効果に加え、メッセージのセキュリティを向上させることができるとともに、暗号を復号することのできる特定の移動体のみが常に自己位置測定を行なうことが可能なシステムを構成することができる。 As described above, in this embodiment, by encrypting the message from the ground station to the mobile body, in addition to the effects in the first embodiment, it is possible to improve the security of the message and It is possible to configure a system in which only a specific mobile object that can be decoded can always perform self-position measurement.
図19は、本発明に係る自己位置測定システムの第8の実施例を示すブロック図である。また、図20は、この実施例におけるメッセージの構成例である。この第8の実施例の各部について、図1に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示す。 FIG. 19 is a block diagram showing an eighth embodiment of the self-position measuring system according to the present invention. FIG. 20 is a structural example of a message in this embodiment. Regarding the respective parts of the eighth embodiment, the same parts as those of the first embodiment shown in FIG.
図19に示すように、この自己位置測定システムは、3局の地上局にそれぞれ設置された地上局装置1a、1b、及び1c、ならびに移動体搭載装置2から構成されている。ここに、地上局装置1a、1b、及び1cは、いずれも同一の構成とし、それぞれ距離情報観測部15、メッセージ編集部25、符号化部30、及び送信部40から構成されている。
As shown in FIG. 19, this self-position measuring system is composed of
距離情報観測部15は、移動体搭載装置2が搭載された航空機等の移動体の自局からの距離情報を観測し、その観測時刻情報とともにメッセージ編集部25に送出する。メッセージ編集部25は、距離情報観測部15からの観測距離情報及び観測時刻情報をメッセージ内に編集する。符号化部30は、メッセージ編集部20で編集されたメッセージを所定のコードに符号化しパルス列として送出する。送信部40は、このパルス列を移動体搭載装置2に向けて電波で送信する。
The distance
一方、移動体搭載装置2は、受信部60、復号化部70、及び自己位置測定部95から構成されている。受信部60は、地上局装置1a、1b、及び1cからの電波を受信処理して得たパルス列を復号化部70に送出する。復号化部70は、これらパルス列を復号化して各地上局装置1a、1b、及び1cからのメッセージを再生する。自己位置測定部95は、再生されたメッセージ内の観測距離情報と各地上局装置1a、1b、及び1cの設置位置情報とから自己位置を測定する。
On the other hand, the mobile
また、本実施例におけるメッセージ構成は、図20に示すように、少なくとも所定の分解能を有する観測時刻情報及び観測距離情報を含んで構成されている。このメッセージは、地上局装置1a、1b、及び1c内のメッセージ編集部25で編集された後、符号化部30で符号化され、パルス状の電波として移動体搭載装置2に向けて送信される。そして、移動体搭載装置2内の、復号化部70で復号化され、編集されたメッセージが再生される。
Further, as shown in FIG. 20, the message configuration in the present embodiment is configured to include observation time information and observation distance information having at least a predetermined resolution. This message is edited by the
次に、上述のように構成した本発明に係る自己位置測定システムの動作を、前述した図19及び図20、ならびに図21のフローチャートを参照して説明する。 Next, the operation of the self-position measurement system according to the present invention configured as described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 19 and 20 and FIG. 21 described above.
