JP2007187592A - 測位用演算装置及び電離層遅延量算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測位を行う時間帯や受信機から見える衛星の状況に応じて、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量推定と、２周波による電離層遅延量推定とを混合して使用し、正確な電離層遅延量を算出することができる測位用演算装置及び電離層遅延量算出方法を提供することを目的とする。
【解決手段】所定の時間に同じ衛星を用いて算出した、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量と２周波による電離層遅延量との差から、擬似距離の観測量に含まれる受信機固有の周波数間バイアスを算出する。そして、ＩＦＢを除去した擬似距離を使った２周波による電離層遅延量とＧＰＳモデルによる電離層遅延量とから、これらの値のいずれかを選択、あるいは加重平均することにより、測位演算時に使用する電離層遅延量を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＧＰＳ（Global positioning system）等のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）で使用される受信機において周波数間バイアス（inter frequency bias）を推定する技術に関する。

従来、電離層遅延量を推定するための方法は、大別して２通りある。その一つはＧＰＳ等の衛星から航法メッセージで放送されるパラメータを使用する方法（以下、適宜「ＧＰＳモデルを用いた電離層遅延量推定」と称する。）であり、もう一つは同じ衛星から送信される２周波の信号から得た擬似距離（例えばＬ１波とＬ２波）を用いて計算で求める方法（以下、適宜「２周波を用いた電離層遅延量推定」と称する。）である。なお、このＧＰＳモデルを用いた電離層遅延量推定及び２周波を用いた電離層遅延量推定についての具体的な方法は、例えば非特許文献１に開示されている。
Navstar GPS Space Segment/Navigation User Interfaces", IS-GPS-200 Revision D, 7 December 2004

しかしながら、前記ＧＰＳモデルを用いた電離層遅延量推定では、推定された電離層遅延量に含まれる誤差が電離層の状態に応じて変化する。そのため、この電離層推定値を用いて測位を行う場合には、測位を行う季節や時間によって測位結果が異なるという問題がある。

一方で、２周波を用いた電離層遅延量推定では、電離層の状態に応じて、電離層遅延量に含まれる誤差が変化することはないが、受信機内バイアスが周波数毎に異なることから周波数間バイアス（inter frequency bias（以下、ＩＦＢと称する。））と呼ばれる、各受信機固有の受信機バイアスが擬似距離の観測量に含まれることとなる。

以下、このＩＦＢについて説明する。
一般に、衛星からの擬似距離は以下の（１）式で定義される。なお、（１）式では、衛星からＬ１波（Ｌ１ Ｃ／Ａ）とＬ２波（Ｌ２Ｐ（Ｙ）、またはＬ２Ｃ）が送信される例を示し、Ｌ１−Ｌ２間のＩＦＢを単にＩＦＢとしている。

また、２周波を用いた電離層遅延量推定で得られる電離層遅延量IONO_PR(t)は、（２）式のように表される。

上記（１）式、（２）式からIONO_PR(t)を計算すると、ＩＦＢ／（１−γ₁₂）の項が、誤差として電離層遅延量IONO_PR(t)に含まれることとなる。この電離層遅延量IONO_PR(t)に含まれるＩＦＢは受信機固有の値であるため、衛星からのすべての信号処理結果に対して同じ値の誤差がのることになる。そのため、２周波を用いた電離層遅延量推定のみで電離層補正を行う場合、位置の推定値にはほとんど影響を与えない。また、受信機のクロックオフセットの推定値についても、２周波を用いた電離層遅延量推定のみで電離層補正を行う場合には常に定常的なＩＦＢ分の誤差がのることになるため、タイムトランスファーなどの用途に用いる場合であっても問題が生じることはない。なお、このことは電離層フリーの擬似距離の場合も同様である。

しかしながら、上記効果が得られるのは測位に使用する全衛星について２周波の信号が受信でき、そのすべてに対して２周波を用いた電離層遅延量推定による電離層補正を行う場合に限られる。すなわち、測位に使用する全衛星について同じ周波数バンドの擬似距離が得られることが必要となる。そのため、例えば1つの周波数の信号しか受信できていない衛星については、その衛星を測位に使用することができず、測位に使用できる衛星数に大きな制約が加わるという問題がある。

