JP2006017604A - Satellite signal receiving device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To heighten positioning accuracy by suppressing automatically an influence of a multipath from information of a satellite signal. <P>SOLUTION: An optimum parameter calculation device 9 calculates information of the degree of the influence of the multipath, and sets an elevation angle/azimuth mask in an optimum regulation device 7. The optimum regulation device 7 regulates the information of the satellite signal by the elevation angle/azimuth mask, and transmits it to an optimum operation processing device 8. The optimum operation processing device 8 performs positioning operation in consideration of the regulated information of the satellite signal and the information of the degree of the influence of the multipath. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＧＡＬＩＬＥＯ等のＧＮＳＳ衛星信号のコード若しくはキャリア（搬送波）を利用した単独測位及び相対測位に用いる衛星信号受信装置に関し、特に、マルチパスの影響を抑制して、精度の高い位置情報（受信位置）を算出する衛星信号受信装置に関する。   The present invention relates to a satellite signal receiving apparatus used for independent positioning and relative positioning using a code or carrier (carrier wave) of a GNSS satellite signal such as GPS, GLONASS, GALILEO, etc. The present invention relates to a satellite signal receiving apparatus that calculates high position information (reception position).

衛星信号受信装置、例えばＧＰＳ受信装置は、複数のＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ電波を受信し、このＧＰＳ衛星信号に含まれる各種情報（衛星信号の情報）に基づきＧＰＳ受信装置が設置された位置のデータ、すなわち受信位置を計測する。   A satellite signal receiver, for example, a GPS receiver, receives GPS radio waves transmitted from a plurality of GPS satellites, and is a position where the GPS receiver is installed based on various information (satellite signal information) included in the GPS satellite signal. Data, that is, the reception position is measured.

図５は、従来技術に係る衛星信号受信装置６の構成を示している。この衛星信号受信装置６の受信装置２は、アンテナ１に到達した衛星信号を受信し、衛星のコード、キャリア、衛星軌道及び衛星信号受信レベル等の衛星信号の情報を規制装置３に対して出力する。   FIG. 5 shows a configuration of a satellite signal receiving apparatus 6 according to the prior art. The receiving device 2 of the satellite signal receiving device 6 receives the satellite signal that has reached the antenna 1, and outputs satellite signal information such as the satellite code, carrier, satellite orbit, and satellite signal reception level to the regulating device 3. To do.

規制装置３は、衛星信号の情報から計算される衛星仰角の情報と、記憶している仰角マスクの情報を基に、衛星毎のコード若しくはキャリア情報の規制を行う。仰角マスクは、受信装置２から出力される衛星毎のコード若しくはキャリア情報を衛星の仰角情報で規制する（利用しないようにする）パラメータである。   The regulation device 3 regulates the code or carrier information for each satellite based on the satellite elevation angle information calculated from the satellite signal information and the stored elevation angle mask information. The elevation angle mask is a parameter that regulates (does not use) the code or carrier information for each satellite output from the receiving device 2 with the elevation angle information of the satellite.

そして、演算処理装置４は、規制装置３から出力される情報を基に測位演算を行うことで、前記仰角マスクに対応する分のマルチパスの影響を抑制した位置情報を出力することができる。   And the arithmetic processing unit 4 can output the positional information which suppressed the influence of the multipath for the said elevation angle mask by performing a positioning calculation based on the information output from the control apparatus 3. FIG.

操作装置５は、外部の指示を衛星信号受信装置６に伝達する装置で、例えば操作装置５の指示により、規制装置３は、自己が記憶している情報規制に関するパラメータの設定及び初期化等の作業を行うことができる。   The operating device 5 is a device that transmits an external instruction to the satellite signal receiving device 6. For example, in response to an instruction from the operating device 5, the regulating device 3 sets and initializes parameters related to information regulation stored by itself. Work can be done.

このような衛星信号受信装置６は、他の衛星信号受信装置の補正情報を利用することで、単独測位方式のみならず、相対測位方式による位置情報を出力することができる。   Such a satellite signal receiving device 6 can output position information not only by a single positioning method but also by a relative positioning method by using correction information of other satellite signal receiving devices.

他の衛星信号受信装置で得た補正情報を、演算処理装置４で利用する相対測位方式により、位置情報の精度を上げることが可能である。この場合、演算処理装置４は、前記補正情報を利用した相対測位方式の測位演算を行うことで、衛星の時計の誤差と衛星信号受信装置６の時計誤差による誤差を消去でき、さらに電離層及び大気中での電波の遅延による誤差等を抑圧できるため、単独測位方式に比べて、位置情報の精度を上げることができる。   It is possible to improve the accuracy of the position information by using the relative positioning method in which the correction information obtained by another satellite signal receiving device is used by the arithmetic processing device 4. In this case, the arithmetic processing unit 4 can eliminate the error due to the clock of the satellite and the error due to the clock of the satellite signal receiving device 6 by performing the positioning calculation of the relative positioning method using the correction information. Since the error due to the delay of the radio wave can be suppressed, the accuracy of the position information can be improved as compared with the single positioning method.