図21は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートであり、図21(a)は地上局装置1a、1b、及び1c、図21(b)は移動体搭載装置2のそれぞれの動作を説明するためのフローチャートである。ここで、地上局装置1a、1b、及び1cは、例えば、それぞれにあらかじめ設定された送信スケジュールに従って繰り返し移動体搭載装置2に向けてメッセージを送信し、移動体搭載装置2は、これら各地上局装置1a、1b、及び1cからのメッセージを継続的に受信しているものとする。
FIG. 21 is a flowchart for explaining the operation of the present embodiment. FIG. 21A shows the operations of the
まず、図3(a)を参照して、地上局側から説明する。地上局装置1a、1b、及び1cでは、距離情報観測部15において移動体搭載装置2を搭載した航空機等の移動体の自局からの距離情報が継続的に観測される。この距離情報は、あらかじめ設定された送信スケジュールに基づいたタイミングで取り込まれ、観測距離情報及びこの距離情報を観測した時刻である観測時刻情報としてメッセージ編集部25に送出される(ST115)。この観測距離情報及び観測時刻情報は、メッセージ編集部25において図20に例示した構成のメッセージに編集される。編集されたメッセージは、符号化部30に送られる(ST125)。
First, the ground station side will be described with reference to FIG. In the
符号化部30では、送られてきたメッセージが所定のコードに符号化され、さらに、0または1のパルス列に変換された後、送信部40に送出される(ST135)。そして、このパルス列は、送信部40から移動体搭載装置2に向けて電波で送信される(ST145)。この後、地上局装置1a、1b、及び1cは、動作終了の指示があるまで、あらかじめ設定された送信スケジュールに従って、上述した一連の動作を繰り返す(ST155)。
In
次に、図21(b)を参照して、移動体側を説明する。地上局装置1a、1b、及び1cから送信された電波は、移動体搭載装置2で受信され、受信部60に送られる。受信部60では、これら受信した電波に対して受信処理が施され、パルス列となって復号化部70に送出される(ST215)。
Next, the moving body side will be described with reference to FIG. The radio waves transmitted from the
このパルス列は、地上局装置1a、1b、及び1c内の符号化部30においてメッセージが符号化されたものであり、復号化部70は、この符号化されたパルス列を復号化し、メッセージを再生する。再生されたメッセージには、図20に例示したように、該当するいずれかの地上局装置で観測した自機の観測距離情報及び観測時刻情報が含まれている。この再生されたメッセージは、自己位置測定部95に送出される(ST225)。
This pulse train is obtained by encoding a message in the
自己位置測定部95では、上記したステップまでに取得した地上局装置からの観測距離情報とこの地上局装置の設置位置情報とから自己位置を測定する。すなわち、例えば、設置位置の異なる地上局装置から取得した複数の距離情報に基づいて幾何学的な手法により求めることができる。そして、その結果としての自己位置は、例えば2次元の緯度・経度情報として得ることができるが、本実施例では、3局の地上局装置1a、1b、及び1cとの距離情報に基づいて自己位置を、例えば緯度・経度情報に高度情報を加えた3次元で測定するものとしている。このため、自己位置の測定に際して、各地上局装置1a、1b、及び1cからの観測距離情報が得られているかを判定し、得られていない場合は、上述したステップを繰り返す(ST235のNO)。
The self-
一方、各地上局装置1a、1b、及び1cからの距離情報を得た後は、これら距離情報と、あらかじめ通知されている各地上局装置1a、1b、及び1cの位置情報とに基づいて幾何学的な手法により3次元の自己位置が算出される。移動体搭載装置2においては、自己位置測定部95でのこの算出結果を自己位置測定結果として出力している(ST245)。この後、移動体搭載装置2は、動作終了の指示があるまで、上記した一連の自己位置測定の動作を繰り返す(ST255)。
On the other hand, after obtaining the distance information from each of the
以上説明したように、本実施例においては、地上局装置を配置した3局の地上局と、移動体搭載装置を配置した1機の航空機等の移動体を構成要素として自己位置測定システムを運用するとともに、移動体側において3局の地上局との距離情報及びこれら地上局の位置情報とを所定の分解能で取得し、これらに基づいて3次元の自己位置を測定している。これにより、良好な精度で自己位置測定が可能な自己完結性のある自己位置測定システムを得ることができる。 As described above, in this embodiment, the self-position measurement system is operated by using three ground stations with ground station devices and one mobile device such as an aircraft with mobile device mounted as components. In addition, distance information with respect to the three ground stations and position information of these ground stations are acquired at a predetermined resolution on the mobile side, and a three-dimensional self-position is measured based on these. Thereby, a self-positioning self-positioning system capable of self-positioning with good accuracy can be obtained.