また、２周波を用いた電離層遅延量の算出精度は、衛星から送信される測位用信号の観測量誤差に依存する。そのため、ＧＰＳモデルを用いて正確な電離層遅延量の推定ができる時間帯や、受信機から見える衛星の位置（仰角等の条件）等の条件によっては、２周波を用いて推定した電離層遅延量の方がＧＰＳモデルを用いて推定した電離層遅延量よりも誤差が大きくなる場合がある。

そのため、測位を行う時間帯や受信機から見える衛星の仰角等の条件に応じてＧＰＳモデルを用いた電離層遅延量推定と、２周波を用いた電離層遅延量推定とを混合して測位を行うことが好適である。しかしながら、ＧＰＳモデルを用いた電離層遅延量推定と、２周波を用いた電離層遅延量推定とは、ＩＦＢの影響でオフセット誤差を持つかどうかが異なるため、仮にこのような測位を行ったとしても受信機の位置推定及び受信機のクロックオフセットの推定を正確に行うことができないという問題がある。

特に、タイムトランスファーなど、時刻を正確に求める用途の受信機においては、両者を混合して用いると、図５に示すようにＧＰＳモデルを用いた電離層遅延量推定を使用した時間帯と２周波を用いた電離層遅延量推定を使用した時間帯との間で、ＩＦＢに起因する受信機のクロックオフセットの不連続（ジャンプ）が生じてしまうという問題がある。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、受信機のクロックオフセットの不連続を生じさせることなく、測位を行う時間帯や受信機から見える衛星等の状況に応じて電離層遅延量の推定方法を切替えることができる測位用演算装置及び電離層遅延量算出方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は同じ衛星から送信される測位用信号を用いて、ＧＰＳモデルを用いた電離層遅延量推定と２周波を用いた電離層遅延量推定とを行い、所定時間におけるこれらの値の差をとることを特徴とする。これにより、擬似距離の観測量に含まれる受信機固有の周波数間バイアス（ＩＦＢ）を算出することが可能になる。

この周波数間バイアスを算出する所定時間は、ＧＰＳモデルを用いた電離層遅延量推定によって得られる電離層遅延量が真値に近い時間帯であり、一定時間における平均をとることによってより精度よくＩＦＢを算出することが可能になる。

また、この算出したＩＦＢを除去した擬似距離を使って２周波による電離層遅延量推定を行うことにより、測位を行う時間帯や受信機から見える衛星の状況に応じて、衛星ごとに、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量推定と２周波による電離層遅延量推定とを混合して使用することができる。また１周波の信号しか受信できていない衛星も測位に使用できるので、測位精度や測位頻度の向上にもつながる。

ところで、擬似距離を使った２周波による電離層遅延量推定にはノイズ成分が多分に含まれる。そのため、本発明は２周波による電離層遅延量推定で推定した電離層遅延量をＡＤＲ（Accumulated Delta Range）の時間変化を用いて平滑化処理を行うことを特徴とする。これにより、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量と２周波による電離層遅延量との差のランダム誤差成分をより低減することが可能になる。

また、予めＩＦＢを算出しておき、算出したＩＦＢを記憶部に持たせておくことにより、ＩＦＢを算出することなしにＩＦＢを使用することができるため、従来の受信機より測位精度や測位頻度の向上が期待できる。

本発明によれば、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量が真値に近い時間帯に、同じ衛星を用いて算出した、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量と２周波による電離層遅延量との差をとることによって、擬似距離の観測量に含まれる受信機固有のＩＦＢを算出することができる。

また、算出したＩＦＢを除去した擬似距離を使って２周波による電離層遅延量推定を行うことにより、測位を行う時間帯や受信機から見える衛星の状況に応じて、衛星ごとに、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量推定と２周波による電離層遅延量推定とを混合して使用することができる。また１周波の信号しか受信できていない衛星も測位に使用できるので、測位精度や測位頻度の向上にもつながる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１による測位用演算装置について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態１による測位用演算装置の構成を示すブロック図である。
図１において、本発明の実施の形態１による測位用演算装置は、ＧＰＳアンテナ１と、第１の電離層遅延量推定部２と、第２の電離層遅延量推定部３と、ＩＦＢ算出部４と、第３の電離層遅延量推定部５と、電離層遅延量算出部６と、測位演算部７とからなる。
なお、ここで説明する各構成要素の演算処理は実際にはＣＰＵ等の中央演算処理装置により実現される。また、以下の説明ではＧＰＳを例に挙げて説明するが、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＧＡＬＩＬＥＯ、或いは、準天頂衛星等の他のＧＮＳＳシステムにおいても本発明を同様に適用可能である。