ただし、相対測位方式によっても、マルチパスの影響による位置誤差を前記仰角マスクに対応する分以上には抑圧することができない。   However, even with the relative positioning method, the position error due to the influence of multipath cannot be suppressed to the extent corresponding to the elevation mask.

周知のように、マルチパスによる影響は、位置情報の精度を劣化させる主要因の１つである。従って、このマルチパスの影響による位置情報の誤差をできるだけ抑圧することが望まれている。   As is well known, the effect of multipath is one of the main factors that degrade the accuracy of position information. Therefore, it is desired to suppress the positional information error due to the multipath effect as much as possible.

マルチパスの影響による位置情報の誤差を抑圧する方法として、上述したように、規制装置３において、マルチパスの影響を受けた衛星情報を仰角マスクによって規制する方法がある。   As described above, as a method of suppressing an error in position information due to the influence of multipath, there is a method in which the restriction device 3 restricts satellite information affected by the multipath using an elevation angle mask.

高仰角衛星から受信した衛星情報に比べて、低仰角衛星から受信した衛星情報の方が、よりマルチパスの影響を受けやすい。そのため低仰角側に仰角マスクを設定することで、低仰角衛星から受信した衛星情報を規制し、高仰角衛星から受信した衛星情報を利用することで、結果的にマルチパスの影響による位置情報の誤差を抑圧させることができる。   Compared to satellite information received from high elevation satellites, satellite information received from low elevation satellites is more susceptible to multipath. Therefore, by setting the elevation mask on the low elevation angle side, the satellite information received from the low elevation satellite is regulated, and the satellite information received from the high elevation satellite is used, resulting in the location information due to multipath effects. The error can be suppressed.

しかし、従来技術に係る衛星信号受信装置６の仰角マスクのパラメータは、標準的な環境で決定した値、例えば衛星信号受信装置６の設置場所がオープンスカイであることを想定した仰角５度前後の値を固定して使用していた。そのため、衛星信号受信装置６が標準的な環境に設置された場合でしか、マルチパスの影響による位置情報の誤差を最適に抑圧することができなかった。その結果、衛星信号受信装置６が設置される環境が山岳地帯や市街地等では、必ずしも最適な精度の位置情報を得ることができなかった。   However, the parameters of the elevation mask of the satellite signal receiving device 6 according to the prior art are values determined in a standard environment, for example, an elevation angle of about 5 degrees assuming that the installation location of the satellite signal receiving device 6 is open sky. The value was fixed and used. Therefore, only when the satellite signal receiving apparatus 6 is installed in a standard environment, the position information error due to the multipath effect can be optimally suppressed. As a result, when the environment in which the satellite signal receiving device 6 is installed is a mountainous area, an urban area, or the like, it is not always possible to obtain position information with optimum accuracy.

図６は、このような課題を解決する従来技術に係る衛星信号受信装置１３の構成を示している（特許文献１）。この衛星信号受信装置１３は、図５例の衛星信号受信装置６に比較して、複数種類のパラメータを記憶する記憶装置１１−１〜１１−ｎと、設置環境に応じて記憶装置１１−１〜１１−ｎから任意のパラメータを選択することが可能なパラメータ選択装置１２を規制装置３と操作装置５との間に設けている。   FIG. 6 shows a configuration of a satellite signal receiving apparatus 13 according to the prior art that solves such a problem (Patent Document 1). Compared with the satellite signal receiving device 6 in the example of FIG. 5, the satellite signal receiving device 13 includes storage devices 11-1 to 11-n for storing a plurality of types of parameters, and a storage device 11-1 according to the installation environment. A parameter selection device 12 capable of selecting an arbitrary parameter from ˜11-n is provided between the regulation device 3 and the operation device 5.

このような構成において、記憶装置１１−１〜１１−ｎに、例えば、予め郊外地用、市街地用及び標準用の仰角マスクを設定しておけば、設置環境に応じてパラメータ選択装置１２が所望のパラメータを選択することで、図５例の衛星信号受信装置６に比較して、設置環境毎に異なるマルチパスの影響による位置情報の誤差をより抑圧することができる。   In such a configuration, if, for example, elevation masks for suburban areas, urban areas, and standards are set in advance in the storage devices 11-1 to 11-n, the parameter selection device 12 is desired according to the installation environment. By selecting these parameters, it is possible to further suppress errors in position information due to the influence of multipaths that differ depending on the installation environment, compared to the satellite signal receiving device 6 in FIG.

特開２００４−１２４２６号公報JP 2004-12426 A

しかしながら、このように構成される衛星信号受信装置１３においても、以下に説明する２つの問題がある。   However, the satellite signal receiving apparatus 13 configured in this way also has the following two problems.

第１に、規制装置３に設定される仰角マスクは、マルチパスの影響を受けやすい方位に位置する衛星から受信した衛星情報と、マルチパスの影響を受けにくい方位に位置する衛星から受信した衛星情報とを区別することなく、衛星仰角のみの情報に基づいて情報を規制してしまうという欠点がある。   First, the elevation angle mask set in the restriction device 3 includes satellite information received from a satellite located in an azimuth that is easily affected by multipath, and satellites received from a satellite located in an azimuth that is not easily affected by multipath. There is a drawback in that the information is regulated based on only the satellite elevation angle without distinguishing the information.