図22は、本発明に係る自己位置測定システムの第9の実施例を示すブロック図であり、図23は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図24は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第9の実施例の各部について、図19乃至図21に示す第8の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第9の実施例が第8の実施例と異なる点は、各地上局装置1a、1b、及び1cがメッセージを編集する際に、自局の位置情報を含めて編集し、移動体搭載装置2側では、自己位置を測定する際に、このメッセージ内の位置情報を各地上局装置1a、1b、及び1cの位置情報として用いるようにした点である。以下、図22乃至図24を参照してその相違点のみを説明する。
FIG. 22 is a block diagram showing a ninth embodiment of the self-position measuring system according to the present invention, and FIG. 23 is a structural example of a message in this embodiment. FIG. 24 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. Regarding the respective parts of the ninth embodiment, the same parts as those of the eighth embodiment shown in FIGS. 19 to 21 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The ninth embodiment is different from the eighth embodiment in that each
図22において、地上局装置1a、1b、及び1cのメッセージ編集部26は、図19のメッセージ編集部25に替わって、メッセージを編集する際に、距離情報観測部15からの観測距離情報及び観測時刻情報、ならびに自局の位置情報として、例えば自局の緯度及び経度をメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図23に例示したように、観測距離情報及び観測時刻情報に加え、自局の位置情報を含んだ形に構成される。
22, the
図24(a)においては、図21(a)のST125に替わって、この図23に示したメッセージがメッセージ編集部26によって編集され(ST126)、その後、このメッセージは、移動体搭載装置2に向けて送信される。
In FIG. 24 (a), instead of ST125 of FIG. 21 (a), the message shown in FIG. 23 is edited by the message editing unit 26 (ST126), and then this message is sent to the mobile
一方、移動体搭載装置2側では、自己位置測定部95で自己位置を測定する際に、図24(b)のST245に替わって、各地上局装置1a、1b、及び1cから送達されたメッセージ内の観測距離情報と位置情報とに基づいて幾何学的な手法により3次元の自己位置が算出される。そして、この算出結果を自己位置測定結果として出力している(ST246)。
On the other hand, on the
以上説明したように、本実施例においては、地上局から送信するメッセージに自局の位置情報を含めたことにより、第8の実施例における効果に加え、地上局の設置位置に柔軟性を持たせたシステム運用を行なうことができる。 As described above, in this embodiment, by including the position information of the own station in the message transmitted from the ground station, the installation position of the ground station has flexibility in addition to the effect in the eighth embodiment. System operation can be performed.
図25は、本発明に係る自己位置測定システムの第10の実施例を示すブロック図であり、図26は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図27は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第10の実施例の各部について、図19乃至図21に示す第8の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第10の実施例が第8の実施例と異なる点は、各地上局装置1a、1b、及び1cがメッセージを編集する際に、自局の識別情報を含めて編集し、移動体搭載装置2側では、自己位置を測定する際に、このメッセージ内の識別情報を用いてあらかじめ設定された位置情報テーブルを参照することにより、各地上局装置1a、1b、及び1cの位置情報を得るようにした点である。以下、図25乃至図27を参照してその相違点のみを説明する。
FIG. 25 is a block diagram showing a tenth embodiment of the self-position measuring system according to the present invention, and FIG. 26 is a configuration example of a message in this embodiment. FIG. 27 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. In the tenth embodiment, the same parts as those in the eighth embodiment shown in FIGS. 19 to 21 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The tenth embodiment is different from the eighth embodiment in that each
図25において、地上局装置1a、1b、及び1cのメッセージ編集部27は、図19のメッセージ編集部25に替わって、メッセージを編集する際に、距離情報観測部15からの観測距離情報及び観測時刻情報、ならびに自局の識別情報としての識別コードをメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図26に例示したように、観測距離情報及び観測時刻情報に加え、自局の識別情報を含んだ形に構成される。また、移動体装置2の自己位置測定部96は、地上局の識別情報からその位置情報を特定するための位置情報テーブル961を有している。
25, the message editing unit 27 of the
図27(a)においては、図21(a)のST125に替わって、上記の図26に示したメッセージがメッセージ編集部27により編集される(ST127)。その後、このメッセージは、移動体搭載装置2に向けて送信される。
In FIG. 27A, instead of ST125 in FIG. 21A, the message shown in FIG. 26 is edited by the message editing unit 27 (ST127). Thereafter, this message is transmitted toward the mobile
移動体搭載装置2側では、このメッセージに基づいて自己位置測定部96において自己位置を測定する際に、図21(b)のST245に替わって、まず、送達されたメッセージ内の識別情報を用いて位置情報テーブル961を参照し、このメッセージを送信した地上局装置の位置情報を得る。そして、このようにして得た各地上局装置の位置情報とそれらの局との観測距離情報とに基づいて、幾何学的な手法により3次元の自己位置が算出される(ST247)。
On the mobile
以上説明したように、本実施例においては、地上局から送信するメッセージに自局の識別情報を含めたことにより、第8の実施例における効果に加え、移動体は、あらかじめ移動範囲を限定されることなく、地上局を確実に識別しながら、広汎な領域における自己位置測定を行なうことができる。 As described above, in this embodiment, by including the identification information of the own station in the message transmitted from the ground station, the moving object has a limited movement range in advance in addition to the effect of the eighth embodiment. Thus, it is possible to perform self-position measurement in a wide area while reliably identifying the ground station.
