JP2008261870A - 測位装置、測位装置の制御方法、その制御プログラム及び記録媒体 - Google Patents
測位装置、測位装置の制御方法、その制御プログラム及び記録媒体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008261870A JP2008261870A JP2008130657A JP2008130657A JP2008261870A JP 2008261870 A JP2008261870 A JP 2008261870A JP 2008130657 A JP2008130657 A JP 2008130657A JP 2008130657 A JP2008130657 A JP 2008130657A JP 2008261870 A JP2008261870 A JP 2008261870A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- positioning
- frequency
- positioning device
- code
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
【課題】信号強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号の位相の精度を検証したうえで、精度良く測位することができる測位装置等を提供すること。
【解決手段】発信源からの測位基礎符号を受信して現在位置を測位する測位装置20であって、測位装置20が発生するレプリカ測位基礎符号と測位基礎符号との相関処理を行って測位基礎符号の位相を算出する位相算出手段と、前回測位時の位相と、測位基礎符号を乗せた電波の周波数のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間に基づいて、現在の位相を予測して予測位相を算出する予測位相算出手段と、現在の位相と予測位相との位相差が予め規定した位相差許容範囲内か否かを判断する位相差評価手段と、位相差許容範囲内の位相を使用して、現在位置を測位する測位手段と、を有する。
【選択図】図9
【解決手段】発信源からの測位基礎符号を受信して現在位置を測位する測位装置20であって、測位装置20が発生するレプリカ測位基礎符号と測位基礎符号との相関処理を行って測位基礎符号の位相を算出する位相算出手段と、前回測位時の位相と、測位基礎符号を乗せた電波の周波数のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間に基づいて、現在の位相を予測して予測位相を算出する予測位相算出手段と、現在の位相と予測位相との位相差が予め規定した位相差許容範囲内か否かを判断する位相差評価手段と、位相差許容範囲内の位相を使用して、現在位置を測位する測位手段と、を有する。
【選択図】図9
Description
本発明は、発信源からの電波を利用する測位装置、測位装置の制御方法、その制御プログラム及び記録媒体に関するものである。
従来、衛星航法システムである例えば、GPS(Global Positioning System)を利用してGPS受信機の現在位置を測位する測位システムが実用化されている。
このGPS受信機は、GPS衛星の軌道等を示す航法メッセージ(概略衛星軌道情報:アルマナック、精密衛星軌道情報:エフェメリス等を含む)に基づいて、GPS衛星からの電波(以後、衛星電波と呼ぶ)に乗せられている擬似雑音符号(以後、PN(Psuedo random noise code)符号と呼ぶ)の一つであるC/A(Clear and AcquisionまたはCoarse and Access)コードを受信する。C/Aコードは、測位の基礎となる符号である。
GPS受信機は、そのC/AコードがどのGPS衛星から発信されたものであるかを特定したうえで、例えば、そのC/Aコードの位相(コードフェーズ)に基づいて、GPS衛星とGPS受信機の距離(擬似距離)を算出する。そして、GPS受信機は、3個以上のGPS衛星についての擬似距離と、各GPS衛星の衛星軌道上の位置に基づいて、GPS受信機の位置を測位するようになっている。例えば、C/Aコードは、1.023Mbpsのビット率で、コードの長さは1,023チップである。したがってC/Aコードは、1ミリ秒(ms)間に電波が進む距離である約300キロメートル(km)ごとに、並んで走っていると考えることができる。このため、衛星軌道上のGPS衛星の位置と、GPS受信機の概略位置からGPS衛星とGPS受信機との間にC/Aコードがいくつあるかを算出することで、擬似距離を算出することができる。より詳細には、C/Aコードの1周期(1,023チップ)分(C/Aコードの整数部分)を算出し、さらに、C/Aコードの位相(C/Aコードの端数部分)を特定すれば、擬似距離を算出することができる。ここで、C/Aコードの整数部分は、GPS受信機の概略位置が一定の精度である例えば、150km以内であれば推定可能である。このため、GPS受信機は、C/Aコードの位相を特定することにより、擬似距離を算出することができる。
GPS受信機は、例えば、受信したC/AコードとGPS受信機内部で生成したレプリカC/Aコードの相関をとって積算し、相関積算値が一定のレベルに達した場合に、C/Aコードの位相を特定する。このとき、GPS受信機は、レプリカC/Aコードの位相及び周波数をずらせながら相関処理を行っている。
ところが、C/Aコードを乗せた衛星電波の電波強度が弱い場合には、十分な信号強度を得られず、C/Aコードの位相を特定することが困難になる。
これに対して、受信信号のセグメントを処理した結果を、スレショルド信号雑音比(SNR)が達成されるまで、コヒーレントに(同期的に)連続して組み合わせる技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
特表2004−501352号公報
このGPS受信機は、GPS衛星の軌道等を示す航法メッセージ(概略衛星軌道情報:アルマナック、精密衛星軌道情報:エフェメリス等を含む)に基づいて、GPS衛星からの電波(以後、衛星電波と呼ぶ)に乗せられている擬似雑音符号(以後、PN(Psuedo random noise code)符号と呼ぶ)の一つであるC/A(Clear and AcquisionまたはCoarse and Access)コードを受信する。C/Aコードは、測位の基礎となる符号である。
GPS受信機は、そのC/AコードがどのGPS衛星から発信されたものであるかを特定したうえで、例えば、そのC/Aコードの位相(コードフェーズ)に基づいて、GPS衛星とGPS受信機の距離(擬似距離)を算出する。そして、GPS受信機は、3個以上のGPS衛星についての擬似距離と、各GPS衛星の衛星軌道上の位置に基づいて、GPS受信機の位置を測位するようになっている。例えば、C/Aコードは、1.023Mbpsのビット率で、コードの長さは1,023チップである。したがってC/Aコードは、1ミリ秒(ms)間に電波が進む距離である約300キロメートル(km)ごとに、並んで走っていると考えることができる。このため、衛星軌道上のGPS衛星の位置と、GPS受信機の概略位置からGPS衛星とGPS受信機との間にC/Aコードがいくつあるかを算出することで、擬似距離を算出することができる。より詳細には、C/Aコードの1周期(1,023チップ)分(C/Aコードの整数部分)を算出し、さらに、C/Aコードの位相(C/Aコードの端数部分)を特定すれば、擬似距離を算出することができる。ここで、C/Aコードの整数部分は、GPS受信機の概略位置が一定の精度である例えば、150km以内であれば推定可能である。このため、GPS受信機は、C/Aコードの位相を特定することにより、擬似距離を算出することができる。
GPS受信機は、例えば、受信したC/AコードとGPS受信機内部で生成したレプリカC/Aコードの相関をとって積算し、相関積算値が一定のレベルに達した場合に、C/Aコードの位相を特定する。このとき、GPS受信機は、レプリカC/Aコードの位相及び周波数をずらせながら相関処理を行っている。