すなわち、これは、図７に示すように、衛星信号受信装置１３の近傍に、衛星信号に悪影響を及ぼす建築物等の障害物１５が存在する環境において、障害物１５に対向する方向に位置する衛星１６の衛星信号は、直接波１７とマルチパスに係わる障害物１５で反射した電波１８（反射波）が干渉することで、この衛星信号におけるコード及びキャリア情報に誤差が生じる。   That is, as shown in FIG. 7, this is located in a direction facing the obstacle 15 in an environment where there is an obstacle 15 such as a building that adversely affects the satellite signal in the vicinity of the satellite signal receiving device 13. The satellite signal of the satellite 16 interferes with the radio wave 18 (reflected wave) reflected by the direct wave 17 and the obstacle 15 related to the multipath, so that an error occurs in the code and carrier information in the satellite signal.

これに対して、障害物１５に対向する方向に位置しない衛星１９の衛星信号は、直接波２０だけとなり、マルチパスの影響を受けにくい。このマルチパスの影響による位置誤差を軽減するために衛星信号受信装置１３は、パラメータ選択装置１２によって最適な仰角マスクを設定しようとするが、仮に衛星１６と衛星１９とが同一の仰角であった場合、衛星信号のマルチパスの影響の仕方が異なるにもかかわらず、両衛星１６、１９の衛星情報を規制するか、両衛星の衛星情報を規制しないかといった両極端の選択しかできないという欠点があり、必ずしも設置環境に応じた最適な位置情報が得られる訳ではないという問題がある。   On the other hand, the satellite signal of the satellite 19 not positioned in the direction facing the obstacle 15 is only the direct wave 20 and is not easily affected by multipath. In order to reduce the position error due to the influence of the multipath, the satellite signal receiving device 13 tries to set an optimal elevation angle mask by the parameter selection device 12, but the satellite 16 and the satellite 19 have the same elevation angle. In this case, although there is a difference in the influence of the multipath of the satellite signal, there is a drawback that only the extreme selection of whether to restrict the satellite information of both satellites 16 and 19 or not to regulate the satellite information of both satellites is possible. However, there is a problem that optimum position information according to the installation environment is not always obtained.

第２に、記憶装置１１−１〜１１−ｎに対し、複数個の仰角マスク等のパラメータを予め設定する作業は、繁雑であり、かつ非効率的であるという問題がある。   Secondly, the task of presetting parameters such as a plurality of elevation masks for the storage devices 11-1 to 11-n is complicated and inefficient.

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであって、マルチパスの影響を考慮して適切な衛星を選択し、位置情報（受信位置）の精度を高めることを可能とする衛星信号受信装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such a problem, and a satellite signal that makes it possible to select an appropriate satellite in consideration of the effects of multipath and to improve the accuracy of position information (reception position). An object is to provide a receiving apparatus.

また、この発明は、衛星信号受信装置の設置環境に応じて、利用する衛星を自動的に選択することを可能とする衛星信号受信装置を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a satellite signal receiver capable of automatically selecting a satellite to be used in accordance with the installation environment of the satellite signal receiver.

この発明のかかる目的は、衛星から送信される衛星信号を受信し、受信した前記衛星信号の情報を出力する受信装置と、前記衛星信号の情報から、受信した前記衛星信号に対するマルチパスの影響の度合いの情報を算出する最適パラメータ算出装置と、前記最適パラメータ算出装置によって算出された前記マルチパスの影響の度合いの情報に基づき、前記衛星信号の情報の規制を行う最適規制装置と、を備えることを特徴とする衛星信号受信装置によって達成される。   Such an object of the present invention is to receive a satellite signal transmitted from a satellite and output information on the received satellite signal, and to determine the influence of multipath on the received satellite signal from the information on the satellite signal. An optimum parameter calculating device for calculating degree information, and an optimum restricting device for restricting information on the satellite signal based on information on the degree of influence of the multipath calculated by the optimum parameter calculating device. This is achieved by a satellite signal receiver characterized by the following.

この発明によれば、マルチパスの影響のある衛星信号を自動的に抑圧し、その結果、適切な衛星の選択が可能となり、測位演算結果の受信位置の精度を高めることができる。   According to the present invention, satellite signals that are affected by multipath are automatically suppressed. As a result, an appropriate satellite can be selected, and the accuracy of the reception position of the positioning calculation result can be increased.

なお、さらに、前記最適パラメータ算出装置によって算出された前記マルチパスの影響の度合いの情報と、前記最適規制装置によって規制された前記衛星信号の情報に基づいた衛星仰角情報と衛星方位角情報と衛星信号受信レベル情報によって算出される重み係数行列を用いて測位演算を行い受信位置を求める最適演算処理装置を備えることで、精度のよい受信位置を得ることができる。   Further, satellite elevation angle information, satellite azimuth angle information, and satellite based on information on the degree of influence of the multipath calculated by the optimum parameter calculation device, and information on the satellite signal restricted by the optimum restriction device. By providing an optimum arithmetic processing device that performs a positioning calculation using a weighting coefficient matrix calculated based on signal reception level information and obtains a reception position, a highly accurate reception position can be obtained.

