JP2006258735A - Positioning system - Google Patents

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JP2006258735A JP2005079722A JP2005079722A JP2006258735A JP 2006258735 A JP2006258735 A JP 2006258735A JP 2005079722 A JP2005079722 A JP 2005079722A JP 2005079722 A JP2005079722 A JP 2005079722A JP 2006258735 A JP2006258735 A JP 2006258735A
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Masahiro Sasaki
雅広 佐々木
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning system capable of reducing influences by reflected waves, without heavily loading on the user, and capable of narrowing a positionable area. <P>SOLUTION: The positioning system includes a speed calculating section 5 for calculating the moving speed, based on vehicle speed pulses output from a vehicle, a satellite signal selecting section 6 for selecting satellite signals, by comparing signal levels and thresholds of satellite signals transmitted by a plurality of satellites, and a position-calculating section 7 for calculating the position of the positioning system, based on the selected satellite signals. The satellite signal selecting section 6 changes the threshold, in response to the moving speed calculated by the speed-calculating section 5. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、GPS(Global Positioning System)を代表とする衛星測位システム(Global Navigation Satellite System、以下単に「GNSS」という。)に適用される測位装置に関するものである。   The present invention relates to a positioning device applied to a satellite positioning system (Global Navigation Satellite System, hereinafter simply referred to as “GNSS”) represented by GPS (Global Positioning System).

従来の測位装置は、図6に示すように、衛星から送出された電波を受信するアンテナ部11と、受信した受信信号を復調処理する信号処理部12と、復調処理して得られた衛星信号に基づいて測位する測位部13とを備え、測位された位置を基準として、地図データ格納部17から対応する地図データを読み出して表示装置に表示させている。   As shown in FIG. 6, the conventional positioning apparatus includes an antenna unit 11 that receives radio waves transmitted from a satellite, a signal processing unit 12 that demodulates received received signals, and a satellite signal obtained by demodulating. And a positioning unit 13 for positioning based on the map, and corresponding map data is read from the map data storage unit 17 and displayed on the display device with reference to the measured position.

測位部13は、衛星信号を選択する衛星信号選択部15と、選択された衛星信号に基づいて測位装置の位置を算出する位置算出部16とを備えている。位置算出部16は、衛星信号選択部15によって選択された衛星信号を送信した各衛星の位置を中心とし、各衛星から測位装置までの伝搬距離を半径とする各球の交点を導くことによって測位装置の位置を算出するようになっている。   The positioning unit 13 includes a satellite signal selection unit 15 that selects a satellite signal, and a position calculation unit 16 that calculates the position of the positioning device based on the selected satellite signal. The position calculation unit 16 performs positioning by deriving the intersection of each sphere centered on the position of each satellite that has transmitted the satellite signal selected by the satellite signal selection unit 15 and having a propagation distance from each satellite to the positioning device. The position of the device is calculated.

ビル街等のように衛星から送出された電波が反射しやすい環境では、反射波の影響により位置算出部16が伝搬距離を正しく測定することができなくなることがあり、位置算出部16による算出結果に数十mの位置ずれが発生してしまうことがある。   In an environment where radio waves transmitted from satellites are likely to be reflected, such as in a building town, the position calculation unit 16 may not be able to correctly measure the propagation distance due to the influence of the reflected wave, and the calculation result by the position calculation unit 16 A positional shift of several tens of meters may occur.

この反射波は、周囲の建物の影響を強く受けるものであり、見晴らしの良い場所と、ビル街等とで大きく異なるため、衛星信号選択部15は、衛星によって送信された衛星信号の信号レベルと閾値とを比較することによって、伝搬距離の測定誤差が大きくなると考えられる衛星信号を選択しないようになっている。   This reflected wave is strongly influenced by surrounding buildings, and is greatly different between a place with a good view and a building street. Therefore, the satellite signal selection unit 15 determines the signal level of the satellite signal transmitted by the satellite. By comparing with the threshold value, the satellite signal that is considered to increase the measurement error of the propagation distance is not selected.

しかしながら、測位装置の周囲の環境によっては、信号レベルが閾値を超える衛星信号でも、反射波の影響を強く受けている場合があり、この場合には、大きな測位誤差が発生してしまう。   However, depending on the surrounding environment of the positioning device, even a satellite signal whose signal level exceeds the threshold value may be strongly influenced by the reflected wave, and in this case, a large positioning error occurs.

