JP2008145274A - Reliability indicating device in radio navigation system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、無線航法システムにおける信頼性指示装置を備えたユーザ受信機に関するもので、特に、無線航法システムが放送する位置情報の信頼性水準を、ユーザ側において、それぞれユーザ毎に必要とする信頼性水準に変更可能な無線航法システムにおける信頼性指示装置に関するものである。 The present invention relates to a user receiver provided with a reliability indication device in a radio navigation system, and in particular, the reliability required for each user on the user side for the reliability level of position information broadcast by the radio navigation system. The present invention relates to a reliability indicating device in a radio navigation system that can be changed to a sex level.
現在、従来型の無線航法システムでは、ユーザが得ることの出来る位置情報の信頼性に関する情報が、リアルタイムに放送されるシステムはない。又、GPSを用いたシステムでは、GPS衛星に不測の事態が発生するとシステムが異常な位置情報を出力する場合がある。そこで、民間航空用として必要とされるインテグリティを確保するためのシステムは、いくつかあるが、ICAO(International Civil Aviation Organization:国際民間航空機関)の補強システムで採用されている衛星航法システムでは、位置情報の信頼性に関する情報を放送するプロテクションレベル方式がある。これは、サービスエリア内の任意のユーザ位置における測位誤差に99.99999%の信頼限界(プロテクションレベルPL:Protection Level)を与えて、インテグリティを達成している。 At present, in the conventional radio navigation system, there is no system that broadcasts information on the reliability of position information that can be obtained by the user in real time. Further, in a system using GPS, when an unexpected situation occurs in a GPS satellite, the system may output abnormal position information. Therefore, there are several systems to ensure the integrity required for civil aviation. There is a protection level method that broadcasts information on the reliability of information. This achieves integrity by giving a 99.99999% confidence limit (protection level PL) to the positioning error at any user position in the service area.
プロテクションレベルレベル方式としては、SBAS(Satellite-Based Augmentation System:静止衛星型衛星航法補強システム)及びGBAS(Ground-Based Augmentation System:地上型衛星航法補強システム)があるが、いずれのシステムもユーザの信頼性水準(インテグリティリスク)は、民間航空業界向けに一定値(10−7)に固定されている。 Protection level level systems include SBAS (Satellite-Based Augmentation System) and GBAS (Ground-Based Augmentation System), both of which are trusted by users. The sex level (integrity risk) is fixed at a fixed value (10 −7 ) for the civil aviation industry.
このプロテクションレベル方式では、ユーザ側の信頼性水準は一定値に固定されているので、システムからユーザに放送される情報は、位置情報に含まれる測位誤差の信頼限界に関する情報である。即ち、システムからユーザが実際に得る位置情報には、ユーザ自身の航法に利用可能か否かをユーザ側で判断し、決定するための信頼性に関する情報(測位誤差の標準偏差sに関する情報等)が含まれている。 In this protection level method, since the reliability level on the user side is fixed to a constant value, the information broadcast from the system to the user is information on the reliability limit of the positioning error included in the position information. That is, the positional information actually obtained by the user from the system is information on reliability for determining and determining whether or not the user can use it for his own navigation (information on the standard deviation s of the positioning error, etc.). It is included.
これは、図5に示すように、無線航法システム60からは、位置情報61と信頼性に関する情報として測位誤差の標準偏差sに関する情報62とが放送されている。これらの情報は、通信回線63を介してユーザ受信機70で受信される。ユーザ受信機70では、ユーザの信頼性水準は一定値に固定されている(ステップ71)。
As shown in FIG. 5, the radio navigation system 60
ユーザ受信機70の許容される測位誤差の最大値をAL(アラートリミット:Alert Limit)、現実の測位誤差がALを超える確率をインテグリティリスク10−7とすると、プロテクションレベルPLは、無線航法システム60から放送されている測位誤差の標準偏差sに関する情報62から計算される(ステップ72)。現実の測位誤差は、下記式(1)で表されなければならない。
Pr(現実の測位誤差>AL)<10−7・・・・・(1)
When the maximum allowable positioning error of the user receiver 70 is AL (Alert Limit) and the probability that the actual positioning error exceeds AL is the
Pr (actual positioning error> AL) <10 −7 (1)
プロテクションレベルPLは、下記式(2)で表されるから、PL<ALである限り(ステップ73)、式(1)が満たされることになり、ユーザ受信機70は利用可能である(ステップ74)。
Pr(現実の測位誤差>PL)<10−7・・・・・(2)
Since the protection level PL is expressed by the following equation (2), as long as PL <AL (step 73), the equation (1) is satisfied and the user receiver 70 can be used (step 74). ).