ところが、C/Aコードを乗せた衛星電波の電波強度が弱い場合には、十分な信号強度を得られず、C/Aコードの位相を特定することが困難になる。
これに対して、受信信号のセグメントを処理した結果を、スレショルド信号雑音比(SNR)が達成されるまで、コヒーレントに(同期的に)連続して組み合わせる技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
しかし、GPS衛星とGPS受信機は相対的に移動するから、GPS受信機に到達する衛星電波の到達周波数はドップラー偏移によって変化する。
ここで、信号強度が弱い場合には、GPS受信機側の同期用周波数を継続的に変化する到達周波数に同期することが困難な場合がある。
そして、GPS受信機側の同期用周波数が到達周波数と乖離している場合には、相関積算値が一定のレベルに達したとしても、そのときのC/Aコードの位相の精度は劣化する。このため、その位相を使用して測位すると、測位位置の精度が劣化する場合があるという問題がある。
ここで、信号強度が弱い場合には、GPS受信機側の同期用周波数を継続的に変化する到達周波数に同期することが困難な場合がある。
そして、GPS受信機側の同期用周波数が到達周波数と乖離している場合には、相関積算値が一定のレベルに達したとしても、そのときのC/Aコードの位相の精度は劣化する。このため、その位相を使用して測位すると、測位位置の精度が劣化する場合があるという問題がある。
そこで、本発明は、電波強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号の位相の精度を検証したうえで、精度良く測位することができる測位装置、測位装置の制御方法、その御プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
前記目的は、第1の発明によれば、発信源からの測位基礎符号に基づいて現在位置を測位する測位装置であって、前記測位装置が発生するレプリカ測位基礎符号と前記測位基礎符号との相関処理を行って前記測位基礎符号の位相を算出する位相算出手段と、前回測位時の前記位相と、前記測位基礎符号を乗せた電波の周波数のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間に基づいて、現在の前記位相を予測して予測位相を算出する予測位相算出手段と、現在の前記位相と前記予測位相との位相差が予め規定した位相差許容範囲内か否かを判断する位相差評価手段と、前記位相差許容範囲内の前記位相差に対応する前記位相を使用して、現在位置を測位する測位手段と、を有することを特徴とする測位装置により達成される。
第1の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記位相差評価手段を有するから、前記位相差が前記位相差許容範囲内か否かを判断することができる。すなわち、前記測位装置は、前記位相の精度を検証することができる。
また、前記測位装置は、前記測位手段を有するから、前記位相差許容範囲内の前記位相差に対応する前記位相を使用して、現在位置を測位することができる。
これにより、前記測位装置は、電波強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号の位相の精度を検証したうえで、精度良く測位することができる。
また、前記測位装置は、前記測位手段を有するから、前記位相差許容範囲内の前記位相差に対応する前記位相を使用して、現在位置を測位することができる。
これにより、前記測位装置は、電波強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号の位相の精度を検証したうえで、精度良く測位することができる。
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記測位基礎符号を乗せた電波を受信したときの受信周波数を特定する受信周波数特定手段と、前回測位時の前記受信周波数と現在の前記受信周波数との周波数差が予め規定した周波数差許容範囲内か否かを判断する周波数差評価手段と、前記周波数差許容範囲外の前記周波数差に対応する前記測位基礎符号の位相を測位から排除する位相排除手段と、を有することを特徴とする測位装置である。
第2の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記位相排除手段を有するから、前記周波数差許容範囲外の前記周波数差に対応する前記測位基礎符号の位相を測位から排除することができる。
これは、前記測位装置が、前記測位基礎符号の位相の精度のみならず、前記位相を算出したときの前記受信周波数の精度も検証することができることを意味する。そして、前記受信周波数の精度が高いほど、前記位相の精度も高い。
これにより、前記測位装置は、電波強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号の位相の精度を検証したうえで、一層精度良く測位することができる
これは、前記測位装置が、前記測位基礎符号の位相の精度のみならず、前記位相を算出したときの前記受信周波数の精度も検証することができることを意味する。そして、前記受信周波数の精度が高いほど、前記位相の精度も高い。
これにより、前記測位装置は、電波強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号の位相の精度を検証したうえで、一層精度良く測位することができる
第3の発明は、第1の発明又は第2の発明のいずれかの構成において、前記位相算出手段は、複数の周波数系列を使用して前記位相を算出する構成となっており、前記位相差評価手段は、前記測位基礎符号の信号強度が最も大きい前記周波数系列において算出された前記位相について、前記位相差許容範囲内か否かを判断する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
第3の発明の構成によれば、前記位相算出手段は、複数の周波数系列を使用して前記位相を算出する構成となっている。いずれか1つの周波数系列の前記受信周波数の精度は、他の前記周波数系列の前記受信周波数の精度よりも高いはずである。このため、前記測位装置は、精度の高い前記受信周波数において前記位相を算出することができる可能性が大きい。
ここで、一般的には、前記信号強度が最も大きい前記周波数系列における前記受信周波数の精度が最も信頼度が高いと推定することができる。このため、一般的には、前記信号強度が最も大きい前記周波数系列において算出された前記位相が、他の前記周波数系列の前記位相よりも精度が高いと推定することができる。
しかし、特に弱電界下においては、前記信号強度が最も大きい前記周波数系列における前記受信周波数の精度が最も信頼度が高いとは限らない。
この点、第3の発明の構成によれば、前記測位基礎符号の信号強度が最も大きい前記周波数系列において算出された前記位相の精度を検証し、測位から排除することができるから、電波強度が微弱な弱電界下において精度の悪い測位位置を算出することを防止することができる。
ここで、一般的には、前記信号強度が最も大きい前記周波数系列における前記受信周波数の精度が最も信頼度が高いと推定することができる。このため、一般的には、前記信号強度が最も大きい前記周波数系列において算出された前記位相が、他の前記周波数系列の前記位相よりも精度が高いと推定することができる。
しかし、特に弱電界下においては、前記信号強度が最も大きい前記周波数系列における前記受信周波数の精度が最も信頼度が高いとは限らない。
この点、第3の発明の構成によれば、前記測位基礎符号の信号強度が最も大きい前記周波数系列において算出された前記位相の精度を検証し、測位から排除することができるから、電波強度が微弱な弱電界下において精度の悪い測位位置を算出することを防止することができる。
第4の発明は、第3の発明の構成において、前記複数の周波数系列は、互いに予め規定した周波数間隔だけ乖離しており、前記周波数差許容範囲は、前記周波数間隔未満の閾値によって規定されることを特徴とする測位装置である。