ＧＰＳアンテナ１は、衛星から送信される測位用信号を受信する受信部であり、少なくとも２つ以上の周波数の信号を受信可能なアンテナである。なお、本発明の実施形態では衛星からＬ１波とＬ２波の２種類の周波数信号が送信され、ＧＰＳアンテナ１でこれらの信号を受信できるものとして説明を行う。

第１の電離層遅延量推定部２は、ＧＰＳアンテナ１で受信した信号に重畳された航法メッセージに含まれるパラメータを使用して電離層遅延量を推定する（以下、この第１の電離層遅延量推定部２で推定した電離層遅延量を適宜「ＧＰＳモデルによる電離層遅延量」と称する。）。

第２の電離層遅延量推定部３は、ＧＰＳアンテナ１で受信した信号のうち、同じ衛星から送信された異なる周波数信号を受け、異なる周波数の信号毎に得られる擬似距離を使って電離層遅延量を推定する（以下、この第２の電離層遅延量推定部３で推定した電離層遅延量を適宜「２周波による電離層遅延量」と称する。）。ここでは、衛星からＬ１波とＬ２波の２種類の周波数信号が送信されているため、第２の電離層遅延量推定部３は、Ｌ１波とＬ２波それぞれから得られる擬似距離に基づいて、前述の（１）、（２）から２周波を用いた電離層遅延量を推定する。

ＩＦＢ算出部４は、所定の時間に、第１の電離層遅延量推定部２及び第２の電離層遅延量推定部３で推定した同じ衛星に対する電離層遅延量を用いて周波数間バイアス（ＩＦＢ）を算出する周波数間バイアス算出部である。ＩＦＢ算出部４は、所定の時間に同じ衛星を用いて、第１の電離層遅延量推定部２と第２の電離層遅延量推定部３で推定した電離層遅延量との差を算出することにより、擬似距離の観測量に含まれる受信機固有の周波数間バイアスを得る。その後、ＩＦＢ算出部４は算出したＩＦＢをＩＦＢ記憶部に記憶する。
なお、ここではＬ1波とＬ２波の擬似距離が得られているすべての衛星について、第１の電離層遅延量推定部２及び第２の電離層遅延量推定部３でそれぞれ電離層遅延量を推定し、その差の平均を取ることにより受信機固有のＩＦＢを算出するものについて説明する。

第３の電離層遅延量推定部５は、ＩＦＢ算出部４の記憶部に保持されたＩＦＢの値を取得し、ＩＦＢを除去した擬似距離を使って第２の電離層遅延量推定部３と同様の演算処理を行うことにより、電離層遅延量を推定する。（以下、この第３の電離層遅延量推定部５で推定した電離層遅延量を適宜「ＩＦＢを使った２周波による電離層遅延量」と称する。）。

電離層遅延量算出部６は、第３の電離層遅延量推定部５で推定した電離層遅延量の平滑化処理を行うとともに、第１の電離層遅延量推定部２で推定した電離層遅延量と、平滑化後の第３の電離層遅延量推定部５で推定した電離層遅延量とを用いて、測位演算時に使用する電離層遅延量を算出する。この測位演算部７に与える電離層遅延量は、種々の方法を用いて算出することができる。例えば、測位を行う時間帯や受信機から見える衛星の仰角等の条件に応じて、第１の電離層遅延量推定部２で推定した電離層遅延量と、第３の電離層遅延量推定部５で推定した電離層遅延量とを選択し、これを測位演算部７に与える電離層遅延量としてもよい。また、何れかを選択するのではなく、これらの値の加重平均をとるようにしてもよい。なお、この電離層遅延量は衛星ごとに独立に算出される。