Pr (actual positioning error> PL) <10 −7 (2)
PL>ALになった場合には(ステップ75)、ユーザ受信機70は利用不可能となり(ステップ76)、このような場合には、必要に応じてユーザに対して警報が出され、ユーザは警報音等で利用不可能を認識する(ステップ77)。 If PL> AL (step 75), the user receiver 70 becomes unavailable (step 76). In such a case, an alarm is issued to the user as necessary, and the user It is recognized that the information cannot be used by an alarm sound or the like (step 77).
なお、SBASサービスプロバイダ側では、サービスエリア内のすべてのユーザに対して、常に式(2)を満たすプロテクションレベルが計算出来ることを保証しなければならない。即ち、ユーザがどのような航法モードあるいはユーザ受信機の許容される測位誤差の最大値ALを持っているかは未知であるから、サービスプロバイダ側では、如何なる地点においても、式(2)を満たすことがインテグリティの必要充分条件となっている。式(2)が成立しない場合には、ユーザの有無や航法モードとは関係なく、この無線航法システムのインテグリティが破綻しているので、ユーザにとって、その航法システムは使用不可能である。 Note that, on the SBAS service provider side, it must be ensured that a protection level that satisfies the formula (2) can always be calculated for all users in the service area. That is, since it is unknown what navigation mode or maximum allowable positioning error AL of the user receiver is available for the user, the service provider side satisfies the equation (2) at any point. Is a necessary and sufficient condition for integrity. If Equation (2) does not hold, the integrity of this radio navigation system is broken regardless of the presence or absence of the user and the navigation mode, so that the navigation system cannot be used by the user.
又、SBASが放送する補強情報は、ユーザ受信機がプロテクションレベルを計算するために必要なインテグリティ(完全性)情報を含むように設計されている。ユーザ受信機は、計算して求めたプロテクションレベルPLが、航法モードにより決まるALより大きい場合には、その航法モードを利用不可としている。
安全に利用できる航法システムを構築するためには、ユーザが得ることが出来る位置情報としては、相当の信頼性を確保することが必須課題である。ユーザの要求する信頼性水準があらかじめ決められている場合には、このプロテクションレベルの計算手順を一通り定めておけば充分対応することが出来る。しかしながら、移動速度や周辺環境の異なるさまざまなユーザが対象となる場合には、ユーザによってそれぞれ求める信頼性水準が異なるため、一定値に固定された信頼性水準に対応するプロテクションレベルだけでは、もっとも高い要求に合わせるしかなく、効率的に対応することができないという問題があった。 In order to construct a navigation system that can be used safely, it is indispensable to ensure considerable reliability as position information that can be obtained by the user. If the reliability level required by the user is determined in advance, it is possible to cope with it by setting a procedure for calculating the protection level. However, when various users with different moving speeds and surrounding environments are targeted, the reliability level required varies depending on the user, so the protection level corresponding to the reliability level fixed at a fixed value alone is the highest. There was a problem that it was not possible to respond efficiently, only to meet the requirements.
又、航法を必要とするユーザの現状は、それほど高い信頼性水準を必要としないユーザが多い。そのため、航空業界以外のユーザが多い場合には、信頼性水準を下げるか、あるいは可変とする必要がある。たとえば、信頼性水準として10−7が求められている場合、日本のSBASに対応するものとして米国が開発したWAAS(Wide Area Augmentation System:広域型衛星航法補強システム)があるが、このWAASのプロテクションレベルは、数10mと大きい。しかしながら、信頼性水準が10−4でよい場合には、プロテクションレベルは10m以下にできる可能性がある。そのため、ユーザが要求する信頼性水準に合わせてプロテクションレベルを計算できる方式が求められている。 In addition, the current state of users who require navigation has many users who do not require a very high reliability level. Therefore, when there are many users outside the aviation industry, it is necessary to lower the reliability level or make it variable. For example, when a reliability level of 10 −7 is required, there is WAAS (Wide Area Augmentation System) developed by the United States as a measure corresponding to Japanese SBAS. The level is as large as several tens of meters. However, when the reliability level may be 10 −4 , the protection level may be 10 m or less. Therefore, there is a need for a method that can calculate the protection level according to the reliability level required by the user.
現在実用化されつつあるシステム(SBASおよびGBAS)でもその信頼性水準は、民間航空業界向けに固定(10−7)されている。このように、不必要に高い信頼性水準が設定されていると、ユーザ側にとっては、稼働率が下がって実用的でないシステムとなってしまうのではないかという問題がある。さらに、不必要に高い信頼性水準に設定されていると、システム全体としてのコストが高くなるという問題もある。 Even in the systems (SBAS and GBAS) that are currently in practical use, the reliability level is fixed (10 −7 ) for the civil aviation industry. In this way, if an unnecessarily high reliability level is set, there is a problem that the operating rate is lowered and the system becomes impractical for the user. Furthermore, if the reliability level is set unnecessarily high, there is a problem that the cost of the entire system increases.