この反射波の影響を低減するため、従来の測位装置は、あらかじめ地図データに反射波の発生しやすさの目安となる情報を記憶させておき、衛星信号選択部15で信号レベルと比較する閾値を反射波が発生しやすい地域では大きくして相対的に受信感度を下げることにより、信号レベルが高く安定した衛星信号だけを用いて測位していた(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−264076号公報(第3−4頁、第1図)
In order to reduce the influence of this reflected wave, the conventional positioning device stores information that is a measure of the ease of occurrence of the reflected wave in the map data in advance, and the threshold value that is compared with the signal level by the satellite signal selection unit 15. In an area where reflected waves are likely to be generated, positioning is performed using only a satellite signal having a high signal level and stable by relatively lowering the reception sensitivity (see, for example, Patent Document 1).
JP 2001-264076 A (page 3-4, FIG. 1)

しかしながら、従来の測位装置においては、格子状に区分された地域毎の地図データで反射波が発生しやすいか否かを管理するため、反射波が発生しやすいとされた区分の全域で受信感度を下げてしまい、測位できる地域が狭くなるという問題があった。   However, in the conventional positioning device, in order to manage whether or not the reflected wave is likely to be generated in the map data for each region divided in a grid pattern, the reception sensitivity is set over the entire area where the reflected wave is likely to be generated. As a result, the area where positioning is possible becomes narrower.

また、従来の測位装置においては、地図データを常に最新のものにしておかなければならないため、全国を調査して地図データを更新するための莫大な費用がかかり、利用者に大きな負担をかけるという問題があった。   Also, with conventional positioning devices, the map data must be kept up-to-date, which entails enormous costs for surveying the whole country and updating the map data, placing a heavy burden on the user. There was a problem.

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、利用者に大きな負担をかけず、測位できる地域を狭くすることなく、反射波による影響を低減することができる測位装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the conventional problems, and provides a positioning device that can reduce the influence of reflected waves without placing a heavy burden on the user and without narrowing the area where positioning is possible. For the purpose.

本発明の測位装置は、複数の衛星によって送信された衛星信号の信号レベルと閾値とを比較することによって前記衛星信号を選択し、選択した衛星信号に基づいて測位する測位装置において、前記測位装置の移動速度に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段を備えた構成を有している。   The positioning device of the present invention is a positioning device that selects the satellite signal by comparing a signal level of a satellite signal transmitted by a plurality of satellites with a threshold value, and performs positioning based on the selected satellite signal. It has the structure provided with the threshold value change means which changes the said threshold value according to the moving speed of.

例えば、前記閾値変更手段は、前記移動速度が高くなるにつれて前記閾値を低くし、前記移動速度が低くなるにつれて前記閾値を高くする。   For example, the threshold value changing unit lowers the threshold value as the moving speed increases, and increases the threshold value as the moving speed decreases.

この構成により、本発明の測位装置は、反射波の影響を受けやすい低速移動時には閾値を高くし、反射波の影響を受けにくい高速移動時には、閾値を低くすることで、走行速度に応じた最適な閾値を決定することができ、利用者に大きな負担をかけず、測位できる地域を狭くすることなく、反射波による影響を低減することができる。   With this configuration, the positioning device of the present invention increases the threshold during low-speed movement that is easily affected by reflected waves, and lowers the threshold during high-speed movement that is not easily affected by reflected waves. Therefore, the influence of the reflected wave can be reduced without imposing a heavy burden on the user and narrowing the area where positioning can be performed.

なお、前記閾値変更手段は、前記測位装置が設けられた車両によって出力される車速パルスに基づいて前記移動速度を算出するようにしてもよく、前記測位装置の測位結果に基づいて前記移動速度を算出するようにしてもよい。   The threshold changing means may calculate the moving speed based on a vehicle speed pulse output by a vehicle provided with the positioning device, and the moving speed is calculated based on a positioning result of the positioning device. You may make it calculate.

本発明は、利用者に大きな負担をかけず、測位できる地域を狭くすることなく、反射波による影響を低減することができるといった効果を有する測位装置を提供することができる。   The present invention can provide a positioning device that has the effect of reducing the influence of reflected waves without placing a heavy burden on the user and without narrowing the area where positioning can be performed.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、GPSを代表とするGNSSは、衛星を用いた全地球上で利用できる衛星測位システムであり、米国が管理するGPSの他にも、ロシアのGLONASS(Global Orbiting Navigation Satellite System)が知られており、欧州のGalileoも実用化が予定されている。これらの衛星測位システムに対して、単独または統合した測位装置が開発されており、陸海空のさまざまな場所で利用されることが想定される。   GNSS, represented by GPS, is a satellite positioning system that can be used on the entire earth using satellites. In addition to GPS managed by the United States, GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System) in Russia is known. The European Galileo is also planned for practical use. For these satellite positioning systems, single or integrated positioning devices have been developed and are expected to be used in various places in land, sea and air.