何れの値を選択するかの決定、或いは加重平均を行う際の重み付け量の決定は、第１の電離層遅延量推定部２及び第２の電離層遅延量推定部３でそれぞれ得られる電離層遅延量推定値の信頼度を基準として行う。例えば、ＧＰＳモデルを用いた電離層遅延量推定が２周波を用いた電離層遅延量推定よりも真値に近いと考えられる時間帯（特に夜間など）については、ＧＰＳモデルを用いて推定した電離層遅延量を優先的に使用し、その他の時間帯は２周波を用いて推定した電離層遅延量を優先的に使用するようにすればよい。また、受信機から見える衛星の仰角が低いような場合には観測誤差が大きいため、観測誤差の影響を受けにくいＧＰＳモデルを用いて推定した電離層遅延量を優先的に使用するようにすればよい。逆に衛星の仰角が高い場合には２周波を用いて推定した電離層遅延量を優先的に使用するようにすればよい。

また、同じ衛星から２周波の信号を受信できない場合には、第３の電離層遅延量推定部５からの電離層遅延量が得られないため、ＧＰＳモデルを使用して推定した電離層遅延量を電離層遅延量算出部６の算出値として使用するようにすればよい。

測位演算部７は、ＧＰＳアンテナ１で受信した測位用信号及び電離層遅延量算出部６で算出した電離層遅延量に基づいて測位演算を行う。

次に、本発明の実施の形態１による測位用演算装置の動作について説明する。
ＧＰＳアンテナ１で受信された測位用信号は、第１の電離層遅延量推定部２、第２の電離層遅延量推定部３、第３の電離層遅延量推定部５、及び測位演算部７に出力される。

第１の電離層遅延量推定部２では、ＧＰＳアンテナ１で受信した信号に重畳された航法メッセージに含まれるパラメータを使用して電離層遅延量が推定される。そして、推定された電離層遅延量（ＧＰＳモデルによる電離層遅延量）は、ＩＦＢ算出部４及び電離層遅延量算出部６に出力される。

また、第２の電離層遅延量推定部３では、ＧＰＳアンテナ１で受信した信号のうち、同じ衛星から送信されるＬ１波とＬ２波の信号から得られる２つの擬似距離を用いて電離層遅延量が推定される。そして、推定された電離層遅延量（２周波による電離層遅延量）はＩＦＢ算出部４に出力される。

次に、ＩＦＢ算出部４では、所定の時間に同じ衛星を用いて第１の電離層遅延量推定部２及び第２の電離層遅延量推定部３で推定した電離層遅延量の差から、受信機固有の周波数間バイアスが算出される。

以下、このＩＦＢ算出部４が行う処理について図２を用いてさらに詳細に説明する。
図２は、本発明の実施の形態１によるＩＦＢ算出部４の処理内容を説明するためのフローチャートである。

ＩＦＢ算出部４は、先ず現在時刻が深夜０時〜２時であるかを判断する（ステップＳ１０１）。この深夜０時〜２時の時間は、ＩＦＢを推定する区間として予め測位用演算装置に設定された時間である。ＩＦＢを推定する時間帯（ここでは深夜０時〜２時）である場合には、ステップＳ１０２に行く。

ここで、ＩＦＢを推定する区間の条件としては、ＧＰＳモデルを用いて推定される電離層遅延量が真値に近いことが条件であり、ＩＦＢを推定する区間はここで示した深夜０時〜２時の時間にかぎられるものではない。例えば、１４時付近においてもＧＰＳモデルで推定した電離層遅延量は平均して真値とよく一致することが確認できており、また、ＩＦＢを推定する区間も所定時刻の前後１０分、３０分、或いは１時間等、自由に設定することが可能である。なお、時刻情報は、受信機内部にある時刻管理部から取得することができる。

次に、ＩＦＢ算出部４は、現在時刻が深夜０時であるかを判断する（ステップＳ１０２）。０時である場合には、後述するＧＰＳモデルによる電離層遅延量の累積加算値及び２周波による電離層遅延量の累積加算値を初期化（ステップＳ１０３）し、ステップＳ１０４、ステップＳ１０６に行く。なお、この初期化処理は、ステップＳ１０９で説明するＩＦＢの算出処理終了時など、他のタイミングで行ってもよい。