請求項1に係る発明は、無線航法システムは、異常事態を検出できない確率P1に関する情報を補強情報として放送する手段を備え、ユーザは、測位誤差の最大値AL以上の測位誤差が生じる確率P2を設定する手段と、ユーザの要求する信頼性水準を変更可能に設定する手段と、設定した確率P2から定数Kを算出する手段と、無線航法システムが位置情報とともに放送する標準偏差sに関する情報と定数KとからプロテクションレベルPLを計算する手段と、PL<ALを満足するか否かを判断する手段と、を備え、PL<ALの時、無線航法システムが放送している位置情報に関する測位誤差の信頼限界を求めるようにしたものである。
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、ユーザは、PL<ALに関する判断結果を表示する手段を備え、この判断結果に基づいて、無線航法システムが利用可能であるか利用不可能であるかをユーザに表示するようにしたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the user includes means for displaying a determination result regarding PL <AL, and based on the determination result, whether the radio navigation system is usable or not usable. Whether it is possible is displayed to the user.
請求項3に係る発明は、無線航法システムは、達成可能な信頼性水準に関する情報を補強情報として放送する手段を備え、ユーザは、自身の要求する信頼性水準を変更可能に設定する手段と、無線航法システムが放送した達成可能な信頼性水準に関する情報がユーザの要求する信頼性水準を満足するか否かを判断する手段と、を備え、無線航法システムが放送している達成可能な信頼性水準が、ユーザの要求する信頼性水準より大である時、ユーザは、無線航法システムが利用可能であることを認識するようにしたものである。 According to a third aspect of the present invention, the radio navigation system includes means for broadcasting information on the achievable reliability level as reinforcement information, and the user sets the reliability level required by the user to be changeable, Means for determining whether the information about the achievable reliability level broadcast by the radio navigation system satisfies the reliability level required by the user, and the achievable reliability being broadcast by the radio navigation system When the level is greater than the reliability level required by the user, the user recognizes that the radio navigation system is available.
請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明において、ユーザは、要求した信頼性水準を満足するか否かの判断結果を表示する手段を備え、この判断結果に基づいて、無線航法システムが利用可能であるか利用不可能であるかをユーザに表示するようにしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the user includes means for displaying a determination result as to whether or not the requested reliability level is satisfied, and based on the determination result, the radio navigation system is provided. Is displayed to the user as to whether it is available or unavailable.
請求項1に係る発明は、上記のように構成したので、無線航法システムがさまざまな移動速度や周辺環境のユーザに対応できるようにするために、ユーザが要求する信頼性水準に合わせて測位誤差の信頼限界を計算できる。この計算した信頼限界については、これをユーザの必要とする測位誤差の許容範囲と比較することにより無線航法システムの利用の可否をそれぞれのユーザが判断することができ、安全な無線航法システムを実現することができる。
Since the invention according to
又、定常状態の場合、ユーザの測位誤差の最大値AL以上の過大な測位誤差が生じる確率P2については、ユーザが必要とする信頼性水準Rに基づいてユーザ側で決定しているとともに、プロテクションレベルPLの計算に必要となる定数Kは、P2によって決まるから、これをそれぞれのユーザが必要とする信頼性水準に合わせて設定することができ、定数Kを最小限に抑えることが出来る。換言すれば、プロテクションレベルPL(=K*s)を最小限に抑えることが出来、高い稼働率を維持することが出来る。 In the case of steady state, for the probability P 2 of the maximum value AL more excessive positioning error of the positioning error of the user occurs with are determined by the user based on the confidence level R the user needs, constant K required for the calculation of the protection level PL is determined by their P 2, which can each user set in accordance with the reliability level in need, it is possible to suppress the constant K to a minimum . In other words, the protection level PL (= K * s) can be minimized and a high operating rate can be maintained.
請求項2に係る発明は、上記のように構成したので、請求項1に係る発明の効果に加えて、さらに、ユーザは、自身が設定した航法モードが利用可能か否かを、表示手段により判断することが出来る。
Since the invention according to
請求項3に係る発明は、上記のようにしたので、従来は一定値に固定されていたユーザの信頼性水準について、これをユーザの要求に合わせて変更することができる。
Since the invention according to
請求項4に係る発明は、上記のようにしたので、請求項3に係る発明の効果に加えて、さらに、ユーザは、自身が設定した信頼性水準で、航法モードが利用可能か否かを、表示手段により判断することが出来る。
Since the invention according to
無線航法システムは、達成可能な信頼性水準に関する情報を補強情報として放送する手段を備え、ユーザは、自身の要求する信頼性水準を変更可能に設定する手段と、無線航法システムが放送した達成可能な信頼性水準に関する情報がユーザの要求する信頼性水準を満足するか否かを判断する手段と、を備え、無線航法システムが放送している達成可能な信頼性水準が、ユーザの要求する信頼性水準より大である時、ユーザは、無線航法システムが利用可能であることを認識することが出来る。 The radio navigation system includes means for broadcasting information on the achievable reliability level as reinforcement information, and the user can set the reliability level required by the user to be changeable and the achievable broadcast by the radio navigation system. Means for determining whether or not the information regarding the reliability level satisfies the reliability level required by the user, and the achievable reliability level broadcasted by the radio navigation system is the reliability required by the user. When greater than the sex level, the user can recognize that the radio navigation system is available.