図28は、本発明に係る自己位置測定システムの第11の実施例を示すブロック図である。また、図29は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第11の実施例の各部について、図19及び図21に示す第8の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第11の実施例が第8の実施例と異なる点は、移動体搭載装置2が自己の高度情報を取得する手段を有し、自己位置を測定する際に、より少ない地上局数との組み合わせで3次元の自己位置を測定するようにした点である。以下、図28及び図29を参照してその相違点のみを説明する。
FIG. 28 is a block diagram showing an eleventh embodiment of the self-position measuring system according to the present invention. FIG. 29 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. About each part of this 11th Example, the part same as each part of the 8th Example shown in FIG.19 and FIG.21 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The difference between the eleventh embodiment and the eighth embodiment is that the
図28において、移動体搭載装置2は、さらに高度情報取得部100を有している。この高度情報取得部100は、自機の高度情報を取得し、自己位置測定部95に提供する。自己位置測定部95では、この高度情報と、各地上局装置1a、1b、及び1cのいずれか2つの地上局装置からの観測距離情報及びそれらの位置情報とに基づいて自己位置を測定する。
In FIG. 28, the mobile
すなわち、図29(b)において、ST235のステップでの距離情報の必要局数を2局とし、2つの地上局装置からの観測距離情報を得た後は、高度情報取得部100から自己の高度情報が取り込まれる(ST236)。そして、ここまでのステップで得た少なくとも2つの地上局装置からの観測距離情報及び自己の高度情報、ならびに2つの地上局装置の位置情報とに基づいて、幾何学的な手法により3次元の自己位置が算出される(ST248)。 That is, in FIG. 29B, after obtaining the observation distance information from the two ground station devices by setting the required number of distance information in the step of ST235 to two stations, the altitude information acquisition unit 100 determines its own altitude. Information is captured (ST236). Based on the observation distance information and self altitude information from at least two ground station devices obtained in the steps so far, and the position information of the two ground station devices, a three-dimensional self The position is calculated (ST248).
以上説明したように、本実施例においては、移動体に自己の高度情報を取得する手段を持たせたことにより、第8の実施例における効果に加え、地上局数がより少ない場合においても、3次元自己位置を良好に測定することができる。 As described above, in the present embodiment, by providing the mobile body with means for acquiring its own altitude information, in addition to the effects in the eighth embodiment, even when the number of ground stations is smaller, The three-dimensional self-position can be measured well.