次に、ＩＦＢ算出部４は、Ｌ1波とＬ２波の擬似距離が得られているすべての衛星について、第１の電離層遅延量推定部２で算出されたＧＰＳモデルによる電離層遅延量を取得（ステップＳ１０４）し、取得した値を累積加算していく（ステップＳ１０５）。

また、ＩＦＢ算出部４は、同様に、Ｌ1波とＬ2波の擬似距離が得られているすべての衛星について、第２の電離層遅延量推定部３で算出された２周波による電離層遅延量を取得し（ステップＳ１０６）、取得した値を累積加算していく（ステップＳ１０７）。

この処理は、ＩＦＢを推定する時間帯が終了するまで繰り返され、ＩＦＢを推定する時間帯の終了時刻である２時になった時点（ステップＳ１０８）で、ＩＦＢの算出処理（ステップＳ１０９）を行う。

ＩＦＢの算出処理（ステップＳ１０９）は、次式（３）の演算処理を行うことにより行われる。

なお、γ₁₂ は、Ｌ１波、Ｌ２波のキャリア周波数の比の自乗であり、次式（ｆ_Ｌ１／ｆ_Ｌ２）²＝（７７／６０）²から算出することができる。 このようにして算出されたＩＦＢは、ＩＦＢ算出部４内の記憶部に記憶され、第３の電離層遅延量推定部５による電離層遅延量推定の際に使用される。

なお、ここでは、ＩＦＢの算出タイミングについては触れなかったが、ＩＦＢは最初の一回のみ算出して同じ値を第３の電離層遅延量推定部５で使用し続けてもよいし、一定の周期、例えば一日ごとにＩＦＢを算出し続け、算出された複数のＩＦＢの平均値を第３の電離層遅延量推定部５で使用するようにしてもよい。

ＩＦＢ算出部４でＩＦＢが算出されると、第３の電離層遅延量推定部５では、下記（４）式に基づいてＩＦＢ除去した擬似距離を使って電離層遅延量が推定される。なお、右肩添え字のSVNiは衛星番号のindexを示すものである。電離層遅延量は衛星ごとに異なるため、第３の電離層遅延量推定部５では、衛星ごとに（４）式を用いて電離層遅延量が算出される。

また、電離層遅延量算出部６では、第１の電離層遅延量推定部２で推定した電離層遅延量と、第３の電離層遅延量推定部５で推定した電離層遅延量を用いて、測位演算時に使用する電離層遅延量が算出される。

図３は、本発明の実施の形態１による電離層遅延量算出部６の処理内容を説明するためのフローチャートである。
先ず、同じ衛星に対して、第１の電離層遅延量推定部２で推定したＧＰＳモデルによる電離層遅延量と、第３の電離層遅延量推定部５で推定したＩＦＢを使った２周波による電離層遅延量とを取得する（ステップＳ２０１、ステップＳ２０２）。

ＩＦＢを使った２周波による電離層遅延量はノイズが大きいため、次に、取得したＩＦＢを使った２周波による電離層遅延量の平滑化を行う（ステップＳ２０３）

この平滑化の手法としては単純に時間平均をとる手法もあるが、衛星の仰角が低い時など、信号レベルが低いときにＩＦＢを使った２周波による電離層遅延量に大きなランダムノイズが生じることがある。そのため、ここでは、オフセット誤差を生じさせずに平滑化を行うための手法としてＡＤＲ（Accumulated Delta Range）の時間変化を利用した手法を用いる。

先ず、電離層遅延量の単位時間における変化量は、Ｌ１波とＬ２波のＡＤＲの時間差から（５）式のように表すことができる。

これを用いて、時刻ｔの電離層遅延量の最確値は、（６）式のように表すことができる。

なお、ｗはウエイト係数であり、（６）式を最初に計算する時は「１」とし、その後徐々に減らしていく。一例として、最初は１としN秒後はｗ＝１／Ｎとすればよい。また、Ｎが非常に大きくなるとｗはほとんど０になるため、ｗ＝１／１２００程度でリミットをかけておくのが妥当である。