さらに、ユーザは、要求した信頼性水準を満足するか否かの判断結果を表示する手段を備え、この判断結果に基づいて、無線航法システムが利用可能であるか利用不可能であるかをユーザに表示する。 Further, the user is provided with means for displaying a determination result as to whether or not the requested reliability level is satisfied, and based on the determination result, the user can determine whether the radio navigation system is usable or not. To display.
従来のプロテクションレベル方式では、下記(1)及び(2)に記載する事項が基本的な原理である。即ち、(1)各種のモニタを設けて、通信回線やプロセッサの障害、航法メッセージ異常、電離層嵐、などの異常事態を検出し、これらの異常事態が発生した場合には、このシステムの利用は制限される。(2)異常事態ではない定常状態では、測位誤差について正規分布を仮定する。 In the conventional protection level method, the matters described in (1) and (2) below are the basic principles. That is, (1) Various types of monitors are provided to detect abnormal situations such as communication line and processor faults, navigation message abnormalities, ionospheric storms, etc. When these abnormal situations occur, Limited. (2) In a steady state that is not an abnormal situation, a normal distribution is assumed for the positioning error.
このうち(2)の定常状態については、ユーザ側で信頼性水準を(任意に)変えてプロテクションレベルを計算することができるので問題はない。問題となるのは(1)に記載した異常事態が発生した場合である。この異常事態を考慮すると、あらかじめ決められた信頼性水準以上の信頼性水準を得ることはできない。換言すれば、さまざまなユーザが必要とする信頼性水準のうち、もっとも高い信頼性水準にあわせて補強情報を生成しているのが現状である。 Of these, the steady state (2) has no problem since the protection level can be calculated by changing the reliability level (arbitrarily) on the user side. The problem is when the abnormal situation described in (1) occurs. In consideration of this abnormal situation, a reliability level higher than a predetermined reliability level cannot be obtained. In other words, the present situation is that the reinforcement information is generated in accordance with the highest reliability level among the reliability levels required by various users.
そこで、発明者は、無線航法システムにおけるプロテクションレベル方式を想定して、(1)に記載した異常事態が発生した場合、あらかじめ決められている信頼性水準を可変とするためには、無線航法システムが補強情報として信頼性水準に関する情報を放送すれば、(1)と(2)をあわせて、ユーザ側で要求する信頼性水準を可変とすることが出来ることに着目した。そこで、この発明による基本的な原理について説明し、次いで、この原理を用いて、ユーザが必要とする航法モードが利用可能か否かを表示することの出来る信頼性指示装置について説明する。 Accordingly, the inventor assumes a protection level method in a radio navigation system, and in order to make a predetermined reliability level variable when the abnormal situation described in (1) occurs, the radio navigation system Pay attention to the fact that if the information on the reliability level is broadcast as the reinforcement information, the reliability level required on the user side can be made variable by combining (1) and (2). Therefore, a basic principle according to the present invention will be described, and then a reliability indicating device capable of displaying whether or not a navigation mode required by the user can be used will be described using this principle.
まず、この発明による基本的な原理について、図1〜図2に基づいて説明する。図1はこの発明のシステム概念図、図2はこの発明の全体構成を示す構成図である。
図1〜図2において、航法衛星1が放送した測位信号は、受信局2、3、4で受信され、通信回線5を介して収集された後、異常モニタ6に集められる。測位信号が受信できない場合や通信回線5にトラブルが発生している場合、あるいは不測の異常事態が発生した場合等は、異常モニタ6が異常事態を検出する。
First, the basic principle of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a conceptual diagram of a system according to the present invention, and FIG.