第4の発明の構成によれば、前記信号強度が最も大きい前記周波数系列が切り替わった場合には、そのときの前記位相を測位から排除することができる。これは、前記信号強度が最も大きい前記周波数系列が連続していることを前記位相を測位に使用するための条件とすることを意味する。
これにより、前記測位装置に到達する電波の周波数のドップラー偏移に最も良く追従している前記周波数系列において算出された前記位相を測位に使用することができるから、電波強度が微弱な弱電界下において、なお一層精度良く測位することができる。
これにより、前記測位装置に到達する電波の周波数のドップラー偏移に最も良く追従している前記周波数系列において算出された前記位相を測位に使用することができるから、電波強度が微弱な弱電界下において、なお一層精度良く測位することができる。
第5の発明は、第1の発明乃至第4の発明のいずれかの構成において、前記発信源は、SPS(Satellite Positioning System)衛星であることを特徴とする測位装置である。
前記目的は、第6の発明によれば、発信源からの測位基礎符号に基づいて現在位置を測位する測位装置が、前記測位装置が発生するレプリカ測位基礎符号と前記測位基礎符号との相関処理を行って前記測位基礎符号の位相を算出する位相算出ステップと、前記測位装置が、前回測位時の前記位相と、前記測位基礎符号を乗せた電波の周波数のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間に基づいて、現在の前記位相を予測して予測位相を算出する予測位相算出ステップと、前記測位装置が、現在の前記位相と前記予測位相との位相差が予め規定した位相差許容範囲内か否かを判断する位相差評価ステップと、前記測位装置が、前記位相差許容範囲内の前記位相差に対応する前記位相を使用して、現在位置を測位する測位ステップと、を有することを特徴とする測位装置の制御方法によって達成される。
前記目的は、第7の発明によれば、コンピュータに、発信源からの測位基礎符号に基づいて現在位置を測位する測位装置が、前記測位装置が発生するレプリカ測位基礎符号と前記測位基礎符号との相関処理を行って前記測位基礎符号の位相を算出する位相算出ステップと、前記測位装置が、前回測位時の前記位相と、前記測位基礎符号を乗せた電波の周波数のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間に基づいて、現在の前記位相を予測して予測位相を算出する予測位相算出ステップと、前記測位装置が、現在の前記位相と前記予測位相との位相差が予め規定した位相差許容範囲内か否かを判断する位相差評価ステップと、前記測位装置が、前記位相差許容範囲内の前記位相差に対応する前記位相を使用して、現在位置を測位する測位ステップと、を実効させることを特徴とする測位装置の制御プログラムによって達成される。
前記目的は、第8の発明によれば、コンピュータに、発信源からの測位基礎符号に基づいて現在位置を測位する測位装置が、前記測位装置が発生するレプリカ測位基礎符号と前記測位基礎符号との相関処理を行って前記測位基礎符号の位相を算出する位相算出ステップと、前記測位装置が、前回測位時の前記位相と、前記測位基礎符号を乗せた電波の周波数のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間に基づいて、現在の前記位相を予測して予測位相を算出する予測位相算出ステップと、前記測位装置が、現在の前記位相と前記予測位相との位相差が予め規定した位相差許容範囲内か否かを判断する位相差評価ステップと、前記測位装置が、前記位相差許容範囲内の前記位相差に対応する前記位相を使用して、現在位置を測位する測位ステップと、を実効させることを特徴とする測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって達成される。
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1は、本発明の実施の形態の端末20等を示す概略図である。
図1に示すように、端末20は、測位衛星である例えば、GPS(Global Positioning System)衛星12a,12b,12c,12d,12e,12f,12g及び12hから、電波S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7及びS8を受信することができる。GPS衛星12a等は、発信源の一例でもある。なお、発信源は、SPS(Satellite Positioning System)衛星であればよく、GPS衛星に限らない。
電波S1等には各種のコード(符号)が乗せられている。そのうちの一つがC/AコードScaである。このC/AコードScaは、1.023Mbpsのビット率、1,023bit(=1msec)のビット長の信号である。C/AコードScaは、1,023チップ(chip)で構成されている。端末20は、現在位置を測位する測位装置の一例であり、このC/Aコードを使用して現在位置の測位を行う。このC/AコードScaは、測位基礎符号の一例である。
図1に示すように、端末20は、測位衛星である例えば、GPS(Global Positioning System)衛星12a,12b,12c,12d,12e,12f,12g及び12hから、電波S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7及びS8を受信することができる。GPS衛星12a等は、発信源の一例でもある。なお、発信源は、SPS(Satellite Positioning System)衛星であればよく、GPS衛星に限らない。
電波S1等には各種のコード(符号)が乗せられている。そのうちの一つがC/AコードScaである。このC/AコードScaは、1.023Mbpsのビット率、1,023bit(=1msec)のビット長の信号である。C/AコードScaは、1,023チップ(chip)で構成されている。端末20は、現在位置を測位する測位装置の一例であり、このC/Aコードを使用して現在位置の測位を行う。このC/AコードScaは、測位基礎符号の一例である。
また、電波S1等に乗せられる情報として、アルマナックSal及びエフェメリスSehがある。アルマナックSalはすべてのGPS衛星12a等の概略の衛星軌道を示す情報であり、エフェメリスSehは各GPS衛星12a等の精密な衛星軌道を示す情報である。アルマナックSal及びエフェメリスSehを総称して航法メッセージと呼ぶ。
端末20は、例えば、3個以上の異なるGPS衛星12a等からのC/Aコードの位相を特定して、現在位置を測位することができるようになっている。
図2は、測位方法の一例を示す概念図である。
図2に示すように、例えば、GPS衛星12aと端末20との間には、C/Aコードが連続的に並んでいると観念することができる。そして、GPS衛星12aと端末20との間の距離は、C/Aコードの長さ(300キロメートル(km))の整数倍とは限らないから、コード端数部C/Aaが存在する。つまり、GPS衛星12aと端末20との間には、C/Aコードの整数倍の部分と、端数部分が存在する。C/Aコードの整数倍の部分と端数部分の合計の長さが擬似距離である。端末20は、3個以上のGPS衛星12a等についての擬似距離を使用して測位を行う。
本明細書において、C/Aコードの端数部C/Aaをコードフェーズと呼ぶ。コードフェーズは、例えば、C/Aコードの1,023あるチップの何番目かで示すこともできるし、距離に換算して示すこともできる。擬似距離を算出するときには、コードフェーズを距離に換算している。
図2に示すように、例えば、GPS衛星12aと端末20との間には、C/Aコードが連続的に並んでいると観念することができる。そして、GPS衛星12aと端末20との間の距離は、C/Aコードの長さ(300キロメートル(km))の整数倍とは限らないから、コード端数部C/Aaが存在する。つまり、GPS衛星12aと端末20との間には、C/Aコードの整数倍の部分と、端数部分が存在する。C/Aコードの整数倍の部分と端数部分の合計の長さが擬似距離である。端末20は、3個以上のGPS衛星12a等についての擬似距離を使用して測位を行う。