この場合、前記最適パラメータ算出装置は、前記最適演算処理装置で使用する情報及び前記最適演算処理装置で使用された過去の情報を基に統計的手法を利用し、衛星方向毎のコード若しくはキャリアに対する前記マルチパスの影響の度合いを算出することができる。   In this case, the optimal parameter calculation device uses a statistical method based on information used in the optimal arithmetic processing device and past information used in the optimal arithmetic processing device, and performs a code or carrier for each satellite direction. The degree of influence of the multipath can be calculated.

なお、前記最適パラメータ算出装置は、算出した前記マルチパスの影響の度合いから、利用を規制する衛星の仰角及び方位角マスクを算出する。   The optimum parameter calculation device calculates the elevation angle and azimuth angle mask of the satellite that restricts use from the calculated degree of influence of the multipath.

ここで、前記最適演算処理装置は、さらに別の衛星信号受信装置で得た補正情報を利用して前記測位演算を行うことでより受信位置の測位精度を上げることができる。   Here, the optimum calculation processing device can improve the positioning accuracy of the reception position by performing the positioning calculation using correction information obtained by another satellite signal receiving device.

この発明によれば、マルチパスの影響を抑圧して適切な衛星が選択でき、位置情報（受信位置）の精度を高めることができる。   According to the present invention, the influence of multipath can be suppressed and an appropriate satellite can be selected, and the accuracy of position information (reception position) can be improved.

また、この発明は、衛星信号受信装置の設置環境に応じて、利用する衛星を自動的に選択することができる。   Further, according to the present invention, the satellite to be used can be automatically selected according to the installation environment of the satellite signal receiving apparatus.

次に、この発明に係る衛星信号受信装置について、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下に説明する。なお、以下に参照する符号において、図５〜図７に示したものと対応するものあるいは同一のものには、同一の符号を付ける。   Next, a satellite signal receiving apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings by giving preferred embodiments. In addition, in the code | symbol referred below, the same code | symbol is attached | subjected to the thing corresponding to what was shown in FIGS. 5-7, or the same thing.

図１は、第１の実施形態に係るＧＰＳ受信装置等の衛星信号受信装置１０の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a satellite signal receiving apparatus 10 such as a GPS receiving apparatus according to the first embodiment.

衛星信号受信装置１０は、アンテナ１と、受信装置２と、最適規制装置７と、最適演算処理装置８と、最適パラメータ算出装置９と、操作装置５とを備える。   The satellite signal receiving device 10 includes an antenna 1, a receiving device 2, an optimum regulating device 7, an optimum arithmetic processing device 8, an optimum parameter calculating device 9, and an operating device 5.

受信装置２は、ＧＰＳ衛星等の衛星からの衛星信号をアンテナ１により受信し、受信した衛星信号の情報を出力する。出力する情報は、衛星毎のキャリア情報、コード情報、衛星航法情報（衛星位置情報）、衛星信号受信レベル情報等が含まれる。マルチパスによる影響がある場合、衛星信号の情報のうち、コード若しくはキャリア情報にマルチパスによる雑音が付加される。   The receiving device 2 receives a satellite signal from a satellite such as a GPS satellite by the antenna 1 and outputs information on the received satellite signal. The information to be output includes carrier information for each satellite, code information, satellite navigation information (satellite position information), satellite signal reception level information, and the like. When there is an influence due to multipath, noise due to multipath is added to code or carrier information in the information of the satellite signal.

また、衛星信号受信装置１０を固定点に設置している場合には、衛星信号受信装置１０が移動している場合に比較して、設置している周囲環境の変化が少なく、周囲障害物等に反射する電波の経路は時間的な相関が高いため、コード若しくはキャリア情報及び衛星位置情報及び衛星信号受信レベル情報を基にマルチパスによる雑音の影響度合いは、統計的手法によって比較的容易に把握することができる。   In addition, when the satellite signal receiving device 10 is installed at a fixed point, the surrounding environment in which the satellite signal receiving device 10 is installed is less changed than when the satellite signal receiving device 10 is moving. Since the path of the radio wave reflected by the signal is highly temporally correlated, the influence of noise due to multipath is relatively easily grasped by statistical methods based on code or carrier information, satellite position information, and satellite signal reception level information. can do.

以下の説明は、衛星信号受信装置１０が固定点に設置されている場合を前提とするが、固定点に設置された衛星信号受信装置１０に限られるものではなく、移動している物体に設置した衛星信号受信装置１０についても同様に適用される。   The following description is based on the assumption that the satellite signal receiving apparatus 10 is installed at a fixed point, but is not limited to the satellite signal receiving apparatus 10 installed at a fixed point, and is installed on a moving object. The same applies to the satellite signal receiving apparatus 10.

最適パラメータ算出装置９は、後述するように、前記衛星信号に関する情報から、受信した衛星信号に対するマルチパスの影響の度合いの情報を算出する。   As will be described later, the optimum parameter calculation device 9 calculates information on the degree of multipath influence on the received satellite signal from the information on the satellite signal.