In FIG. 1 to FIG. 2, positioning signals broadcast by the
このような場合には、当該航法衛星1あるいは無線航法システム全体が利用不可能となる。このように、航法衛星1から異常モニタ6に至るまでに異常が検出された場合には、無線航法システム40に何らかの異常事態が発生していることになる。
In such a case, the
そこで、無線航法システム40に何らかの異常事態が発生しているにもかかわらず異常モニタ6が、異常事態であることを検出できない確率をP1とする。無線航法システム40は、この異常事態を検出出来ない確率P1に関する情報43を補強情報として放送する。
Therefore, even though the abnormality monitor 6 some abnormality has occurred in the radio navigation system 40, and P 1 the probability that can not detect that an abnormal situation. Radionavigation system 40
一方、異常事態が発生していない場合、すなわち定常状態の場合には、測位誤差は正規分布となる。航法衛星1からの測位信号とともに放送される測位誤差の標準偏差がsと推定されるとき、ユーザ受信機8の測位誤差の最大値AL以上の過大な測位誤差が生じる確率をP2とすると、下記式(3)が成立する。
Pr(現実の測位誤差>T | K*s<T)=P2・・・・・(3)
On the other hand, when an abnormal situation has not occurred, that is, in a steady state, the positioning error has a normal distribution. When the standard deviation of the positioning error broadcast together with the positioning signal from the
Pr (actual positioning error> T | K * s <T) = P 2 (3)
式(3)から、「K*s<Tが満たされている時、現実の測位誤差がTを超える確率はP2である」といえるような定数Kは、ユーザ受信機8の測位誤差の最大値AL以上の過大な測位誤差が生じる確率P2によって決めることができる。
From equation (3), a constant K that can be said to be “the probability that the actual positioning error exceeds T when K * s <T is satisfied is P 2 ” is the positioning error of the
そこで、プロテクションレベル方式では、式(3)において、Tを許容される測位誤差の最大値ALとすれば、即ち、T=ALとすれば、許容範囲を超える測位誤差が生じる確率はP2となり、K*sはプロテクションレベルPLとなる。このように、プロテクションレベル方式では、K*s(=PL)<ALが満たされていれば、現実の測位誤差が、ALを超える確率はP2以下となる。 Therefore, in the protection level mode, in the formula (3), if the maximum value AL of the positioning error allowed the T, i.e., if T = AL, the probability that a positioning error exceeds an allowable range occurs P 2 becomes , K * s is the protection level PL. Thus, the protection level mode, K * s (= PL) < If AL is satisfied, the real positioning error, probability of exceeding the AL becomes P 2 less.
そこで、ユーザ(ユーザ受信機8)側では、許容されるリスクに合わせてユーザ受信機8の測位誤差の最大値AL以上の過大な測位誤差が生じる確率P2を選ぶことにより、必要とする信頼性水準を確保することが出来る。なお、K*s(=PL)<ALが満たされない場合は、当該無線航法システム40は利用できないものと判断する。
Therefore, in the user (user receiver 8) side, by selecting the probability P 2 of the maximum value AL more excessive positioning error of the positioning error of the
ここで、ユーザ(ユーザ受信機8)が要求する信頼性水準をRとすると、下記式(4)が満たされる必要がある。
P1+P2<R・・・・・(4)
Here, when the reliability level required by the user (user receiver 8) is R, the following equation (4) needs to be satisfied.
P 1 + P 2 <R (4)
この式(4)より、異常事態であることを検出できない確率P1が決まると、ユーザが求める信頼性水準Rの下限Rminが定まることとなる。 From this equation (4), the probability P 1 is determined not detect an abnormal situation, so that the lower limit Rmin of reliability level R users demand is determined.
従来方式では、あらかじめユーザが要求する信頼性水準Rが一定値に決められており、それを満たせる異常事態であることを検出できない確率P1が得られるように無線航法システムが設計されていた。 In the conventional method, the reliability level R requested by the user is determined to be a constant value in advance, and the radio navigation system has been designed so as to obtain a probability P 1 that cannot be detected as an abnormal situation that can satisfy the reliability level R.