今日では、GPSを用いた車両用ナビゲーション装置が広く普及しており、本実施形態は、本発明の測位装置をGPSに適用して車両に搭載した例について説明するが、本発明は、その他のGNSSについても適用可能であり、GPSに限定されるものではない。   Today, vehicle navigation devices using GPS are widely used. In this embodiment, an example in which the positioning device of the present invention is applied to a GPS and mounted on a vehicle will be described. The present invention can also be applied to GNSS, and is not limited to GPS.

本発明の一実施の形態の測位装置を図1に示す。   FIG. 1 shows a positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.

測位装置1は、衛星から送出された電波を受信するアンテナ部2と、アンテナ部2に受信された受信信号を復調処理する信号処理部3と、復調処理によって得られた衛星信号に基づいて測位する測位部4と、車両から出力される車速パルス等に基づいて測位装置1の移動速度を算出する速度算出部5とを備えている。   The positioning device 1 includes an antenna unit 2 that receives radio waves transmitted from a satellite, a signal processing unit 3 that demodulates a reception signal received by the antenna unit 2, and a positioning based on a satellite signal obtained by the demodulation process. And a speed calculation unit 5 that calculates a moving speed of the positioning device 1 based on a vehicle speed pulse output from the vehicle.

信号処理部3は、測位部4および速度算出部5と共に、LSI(Large Scale Integration)やプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)によって一体に構成されている。   The signal processing unit 3, together with the positioning unit 4 and the speed calculation unit 5, is integrally configured by an LSI (Large Scale Integration) or a CPU (Central Processing Unit) that executes a program.

信号処理部3は、同時に受信可能なチャンネル(一般的には8〜16チャンネル)を有し、異なる衛星から送信された信号を各チャンネルで復調処理するようになっている。   The signal processing unit 3 has channels (generally 8 to 16 channels) that can be received simultaneously, and demodulates signals transmitted from different satellites in each channel.

測位部4は、衛星信号を選択する衛星信号選択部6と、選択された衛星信号に基づいて測位装置1の位置を算出する位置算出部7とを有している。なお、速度算出部5および衛星信号選択部6は、本発明における閾値変更手段を構成する。   The positioning unit 4 includes a satellite signal selection unit 6 that selects a satellite signal, and a position calculation unit 7 that calculates the position of the positioning device 1 based on the selected satellite signal. The speed calculation unit 5 and the satellite signal selection unit 6 constitute threshold value changing means in the present invention.

以上のように構成された測位装置1について、その動作を説明する。   The operation of the positioning device 1 configured as described above will be described.

GPSでは、L1帯(1.57542GHz)の搬送波周波数が民生用として開放されており、将来的にはL2帯(1.2276GHz)およびL5帯(1.17645GHz)の搬送波周波数についても民生用に開放される予定である。   In GPS, the carrier frequency of the L1 band (1.57542 GHz) is released for consumer use, and in the future, the carrier frequency of the L2 band (1.2276 GHz) and L5 band (1.17645 GHz) is also released for consumer use. Is going to be.

これらの搬送波周波数で衛星から送信された信号は、アンテナ部2に受信される。   Signals transmitted from the satellite at these carrier frequencies are received by the antenna unit 2.

衛星から送信される信号には、C/A(Clear and AcquisitionまたはCoarse and Access)コードと呼ばれる衛星固有の符号でスペクトラム拡散されてノイズ以下のレベルに拡散された衛星信号が含まれている。   The signal transmitted from the satellite includes a satellite signal that is spectrum-spread with a code unique to the satellite called a C / A (Clear and Acquisition or Coarse and Access) code and spread to a level below noise.

C/Aコードは、同一のC/Aコードでスペクトル拡散した信号と相関(以下単に「自己相関」という。)を取った場合、同位相のときの相関値が最大で、位相が1bit以上ずれたときの相関値がほぼ0となる特徴がある。また、C/Aコードは、異なるC/Aコードでスペクトル拡散した信号と相関(「相互相関」ともいう。)を取った場合には、相関値がほぼ0となる特徴がある。さらに、C/Aコードは、自己相関の位相差が0〜1bitの範囲では、相関値がその位相差に比例する特徴がある。   When a C / A code is correlated with a signal spread with the same C / A code (hereinafter simply referred to as “autocorrelation”), the correlation value at the same phase is maximum and the phase is shifted by 1 bit or more. The correlation value is almost zero. In addition, the C / A code has a feature that the correlation value is almost zero when the correlation (also referred to as “cross-correlation”) is taken with a signal whose spectrum is spread with different C / A codes. Further, the C / A code is characterized in that the correlation value is proportional to the phase difference in the range where the phase difference of autocorrelation is 0 to 1 bit.