図30は、本発明に係る自己位置測定システムの第12の実施例を示すブロック図である。また、図31は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第12の実施例の各部について、図19及び図21に示す第8の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第12の実施例が第8の実施例と異なる点は、移動体搭載装置2が自己の移動速度ベクトル情報を取得する手段を有し、自己位置を測定する際に、この移動速度ベクトル情報に基づいてそれぞれ異なる観測時刻に取得した複数の観測距離情報を所定の測定基準時刻における観測距離情報に補正し、これら補正後の観測距離情報から測定基準時刻における自己位置を測定するようにした点である。以下、図30及び図31を参照してその相違点のみを説明する。
FIG. 30 is a block diagram showing a twelfth embodiment of the self-position measuring system according to the present invention. FIG. 31 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. About each part of this 12th Example, the part same as each part of the 8th Example shown in FIG.19 and FIG.21 is shown with the same code | symbol, The description is abbreviate | omitted. The twelfth embodiment is different from the eighth embodiment in that the mobile
図30において、移動体搭載装置2は、さらに速度情報取得部110を有している。この速度情報取得部110は、自機の移動速度ベクトル情報を継続的に取得し、自己位置測定部95に提供する。自己位置測定部95では、この移動速度ベクトル情報に基づいて符号化部70から送られてくる再生されたメッセージ内の観測距離情報を補正し、測定基準時刻における自己位置を測定する。
In FIG. 30, the mobile
すなわち、図31(b)において、移動体搭載装置2の動作開始直後から、速度情報取得部110からの自機の移動速度ベクトル情報が、継続的に自己位置測定部95に取り込まれる(ST205)。この後、自己位置測定部95において自己位置を測定する際に、まず測定の基準時刻を設定しておく。次に、ST235までのステップで得た複数の観測距離情報のそれぞれに対して、これら観測距離情報を取得した観測時刻と測定の基準時刻との時間差により発生する自身の移動量を移動速度ベクトル情報に基づいて求め、この移動量を補正値としてそれぞれの観測距離情報を測定の基準時刻における観測距離情報に補正する。そして、これら補正後の観測距離情報と、各地上局装置1a、1b、及び1cの位置情報とに基づいて、測定の基準時刻における3次元の自己位置が算出される(ST249)。
That is, in FIG. 31 (b), immediately after the operation of the mobile
以上説明したように、本実施例においては、移動体に自己の移動速度ベクトル情報を取得する手段を持たせ、この移動速度ベクトル情報に基づいて複数の地上局からの距離情報を基準時刻における距離情報に補正している。これにより、第8の実施例における効果に加え、設定した基準時刻における精密な自己位置を測定することができる。 As described above, in this embodiment, the moving body is provided with means for acquiring its own moving speed vector information, and distance information from a plurality of ground stations is obtained based on this moving speed vector information. The information is corrected. Thereby, in addition to the effect in the eighth embodiment, a precise self-position at the set reference time can be measured.
図32は、本発明に係る自己位置測定システムの第13の実施例を示すブロック図であり、図33は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図34は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第13の実施例の各部について、図19乃至図21に示す第8の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第13の実施例が第8の実施例と異なる点は、各地上局装置1a、1b、及び1cがメッセージを編集する際に、送信の対象となる移動体の識別情報を含めて編集し、移動体装置2側では、メッセージ内に自己の識別情報を検出した時のみ、このメッセージを再生するようにした点である。以下、図32乃至図34を参照して、その相違点のみを説明する。
FIG. 32 is a block diagram showing a thirteenth embodiment of the self-position measuring system according to the present invention, and FIG. 33 is a structural example of a message in this embodiment. FIG. 34 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. In the thirteenth embodiment, the same parts as those in the eighth embodiment shown in FIGS. 19 to 21 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The difference between the thirteenth embodiment and the eighth embodiment is that each
図32において、地上局装置1a、1b、及び1cのメッセージ編集部28は、メッセージを編集する際に、距離情報観測部15からの観測距離情報及び観測時刻情報、ならびに送信の対象となる移動体の識別情報としての識別コードをメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図33に例示したように、観測時刻情報及び観測距離情報に加え、移動体の識別情報を含んだ形に構成される。
In FIG. 32, the
また、移動体装置2の復号化部71は、メッセージ内の識別情報の検出結果に基づいて受信部60からのパルス列を復号化する。ここに、復号化部71は、識別情報検出部711、及び復号部712を有している。識別情報検出部711は、送達されたメッセージ内に自己の識別情報が含まれているか否かを検出し、結果を復号部712に通知する。復号部712は、この検出結果に基づいて受信部60からの符号化されたパルス列を復号化し、メッセージを再生する。
Further, the decoding unit 71 of the
