JP2008180598A - 移動体位置測位装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明による移動体位置測位装置は、衛星からの信号のコード位相に基づいて移動体の位置を測位する第1測位手段と、前記移動体の位置に関する情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段により取得された位置情報と、衛星からの搬送波の周波数のドップラ成分の計測値とに基づいて、移動体の位置を測位する第2測位手段と、前記第1測位手段による第1測位モードと前記第2測位手段による第2測位モードとを切り替えるモード切替手段とを備え、前記モード切替手段は、前記位置情報取得手段により所定レベル以上の信頼性の高い位置情報が取得された場合に、前記第1測位手段による第1測位モードから前記第2測位手段による第2測位モードに切り替えることを特徴とする。
【選択図】図5
Description
前記移動体の位置に関する情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段により取得された位置情報と、衛星からの搬送波の周波数のドップラ成分の計測値とに基づいて、移動体の位置を測位する第2測位手段と、
前記第1測位手段による第1測位モードと前記第2測位手段による第2測位モードとを切り替えるモード切替手段とを備え、
前記モード切替手段は、前記位置情報取得手段により所定レベル以上の信頼性の高い位置情報が取得された場合に、前記第1測位手段による第1測位モードから前記第2測位手段による第2測位モードに切り替えることを特徴とする。
前記位置情報取得手段は、既知の標識の位置情報と、標識と移動体との間の相対距離の測定結果と、に基づいて移動体の位置を算出する手段であり、
前記切替手段は、前記位置情報取得手段により前記移動体の位置が算出された場合に、前記第1測位手段による第1測位モードから前記第2測位手段による第2測位モードに切り替えることを特徴とする。
前記モード切替手段は、更に、観測可能な衛星数が所定数以下となった場合にも、前記第1測位手段による第1測位モードから前記第2測位手段による第2測位モードに切り替えることを特徴とする。
前記第2測位手段は、前記位置情報取得手段により取得された位置情報の移動体の位置に移動体が位置する時点の衛星と移動体との間の距離を初期距離として、該初期距離に、前記ドップラ成分の計測値から求まる衛星と移動体との間の距離の変化量を積算して、現在の衛星と移動体との間の距離を算出し、該算出した現在の衛星と移動体との間の距離に基づいて、現在の移動体の位置を測位することを特徴とする。
移動体の位置の適当な初期値に、衛星からの搬送波の周波数のドップラ成分の計測値からから求まる衛星と移動体の間の距離の変化量を積算して、現在の衛星と移動体との間の距離(以下、「衛星移動体間距離」という)を算出し、該算出した衛星移動体間距離に基づいて、現在の移動体の位置を測位する第2測位手段と、
前記第1測位手段で用いられる擬似距離の精度と、前記第2測位手段で用いられる前記衛星移動体間距離の精度とを比較する精度比較手段と、
前記第1測位手段による第1測位モードと前記第2測位手段による第2測位モードとを切り替えるモード切替手段とを備え、
前記モード切替手段は、前記精度比較手段の比較結果に基づいて、前記第1測位モードと第2測位モードのうちの精度の良い方のモードを選択することを特徴とする。
前記精度比較手段は、前記第1測位手段で用いられる擬似距離のばらつき度合いを表す指標値と、前記第2測位手段で用いられる前記衛星移動体間距離のばらつき度合いを表す指標値とを比較することで、前記精度の比較を行うことを特徴とする。
Loop)を用いて、受信したC/Aコードに対するレプリカC/Aコードの相関値がピークとなるコード位相を追尾する方法であってよい。
ρ”0=sqrt{(XuMAP−X1)2+(YuMAP−Y1)2+(ZuMAP−Z1)2}