これにより、ＩＦＢを使った２周波による電離層遅延量に含まれるノイズをＡＤＲの時間変化を用いて除去することができる。また、ＩＦＢを使った２周波による電離層遅延量には、ＩＦＢの影響によるオフセット誤差がないため、衛星ごとに独立にどちらかを選択、または加重平均を行った場合であっても、オフセット誤差をもつことなくランダムノイズの影響を低減することができる。

次に、電離層遅延量算出部６は、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量と、スムージングを行ったＩＦＢを使った２周波による電離層遅延量とから、これらのうちの何れかを選択、あるいはこれらの加重平均をとることにより、測位演算時に使用する電離層遅延量を算出する（ステップＳ２０４）。

この選択あるいは加重平均の重み付け量決定のための要素は、例えば、電離層遅延量を算出する時間帯や、受信機から見える衛星の仰角などがある。また、一方の電離層遅延量の推定値しか得られていないような場合には、得られている電離層遅延量を測位演算時に使用する電離層遅延量としてもよい。

このようにして、電離層遅延量算出部６により電離層遅延量が算出されると、算出された電離層遅延量は測位演算部７に出力される。測位演算部７では、ＧＰＳアンテナ１で受信した測位用信号と電離層遅延量算出部６から出力された電離層遅延量に基づいて、測位演算が行われ、測位結果が出力される。

次に、衛星ごとにＧＰＳモデルによる電離層遅延量補正と２周波による電離層遅延量補正とを切替えた場合の、ＩＦＢ誤差が測位結果の位置誤差に及ぼす影響について説明する。

例えば、４衛星を用いて測位する際に、３衛星は２周波による電離層補正を使用し、残りの１衛星については１周波しか受信できないためＧＰＳモデルによる電離層補正を行った場合について考える。なお、ＩＦＢの値は１０ｎｓ（＝３ｍ）、４衛星のＰＤＯＰは３とする。

上記の条件で測位すると、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量と２周波による電離層遅延量との差が、ＧＰＳモデルにより電離層補正を行っている衛星の擬似距離に対するオフセット誤差になる。このオフセットの量は、

すなわち、３×１．５４＝４．６３（ｍ）となる。これをＰＤＯＰ３で測位すると、位置誤差としては最悪３×４．６３3＝１３．９（ｍ）のオフセット誤差をもつことになる。

現状のＧＰＳのシステムでは、擬似距離の精度（電離層補正としてＧＰＳモデルを使用）が４〜５（ｍ）であり、ＰＤＯＰ３では測位結果の位置誤差の標準偏差は悪くても１５ｍ程度である。これに対し、上記のように１４（ｍ）のオフセット誤差がのれば測位結果の精度は非常に悪くなる。しかもこの値は時間的に平均をとることによっても取り除くことができない。

一方で、本発明を用いてＩＦＢを推定していれば、ＧＰＳモデルによる電離層補正と２周波による電離層補正にオフセット誤差が生じないようにすることができるので、上記の１４ｍの誤差をなくすことが可能になる。また、本発明を用いれば測位に使用できる衛星数が増えるため、結果として測位精度や測位頻度を上げることも期待できる。

以上のように、本発明の実施の形態１による測位用演算装置によれば、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量が真値に近い時間帯に、同じ衛星を用いて算出した、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量と２周波による電離層遅延量との差をとることにより、擬似距離の観測量に含まれる受信機固有のＩＦＢを算出することができる。

また、この算出したＩＦＢを除去した擬似距離を使って２周波による電離層遅延量を推定することにより、測位を行う時間帯や受信機から見える衛星の状況に応じて、衛星ごとに、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量推定と２周波による電離層遅延量推定とを混合して使用することが可能になる。また測位に使用できる衛星数が増えるため、測位精度や測位頻度を向上させることが可能になる。

なお、前述した本発明の実施の形態１では、衛星からＬ１波とＬ２波が送信されるものを例にあげて説明したが、衛星から送信される測位用信号の周波数は２周波に限られない。衛星から送信される測位用信号の周波数が３周波以上である場合であっても、２周波の場合と同様にＩＦＢを推定することができる。