図34(a)においては、上述の図33に示したメッセージがメッセージ編集部28により編集される(ST128)。その後、このメッセージは、移動体搭載装置2に向けて送信される。
In FIG. 34 (a), the message shown in FIG. 33 is edited by the message editing unit 28 (ST128). Thereafter, this message is transmitted toward the mobile
また、図34(b)においては、移動体搭載装置2側で受信した電波は、ST215のステップで受信処理された後、復号化部71の識別情報検出部711に送られ、メッセージ内に自己の識別情報が含まれているか否かが判定される(ST216)。その結果、自己の識別情報が検出されなかった場合は(ST216のNO)、自己あてのメッセージではないと判断して電波の受信を継続する。一方、自己の識別情報が検出された場合には(ST216のYES)、自己あてのメッセージであり、この検出結果が復号部712に通知される。そして、復号部712において、メッセージが再生されて自己位置測定部95に送られ(ST225)、以降の自己位置測定のための動作が継続される。
In FIG. 34 (b), the radio wave received on the
以上説明したように、本実施例においては、地上局からのメッセージに、送信の対象としている移動体の識別情報を含めて送信している。これにより、第8の実施例における効果に加え、この自己位置測定システムで自己位置測定を実施する移動体を選択的に指定することができ、位置測定が必要な移動体に対してのみ、選択的にサービスを提供することができる。 As described above, in this embodiment, the message from the ground station is transmitted by including the identification information of the mobile object to be transmitted. As a result, in addition to the effects of the eighth embodiment, it is possible to selectively designate a mobile body that performs self-position measurement with this self-position measurement system, and select only a mobile body that requires position measurement. Service can be provided.
図35は、本発明に係る自己位置測定システムの第14の実施例を示すブロック図である。また、図36は、この実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第14の実施例の各部について、図19及び図21に示す第8の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第14の実施例が第8の実施例と異なる点は、各地上装置1a、1b、及び1cが編集したメッセージを暗号化して送信し、移動体装置2側で暗号復号化を行なうようにした点である。以下、図35及び図36を参照して、その相違点のみを説明する。
FIG. 35 is a block diagram showing a fourteenth embodiment of the self-position measuring system according to the present invention. FIG. 36 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. About each part of this 14th Example, the part same as each part of 8th Example shown in FIG.19 and FIG.21 is shown with the same code | symbol, The description is abbreviate | omitted. The fourteenth embodiment is different from the eighth embodiment in that messages edited by the
図35において、地上局装置1a、1b、及び1cの符号化部31は、メッセージ編集部25で編集されたメッセージを暗号化した上で所定のコードに符号化しパルス列とし送信部40に送出する。ここに、符号化部31は、暗文化部311、及び符号変換部312を有している。暗文化部311は、メッセージ編集部25からのメッセージを暗号化する。符号変換部312は、この暗号化されたメッセージを所定のコードに符号化しパルス列として送信部40に送出する。
In FIG. 35, the
また、移動体搭載装置2の復号化部72は、受信部60からのパルス列を復号化して得た暗号化されたままのメッセージから元のメッセージを再生して自己位置測定部95に送出する。ここに、復号化部72は、復号部721、及び平文化部722を有している。復号部721は、受信部60からの符号化されたパルス列を復号化して、暗号化されたままのメッセージを得る。平文化部722は、この暗号化されたままのメッセージから暗号化前のメッセージを再生して自己位置測定部95に送出する。
In addition, the decrypting
図36(a)においては、ST125のステップで編集されたメッセージは、符号化部31の暗文化部311に送られて暗号化される(ST136)。この暗号化されたメッセージは、さらに符号変換部312でパルス列に変換され、送信部40に送出される(ST137)。また、図36(b)においては、ST215で受信処理されたパルス列は、受信部60から復号化部72の復号部721に送られる。復号部721ではこのパルス列が復号化され、暗号化されたままのメッセージが平文化部722に送出される(ST226)。平文化部722では、この暗号化されたままのメッセージから暗号化前のメッセージが再生される(ST227)。そして、このメッセージは、自己位置測定部95に送られ、以降の自己位置測定のための動作が継続される。
In FIG. 36 (a), the message edited in step ST125 is sent to the
以上説明したように、本実施例においては、地上局から移動体へのメッセージを暗号化したことにより、第8の実施例における効果に加え、メッセージのセキュリティを向上させることができるとともに、暗号を復号することのできる特定の移動体のみが常に自己位置測定を行なうことが可能なシステムを構成することができる。 As described above, in this embodiment, by encrypting the message from the ground station to the mobile body, in addition to the effect in the eighth embodiment, the security of the message can be improved, and the encryption is performed. It is possible to configure a system in which only a specific mobile object that can be decoded can always perform self-position measurement.