本明細書において、C/Aコードの端数部C/Aaをコードフェーズと呼ぶ。コードフェーズは、例えば、C/Aコードの1,023あるチップの何番目かで示すこともできるし、距離に換算して示すこともできる。擬似距離を算出するときには、コードフェーズを距離に換算している。
GPS衛星12aの軌道上の位置はエフェメリスSehを使用して算出可能である。そして、例えば、GPS衛星12aの軌道上の位置と後述の初期位置Q0との距離を算出すれば、C/Aコードの整数倍の部分を特定することができる。なお、C/Aコードの長さが300キロメートル(km)であるから、初期位置Q0の位置誤差は、150キロメートル(km)以内である必要がある。
そして、図2に示すように、レプリカC/Aコードの位相を例えば、矢印X1方向に移動させながら、相関処理を行う。このとき、端末20は、同期用周波数も変動させながら、相関処理を行う。この相関処理は、後述のコヒーレント処理及びインコヒーレント処理で構成される。
相関積算値が最大になった位相がコード端数C/Aaである。
なお、本実施の形態とは異なり、端末20は、例えば、携帯電話の通信基地局からの電波を使用して測位を行うようにしてもよい。また、本実施の形態とは異なり、端末20は、LAN(Local Area Network)から電波を受信して、測位を行うようにしてもよい。
相関積算値が最大になった位相がコード端数C/Aaである。
なお、本実施の形態とは異なり、端末20は、例えば、携帯電話の通信基地局からの電波を使用して測位を行うようにしてもよい。また、本実施の形態とは異なり、端末20は、LAN(Local Area Network)から電波を受信して、測位を行うようにしてもよい。
図3は、相関処理の説明図である。
コヒーレントは、端末20が受信したC/AコードとレプリカC/Aコードとの相関をとる処理である。レプリカC/Aコードは、端末20が発生する符号である。レプリカC/Aコードは、レプリカ測位基礎符号の一例である。
例えば、図3に示すように、コヒーレント時間が10msecであれば、10msecの時間において同期積算したC/AコードとレプリカC/Aコードとの相関値等を算出する。コヒーレント処理の結果、相関をとった位相(コードフェーズ)と、相関値が出力される。
インコヒーレントは、コヒーレント結果の相関値を積算することによって、相関積算値(インコヒーレント値)を算出する処理である。
相関処理の結果、コヒーレント処理で出力されたコードフェーズと、相関積算値が出力される。
コヒーレントは、端末20が受信したC/AコードとレプリカC/Aコードとの相関をとる処理である。レプリカC/Aコードは、端末20が発生する符号である。レプリカC/Aコードは、レプリカ測位基礎符号の一例である。
例えば、図3に示すように、コヒーレント時間が10msecであれば、10msecの時間において同期積算したC/AコードとレプリカC/Aコードとの相関値等を算出する。コヒーレント処理の結果、相関をとった位相(コードフェーズ)と、相関値が出力される。
インコヒーレントは、コヒーレント結果の相関値を積算することによって、相関積算値(インコヒーレント値)を算出する処理である。
相関処理の結果、コヒーレント処理で出力されたコードフェーズと、相関積算値が出力される。
図4は、相関積算値とコードフェーズの関係の一例を示す図である。
図4の相関積算値の最大値Pmaxに対応するコードフェーズCP1が、レプリカC/Aコードのコードフェーズ、すなわち、C/Aコードのコードフェーズである。
そして、端末20は、例えば、コードフェーズCP1から2分の1チップ離れたコードフェーズのうち、相関積算値が小さい方の相関積算値をノイズの相関積算値Pnoiseとする。
端末20は、PmaxとPnoiseとの差分をPmaxで除した値を信号強度XPRとして規定する。信号強度XPRは、信号強度の一例である。
そして、端末20は、XPRが例えば、0.2以上である場合に、コードフェーズCP1を測位に使用するコードフェーズの候補とする。以下、このコードフェーズを、「候補コードフェーズ」と呼ぶ。候補コードフェーズは測位に使用する候補であり、端末20が実際に測位に使用するとは限らない。
図4の相関積算値の最大値Pmaxに対応するコードフェーズCP1が、レプリカC/Aコードのコードフェーズ、すなわち、C/Aコードのコードフェーズである。
そして、端末20は、例えば、コードフェーズCP1から2分の1チップ離れたコードフェーズのうち、相関積算値が小さい方の相関積算値をノイズの相関積算値Pnoiseとする。
端末20は、PmaxとPnoiseとの差分をPmaxで除した値を信号強度XPRとして規定する。信号強度XPRは、信号強度の一例である。
そして、端末20は、XPRが例えば、0.2以上である場合に、コードフェーズCP1を測位に使用するコードフェーズの候補とする。以下、このコードフェーズを、「候補コードフェーズ」と呼ぶ。候補コードフェーズは測位に使用する候補であり、端末20が実際に測位に使用するとは限らない。
図5及び図6は、候補コードフェーズと時間経過等との関係の一例を示す図である。
図5は、例えば、GPS衛星12aが端末20に近づいている状態を示している。
GPS衛星12aが端末20に近づくと、GPS衛星12aと端末20との距離が短くなるから、候補コードフェーズC1は時間経過とともに、0に近づく。
また、同期用周波数F1は、時間経過とともに、高くなるように設定されている。これは、GPS衛星12aが端末20に近づいているために生じるドップラー偏移によって、電波S1が端末20に到達するときの到達周波数が高くなることに対応するためである。
図5は、例えば、GPS衛星12aが端末20に近づいている状態を示している。
GPS衛星12aが端末20に近づくと、GPS衛星12aと端末20との距離が短くなるから、候補コードフェーズC1は時間経過とともに、0に近づく。
また、同期用周波数F1は、時間経過とともに、高くなるように設定されている。これは、GPS衛星12aが端末20に近づいているために生じるドップラー偏移によって、電波S1が端末20に到達するときの到達周波数が高くなることに対応するためである。
端末20は、変動する到達周波数に効率的に同期するために、図6に示すように、例えば、3つの周波数系列F1,F2及びF3を使用する。周波数系列F1等は周波数系列の一例である。周波数系列F1とF2は50ヘルツ(Hz)の周波数幅だけ乖離している。また、周波数系列F1とF3は50ヘルツ(Hz)の周波数幅だけ乖離している。50ヘルツ(Hz)の周波数間隔は予め規定されている。すなわち、50ヘルツ(Hz)の周波数間隔は、周波数間隔の一例である。この周波数間隔は、端末20が実施する相関処理における周波数サーチのステップ間隔未満において規定されている。例えば、周波数サーチのステップ間隔が100ヘルツ(Hz)であれば(図11(b)参照)、100ヘルツ(Hz)未満において規定される。
なお、周波数系列F1等は複数であればよく、本実施の形態とは異なり、例えば、4個以上でもよい。
図6に示すように、各周波数系列F1等は、到達周波数のドップラー偏移を予想して時間経過とともに変化するように設定される。
そして、各周波数系列F1等のいずれかが、到達周波数のドップラー偏移に最も精度良く追随しているはずである。
なお、周波数系列F1等は複数であればよく、本実施の形態とは異なり、例えば、4個以上でもよい。
図6に示すように、各周波数系列F1等は、到達周波数のドップラー偏移を予想して時間経過とともに変化するように設定される。
そして、各周波数系列F1等のいずれかが、到達周波数のドップラー偏移に最も精度良く追随しているはずである。
周波数系列F1においてはコードフェーズC1が算出される。そして、周波数系列F2においてはコードフェーズC2が算出される。そして、周波数系列F3においてはコードフェーズC3が算出される。
このように、3つのコードフェーズC1等が並行して算出されるのであるが、信号強度XPRが最も高い状態で算出された候補コードフェーズが最も信頼度が高いと仮定することができる。
ところが、XPRが最も高い周波数系列F1等が維持されるとは限らない。例えば、図6に示すように、例えば、時刻t1とt2との間においては周波数系列F1で算出した候補コードフェーズC1のXPRが最も高く、時刻t2とt3との間においては周波数系列F2で算出した候補コードフェーズC2のXPRが最も高い。