すなわち、下記に示す（８）式から、ＩＦＢを推定する区間でＩＯＮＯを既知（＝ＧＰＳモデルによる電離層遅延量）として、ＩＦＢ_１５とＩＦＢ_２５をそれぞれ算出するようにすればよい。なお、ＩＦＢの算出処理については図２を用いて説明した処理と同様であるためここでは説明を省略する。

また、このようにして求めたＩＦＢ_１５とＩＦＢ_２５を用いて電離層遅延量を算出することにより、２周波の場合と同様に、測位を行う時間帯や受信機から見える衛星の仰角等の状況に応じて、衛星ごとに、ＧＰＳモデルによる電離層遅延量推定と２周波による電離層遅延量推定とを混合して使用することが可能になる。また測位に使用できる衛星数が増えるため測位精度や測位頻度を向上させることも可能になる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２による測位用演算装置について説明する。
図４は本発明の実施の形態２による測位用演算装置の構成を示すブロック図である。

図４において、本発明の実施の形態２による測位用演算装置は、ＧＰＳアンテナ１と、第１の電離層遅延量推定部２と、第３の電離層遅延量推定部５と、電離層遅延量算出部６と、測位演算部７と、ＩＦＢ記憶部１１とからなる。なお、前述した本発明の実施の形態１による測位用演算装置と同じ構成要素については同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。

ＩＦＢ記憶部１１は、前記実施の形態１で説明したＩＦＢ算出部４によって予め算出されたＩＦＢを記憶しておくメモリである。例えば、製品出荷前に外付けのＩＦＢ算出装置１００を用いて予めＩＦＢを算出し、算出したＩＦＢをＩＦＢ記憶部１１に記憶させておく。

外付けのＩＦＢ算出装置１００は、第１の電離層遅延量推定部２で推定されるＧＰＳモデルによる電離層遅延量と、ＩＦＢ値を０とした場合に第３の電離層遅延量推定部５で推定される２周波による電離層遅延量とを測位用演算装置から読み出す。そして、読み出した値を用いて前記実施の形態１で説明した手法によりＩＦＢを算出し、算出したＩＦＢをＩＦＢ記憶部に記憶させる。

これにより、ＩＦＢを算出する時間帯を経ないでもＩＦＢを使った２周波の電離層補正量を使用することができ、従来の受信機より測位精度や測位頻度の向上が期待できる。

なお、前述した実施形態１、２は最良の実施形態の一例であって、本発明の要旨を損なわない範囲で種々の変更が可能であり、本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施の形態１による測位用演算装置の構成の一例を示すブロック図 本発明の実施の形態１による測位用演算装置のＩＦＢ算出部の処理内容を説明するためのフローチャート 本発明の実施の形態１による測位用演算装置の電離層遅延量算出部の処理内容を説明するためのフローチャート 本発明の実施の形態２による測位用演算装置の構成の一例を示すブロック図 受信機に発生するクロックオフセットを示す図

符号の説明

１ ＧＰＳアンテナ
２ 第１の電離層遅延量推定部（ＧＰＳモデル）
３ 第２の電離層遅延量推定部（２周波）
４ ＩＦＢ算出部
５ 第３の電離層遅延量推定部（ＩＦＢを使った２周波）
６ 電離層遅延量算出部
７ 測位演算部
１１ ＩＦＢ記憶部
１００ ＩＦＢ算出装置

Claims (8)