したがって、アンテナ部2に受信された受信信号に各C/Aコードの位相を合わせて逆拡散することによって各チャンネルの衛星信号が取得できる。   Therefore, the satellite signal of each channel can be acquired by despreading the received signal received by the antenna unit 2 in accordance with the phase of each C / A code.

C/Aコードの位相を合わせるものとして、DLL(Delay Lock Loop)という方式が一般的に用いられており、DLLは、図2に示すように、同期が取れているC/Aコードの位相から±0.5bitずらした自己相関値を同時に求め、それぞれの相関値が同じになるように制御することによってC/Aコードの位相を合わせる。   As a method for adjusting the phase of the C / A code, a DLL (Delay Lock Loop) method is generally used. As shown in FIG. 2, the DLL is based on the phase of the synchronized C / A code. By simultaneously obtaining autocorrelation values shifted by ± 0.5 bits and controlling the correlation values to be the same, the phases of the C / A codes are matched.

一方、衛星は、約12時間で地球を周回する速度で移動しているため、この移動に伴って最大で±5000Hzのドップラーシフト周波数が発生する。   On the other hand, since the satellite moves at a speed of orbiting the earth in about 12 hours, a maximum Doppler shift frequency of ± 5000 Hz is generated with this movement.

信号処理部3は、アンテナ部2に受信された受信信号にDLLを用いてC/Aコードの位相を合わせて逆拡散処理すると共にドップラーシフト周波数を検出して除去することによって衛星信号を取得する。   The signal processing unit 3 despreads the received signal received by the antenna unit 2 by using the DLL to match the phase of the C / A code, and obtains a satellite signal by detecting and removing the Doppler shift frequency. .

ここで、衛星信号は、衛星の軌道情報等を含む航法データを含み、航法データは、50bpsの速度で衛星から放送されている。これらの航法データは、信号処理部3によって衛星信号から取得される。   Here, the satellite signal includes navigation data including satellite orbit information and the like, and the navigation data is broadcast from the satellite at a speed of 50 bps. These navigation data are acquired from the satellite signal by the signal processing unit 3.

航法データは、300bit毎にサブフレームと呼ばれる単位で構成されており、1〜5までの5種類のサブフレームが順番に衛星から放送される。   The navigation data is configured in units called subframes every 300 bits, and five types of subframes 1 to 5 are broadcast from the satellite in order.

サブフレームには、先頭を示すプリアンブルパターンと呼ばれるbit列が格納されており、サブフレームのデータを取得するためには、まず、プリアンブルパターンを検出する。   A bit string called a preamble pattern indicating the head is stored in the subframe, and in order to acquire data of the subframe, first, the preamble pattern is detected.

サブフレーム1〜5は、まとめてメインフレームと呼ばれ、25種類のメインフレームが順番に放送される。つまり、メインフレーム1を構成するサブフレーム1、メインフレーム1を構成するサブフレーム2、・・・・、メインフレーム1を構成するサブフレーム5、メインフレーム2を構成するサブフレーム1、・・・・、メインフレーム25を構成するサブフレーム5という順番で放送され、再びメインフレーム1を構成するサブフレーム1が放送される。   The sub-frames 1 to 5 are collectively called a main frame, and 25 types of main frames are broadcast in order. That is, subframe 1 constituting main frame 1, subframe 2 constituting main frame 1,..., Subframe 5 constituting main frame 1, subframe 1 constituting main frame 2,. The broadcast is performed in the order of the subframe 5 constituting the main frame 25, and the subframe 1 constituting the main frame 1 is broadcast again.

サブフレーム1〜3は、放送している衛星の詳細な軌道情報や衛星管理時刻の補正値等が主に格納されており、測位するためには必要不可欠なものである。サブフレーム1〜3は、基本的には4時間の有効期限があり、2時間は同一のものが放送されている。一方、サブフレーム4〜5は、他の衛星の軌道情報や健康状態情報等が主に格納されている。   Subframes 1 to 3 mainly store detailed orbit information of satellites being broadcast, correction values of satellite management times, and the like, and are indispensable for positioning. Subframes 1 to 3 basically have an expiration date of 4 hours, and the same one is broadcast for 2 hours. On the other hand, the subframes 4 to 5 mainly store orbit information and health information of other satellites.