予想されるドップラー偏移に基づいて、各周波数系列F1等の周波数を変更しているのであるから、いずれか1つの周波数系列で算出した候補コードフェーズは、継続的に、他の周波数系列で算出した候補コードフェーズよりも精度が高いはずである。言い換えると、例えば、周波数系列F1が、他の周波数系列F2及びF3に比べて、実際の到達周波数に最も精度良く追随し続けているはずである。
このため、時間経過によって周波数系列が変わる場合には、XPRが高い状態で算出された候補コードフェーズが、精度が最も高いとは限らない。
この点、端末20は、以下のハードウエア構成及びソフトウエア構成によって、弱電界下において、候補コードフェーズの精度を検証したうえで、精度良く測位することができる。
このように、3つのコードフェーズC1等が並行して算出されるのであるが、信号強度XPRが最も高い状態で算出された候補コードフェーズが最も信頼度が高いと仮定することができる。
ところが、XPRが最も高い周波数系列F1等が維持されるとは限らない。例えば、図6に示すように、例えば、時刻t1とt2との間においては周波数系列F1で算出した候補コードフェーズC1のXPRが最も高く、時刻t2とt3との間においては周波数系列F2で算出した候補コードフェーズC2のXPRが最も高い。
予想されるドップラー偏移に基づいて、各周波数系列F1等の周波数を変更しているのであるから、いずれか1つの周波数系列で算出した候補コードフェーズは、継続的に、他の周波数系列で算出した候補コードフェーズよりも精度が高いはずである。言い換えると、例えば、周波数系列F1が、他の周波数系列F2及びF3に比べて、実際の到達周波数に最も精度良く追随し続けているはずである。
このため、時間経過によって周波数系列が変わる場合には、XPRが高い状態で算出された候補コードフェーズが、精度が最も高いとは限らない。
この点、端末20は、以下のハードウエア構成及びソフトウエア構成によって、弱電界下において、候補コードフェーズの精度を検証したうえで、精度良く測位することができる。
(端末20の主なハードウエア構成について)
図7は、端末20の主なハードウエア構成を示す概略図である。
図7に示すように、端末20は、コンピュータを有し、コンピュータは、バス22を有する。バス22には、CPU(Central Processing Unit)24、記憶装置26等が接続されている。記憶装置26は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等である。
また、バス22には、入力装置28、電源装置30、GPS装置32、表示装置34、通信装置36及び時計38が接続されている。
図7は、端末20の主なハードウエア構成を示す概略図である。
図7に示すように、端末20は、コンピュータを有し、コンピュータは、バス22を有する。バス22には、CPU(Central Processing Unit)24、記憶装置26等が接続されている。記憶装置26は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等である。
また、バス22には、入力装置28、電源装置30、GPS装置32、表示装置34、通信装置36及び時計38が接続されている。
(GPS装置32の構成について)
図3は、GPS装置32の構成を示す概略図である。
図3に示すように、GPS装置32は、RF部32aとベースバンド部32bで構成される。
RF部32aは、アンテナ33aで電波S1等を受信する。そして、増幅器であるLNA33bが、電波S1に乗せられているC/Aコード等の信号を増幅する。そして、ミキサ33cが、信号の周波数をダウンコンバートする。そして、直交(IQ)検波器33dが信号をIQ分離する。続いて、A/Dコンバータ33e1及び33e2が、IQ分離された信号をそれぞれデジタル信号に変換するように構成されている。
図3は、GPS装置32の構成を示す概略図である。
図3に示すように、GPS装置32は、RF部32aとベースバンド部32bで構成される。
RF部32aは、アンテナ33aで電波S1等を受信する。そして、増幅器であるLNA33bが、電波S1に乗せられているC/Aコード等の信号を増幅する。そして、ミキサ33cが、信号の周波数をダウンコンバートする。そして、直交(IQ)検波器33dが信号をIQ分離する。続いて、A/Dコンバータ33e1及び33e2が、IQ分離された信号をそれぞれデジタル信号に変換するように構成されている。
ベースバンド部32bは、RF部32aからデジタル信号に変換された信号を受信し、信号をサンプリングして積算し、ベースバンド部32bが保持しているC/Aコードとの相関をとるように構成されている。ベースバンド部32bは、例えば、128個の相関器(図示せず)及び積算器(図示せず)を有し、同時に128の位相において、相関処理を行うことができるようになっている。相関器は前述のコヒーレント処理を行うための構成である。積算器は前述のインコヒーレント処理を行うための構成である。
(端末20の主なソフトウエア構成について)
図9は、端末20の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図9に示すように、端末20は、各部を制御する制御部100、図7のGPS装置32に対応するGPS部102、時計38に対応する計時部104等を有している。
端末20は、また、各種プログラムを格納する第1記憶部110、各種情報を格納する第2記憶部150を有する。
図9は、端末20の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図9に示すように、端末20は、各部を制御する制御部100、図7のGPS装置32に対応するGPS部102、時計38に対応する計時部104等を有している。
端末20は、また、各種プログラムを格納する第1記憶部110、各種情報を格納する第2記憶部150を有する。
図9に示すように、端末20は、第2記憶部150に、航法メッセージ152を格納している。航法メッセージ152は、アルマナック152a及びエフェメリス152bを含む。
端末20は、アルマナック152a及びエフェメリス152bを、測位のために使用する。
端末20は、アルマナック152a及びエフェメリス152bを、測位のために使用する。
図9に示すように、端末20は、第2記憶部150に、初期位置情報154を格納している。初期位置Q0は、例えば、前回の測位位置である。
図9に示すように、端末20は、第1記憶部110に、観測可能衛星算出プログラム112を格納している。観測可能衛星算出プログラム112は、制御部100が、初期位置情報154に示される初期位置Q0を基準として、観測可能なGPS衛星12a等を算出するためのプログラムである。
具体的には、制御部100は、アルマナック152aを参照して、計時部104によって計測した現在時刻において観測可能なGPS衛星12a等を判断する。制御部100は、観測可能なGPS衛星12a等(以下、「観測可能衛星」と呼ぶ)を示す観測可能衛星情報156を第2記憶部150に格納する。本実施の形態においては、観測可能衛星は、GPS衛星12a乃至12hである(図1及び図9参照)。
具体的には、制御部100は、アルマナック152aを参照して、計時部104によって計測した現在時刻において観測可能なGPS衛星12a等を判断する。制御部100は、観測可能なGPS衛星12a等(以下、「観測可能衛星」と呼ぶ)を示す観測可能衛星情報156を第2記憶部150に格納する。本実施の形態においては、観測可能衛星は、GPS衛星12a乃至12hである(図1及び図9参照)。
図9に示すように、端末20は、第1記憶部110に、推定周波数算出プログラム114を格納している。推定周波数算出プログラム114は、制御部100が、GPS衛星12a等からの電波S1等の受信周波数を推定するためのプログラムである。
この受信周波数は、電波S1が端末20に到達するときの到達周波数である。より詳細には、この受信周波数は、電波S1が端末20に到達し、さらに端末20においてダウンコンバートされたときの中間(IF)周波数である。