1. 衛星から送信される測位用信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した信号に重畳された航法メッセージに含まれるパラメータを使用して電離層遅延量を推定する第１の電離層遅延量推定部と、
   前記アンテナで受信した信号のうち、同じ衛星から送信された複数の周波数信号から得られる、複数の擬似距離を使って電離層遅延量を推定する第２の電離層遅延量推定部と、
   所定の時間に前記第１、２の電離層遅延量推定部で推定した同じ衛星に対する電離層遅延量の差から、擬似距離に含まれる周波数間バイアスを算出する周波数間バイアス算出部と、
   前記周波数間バイアスを除去した前記擬似距離を使って電離層遅延量を推定する第３の電離層遅延量推定部と、
   前記第１の電離層遅延量推定部で推定した電離層遅延量と前記第３の電離層遅延量推定部で推定した電離層遅延量とに基づいて電離層遅延量を算出する電離層遅延量算出部とを備えることを特徴とする測位用演算装置。
2. 請求項１に記載の測位用演算装置において、
   前記周波数間バイアスを算出する所定時間は、前記第１の電離層遅延量推定部で推定される電離層遅延量が真値に近い時間帯であることを特徴とする測位用演算装置。
3. 請求項１又は２に記載の測位用演算装置において、
   前記電離層遅延量算出部は、前記第３の電離層遅延量推定部で推定された電離層遅延量をＡＤＲの時間変化を用いて平滑化処理を行い、平滑化した値と前記第１の電離層遅延量推定部で推定した電離層遅延量とを用いて電離層遅延量を算出することを特徴とする測位用演算装置。
4. 衛星から送信される測位用信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した信号に重畳された航法メッセージに含まれるパラメータを使用して電離層遅延量を推定する第１の電離層遅延量推定部と、
   擬似距離の観測量に含まれる受信機固有の周波数間バイアスを記憶する記憶部と、
   前記周波数間バイアスを除去した、同じ衛星から送信された複数の周波数信号から得られる複数の擬似距離を使って電離層遅延量を推定する第３の電離層遅延量推定部と、
   前記第１の電離層遅延量推定部で推定した電離層遅延量と前記第３の電離層遅延量推定部で推定した電離層遅延量とに基づいて電離層遅延量を算出する電離層遅延量算出部とを備えることを特徴とする測位用演算装置。
5. 請求項１又は４に記載の測位用演算装置において、
   前記電離層遅延量算出部は、前記第１の電離層遅延量推定部で推定した電離層遅延量と、前記第３の電離層遅延量推定部で推定した電離層遅延量の何れか、又はこれらの加重平均値を電離層遅延量とすることを特徴とする測位用演算装置。
6. 衛星から送信される測位用信号を受信するステップと、
   前記受信した信号に重畳された航法メッセージに含まれるパラメータを使用して電離層遅延量を推定する第１の電離層遅延量推定ステップと、
   前記受信した信号のうち、同じ衛星から送信された複数の周波数信号から得られる、複数の擬似距離を使って電離層遅延量を推定する第２の電離層遅延量推定ステップと、
   所定の時間に前記第１、２の電離層遅延量推定ステップで推定した同じ衛星に対する電離層遅延量の差から、前記擬似距離の観測量に含まれる周波数間バイアスを算出する周波数間バイアス算出ステップと、
   前記周波数間バイアスを除去した前記擬似距離を使って電離層遅延量を推定する第３の電離層遅延量推定ステップと、
   前記第１の電離層遅延量推定ステップで推定した電離層遅延量と前記第３の電離層遅延量推定ステップで推定した電離層遅延量とに基づいて電離層遅延量を算出する電離層遅延量算出ステップとを含むことを特徴とする電離層遅延量算出方法。
7. 衛星から送信される測位用信号を受信するステップと、
   前記受信した信号に重畳された航法メッセージに含まれるパラメータを使用して電離層遅延量を推定する第１の電離層遅延量推定ステップと、
   予め記憶されている、擬似距離の観測量に含まれる受信機固有の周波数間バイアスを読み出す読み出しステップと、
   前記周波数間バイアスを除去した、同じ衛星から送信された複数の周波数信号から得られる、複数の擬似距離を使って電離層遅延量を推定する第３の電離層遅延量推定ステップと、
   前記第１の電離層遅延量推定ステップで推定した電離層遅延量と前記第３の電離層遅延量推定ステップで推定した電離層遅延量とに基づいて電離層遅延量を算出する電離層遅延量算出ステップとを含むことを特徴とする電離層遅延量算出方法。
8. 請求項６又は７に記載の電離層遅延量算出方法において、
   前記電離層遅延量算出ステップは、前記第１の電離層遅延量推定ステップで推定した電離層遅延量と、前記第３の電離層遅延量推定ステップで推定した電離層遅延量の何れか、又はこれらの加重平均値を電離層遅延量とすることを特徴とする電離層遅延量算出方法。
   

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