そこで、この発明では、後述するように、無線航法システム40が、異常事態を検出できない確率P1に関する情報43をユーザに放送することにより、達成可能な信頼性水準Rminに関する情報41を、各ユーザが知ることができるようにするものである。なお、無線航法システム40が、異常事態を検出できない確率P1に関する情報43をユーザに放送する代わりに、無線航法システム40’が達成可能な信頼性水準に関する情報43を補強情報としてユーザに放送してもよく、これについては、実施例2で説明する。
Therefore, in the present invention, as will be described later, the wireless navigation system 40
この発明の実施例1では、まず、無線航法システム40が、異常事態を検出できない確率P1に関する情報43が放送されている場合について、図1〜図3に基づいて説明する。
In the first embodiment of the present invention, firstly, the radio navigation system 40,
無線航法システム40は、補強情報として、異常事態を検出できない確率P1に関する情報43を放送する。一方、ユーザ(ユーザ受信機8)側では、異常事態が発生していない場合、即ち、定常状態の場合には、ユーザ受信機8の測位誤差の最大値AL以上の過大な測位誤差が生じる確率P2、は、ユーザ受信機8が要求する信頼性水準Rに合わせてユーザ側で設定出来るように構成されている。
Radionavigation system 40, as reinforcing information, broadcasts the
さらに、プロテクションレベルPLの計算に必要となる定数Kは、ユーザ受信機8の測位誤差の最大値AL以上の過大な測位誤差が生じる確率P2、によって決まる値である。そこで、確率P2と定数Kとは、ユーザ受信機8が必要とする信頼性水準Rに合わせてユーザ側で、設定し、算出出来るように構成されている。
Furthermore, the constant K required for the calculation of the protection level PL is a value determined by the probability P 2 of occurrence of an excessive positioning error greater than or equal to the maximum positioning error AL of the
次に、この発明の実施例1について、図1〜図3に基づいて具体的に説明する。なお、図3は信頼性指示装置50を備えたユーザ受信機8の構成図である。
Next, a first embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 3 is a configuration diagram of the
図1〜図3に示すように、プロテクションレベル方式を採用している無線航法システムは、もともとプロテクションレベルPLの計算に必要な標準偏差sに関する情報42を、位置情報とともに、ユーザに放送する必要があるため、これとあわせて異常事態であることを検出できない確率P1に関する情報43あるいは信頼性水準に関する情報41を補強情報として放送することができる。これらの情報や、プロテクションレベルPLの計算に必要なその他の情報は、いずれもデータ生成部7(図2)が生成する。
As shown in FIGS. 1 to 3, a radio navigation system adopting the protection level method needs to broadcast
ユーザ受信機8は、図3、図1に示すように、通常の測位信号(GPS信号)を受信するGPS受信部9に航法情報受信部12が追加された構成となっている。航法情報受信部12は、無線航法システム40から特別に放送される航法情報(異常事態であることを検出できない確率P1に関する情報43あるいは実施例2で述べる達成可能な信頼性水準に関する情報41)を受信するためのものである。
As shown in FIGS. 3 and 1, the
GPS受信部9は、GPS受信用アンテナ10によりGPS衛星から放送されている距離測定用の測位信号を受信する。11は位置計算部で、ユーザ位置を計算する。航法情報受信部12は、航法情報を受信する航法情報受信用アンテナ13により、無線航法システム40から補強情報として放送される航法情報(異常事態であることを検出できない確率P1に関する情報43)を受信する。14は定数K算出部、15はプロテクションレベル計算部、16はPL<AL判断部で、求めたプロテクションレベルPLが、許容される測位誤差の最大値ALより小であるか否かの判断がなされる。
The GPS receiver 9 receives a positioning signal for distance measurement broadcast from a GPS satellite by the
17は航法情報表示部で、位置計算部11が求めたユーザ位置を、表示部18に表示する。航法情報表示部17には、さらに、航法モードを設定するモードスイッチ19、モードスイッチ19で選択した航法モードが利用可能な場合に点灯する第1ランプ20、モードスイッチ19で選択した航法モードが利用不可能な場合に点灯する第2ランプ21が配置されている。22はP2、R設定部で、モードスイッチ19を操作し航法モードを選択すると、航法測位誤差の最大値AL以上の測位誤差が生じる確率P2とユーザの要求する信頼性水準Rが設定される。なお、2つのアンテナ10、13は、1つのアンテナで両情報信号を受信可能であるならば、共用される。
A navigation
次に作用動作について、図1〜図3に基づいて説明する。
測位誤差の標準偏差sに関する情報42は、航法衛星1からの測位信号とともに放送されているので、式(3)より、Tは許容される測位誤差の最大値ALとすれば、上記したように、T=ALとなる。従って、K*s<T(即ち、PL<AL)が満たされている時、定数Kは、ユーザ受信機8の測位誤差の最大値AL以上の過大な測位誤差が生じる確率P2によって決めることができる。
Next, the operation will be described with reference to FIGS.