位置算出部7は、衛星信号選択部6によって選択された衛星信号毎に、衛星信号を送信した衛星の位置を中心として、当該衛星から送信された信号の伝播距離を半径とする式1に示した球の方程式を立てて、これらの方程式よりなる連立方程式を解くことによって測位装置1の位置を算出する。   For each satellite signal selected by the satellite signal selection unit 6, the position calculation unit 7 is expressed by Equation 1 with the radius of the propagation distance of the signal transmitted from the satellite centered on the position of the satellite that transmitted the satellite signal. The position of the positioning device 1 is calculated by setting up the equations of the spheres and solving the simultaneous equations composed of these equations.

Figure 2006258735
Figure 2006258735

衛星iの位置(X,Y,Z)は、信号処理部3によって取得された航法データに含まれる各衛星の詳細な軌道情報により正確に算出することができる。また、伝搬距離Lは、「(測位装置1の信号受信時刻−衛星iの信号送信時刻)×光速」で算出することができるが、測位装置1の信号受信時刻には、測位装置1の内部時計による時刻誤差が含まれるため正確な距離は算出できない。しかし、この時刻誤差は、全ての衛星に対して同じ量になるため、1つの未知数として扱える。 The position (X i , Y i , Z i ) of the satellite i can be accurately calculated from the detailed orbit information of each satellite included in the navigation data acquired by the signal processing unit 3. The propagation distance L i can be calculated as “(signal reception time of the positioning device 1−signal transmission time of the satellite i) × light speed”, but at the signal reception time of the positioning device 1, Since a time error due to the internal clock is included, an accurate distance cannot be calculated. However, since this time error is the same amount for all satellites, it can be treated as one unknown.

したがって、連立方程式の未知数は、測位装置1の位置(X,Y,Z)と測位装置1の時刻誤差との4つとなり、位置算出部7は、4衛星以上の衛星に対して立てた球の方程式よりなる連立方程式を解くことにより、測位装置1の位置と正確な時刻を算出する。 Therefore, there are four unknowns in the simultaneous equations, that is, the position (X r , Y r , Z r ) of the positioning device 1 and the time error of the positioning device 1, and the position calculation unit 7 is for four or more satellites. The position of the positioning device 1 and the exact time are calculated by solving simultaneous equations consisting of the standing sphere equations.

具体的には、伝搬距離Lを算出する際に基づく衛星iの信号送信時刻は、衛星信号から算出することができる。 Specifically, the signal transmission time of the satellite i based on the calculation of the propagation distance L i can be calculated from the satellite signal.

例えば、サブフレームの先頭には6秒単位の時刻情報が格納されており、この時刻はサブフレームの先頭が送信された時刻を表している。すなわち、サブフレームの先頭に格納されているプリアンブルパターンを検出し、6秒単位の時刻データを取得すれば6秒単位で正確な時刻を算出することができる。   For example, time information in units of 6 seconds is stored at the head of the subframe, and this time represents the time at which the head of the subframe is transmitted. That is, if a preamble pattern stored at the head of a subframe is detected and time data in units of 6 seconds is acquired, an accurate time can be calculated in units of 6 seconds.

また、前述したとおり、サブフレームの先頭から50bpsで航法データが送信されているため、サブフレームの先頭からのデータ数をカウントすることで、20msec単位の時刻を算出することができる。   Further, as described above, since the navigation data is transmitted at 50 bps from the top of the subframe, the time in units of 20 msec can be calculated by counting the number of data from the top of the subframe.

さらに、航法データの先頭とC/Aコードの先頭は完全に同期しており、C/Aコードの周期は1msecであるため、航法データのbitエッジからのC/Aコードの発生数をカウントすることで、1msec単位の時刻を算出することができる。また、C/Aコードの先頭からの位相によって、1msec以下の時刻が算出できる。   Furthermore, since the beginning of the navigation data and the beginning of the C / A code are completely synchronized and the C / A code period is 1 msec, the number of occurrences of the C / A code from the bit edge of the navigation data is counted. Thus, the time in units of 1 msec can be calculated. Also, a time of 1 msec or less can be calculated based on the phase from the beginning of the C / A code.