尚、ρ”0を求める際に用いる位置情報(XuMAP,YuMAP,ZuMAP)及び(X1、Y1、Z1)は、時間的に同期されて、例えば同一のGPS時刻に係る位置情報が用いられる。即ち、衛星−車両間距離ρ”0の算出には、車両位置(XuMAP,YuMAP,ZuMAP)に車両が位置した時点(以下、基準時刻t0という)に対応するGPS時刻でのGPS衛星101の位置(X1、Y1、Z1)が用いられる。
Δf=ΔV・fL1/(c−ΔV)
次いで、相対速度ΔVを、基準時刻t0からの経過時間に亘って時間積分し、擬似距離変化量(=∫ΔV・dt)を算出する。そして、算出した擬似距離変化量を、基準時刻t0での衛星−車両間距離ρ”0に足し合わせることにより、基準時刻t0以後の衛星−車両間距離ρ”(=ρ”0+∫ΔV・dt)を算出する。
に基づいて、測位を行うモードである。従って、上述のキャリア重視モードは、実質的には、上述の初期距離計算モードとキャリア計算モードを含むモードであるといえる。キャリア計算モードでは、キャリア重視モードブロック212において、上述の如く、直近の初期距離計算モードで算出された衛星−車両間距離(初期距離)ρ”0に基づいて、衛星−車両間距離ρ”が演算される。そして、測位演算部24は、キャリア重視モードブロック212から得られる衛星−車両間距離ρ”を、擬似距離ρと同様に扱って、上述の測位演算を行うことになる。
σ2’=Σ(ρ”1−ave(ρ”1))2/(n−1) 式(1)
式(1)において、ρ”1は、擬似距離ρから観測周期毎の擬似距離変化量を差し引いたものである。擬似距離変化量は、上述のドップラ成分Δfから導出されてよい。ave(ρ”1)は、データ数nのρ”1の平均を表す。
σ2’=λ×√(d1/τ・C/N) 式(2)
式(2)において、C/Nは、搬送波の強度(電力)と雑音の強度(電力)の比である。C/N以外は固定値であり、λは、C/Aコードの1ビットの長さであり、約300[m]である。d1は、擬似距離ρを算出した際に用いたレプリカC/Aコードに係るEarlyレプリカ符号とLateレプリカ符号の位相差(コリレータ間隔)である。τは、フィルタにおけるフィルタ時定数であり、データ数に相当する。
この場合、C/Nの算出方法は、多種多様であり、例えば以下の式(3)に従って算出されてよい。
C/N={(GPS衛星10の発信電波強度)−α×L2}/(熱雑音レベル) 式(3)
これは、C/Nを理論式により推測する方法があり、熱雑音は基本的に常に一定であり、信号は距離の二乗に比例して減衰するという特徴を利用したものである。ここで、GPS衛星10の発信電波強度及び熱雑音レベルは、既知の値を用いる。Lは、GPS衛星10と車両90との間の距離であり、GPS衛星10の位置と、車両90の位置とに基づいて、算出される。Lとして、衛星−車両間距離ρ”が利用されてもよい。GPS衛星10の位置は、衛星位置算出部124からの情報が用いられてよく、車両90の位置は、測位演算部50における前回周期の測位結果であってよく、又は今回周期の測位結果をフィードバックして利用してもよい。また、αは、減衰係数である。尚、式(2)において、GPSアンテナ22の指向性ないしGPS衛星10の仰角を加味するための項を追加してもよい。
或いは、C/Nは、例えば以下の式(4)に従って算出されてよい。
C/N=log(ECA+LCA)+β 式(4)
これは、C/Nがノイズ電力Wnと信号電力(搬送波電力)Wcを用いて、C/N=10log(Wc/Wn)で表され、Wc/WnがEarly相関値ECA及びLate相関値LCAの和(=ECA+LCA)に比例関係にあることを考慮したものである。式(3)において、βは、適切な固定値であり、例えば既知のノイズ電力Wnを用いて、−10logWnで表されてよい。尚、Early相関値ECA及びLate相関値LCAは、熱雑音に起因してバラツキが発生するため、式(4)により求めるC/Nには、バラツキが発生する。従って、以下の式(5)のように、ある程度データをためてフィルタ(平均)処理を行うことで、各相関値ECA、LCAのバラツキの影響を低減することが可能である。
C/N=Σ(C/N’)/n 式(5)
C/N’は、上記の式(4)により算出されたC/Nで表す。nは、データ数(例えば、1ms毎にデータを収集し、100ms分のデータを用いる場合には、n=100)である。尚、データ数nは、観測開始時をゼロとして、その後、観測周期(例えば1ms)毎に1つずつ増加するものである。