最適規制装置７は、最適パラメータ算出装置９によって算出されたマルチパスの影響の度合いの情報に基づき、衛星方向毎に異なるマルチパスによる影響を受けたコード若しくはキャリア情報を規制するために、任意の仰角及び方位角の範囲をマスク（仰角及び方位角マスク）することが可能な自由度の高い情報の規制を行う。   Based on the information on the degree of multipath influence calculated by the optimum parameter calculation apparatus 9, the optimum restriction device 7 controls any code or carrier information affected by the multipath that is different for each satellite direction. Information with a high degree of freedom capable of masking the range of elevation angle and azimuth angle (elevation angle and azimuth angle mask) is performed.

仰角及び方位角マスクの一例を、図２に、衛星信号受信装置１０から見た天空面を表すスカイプロット中に示す。この図２は、最適規制装置７が、衛星信号受信装置１０での仰角３０゜以下の範囲且つ方位角４５゜から１８０゜の範囲に囲まれた斜線範囲をマスクしている様子を図示している。この場合、最適規制装置７は、受信した衛星情報のうち、斜線範囲内（仰角０゜〜３０゜及び方位角４５゜〜１８０゜の範囲）の衛星から受信した衛星情報の規制（利用しないようにすること）を行う。   An example of the elevation angle and azimuth angle mask is shown in FIG. 2 in a sky plot representing the sky surface viewed from the satellite signal receiving apparatus 10. FIG. 2 shows a state in which the optimum regulating device 7 masks the hatched area surrounded by the elevation angle of 30 ° or less and the azimuth angle of 45 ° to 180 ° in the satellite signal receiving device 10. Yes. In this case, the optimum regulating device 7 regulates the satellite information received from the satellites within the hatched range (with the elevation angle of 0 ° to 30 ° and the azimuth angle of 45 ° to 180 °) among the received satellite information. To do).

最適規制装置７は、衛星位置に基づいた自由度の高いマスク処理を実施することで、任意のマスク範囲に該当する衛星のコード若しくはキャリア情報を規制することができ、これにより衛星方向毎に異なるマルチパスの影響を受けた衛星信号の情報を適切に規制することが可能となる。以下、衛星信号受信装置１０で任意の仰角及び方位角の範囲に存在する衛星の情報を規制することを仰角及び方位角マスクと称する。最適規制装置７は、複数の障害物等によるマルチパスの影響を排除するために、複数の範囲の仰角及び方位角マスクを取り扱うこともできる。   The optimum regulating device 7 can regulate a satellite code or carrier information corresponding to an arbitrary mask range by performing a mask process with a high degree of freedom based on the satellite position. It becomes possible to appropriately regulate the information of the satellite signal affected by the multipath. Hereinafter, restricting satellite information existing in an arbitrary elevation angle and azimuth range by the satellite signal receiving apparatus 10 is referred to as an elevation angle and azimuth angle mask. The optimum regulating device 7 can handle a plurality of elevation angle and azimuth angle masks in order to eliminate the influence of multipath due to a plurality of obstacles and the like.

最適演算処理装置８は、最適規制装置７から出力された衛星信号の情報に基づき、マルチパスの影響を抑圧するための重み係数を用いた測位演算を行う。最適演算処理装置８で行う測位演算は、単独測位方式若しくは相対測位方式に対応させることが可能である。   The optimum arithmetic processing unit 8 performs positioning calculation using a weighting factor for suppressing the influence of multipath based on the information of the satellite signal output from the optimum regulating unit 7. The positioning calculation performed by the optimum calculation processing device 8 can be made to correspond to a single positioning method or a relative positioning method.

図３に示すように、相対測位方式に対応させる場合には、補正情報配信装置２１から相対測位方式の測位演算に必要となる情報を要求する。   As shown in FIG. 3, when the relative positioning method is used, the correction information distribution device 21 requests information necessary for the positioning calculation of the relative positioning method.

次に、マルチパスの影響を抑圧するための重み係数を用いた測位方程式を説明する。単独測位方程式と相対測位方程式で、最適演算処理装置８が取り扱う測位方程式は異なるが、測位方程式を行列及びベクトルで表現すると、（１）式のように表現できる。なお、最適演算処理装置８では、最小二乗法やカルマンフィルタ等を用いて受信位置が算出される。例えば、最小二乗法を用いて、位置情報である受信位置を求める場合は次のように行われる。   Next, a positioning equation using a weighting coefficient for suppressing the influence of multipath will be described. Although the positioning equation handled by the optimum arithmetic processing unit 8 is different between the single positioning equation and the relative positioning equation, when the positioning equation is expressed by a matrix and a vector, it can be expressed as in equation (1). Note that the optimum arithmetic processing unit 8 calculates the reception position using a least square method, a Kalman filter, or the like. For example, when the reception position which is position information is obtained by using the least square method, it is performed as follows.

求める受信位置（未知量）をベクトルｘ、航法データに基づいて定められ最小二乗法における計画行列をＡ、受信位置の観測値に基づくベクトルをｙ、誤差ベクトルをｅとすると測位方程式は（１）式のように表される。この（１）式において、誤差ベクトルｅを最小になるような未知量ｘが、求めるべき受信位置ｘとなる。   If the received position (unknown amount) to be obtained is a vector x, the planning matrix determined based on the navigation data is A, the vector based on the observation value of the received position is y, and the error vector is e, the positioning equation is (1) It is expressed as an expression. In this equation (1), the unknown amount x that minimizes the error vector e is the reception position x to be obtained.