Since the
そこで、ユーザ受信機8の航法情報表示部17では、モードスイッチ19を操作して航法モードを選択すると、P2、R設定部22において、ユーザの要求する信頼性水準Rと許容される測位誤差の最大値AL(即ち、過大な測位誤差が生じる確率P2)が設定される(ステップ30)。
Therefore, in the navigation
次いで、無線航法システム40から補強情報として放送された異常事態であることを検出できない確率P1に関する情報43と標準偏差sに関する情報42を受信し、定数Kの算出部14において、設定した確率P2から定数Kを算出する(ステップ33)。
Next, the
さらに、無線航法システム40から放送された異常事態であることを検出できない確率P1に関する情報43と標準偏差sに関する情報42を受信し、プロテクションレベル計算部15において、算出した定数Kと、受信した標準偏差sに関する情報42から導いた標準偏差sを乗算してK*sを算出する(ステップ34)。このK*sが、プロテクションレベルPLとなる。
Furthermore, the
さらに、式(3)に基づいて、PL<AL判断部16で、プロテクションレベルK*s(=PL)とユーザ受信機8の測位誤差の最大値ALとを比較し、K*s<AL(即ち、PL<AL)であるか否かを判断する(ステップ35)。K*s<ALの場合には、モードスイッチ19で選択した航法モードが利用可能と表示する(ステップ32)。具体的には、第1ランプ20が点灯する。なお、K*s<ALが満たされない場合は、当該無線航法システム10は、利用できないものと判断し(ステップ35)、即ち、モードスイッチ19で選択した航法モードは利用不可能と表示する(ステップ32)。具体的には、第2ランプ21が点灯する。従って、ユーザは、PL<ALの時、無線航法システムが放送している位置情報に関する測位誤差の信頼限界を把握することが出来る。
Further, based on the equation (3), the PL <
なお、航法情報表示部17の表示部18には、GPS受信部9で受信した測位信号に基づいて、位置計算部11でユーザ位置が計算され、表示される。
Note that the
このように、この発明では、定常状態の場合、ユーザの測位誤差の最大値AL以上の過大な測位誤差が生じる確率P2については、ユーザが必要とする信頼性水準Rに基づいてユーザ側で決定している。又、プロテクションレベルPLの計算に必要となる定数Kは、P2によって決まるから、これをそれぞれのユーザが必要とする信頼性水準に合わせて設定できることとすることにより、定数Kを最小限に抑えることが出来る。換言すれば、プロテクションレベルPL(=K*s)を最小限に抑えることが出来、高い稼働率を維持することが出来る。又、ユーザは、自身が設定した航法モードが利用可能か否かを、ランプの点灯状態から判断することが出来る。 Thus, in this invention, when the steady state, the probability P 2 of the maximum value AL more excessive positioning error of the positioning error of the user occurs, the user side based on the reliability level R the user needs Has been decided. Further, since the constant K required for the calculation of the protection level PL is determined by P 2 , the constant K can be minimized by setting it according to the reliability level required by each user. I can do it. In other words, the protection level PL (= K * s) can be minimized and a high operating rate can be maintained. Further, the user can determine from the lighting state of the lamp whether or not the navigation mode set by the user can be used.
実施例1では、無線航法システム40が異常事態を検出できない確率P1に関する情報43を補強情報として放送していたが、この確率P1を放送する代わりに、無線航法システム40’が、達成可能な信頼性水準に関する情報41をユーザに放送してもよい。この発明の実施例2では、無線航法システム40’が、達成可能な信頼性水準に関する情報41を補強情報として放送されている場合について、図1、図2、図4に基づいて説明する。なお、実施例1と同一のものは、同一名称、同一番号を使用し、その説明を省略する。なお、図4は信頼性指示装置50’を備えたユーザ受信機8’の構成図である。
In Example 1, had been broadcast
図1、図4に示すように、無線航法システム40’は、従来のプロテクションレベル方式で放送していたプロテクションレベルPLの計算に必要な標準偏差sに関連する情報42の他に、新たに達成可能な信頼性水準Rminに関する情報41を補強情報として放送することとする。
As shown in FIGS. 1 and 4, the radio navigation system 40 ′ is newly achieved in addition to the
なお、無線航法システムは、実施例1で述べたように、無線航法システム40が、異常事態を検出できない確率P1に関する情報43に加えて達成可能な信頼性水準Rminに関する情報41を補強情報として放送してもよい。補強情報として両情報を放送する場合には、ユーザが要求する信頼性水準に合わせて測位誤差の信頼限界を計算できるので、さまざまな移動速度で移動するユーザや周辺環境の異なるユーザに対応することができる。あるいは、異常事態を検出できない確率P1に関する情報43の代わりに、達成可能な信頼性水準Rminに関する情報41のみを補強情報として放送しても良い。
In addition, as described in the first embodiment, the radio navigation system uses the
信頼性指示装置21を備えたユーザ受信機40は、通信回線5を介してこれらの情報を受信する。ユーザ受信機8’では、ユーザの要求する信頼性水準をRとすると(ステップ30)、実施例1と同様に、モードスイッチ19を操作して航法モードを選択すると、R設定部23において、ユーザ受信機8’が要求する信頼性水準Rが設定される。
The user receiver 40 provided with the
次いで、ユーザ受信機8’が、無線航法システム40’から補強情報として放送されている達成可能な信頼性水準Rminに関する情報41を受信すると、Rに関する判断部24において、無線航法システム8’から受信した達成可能な信頼性水準Rminに関する情報41が、ユーザの要求する信頼性水準Rを上回っていれば満足するものと判断されれば(ステップ31)、当該無線航法システム8’は利用可能であると表示する(ステップ32)。即ち、モードスイッチ19で選択した航法モードは利用可能と表示され(ステップ32)、第1ランプ20が点灯する。
Next, when the
又、無線航法システム40’から受信した達成可能な信頼性水準Rminに関する情報41が、Rに関する判断部24において、ユーザの要求する信頼性水準Rを下回っており、満足しないものと判断されれば(ステップ31)、当該無線航法システム40’は、利用不可能であると表示され(ステップ32)、第2ランプ21が点灯する。このように、ユーザは、自身が設定した航法モードが利用可能か否かを、ランプの点灯状態から判断することが出来る。なお、航法モードが利用可能か否かの判断結果を表示する手段は、上記実施例に限定されるものではなく、その他の手段、例えば、ランプの点滅、警報音をならす等の手段であってもよい。
Further, if the
さまざまな移動速度で移動するユーザや周辺環境の異なるユーザ等に対する信頼性の高い航法システムを構築することが出来る。準天頂衛星システムで想定されているさまざまなユーザが利用可能である。 It is possible to build a highly reliable navigation system for users who move at various moving speeds, users with different surrounding environments, and the like. Various users envisioned in the quasi-zenith satellite system are available.