或いは、C/Nは、例えば以下の式(6)に従って算出されてよい。
C/N=(C/N推測+n×C/N実測)/(n+1) 式(6)
C/N推測は、上記の式(3)により算出されたC/Nを表し、C/N実測は、上記の式(4)又は(5)により算出されたC/Nを表す。この式(6)では、データ数nが増えるに従って、C/N実測に大きい重みが付与されるようになっている。即ち、観測開始直後は、実測データ量の少なさに起因したC/N実測のバラツキを考慮してC/N推測に相対的に大きな重みが付与され、時間が経過するに従って、実測データ量の増加に伴って信頼性が高くなったC/N実測に相対的に大きな重みが付与されるようになっている。
10 GPS衛星
20 GPS受信機
24 測位演算部
90 車両
208 モード切替部
222 精度比較部
Claims (6)
- 衛星からの信号のコード位相に基づいて移動体の位置を測位する第1測位手段と、
前記移動体の位置に関する情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段により取得された位置情報と、衛星からの搬送波の周波数のドップラ成分の計測値とに基づいて、移動体の位置を測位する第2測位手段と、
前記第1測位手段による第1測位モードと前記第2測位手段による第2測位モードとを切り替えるモード切替手段とを備え、
前記モード切替手段は、前記位置情報取得手段により所定レベル以上の信頼性の高い位置情報が取得された場合に、前記第1測位手段による第1測位モードから前記第2測位手段による第2測位モードに切り替えることを特徴とする、移動体位置測位装置。 - 前記位置情報取得手段は、既知の標識の位置情報と、標識と移動体との間の相対距離の測定結果と、に基づいて移動体の位置を算出する手段であり、
前記切替手段は、前記位置情報取得手段により前記移動体の位置が算出された場合に、前記第1測位手段による第1測位モードから前記第2測位手段による第2測位モードに切り替える、請求項1に記載の移動体位置測位装置。 - 前記モード切替手段は、更に、観測可能な衛星数が所定数以下となった場合にも、前記第1測位手段による第1測位モードから前記第2測位手段による第2測位モードに切り替える、請求項1に記載の移動体位置測位装置。
- 前記第2測位手段は、前記位置情報取得手段により取得された位置情報の移動体の位置に移動体が位置する時点の衛星と移動体との間の距離を初期距離として、該初期距離に、前記ドップラ成分の計測値から求まる衛星と移動体との間の距離の変化量を積算して、現在の衛星と移動体との間の距離を算出し、該算出した現在の衛星と移動体との間の距離に基づいて、現在の移動体の位置を測位する、請求項1に記載の移動体位置測位装置。
- 衛星からの信号のコード位相から計測可能な衛星と移動体との間の擬似距離に基づいて、移動体の位置を測位する第1測位手段と、
移動体の位置の適当な初期値に、衛星からの搬送波の周波数のドップラ成分の計測値からから求まる衛星と移動体の間の距離の変化量を積算して、現在の衛星と移動体との間の距離(以下、「衛星移動体間距離」という)を算出し、該算出した衛星移動体間距離に基づいて、現在の移動体の位置を測位する第2測位手段と、
前記第1測位手段で用いられる擬似距離の精度と、前記第2測位手段で用いられる前記衛星移動体間距離の精度とを比較する精度比較手段と、
前記第1測位手段による第1測位モードと前記第2測位手段による第2測位モードとを切り替えるモード切替手段とを備え、
前記モード切替手段は、前記精度比較手段の比較結果に基づいて、前記第1測位モードと第2測位モードのうちの精度の良い方のモードを選択することを特徴とする、移動体位置測位装置。 - 前記精度比較手段は、前記第1測位手段で用いられる擬似距離のばらつき度合いを表す指標値と、前記第2測位手段で用いられる前記衛星移動体間距離のばらつき度合いを表す指標値とを比較することで、前記精度の比較を行う、請求項5に記載の移動体位置測位装置。
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