このように、信号処理部3が正確にC/Aコードの位相を合わせることによって、測位部4が衛星の信号送信時刻を正確に決定することができ、測位装置1の測位精度を向上させることができる。   As described above, the signal processing unit 3 accurately adjusts the phase of the C / A code, so that the positioning unit 4 can accurately determine the signal transmission time of the satellite and improve the positioning accuracy of the positioning device 1. Can do.

衛星信号選択部6は、衛星信号の信号レベルと閾値とを比較することによって衛星信号を選択する。   The satellite signal selection unit 6 selects a satellite signal by comparing the signal level of the satellite signal with a threshold value.

信号処理部3は、DLLを用いて位相を±0.5bitずらしたC/Aコードと受信信号との相関値が同一となるように制御するため、図3に示すように、ビル等に反射した反射波21が直接波22に合成された合成波23がアンテナ部2に受信されたときには、C/Aコードの位相が合っているときに、位相を±0.5bitずらしたC/Aコードの相関値が同一とならず、C/Aコードの位相を合わせることができなくなる。   Since the signal processing unit 3 performs control so that the correlation value between the C / A code whose phase is shifted by ± 0.5 bit and the received signal are the same using a DLL, as shown in FIG. When the synthesized wave 23 obtained by synthesizing the reflected wave 21 with the direct wave 22 is received by the antenna unit 2, the C / A code is shifted by ± 0.5 bits when the phase of the C / A code is in phase. The correlation values are not the same, and the C / A code phase cannot be matched.

図3からも分かるように、C/Aコードは、1.5bit以上遅れた反射波については、その影響をほとんど受けない。したがって、C/Aコードは、1.023Mbpsのビットレートで光速で伝搬されるため、約450m以上遅れた反射波の影響をほとんど受けない。つまり、C/Aコードは、遠くの建物で反射した反射波よりも近くの建物で反射した反射波に強い影響を受ける。   As can be seen from FIG. 3, the C / A code is hardly affected by the reflected wave delayed by 1.5 bits or more. Therefore, since the C / A code is propagated at the speed of light at a bit rate of 1.023 Mbps, the C / A code is hardly affected by the reflected wave delayed by about 450 m or more. In other words, the C / A code is more strongly influenced by the reflected wave reflected by a nearby building than the reflected wave reflected by a distant building.

このため、測位装置1が高速で移動している場合には、周囲の建物との位置関係が常に変化するため、反射波の影響があったとしても、その影響が短時間で解消し、測位装置1の位置の算出精度に与える影響が極めて小さくなる。   For this reason, when the positioning device 1 is moving at high speed, the positional relationship with surrounding buildings always changes, so even if there is an influence of reflected waves, the influence is eliminated in a short time, and positioning is performed. The influence on the calculation accuracy of the position of the device 1 is extremely small.

一方、測位装置1が低速で移動している場合や停止している場合には、周囲の建物との位置関係がほとんど変わらないため、反射波の影響を長く受けてしまい、測位装置1の位置の算出精度が悪くなってしまう。   On the other hand, when the positioning device 1 is moving at a low speed or is stopped, the positional relationship with the surrounding building is hardly changed, and therefore the influence of the reflected wave is long, and the position of the positioning device 1 The calculation accuracy of becomes worse.

このため、衛星信号選択部6は、速度算出部5によって算出された速度に応じて閾値を変更する。例えば、衛星信号選択部6は、反射波の影響を受けにくい高速移動時では、閾値を低くし、反射波の影響を受けやすい低速移動時または停車時では、閾値を高くする。   Therefore, the satellite signal selection unit 6 changes the threshold according to the speed calculated by the speed calculation unit 5. For example, the satellite signal selection unit 6 lowers the threshold during high-speed movement that is not easily affected by the reflected wave, and increases the threshold during low-speed movement or when the vehicle is stopped that is easily affected by the reflected wave.

一般的な車両からは、総走行距離の積算や、速度メータの表示等の目的で、タイヤの回転数に比例する形でパルス情報が出力される。速度算出部5は、このパルス情報を読み出して、一定の係数を乗算することで測位装置1の移動速度を算出する。   From a general vehicle, pulse information is output in a form that is proportional to the number of rotations of the tire for the purpose of integrating the total travel distance or displaying a speed meter. The speed calculation unit 5 reads the pulse information and multiplies it by a certain coefficient to calculate the moving speed of the positioning device 1.

図4は、測位装置1から見た衛星の仰角と反射波との関係を説明するための概念図である。   FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the elevation angle of the satellite and the reflected wave as viewed from the positioning device 1.