この受信周波数は、電波S1が端末20に到達するときの到達周波数である。より詳細には、この受信周波数は、電波S1が端末20に到達し、さらに端末20においてダウンコンバートされたときの中間(IF)周波数である。
図10は、推定周波数算出プログラム114の説明図である。
図10に示すように、制御部100は、GPS衛星12a等からの発信周波数H1にドップラー偏移H2を加えて、推定周波数Aを算出する。GPS衛星12a等からの発信周波数H1は既知であり、例えば、1,575.42MHzである。
ドップラー偏移H2は、各GPS衛星12a等と端末20との相対移動によって生じる。制御部100は、エフェメリス152bと初期位置Q0によって現在時刻における各GPS衛星12a等の視線速度(端末20の方向に対する速度)を算出する。そして、その視線速度に基づいて、ドップラー偏移H2を算出する。
制御部100は、観測可能衛星であるGPS衛星12a等ごとに、推定周波数Aを算出する。
なお、推定周波数Aには、端末20のクロック(基準発振器:図示せず)のドリフト分の誤差を含む。ドリフトとは、温度変化による発振周波数の変化である。
このため、制御部100は、推定周波数Aを中心として、所定の幅の周波数において電波S1等をサーチする。例えば、(A−100)kHzの周波数から(A+100)kHzの周波数の範囲を、100Hzごとの周波数で電波S1等をサーチする。
図10に示すように、制御部100は、GPS衛星12a等からの発信周波数H1にドップラー偏移H2を加えて、推定周波数Aを算出する。GPS衛星12a等からの発信周波数H1は既知であり、例えば、1,575.42MHzである。
ドップラー偏移H2は、各GPS衛星12a等と端末20との相対移動によって生じる。制御部100は、エフェメリス152bと初期位置Q0によって現在時刻における各GPS衛星12a等の視線速度(端末20の方向に対する速度)を算出する。そして、その視線速度に基づいて、ドップラー偏移H2を算出する。
制御部100は、観測可能衛星であるGPS衛星12a等ごとに、推定周波数Aを算出する。
なお、推定周波数Aには、端末20のクロック(基準発振器:図示せず)のドリフト分の誤差を含む。ドリフトとは、温度変化による発振周波数の変化である。
このため、制御部100は、推定周波数Aを中心として、所定の幅の周波数において電波S1等をサーチする。例えば、(A−100)kHzの周波数から(A+100)kHzの周波数の範囲を、100Hzごとの周波数で電波S1等をサーチする。
図9に示すように、端末20は、第1記憶部110に、メジャメント算出プログラム116を格納している。メジャメント算出プログラム116は、制御部100が、GPS衛星12a等から受信したC/Aコードと端末20が生成したレプリカC/Aコードとの相関処理を行って、相関積算値の最大値Pmax、ノイズの相関積算値Pnoise、候補コードフェーズ及び受信周波数を含むメジャメントを算出するためのプログラムである。メジャメント算出プログラム116と制御部100は、位相算出手段の一例であり、受信周波数特定手段の一例でもある。
図11は、メジャメント算出プログラム116の説明図である。
図11(a)に示すように、制御部100はベースバンド部32bによって、C/Aコードの1チップを例えば、等間隔で分割して、相関処理を行う。C/Aコードの1チップは、例えば、32等分される。すなわち、32分の1チップの位相幅(第1位相幅W1)間隔で相関処理を行う。そして、制御部100が相関処理を行うときの第1位相幅W1間隔の位相を第1サンプリング位相SC1と呼ぶ。
第1位相幅W1は、電波S1等が端末20に到達するときの信号強度が−155dBm以上である場合に、相関最大値Pmaxを検出することができる位相幅として規定されている。32分の1チップの位相幅であれば、信号強度が−155dBm以上であれば弱電界であっても、相関最大値Pmaxを検出することができることがシミュレーションによって明らかになっている。
図11(a)に示すように、制御部100はベースバンド部32bによって、C/Aコードの1チップを例えば、等間隔で分割して、相関処理を行う。C/Aコードの1チップは、例えば、32等分される。すなわち、32分の1チップの位相幅(第1位相幅W1)間隔で相関処理を行う。そして、制御部100が相関処理を行うときの第1位相幅W1間隔の位相を第1サンプリング位相SC1と呼ぶ。
第1位相幅W1は、電波S1等が端末20に到達するときの信号強度が−155dBm以上である場合に、相関最大値Pmaxを検出することができる位相幅として規定されている。32分の1チップの位相幅であれば、信号強度が−155dBm以上であれば弱電界であっても、相関最大値Pmaxを検出することができることがシミュレーションによって明らかになっている。
図11(b)に示すように、制御部100は、推定周波数Aを中心として、±100kHzの周波数範囲を第1位相幅w1ずつずらしながら相関処理を行う。このとき、周波数を100Hzずつずらしながら、相関処理を行う。
図11(c)に示すように、ベースバンド部32bからは、2チップ分の位相C1乃至C64に対応する相関値積算Pが出力される。各位相C1乃至C64が、第1サンプリング位相SC1である。
図11(c)に示すように、ベースバンド部32bからは、2チップ分の位相C1乃至C64に対応する相関値積算Pが出力される。各位相C1乃至C64が、第1サンプリング位相SC1である。
制御部100はメジャメント算出プログラム116に基づいて、例えば、C/Aコードの第1チップから第1,023チップまでをサーチする。
制御部100は、Pmax及びPnoiseに基づいてXPRを算出し、最もXPRが大きい状態に対応するコードフェーズCP1、受信周波数f1、Pmax1及びPnoise1を現在メジャメント情報160とする。コードフェーズCP1、受信周波数f1、Pmax1及びPnoise1を総称して、メジャメントと呼ぶ。端末20は、各GPS衛星12a等ごとにメジャメントを算出する。
なお、コードフェーズCP1は、距離に換算されている。上述のように、C/Aコードのコード長は、例えば、300キロメートル(km)であるから、C/Aコードの端数部分であるコードフェーズも距離に換算することができる。
制御部100は、Pmax及びPnoiseに基づいてXPRを算出し、最もXPRが大きい状態に対応するコードフェーズCP1、受信周波数f1、Pmax1及びPnoise1を現在メジャメント情報160とする。コードフェーズCP1、受信周波数f1、Pmax1及びPnoise1を総称して、メジャメントと呼ぶ。端末20は、各GPS衛星12a等ごとにメジャメントを算出する。
なお、コードフェーズCP1は、距離に換算されている。上述のように、C/Aコードのコード長は、例えば、300キロメートル(km)であるから、C/Aコードの端数部分であるコードフェーズも距離に換算することができる。
制御部100は、観測可能衛星のうち、例えば、6個のGPS衛星12a等について、それぞれメジャメントを算出する。なお、同一のGPS衛星12a等についてのメジャメントを、対応するメジャメントと呼ぶ。例えば、GPS衛星12aについてのコードフェーズCP1とGPS衛星12aについての周波数f1は対応するメジャメントである。周波数f1は、GPS衛星12aからの電波S1を受信したときの受信周波数である。
なお、本実施の形態とは異なり、相関処理の方法としては、ナローコリレータ(例えば、特開2000−312163号公報参照)を採用してもよい。
なお、本実施の形態とは異なり、相関処理の方法としては、ナローコリレータ(例えば、特開2000−312163号公報参照)を採用してもよい。
図9に示すように、端末20は、第1記憶部110に、メジャメント保存プログラム118を格納している。メジャメント保存プログラム118は、制御部100が、メジャメントを第2記憶部150に保存するためのプログラムである。
制御部100は、新たなメジャメントを現在メジャメント情報160として第2記憶部150に格納するとともに、既存の現在メジャメント情報160を前回メジャメント情報162として第2記憶部150に格納する。前回メジャメント情報162は、前回測位時のコードフェーズCP0、周波数f0、Pmax0及びPnoise0を含む。