ｅ＝Ａｘ−ｙ…（１）
誤差ベクトルｅが最小になるように未知量のベクトルｘを求める際に必要となる最小二乗推定値をＸとすると、このＸは、最小二乗法における重み係数行列をＰ、Ａの転置行列をＡTとして、（２）式のように表現される。 e = Ax-y (1)
Assuming that the least-square estimation value necessary for obtaining the unknown vector x so that the error vector e is minimized is X, this X is the weighting coefficient matrix in the least-squares method, and the transpose matrix of A is A T is expressed as shown in equation (2).

Ｘ＝（ＡTＰＡ）-1ＡTＰｙ…（２）
ここで、計画行列Ａ、受信位置の観測量ベクトルｙは、単独測位方式の場合には、最適規制装置７から出力される衛星位置情報及びコード（擬似距離）情報を用いて定められ、相対測位方式の場合には、最適規制装置７から出力される衛星位置情報及びコード（擬似距離）情報若しくはキャリア情報及び補正情報配信装置２から配信される補正情報を用いて定められる。補正情報配信装置２の補正情報は、設置位置が既知である固定された衛星信号受信装置の情報を用いて定められる。 X = (A T PA) −1 A T Py (2)
Here, the plan matrix A and the observation amount vector y of the reception position are determined using the satellite position information and the code (pseudorange) information output from the optimum regulating device 7 in the case of the single positioning method, and the relative positioning is performed. In the case of the system, it is determined using the satellite position information and the code (pseudo distance) information output from the optimum regulating device 7 or the correction information distributed from the carrier information and correction information distribution device 2. The correction information of the correction information distribution device 2 is determined using information on a fixed satellite signal receiving device whose installation position is known.

上記（２）式において、重み係数行列Ｐは、衛星仰角情報と衛星方位角情報と、衛星信号の受信レベル情報及び最適パラメータ算出装置９で算出される前記衛星信号に対するマルチパスの影響の度合いの情報を用いて定められる。（２）式を使用することで、最適規制装置７では、除去することができないようなマルチパスの影響を抑圧することができ、算出される受信位置の精度を高めることができる。   In the above equation (2), the weighting coefficient matrix P represents the satellite elevation angle information, satellite azimuth angle information, satellite signal reception level information, and the degree of multipath influence on the satellite signal calculated by the optimum parameter calculation device 9. Determined using information. By using the expression (2), the optimum regulation device 7 can suppress the influence of multipath that cannot be removed, and the accuracy of the calculated reception position can be increased.

なお、重み係数行列Ｐは、（２）式において、マルチパスの影響がほとんどないオープンスカイの環境では、重み係数行列Ｐを単位行列Ｉ｛Ｐ＝Ｉ …（３）｝とし、受信位置の観測量ベクトルｙに対して重みを与えないことも可能である。なお、マルチパスの度合いを計算する初期段階のとき、換言すれば統計情報を収集する段階でも、Ｐ＝Ｉとする。   Note that the weighting coefficient matrix P in the equation (2) is the unit matrix I {P = I (3)} in the open sky environment where there is almost no multipath effect, and the reception position is observed. It is possible to give no weight to the quantity vector y. Note that P = I in the initial stage of calculating the degree of multipath, in other words, in the stage of collecting statistical information.

以上のような重み係数行列Ｐを導入することによって、衛星方向毎に異なるマルチパスの影響を適切に抑圧でき、単独測位方式若しくは相対測位方式において最適精度での位置情報を求めることができる。   By introducing the weight coefficient matrix P as described above, it is possible to appropriately suppress the influence of different multipaths for each satellite direction, and position information with optimum accuracy can be obtained in a single positioning method or a relative positioning method.

ここでは、一例として最小二乗法で、重み係数行列Ｐを導入したときの未知量のベクトルｘの最適な推定値を求める方法を示したが、この方法に限定するものはなく統計的手法の１つである観測量ベクトルｙの時間変化に着目して、未知量のベクトルｘの最適な推定値を求めるカルマンフィルタ等による方法を利用して、（１）式の測位方程式を解くこともできる。   Here, as an example, a method of obtaining an optimum estimated value of the vector x of the unknown amount when the weighting coefficient matrix P is introduced by the least square method has been shown. However, there is no limitation to this method, and a statistical method 1 Focusing on the time change of the observed quantity vector y, the positioning equation (1) can also be solved by using a method such as a Kalman filter for obtaining an optimum estimated value of the unknown quantity vector x.

次に、最適パラメータ算出装置９は、最適演算処理装置８から出力される情報と、操作装置５から与えられた情報を基に、マルチパスの影響の度合いに対応した最適な仰角及び方位角マスクを統計的手法によって自動的に算出する。   Next, the optimum parameter calculation device 9 uses the optimum elevation angle and azimuth angle mask corresponding to the degree of multipath influence based on the information output from the optimum arithmetic processing device 8 and the information given from the operation device 5. Is automatically calculated by a statistical method.