図4に示すように、測位装置1から見た仰角が高い位置にある衛星から送出された電波よりも仰角が低い位置にある衛星から送出された電波の方が影響範囲が広い反射波を発生する。例えば、天頂にある衛星SV1から送出された電波の反射波31は、影響を与える範囲が狭いが、測位装置1から見た仰角が低い位置にある衛星SV2から送出された電波の反射波32は、影響を与える範囲が広くなる。   As shown in FIG. 4, a radio wave transmitted from a satellite with a low elevation angle generates a reflected wave having a wider influence range than a radio wave transmitted from a satellite with a high elevation angle as viewed from the positioning device 1. To do. For example, the reflected wave 31 of the radio wave transmitted from the satellite SV1 at the zenith has a narrow range of influence, but the reflected wave 32 of the radio wave transmitted from the satellite SV2 at a position where the elevation angle viewed from the positioning device 1 is low is , The range of influence is widened.

図5は、測位装置1から見た仰角と衛星までの距離との関係を説明するための概念図である。なお、図5においては、説明を簡単にするため、地球41を半径約6370kmの球とし、衛星42の軌道を高度約20000kmの円軌道とする。   FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the elevation angle viewed from the positioning device 1 and the distance to the satellite. In FIG. 5, for simplicity of explanation, the earth 41 is a sphere having a radius of about 6370 km, and the orbit of the satellite 42 is a circular orbit having an altitude of about 20000 km.

図5から分かるように、測位装置1が位置する観測点43に対して仰角44が大きい位置にある衛星42ほど観測点43までの距離が長くなる。アンテナ部2の指向性を考慮しない場合には、信号レベルは距離の2乗に反比例するため、観測点43に対して仰角44が小さい位置にある衛星42から送信された衛星信号ほど信号レベルが低くなる。   As can be seen from FIG. 5, the distance to the observation point 43 becomes longer as the satellite 42 has a larger elevation angle 44 than the observation point 43 where the positioning device 1 is located. When the directivity of the antenna unit 2 is not taken into account, the signal level is inversely proportional to the square of the distance, so that the signal level of the satellite signal transmitted from the satellite 42 at a position where the elevation angle 44 is small with respect to the observation point 43 is higher. Lower.

このように、反射波の影響を与えやすいのは仰角が小さい位置にある衛星であり、仰角が小さい位置にある衛星ほど信号レベルが小さくなるため、衛星信号選択部6が、反射波の影響を受けやすい低速移動時または停車時で閾値を高くすることによって、仰角が小さい位置にある衛星から送信された衛星信号に基づいて位置算出部7が測位装置1の位置を算出することを防止できる。   As described above, the satellite that is easily affected by the reflected wave is a satellite at a position where the elevation angle is small, and the satellite signal selection unit 6 controls the influence of the reflected wave because the signal level becomes smaller as the satellite is located at a position where the elevation angle is small. By increasing the threshold value during low-speed movement or when the vehicle is easily stopped, it is possible to prevent the position calculation unit 7 from calculating the position of the positioning device 1 based on the satellite signal transmitted from the satellite at a position where the elevation angle is small.

このような本発明の一実施の形態の測位装置1は、反射波の影響を受けやすい低速移動時には閾値を高くし、反射波の影響を受けにくい高速移動時には、閾値を低くすることで、走行速度に応じた最適な閾値を決定することができ、利用者に大きな負担をかけず、測位できる地域を狭くすることなく、反射波による影響を低減することができる。   Such a positioning device 1 according to an embodiment of the present invention increases the threshold during low-speed movement that is easily affected by reflected waves, and lowers the threshold during high-speed movement that is not easily affected by reflected waves. The optimum threshold value according to the speed can be determined, and the influence of the reflected wave can be reduced without imposing a heavy burden on the user and narrowing the area where positioning is possible.

なお、前述したように、衛星信号を受信しているときは、ドップラーシフト周波数を検出している状態であり、ドップラーシフト周波数は、衛星と測位装置1との間の相対速度に等しく、衛星の移動速度は、衛星の軌道情報に基づいて算出できる。   As described above, when the satellite signal is received, the Doppler shift frequency is being detected, and the Doppler shift frequency is equal to the relative speed between the satellite and the positioning device 1, and The moving speed can be calculated based on satellite orbit information.