制御部100は、新たなメジャメントを現在メジャメント情報160として第2記憶部150に格納するとともに、既存の現在メジャメント情報160を前回メジャメント情報162として第2記憶部150に格納する。前回メジャメント情報162は、前回測位時のコードフェーズCP0、周波数f0、Pmax0及びPnoise0を含む。
図9に示すように、端末20は、第1記憶部110に、周波数評価プログラム120を格納している。周波数評価プログラム120は、制御部100が、前回測位時の受信周波数f0と現在測位時の受信周波数f1との周波数差が周波数閾値α以内であるか否かを判断するためのプログラムである。周波数閾値α以内の範囲は、周波数系列F1,F2及びF3の周波数間隔未満の閾値によって、予め規定されている。上述のように、周波数間隔が50ヘルツ(Hz)であれば、周波数閾値αは、例えば、30ヘルツ(Hz)である。上述の周波数評価プログラム120及び制御部100は、周波数差評価手段の一例である。そして、周波数閾値α以内の範囲は、予め規定した周波数差許容範囲内の一例である。
図9に示すように、端末20は、第1記憶部110に、予測コードフェーズ算出プログラム122を格納している。予測コードフェーズ算出プログラム122は、制御部100が、前回測位時のコードフェーズCP0と、電波S1等のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間dtに基づいて、現在の位相を予測して予測コードフェーズCPeを算出するためのプログラムである。予測コードフェーズCPeは、予測位相の一例である。予測コードフェーズ算出プログラム122と制御部100は、予測位相算出手段の一例である。
なお、予測コードフェーズCPeは、距離に換算されている。
なお、予測コードフェーズCPeは、距離に換算されている。
図12は、予測コードフェーズ算出プログラム122の説明図である。
図12に示すように、制御部100は、例えば、式1によって、予測コードフェーズCPeを算出する。
制御部100は、式1に示すように、前回測位時のコードフェ−ズCP0から、例えば、GPS衛星12aと端末20の相対移動速度に前回測位時からの経過時間dtを乗じた値を減じることによって、予測コードフェーズCPeを算出する。
なお、式1において、予測コードフェーズCPe、前回コードフェーズCP0は、距離に換算されている。
図12に示すように、制御部100は、例えば、式1によって、予測コードフェーズCPeを算出する。
制御部100は、式1に示すように、前回測位時のコードフェ−ズCP0から、例えば、GPS衛星12aと端末20の相対移動速度に前回測位時からの経過時間dtを乗じた値を減じることによって、予測コードフェーズCPeを算出する。
なお、式1において、予測コードフェーズCPe、前回コードフェーズCP0は、距離に換算されている。
ここで、電波S1等は、光速で伝播する。このため、光速を電波S1等の発信周波数H1で除することによって、ドップラー偏移1ヘルツ(Hz)に対応する概略の速度を算出することができる。すなわち、ドップラー偏移がプラス(+)1ヘルツ(Hz)であるということは、GPS衛星12aが秒速0.19メートル(m/s)で端末20に近づいているということである。このため、予測コードフェーズCPeは、前回測位時のコードフェーズCP0よりも短くなる。ここで、ドップラー偏移は、例えば、前回測位時の周波数f0と発信周波数H1との差分である。
これに対して、ドップラー偏移がマイナス(−)1ヘルツ(Hz)であるということは、GPS衛星12aが秒速0.19メートル(m/s)で端末20から遠ざかっているということである。このため、予測コードフェーズCPeは、前回測位時のコードフェーズCP0よりも長くなる。
なお、式1は、前回測位時からの経過時間が短時間であるという条件において成立するものである。言い換えると、式1は、コードフェーズと経過時間との関係をグラフ上で直線として示せる限りにおいて成立する。
また、本実施の形態とは異なり、前回測位時の周波数f0と発信周波数H1との差分と、現在測位時の周波数f1と発信周波数H1との差分との平均値を、ドップラー偏移としてもよい。これにより、予測コードフェーズCPeを一層正確に算出することができる。
なお、式1は、前回測位時からの経過時間が短時間であるという条件において成立するものである。言い換えると、式1は、コードフェーズと経過時間との関係をグラフ上で直線として示せる限りにおいて成立する。
また、本実施の形態とは異なり、前回測位時の周波数f0と発信周波数H1との差分と、現在測位時の周波数f1と発信周波数H1との差分との平均値を、ドップラー偏移としてもよい。これにより、予測コードフェーズCPeを一層正確に算出することができる。
制御部100は、算出した予測コードフェーズCPeを示す予測コードフェーズ情報164を第2記憶部150に格納する。
図9に示すように、端末20は、第1記憶部110に、コードフェーズ評価プログラム124を格納している。コードフェーズ評価プログラム124は、制御部100が、現在のコードフェーズCP1と予測コードフェーズCPeとのコードフェーズ差がコードフェーズ閾値β(以下、「閾値β」と呼ぶ)以下か否かを判断するためのプログラムである。閾値β以下の範囲は、位相差許容範囲内の一例である。コードフェーズ評価プログラム124と制御部100は、位相差評価手段の一例である。
閾値βは、予め規定されている。閾値βは、例えば、80メートル(m)である。
制御部100は、上述の周波数評価プログラム120によって閾値α以下の周波数差分であると判断したコードフェーズCP1を、コードフェーズ評価プログラム124に基づく判断の対象とする。
閾値βは、予め規定されている。閾値βは、例えば、80メートル(m)である。
制御部100は、上述の周波数評価プログラム120によって閾値α以下の周波数差分であると判断したコードフェーズCP1を、コードフェーズ評価プログラム124に基づく判断の対象とする。
図9に示すように、端末20は、第1記憶部110に、測位使用コードフェーズ決定プログラム126を格納している。測位使用コードフェーズ決定プログラム126は、制御部100が、周波数閾値α以内の周波数差であって、かつ、閾値β以下のコードフェーズ差であるGPS衛星12a等のコードフェーズCP1等を、測位使用コードフェーズCP1fとして決定するためのプログラムである。
周波数閾値α以内ではない周波数差に対応するGPS衛星12a等のコードフェーズCP1等を測位使用コードフェーズCP1fとして決定せず、測位から排除する。そして、周波数閾値α以内の周波数差に対応し、かつ閾値β以下のコードフェーズ差に対応するコードフェーズCP1を測位に使用するのである。すなわち、測位使用コードフェーズ決定プログラム126と制御部100は、位相排除手段の一例である。
本実施の形態においては、測位使用コードフェーズCP1fは、例えば、GPS衛星12a,12b,12c及び12dにそれぞれ対応するCP1fa,CP1fb,CP1fc及びCP1fdとする。
制御部100は、測位使用コードフェーズCP1fを示す測位使用コードフェーズ情報166を第2記憶部150に格納する。
周波数閾値α以内ではない周波数差に対応するGPS衛星12a等のコードフェーズCP1等を測位使用コードフェーズCP1fとして決定せず、測位から排除する。そして、周波数閾値α以内の周波数差に対応し、かつ閾値β以下のコードフェーズ差に対応するコードフェーズCP1を測位に使用するのである。すなわち、測位使用コードフェーズ決定プログラム126と制御部100は、位相排除手段の一例である。
本実施の形態においては、測位使用コードフェーズCP1fは、例えば、GPS衛星12a,12b,12c及び12dにそれぞれ対応するCP1fa,CP1fb,CP1fc及びCP1fdとする。
制御部100は、測位使用コードフェーズCP1fを示す測位使用コードフェーズ情報166を第2記憶部150に格納する。