算出方法の一例として、（４）式で与えられる残差ベクトルνと、衛星位置情報と衛星信号受信レベルの各情報における最新（現在）及び過去情報を用いた統計的手法によって求める方法がある。また、算出方法の他の例として、（５）式で与えられる推定誤差ベクトルεと、衛星位置情報及び衛星信号受信レベル情報における最新（現在）及び過去情報を用いた統計的手法によって求める方法がある。   As an example of the calculation method, there is a method of obtaining by a statistical method using the residual vector ν given by the equation (4) and the latest (present) and past information in each information of the satellite position information and the satellite signal reception level. As another example of the calculation method, there is a method of obtaining by a statistical method using the estimation error vector ε given by the equation (5), the latest (current) and past information in the satellite position information and the satellite signal reception level information. is there.

（４）式と（５）式の両方の算出結果から総合的に判断することで、結果の信頼性を高めるようにしても良い。   You may make it improve the reliability of a result by comprehensively judging from the calculation result of both (4) Formula and (5) Formula.

ν＝ＡＸ−ｙ …（４）
ε＝ＡＸ−Ｙ …（５）
ここで、（５）式における観測量ベクトルの推定真値Ｙの算出方法は、衛星位置情報と最適演算処理装置８から出力される位置情報における過去情報を基に算出する方法、若しくは、衛星位置情報と操作装置５によって指定された観測量ベクトルの推定真値Ｙを使用する方法等がある。 ν = AX−y (4)
ε = AX−Y (5)
Here, the calculation method of the estimated true value Y of the observation vector in the equation (5) is a method of calculating based on the past information in the position information output from the satellite position information and the optimum arithmetic processing unit 8, or the satellite position There is a method of using the information and the estimated true value Y of the observation vector specified by the operation device 5.

（４）式で求められる残差ベクトルν及び（５）式で求められる推定誤差ベクトルεを構成するそれぞれの要素は、いずれも所定の衛星信号に対するマルチパスの影響の度合いを示している。このマルチパスによる影響の度合いを示す情報及び衛星位置情報を統計処理することで、マルチパスの影響を受けやすい仰角及び方位角を把握することができるため、適切な仰角及び方位角マスクを算出することができる。   Each of the elements constituting the residual vector ν obtained by equation (4) and the estimated error vector ε obtained by equation (5) indicates the degree of multipath influence on a predetermined satellite signal. By statistically processing the information indicating the degree of influence due to the multipath and the satellite position information, it is possible to grasp the elevation angle and azimuth angle that are easily affected by the multipath, and therefore calculate an appropriate elevation angle and azimuth angle mask. be able to.

図４は、衛星信号受信装置４から衛星１００に対する仰角と方位角を説明している。   FIG. 4 illustrates an elevation angle and an azimuth angle from the satellite signal receiving device 4 to the satellite 100.

最適パラメータ算出装置９において、（４）式と（５）式の計算結果を統計処理することで算出された仰角及び方位角マスクの情報が最適規制装置７に供給され、この計算結果に基づき、最適規制装置７が規制をかける。また、最適パラメータ算出装置９により算出したマルチパスによる影響の度合いを示す統計結果は、最適演算処理装置８で使用する重み係数行列Ｐを算出する情報として提供する。最適規制装置７、最適演算処理装置８及び最適パラメータ算出装置９によって、設置環境に応じて異なるマルチパスの影響に対して、最適に対応することができる。   In the optimum parameter calculation device 9, the information on the elevation angle and azimuth angle mask calculated by statistically processing the calculation results of the equations (4) and (5) is supplied to the optimum regulating device 7, and based on the calculation results, The optimum regulating device 7 applies the regulation. Further, the statistical result indicating the degree of influence by the multipath calculated by the optimal parameter calculation device 9 is provided as information for calculating the weighting coefficient matrix P used in the optimal arithmetic processing device 8. The optimum regulation device 7, the optimum arithmetic processing device 8, and the optimum parameter calculation device 9 can optimally cope with the influence of multipath that varies depending on the installation environment.

このように上述した実施形態によれば、最適パラメータ算出装置９が、マルチパスの影響の度合いの情報を算出し、この情報に基づく仰角及び方位角マスク（複数個も可）を最適規制装置７に設定する。最適規制装置７は、前記仰角及び方位角マスクにより衛星信号の情報を規制し、最適演算処理装置８に送る。最適演算処理装置８は、規制された衛星信号の情報と前記マルチパスの影響の度合いの情報を考慮して測位演算を行う。このようにして、マルチパスの影響を受けやすい方位に位置する衛星から受信した衛星情報と、マルチパスの影響の受けにくい方位に位置する衛星から受信した衛星情報とを区別して規制することが可能となり、衛星信号受信装置１０がその設置環境に応じたマルチパスの影響を抑制した精度の高い受信位置の測位演算を行うことができる。   As described above, according to the above-described embodiment, the optimum parameter calculation device 9 calculates the information on the degree of multipath influence, and determines the elevation angle and azimuth angle mask (s) based on this information. Set to. The optimum regulating device 7 regulates the satellite signal information using the elevation angle and azimuth angle masks and sends the information to the optimum arithmetic processing device 8. The optimum arithmetic processing unit 8 performs a positioning calculation in consideration of information on the regulated satellite signal and information on the degree of influence of the multipath. In this way, it is possible to distinguish and regulate satellite information received from a satellite located in an azimuth sensitive to multipath and satellite information received from a satellite located in an azimuth less susceptible to multipath. Thus, the satellite signal receiving apparatus 10 can perform highly accurate positioning calculation of the reception position while suppressing the influence of multipath according to the installation environment.

なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

一実施形態に係る衛星信号受信装置のブロック図である。It is a block diagram of the satellite signal receiver which concerns on one Embodiment. 仰角及び方位角マスクの例を示すスカイプロット図である。It is a sky plot figure which shows the example of an elevation angle and an azimuth angle mask. 相対測位方式を説明するための衛星信号受信装置のブロック図である。It is a block diagram of the satellite signal receiver for demonstrating a relative positioning system. 衛星に対する仰角及び方位角の説明図である。It is explanatory drawing of the elevation angle and azimuth with respect to a satellite. 従来技術に係る衛星信号受信装置のブロック図である。It is a block diagram of the satellite signal receiver which concerns on a prior art. 他の従来技術に係る衛星信号受信装置のブロック図である。It is a block diagram of the satellite signal receiver which concerns on another prior art. マルチパスの説明図である。It is explanatory drawing of a multipath.

符号の説明Explanation of symbols

１…アンテナ ２…受信装置
５…操作装置 ７…最適規制装置
８…最適演算処理装置 １０…衛星信号受信装置
９…最適パラメータ算出装置 ２１…補正情報配信装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna 2 ... Reception apparatus 5 ... Operation apparatus 7 ... Optimal control apparatus 8 ... Optimal arithmetic processing apparatus 10 ... Satellite signal reception apparatus 9 ... Optimal parameter calculation apparatus 21 ... Correction information distribution apparatus

Claims (5)

衛星から送信される衛星信号を受信し、受信した前記衛星信号の情報を出力する受信装置と、
前記衛星信号の情報から、受信した前記衛星信号に対するマルチパスの影響の度合いの情報を算出する最適パラメータ算出装置と、
前記最適パラメータ算出装置によって算出された前記マルチパスの影響の度合いの情報に基づき、前記衛星信号の情報の規制を行う最適規制装置と、
を備えることを特徴とする衛星信号受信装置。 A receiving device that receives a satellite signal transmitted from a satellite and outputs information of the received satellite signal;
An optimum parameter calculation device that calculates information on the degree of multipath influence on the received satellite signal from the information of the satellite signal;
An optimum regulation device that regulates the information of the satellite signal based on the information of the degree of influence of the multipath calculated by the optimum parameter calculation device;
A satellite signal receiving apparatus comprising: 請求項１記載の衛星信号受信装置において、
さらに、前記最適パラメータ算出装置によって算出された前記マルチパスの影響の度合いの情報と、前記最適規制装置によって規制された前記衛星信号の情報に基づいた衛星仰角情報と衛星方位角情報と衛星信号受信レベル情報によって算出される重み係数行列を用いて測位演算を行い受信位置を求める最適演算処理装置と、
を備えることを特徴とする衛星信号受信装置。 The satellite signal receiver according to claim 1, wherein
Further, satellite elevation angle information, satellite azimuth angle information, and satellite signal reception based on information on the degree of influence of the multipath calculated by the optimum parameter calculation device, and information on the satellite signal regulated by the optimum regulation device. An optimal calculation processing device that performs a positioning calculation using a weighting coefficient matrix calculated by level information and obtains a reception position;
A satellite signal receiving apparatus comprising: 請求項１又は２記載の衛星信号受信装置において、
前記最適パラメータ算出装置は、
前記最適演算処理装置で使用する情報及び前記最適演算処理装置で使用された過去の情報を基に統計的手法を利用し、衛星方向毎のコード若しくはキャリアに対する前記マルチパスの影響の度合いを算出する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。 The satellite signal receiving device according to claim 1 or 2,
The optimum parameter calculation device includes:
A statistical method is used based on information used in the optimal arithmetic processing device and past information used in the optimal arithmetic processing device, and the degree of influence of the multipath on the code or carrier for each satellite direction is calculated. A satellite signal receiving device. 請求項３記載の衛星信号受信装置において、
前記最適パラメータ算出装置は、
算出した前記マルチパスの影響の度合いから、利用を規制する衛星の仰角及び方位角マスクを算出する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。 The satellite signal receiving device according to claim 3,
The optimum parameter calculation device includes:
A satellite signal receiving apparatus, wherein an elevation angle and an azimuth angle mask of a satellite whose use is restricted are calculated from the calculated degree of influence of the multipath. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載の衛星信号受信装置において、
前記最適演算処理装置は、さらに別の衛星信号受信装置で得た補正情報を利用して前記測位演算を行う
ことを特徴とする衛星信号受信装置。
In the satellite signal receiver according to any one of claims 2 to 4,
The optimum arithmetic processing device performs the positioning calculation using correction information obtained by another satellite signal receiving device. A satellite signal receiving device.
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