なお、上述した第1乃至第14の実施例のいずれにおいても、例えば、地上局装置を航空管制レーダで用いられる二次監視レーダ(SSR:Secondary Surveillance Radar)を中心にして構成し、移動体搭載装置をこの二次監視レーダに応答するトランスポンダを中心にして構成し、さらに、メッセージを、例えばICAO(International Civil Aviation Organization)に規定されているモードSと呼ばれるデータリンクメッセージとして構成することができる。 In any of the first to fourteenth embodiments described above, for example, the ground station device is configured around a secondary surveillance radar (SSR) used in air traffic control radar, and mounted on a moving body. The device can be configured around a transponder that responds to the secondary surveillance radar, and the message can be further configured as a data link message called mode S defined in, for example, ICAO (International Civil Aviation Organization).
このように構成した場合には、上記した二次監視レーダ及びトランスポンダ等の既設の器材に簡素な処理器等を付加することによって、本発明に係る自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置を容易に構成することができ、特に小型航空機等の移動体にも容易に適用することができる。 When configured in this way, by adding a simple processor or the like to the existing equipment such as the secondary monitoring radar and transponder described above, the self-position measurement system according to the present invention, the ground station apparatus used therefor, and The mobile body mounting apparatus can be easily configured, and can be easily applied to mobile bodies such as small aircraft.
1a、1b、1c 地上局装置
2 移動体搭載装置
10 時刻発生部
15 距離情報観測部
20、21、22、23、25、26、27、28 メッセージ編集部
30、31 符号化部
40 送信部
50 時刻発生部
60 受信部
70、71、72 復号化部
80 距離情報取得部
90、91、95、96 自己位置測定部
100 高度情報取得部
110 速度情報取得部
311 暗文化部
312 符号変換部
711 識別情報検出部
712、721 復号部
722 平文化部
911、961 位置情報テーブル
1a, 1b, 1c
Claims (20)
前記各地上局は、
前記メッセージの送信時刻情報を取得する送信時刻取得手段と、
この送信時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、
この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、
このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有し、
前記移動体は、
各地上局から送信されたパルス状の電波を受信してその受信時刻情報を取得する受信時刻取得手段と、
前記パルス列を復号化して前記編集されたメッセージを再生する復号化手段と、
この再生されたメッセージ内の送信時刻情報と前記受信時刻情報とから前記各地上局からの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
これら各地上局からの距離情報とこれら距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする自己位置測定システム。 A self-position measuring system that transmits a message with pulsed radio waves encoded from a plurality of ground stations, and a mobile body that receives the radio waves measures its position based on the message,
Each ground station is
Transmission time acquisition means for acquiring transmission time information of the message;
Message editing means for editing the transmission time information in the message;
Encoding means for encoding the edited message and converting it into a pulse train;
Transmission means for transmitting the pulse train to the mobile body by radio waves,
The moving body is
A reception time acquisition means for receiving the pulsed radio wave transmitted from each ground station and acquiring the reception time information;
Decoding means for decoding the pulse train and reproducing the edited message;
Distance information acquisition means for acquiring distance information from each ground station from the transmission time information and the reception time information in the reproduced message;
A self-position measuring system comprising self-position measuring means for measuring a self-position from distance information from each ground station and position information of each ground station paired with the distance information.