8、8’ ユーザ受信機
14 定数Kの算出部
15 プロテクションレベル計算部
16 PL<AL判断部
17 航法情報表示部
19 モードスイッチ
22 P2、R設定部
23 R設定部
24 Rに関する判断部
40、40’ 無線航法システム
41 達成可能な信頼性水準に関する情報
42 標準偏差sに関する情報
43 P1に関する情報
50、50’ 信頼性指示装置
AL ユーザ受信機の許容される測位誤差の最大値
K 定数
PL プロテクションレベル(測位誤差の信頼性限界)
P1 無線航法システムが異常事態を検出できない確率
P2 ユーザ受信機の測位誤差の最大値AL以上の過大な測位誤差が生じる確率
R ユーザ受信機が要求する信頼性水準
8, 8 ′ user receiver 14 constant
P 1 Probability that the radio navigation system cannot detect an abnormal situation P 2 Probability of an excessive positioning error exceeding the maximum positioning error AL of the user receiver R Reliability level required by the user receiver
Claims (4)
ユーザは、測位誤差の最大値AL以上の測位誤差が生じる確率P2を設定する手段と、ユーザの要求する信頼性水準を変更可能に設定する手段と、設定した前記確率P2から定数Kを算出する手段と、前記無線航法システムが位置情報とともに放送する標準偏差sに関する情報と前記定数KとからプロテクションレベルPLを計算する手段と、PL<ALを満足するか否かを判断する手段と、を備え、
PL<ALの時、前記無線航法システムが放送している位置情報に関する測位誤差の信頼限界を求めること
を特徴とする無線航法システムにおける信頼性指示装置。 The radio navigation system includes means for broadcasting information on the probability P 1 in which an abnormal situation cannot be detected as reinforcement information,
The user, means for setting the probability P 2 of the maximum value AL or more positioning error of the positioning error occurs, means for setting a changeable reliability levels requested by the user, the constant K from the probability P 2 set Means for calculating, means for calculating a protection level PL from information on the standard deviation s broadcasted together with position information by the radio navigation system and the constant K, means for determining whether PL <AL is satisfied, With
A reliability indication device in a radio navigation system, wherein when PL <AL, a reliability limit of a positioning error related to position information broadcasted by the radio navigation system is obtained.
この判断結果に基づいて、前記無線航法システムが利用可能であるか利用不可能であるかを前記ユーザに表示すること
を特徴とする請求項1に記載の無線航法システムにおける信頼性指示装置。 The user includes means for displaying a determination result regarding the PL <AL,
The reliability indication device in the radio navigation system according to claim 1, wherein whether or not the radio navigation system is usable is displayed to the user based on the determination result.
ユーザは、自身の要求する信頼性水準を変更可能に設定する手段と、前記無線航法システムが放送した達成可能な信頼性水準に関する情報が、ユーザの要求する信頼性水準を満足するか否かを判断する手段と、を備え、
前記無線航法システムが放送している達成可能な信頼性水準が、ユーザの要求する信頼性水準より大である時、ユーザは、前記無線航法システムが利用可能であることを認識すること
を特徴とする無線航法システムにおける信頼性指示装置。 The radio navigation system comprises means for broadcasting information on the achievable reliability level as reinforcement information,
The user sets whether or not the reliability level required by the user can be changed and whether the information on the achievable reliability level broadcast by the radio navigation system satisfies the reliability level required by the user. A means for judging,
When the achievable reliability level broadcast by the radio navigation system is greater than the reliability level required by the user, the user recognizes that the radio navigation system is available. Reliability indication device for wireless navigation system.
この判断結果に基づいて、前記無線航法システムが利用可能であるか利用不可能であるかをユーザに表示すること
を特徴とする請求項3に記載の無線航法システムにおける信頼性指示装置。 The user is provided with means for displaying a determination result as to whether or not the requested reliability level is satisfied,
The reliability indication device in the radio navigation system according to claim 3, wherein whether or not the radio navigation system is usable is displayed to a user based on the determination result.
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