したがって、速度算出部5は、検出したドップラーシフト周波数から、軌道情報に基づいて算出した衛星の移動速度を引くことにより、測位装置1の移動速度を算出するようにしてもよい。この移動速度は、衛星方向の速度ベクトルであり、複数の衛星について速度ベクトルを求めることにより、測位装置1の移動速度に加えて移動方位を算出することもできる。   Therefore, the speed calculation unit 5 may calculate the moving speed of the positioning device 1 by subtracting the moving speed of the satellite calculated based on the orbit information from the detected Doppler shift frequency. This moving speed is a speed vector in the satellite direction, and the moving direction can be calculated in addition to the moving speed of the positioning device 1 by obtaining the speed vector for a plurality of satellites.

例えば、ポータブルナビゲーションのように、車速パルスが入力されない測位装置1においては、閾値を決定するための移動速度が取得できない。本発明の測位装置は、車両用のものを想定しており、車両の移動速度は、時間的に見ると大きな変化が発生しない。したがって、速度算出部5は、車速パルスが入力されていない場合には、例えば1秒前に得られた軌道情報に基づいて算出した移動速度を用いて、閾値を決定するようにしてもよい。   For example, in a positioning device 1 that does not receive a vehicle speed pulse, such as portable navigation, a moving speed for determining a threshold value cannot be acquired. The positioning device of the present invention is assumed to be for a vehicle, and the moving speed of the vehicle does not change greatly when viewed in time. Therefore, when the vehicle speed pulse is not input, the speed calculation unit 5 may determine the threshold value using, for example, the moving speed calculated based on the trajectory information obtained one second before.

以上のように、本発明にかかる測位装置は、利用者に大きな負担をかけず、測位できる地域を狭くすることなく、反射波による影響を低減することができるという効果を有し、例えば、GPSを代表とするGNSSに適用される測位装置等として有用である。   As described above, the positioning device according to the present invention has an effect that the influence of the reflected wave can be reduced without placing a heavy burden on the user and without narrowing the area where positioning can be performed. It is useful as a positioning device applied to GNSS represented by

本発明の一実施の形態における測位装置のブロック図The block diagram of the positioning apparatus in one embodiment of this invention C/Aコードの特性を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining the characteristics of C / A code C/Aコードに対する反射波の影響を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining the influence of reflected waves on the C / A code 測位装置から見た衛星の仰角と反射波との関係を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining the relationship between the elevation angle of the satellite and the reflected wave as seen from the positioning device 測位装置から見た衛星の仰角と衛星までの距離との関係を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining the relationship between the elevation angle of the satellite and the distance to the satellite as seen from the positioning device 従来の測位装置のブロック図Block diagram of a conventional positioning device

符号の説明Explanation of symbols

1 測位装置
2、11 アンテナ部
3、12 信号処理部
4、13 測位部
5 速度算出部
6、15 衛星信号選択部
7、16 位置算出部
17 地図データ格納部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positioning device 2, 11 Antenna part 3, 12 Signal processing part 4, 13 Positioning part 5 Speed calculation part 6, 15 Satellite signal selection part 7, 16 Position calculation part 17 Map data storage part

Claims (5)

複数の衛星によって送信された衛星信号の信号レベルと閾値とを比較することによって前記衛星信号を選択し、選択した衛星信号に基づいて測位する測位装置において、
前記測位装置の移動速度に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段を備えたことを特徴とする測位装置。
In a positioning device that selects the satellite signal by comparing the signal level of a satellite signal transmitted by a plurality of satellites with a threshold value, and performs positioning based on the selected satellite signal,
A positioning device comprising threshold changing means for changing the threshold according to a moving speed of the positioning device.
前記閾値変更手段は、前記移動速度が高くなるにつれて前記閾値を低くすることを特徴とする請求項1に記載の測位装置。 The positioning device according to claim 1, wherein the threshold value changing unit lowers the threshold value as the moving speed increases. 前記閾値変更手段は、前記移動速度が低くなるにつれて前記閾値を高くすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の測位装置。 The positioning device according to claim 1, wherein the threshold value changing unit increases the threshold value as the moving speed decreases. 前記閾値変更手段は、前記測位装置が設けられた車両によって出力される車速パルスに基づいて前記移動速度を算出することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の測位装置。 The positioning device according to any one of claims 1 to 3, wherein the threshold value changing means calculates the moving speed based on a vehicle speed pulse output by a vehicle provided with the positioning device. 前記閾値変更手段は、前記測位装置の測位結果に基づいて前記移動速度を算出することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の測位装置。 The positioning device according to any one of claims 1 to 3, wherein the threshold value changing unit calculates the moving speed based on a positioning result of the positioning device.
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