各地上局は、
前記移動体までの距離情報を観測する距離観測手段と、
この観測距離情報とその観測時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、
この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、
このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有し、
前記移動体は、
前記各地上局から送信されたパルス状の電波を受信する受信手段と、
パルス列を復号化して前記編集されたメッセージを再生する復号化手段と、
前記複数の地上局からの前記メッセージ内の観測距離情報とこれら観測距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする自己位置測定システム。 A self-position measuring system that transmits a message with pulsed radio waves encoded from a plurality of ground stations, and a mobile body that receives the radio waves measures its position based on the message,
Each ground station
Distance observing means for observing distance information to the moving body;
Message editing means for editing the observation distance information and the observation time information in the message;
Encoding means for encoding the edited message and converting it into a pulse train;
Transmission means for transmitting the pulse train to the mobile body by radio waves,
The moving body is
Receiving means for receiving pulsed radio waves transmitted from the ground stations;
Decoding means for decoding the pulse train and reproducing the edited message;
Self-position measuring means for measuring self-position from observation distance information in the message from the plurality of ground stations and position information of each ground station paired with the observation distance information Position measurement system.
前記メッセージの送信時刻情報を取得する送信時刻取得手段と、
この送信時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、
この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、
このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有することを特徴とする地上局装置。 It is used in a self-position measurement system that transmits a message containing transmission time information with pulsed radio waves encoded from a plurality of ground stations, and a mobile object that has received the radio waves measures its position based on the messages. A ground station device,
Transmission time acquisition means for acquiring transmission time information of the message;
Message editing means for editing the transmission time information in the message;
Encoding means for encoding the edited message and converting it into a pulse train;
A ground station apparatus comprising: a transmission unit that transmits the pulse train to the mobile body by radio waves.
前記移動体までの前記距離情報を観測する距離観測手段と、
この観測距離情報と前記観測時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、
この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、
このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有することを特徴とする地上局装置。 A message including distance information to a moving body and observation time information obtained by observing the distance information is transmitted with pulsed radio waves encoded from a plurality of ground stations, and the mobile body that has received the radio waves is based on the message. A ground station device used in a self-positioning system that measures its own position,
Distance observing means for observing the distance information to the moving body;
Message editing means for editing the observation distance information and the observation time information in the message;
Encoding means for encoding the edited message and converting it into a pulse train;
A ground station apparatus comprising: a transmission unit that transmits the pulse train to the mobile body by radio waves.
前記地上局から送信されたパルス状の電波を受信してその受信時刻情報を取得する受信時刻取得手段と、
前記パルス状の電波から前記メッセージを再生する復号化手段と、
この再生されたメッセージ内の前記送信時刻情報と前記受信時刻情報とから前記各地上局からの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
これら各地上局からの距離情報とこれら距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする移動体搭載装置。 It is used in a self-position measurement system that transmits a message containing transmission time information with pulsed radio waves encoded from a plurality of ground stations, and a mobile object that has received the radio waves measures its position based on the messages. A mobile unit mounting device,
Receiving time acquisition means for receiving the pulsed radio wave transmitted from the ground station and acquiring the reception time information;
Decoding means for reproducing the message from the pulsed radio wave;
Distance information acquisition means for acquiring distance information from each ground station from the transmission time information and the reception time information in the reproduced message;
A mobile unit mounting device comprising: self-position measuring means for measuring a self-position from distance information from each ground station and position information of each ground station paired with the distance information.
前記各地上局から送信されたパルス状の電波を受信する受信手段と、
前記パルス状の電波から前記メッセージを再生する復号化手段と、
前記複数の地上局からの前記メッセージ内の観測距離情報とこれら観測距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする移動体搭載装置。 A message including distance information to a moving body and observation time information obtained by observing the distance information is transmitted with pulsed radio waves encoded from a plurality of ground stations, and the mobile body that has received the radio waves is based on the message. A mobile body-mounted device used in a self-position measuring system that measures its own position,
Receiving means for receiving pulsed radio waves transmitted from the ground stations;
Decoding means for reproducing the message from the pulsed radio wave;
Self-position measuring means for measuring self-position from observation distance information in the message from the plurality of ground stations and position information of each ground station paired with the observation distance information; Body-mounted device.
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