図9に示すように、端末20は、第1記憶部110に、測位プログラム128を格納している。測位プログラム128は、制御部100が、測位使用コードフェーズCP1fを使用して現在位置を測位するためのプログラムである。測位プログラム128と制御部100は、測位手段の一例である。
測位使用コードフェーズCP1fは、上述の閾値β以内のコードフェーズCP1等である。すなわち、測位使用コードフェーズCP1fを使用して現在位置を測位することは、閾値β以内のコードフェーズCP1等を使用して現在位置を測位することと同義である。
制御部100は、測位使用コードフェーズCP1fが3個以上ある場合には、それらの測位使用コードフェーズCP1fを使用して現在位置を測位し、測位位置Q1を算出する。
制御部100は、算出した測位位置Q1を示す測位位置情報168を第2記憶部150に格納する。
測位使用コードフェーズCP1fは、上述の閾値β以内のコードフェーズCP1等である。すなわち、測位使用コードフェーズCP1fを使用して現在位置を測位することは、閾値β以内のコードフェーズCP1等を使用して現在位置を測位することと同義である。
制御部100は、測位使用コードフェーズCP1fが3個以上ある場合には、それらの測位使用コードフェーズCP1fを使用して現在位置を測位し、測位位置Q1を算出する。
制御部100は、算出した測位位置Q1を示す測位位置情報168を第2記憶部150に格納する。
図9に示すように、端末20は、第1記憶部110に、測位位置出力プログラム130を格納している。測位位置出力プログラム130は、制御部100が、測位位置Q1を表示装置34(図7参照)に表示するためのプログラムである。
端末20は、上述のように構成されている。
端末20は、現在のコードフェーズCP1と予測コードフェーズCPeとのコードフェーズ差が予め規定した閾値β以下か否かを判断することができる。このため、端末20は、コードフェーズCP1の精度を検証することができる。
また、端末20は、閾値β以下のコードフェーズ差に対応するコードフェーズCP1を使用して、現在位置を測位することができる。
これにより、端末20は、信号強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号のコードフェーズの精度を検証したうえで、精度良く測位することができる。
端末20は、現在のコードフェーズCP1と予測コードフェーズCPeとのコードフェーズ差が予め規定した閾値β以下か否かを判断することができる。このため、端末20は、コードフェーズCP1の精度を検証することができる。
また、端末20は、閾値β以下のコードフェーズ差に対応するコードフェーズCP1を使用して、現在位置を測位することができる。
これにより、端末20は、信号強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号のコードフェーズの精度を検証したうえで、精度良く測位することができる。
また、端末20は、周波数閾値α以内の範囲外の周波数f1に対応するコードフェーズCP1を測位から排除することができる。
これは、端末20が、C/AコードのコードフェーズCP1の精度を検証するのみならず、コードフェーズCP1を算出したときの受信周波数f1の精度も検証することができることを意味する。
これにより、端末20は、信号強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号のコードフェーズの精度を検証したうえで、一層精度良く測位することができる。
これは、端末20が、C/AコードのコードフェーズCP1の精度を検証するのみならず、コードフェーズCP1を算出したときの受信周波数f1の精度も検証することができることを意味する。
これにより、端末20は、信号強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号のコードフェーズの精度を検証したうえで、一層精度良く測位することができる。
以上が本実施の形態に係る端末20の構成であるが、以下、その動作例を主に図13を使用して説明する。
図13は端末20の動作例を示す概略フローチャートである。
図13は端末20の動作例を示す概略フローチャートである。
まず、端末20は、電波S1等を受信し、メジャメントを算出する(図13のステップST1)。このステップST1は、位相算出ステップの一例である。
続いて、端末20は、メジャメントを保存する(ステップST2)。
続いて、端末20は、現在周波数f1と前回周波数f0との周波数差分の絶対値が、周波数閾値α以下か否かを判断する(ステップST3)。
続いて、端末20は、メジャメントを保存する(ステップST2)。
続いて、端末20は、現在周波数f1と前回周波数f0との周波数差分の絶対値が、周波数閾値α以下か否かを判断する(ステップST3)。
端末20は、ステップST3において、周波数閾値α以下ではないと判断した周波数差分に対応するコードフェーズCP1を測位に使用しない(ステップST9)。すなわち、測位使用コードフェーズCP1fとはしない。
これに対して、ステップST3において、周波数閾値α以下であると判断した周波数差分に対応するコードフェーズCP1については、対応する予測コードフェーズCPeを算出する(ステップST4)。このステップST4は、予測位相算出ステップの一例である。
続いて、端末20は、コードフェーズCP1と予測コードフェーズCPeとのコードフェーズ差の絶対値が閾値β以下か否かを判断する(ステップST5)。このステップST5は、位相評価ステップの一例である。端末20は、コードフェーズ差の絶対値が閾値β以下であると判断したコードフェーズCP1を測位使用コードフェーズCP1fとする。
続いて、端末20は、測位使用コードフェーズCP1fが3個以上あるか否かを判断する(ステップST6)。
ステップST6において、端末20が、測位使用コードフェーズCP1fが3個未満であると判断した場合には、測位不能であるから、測位することなく終了する。
続いて、端末20は、測位使用コードフェーズCP1fが3個以上あるか否かを判断する(ステップST6)。
ステップST6において、端末20が、測位使用コードフェーズCP1fが3個未満であると判断した場合には、測位不能であるから、測位することなく終了する。
これ対して、ステップST6において、端末20が、測位使用コードフェーズCP1fが3個以上であると判断した場合には、測位使用コードフェーズCP1fを使用して測位する(ステップST7)。このステップST7は、測位ステップの一例である。
続いて、端末20は、測位位置Q1(図9参照)を出力する(ステップST8)。
続いて、端末20は、測位位置Q1(図9参照)を出力する(ステップST8)。
以上のステップによって、端末20は、信号強度が微弱な弱電界下において、測位基礎符号の位相の精度を検証したうえで、精度良く測位することができる。
本発明は、上述の各実施の形態に限定されない。
12a,12b,12c,12d,12e,12f,12g,12h・・・GPS衛星、20・・・端末、32・・・GPS装置、112・・・観測可能衛星算出プログラム、114・・・推定周波数算出プログラム、116・・・メジャメント算出プログラム、118・・・メジャメント保存プログラム、120・・・周波数評価プログラム、122・・・予測コードフェーズ算出プログラム、124・・・コードフェーズ評価プログラム、126・・・測位使用コードフェーズ決定プログラム、128・・・測位プログラム、130・・・測位位置出力プログラム
Claims (8)
- 発信源からの測位基礎符号に基づいて現在位置を測位する測位装置であって、
前記測位装置が発生するレプリカ測位基礎符号と前記測位基礎符号との相関処理を行って前記測位基礎符号の位相を算出する位相算出手段と、
前回測位時の前記位相と、前記測位基礎符号を乗せた電波の周波数のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間に基づいて、現在の前記位相を予測して予測位相を算出する予測位相算出手段と、
現在の前記位相と前記予測位相との位相差が予め規定した位相差許容範囲内か否かを判断する位相差評価手段と、
前記位相差許容範囲内の前記位相差に対応する前記位相を使用して、現在位置を測位する測位手段と、
を有することを特徴とする測位装置。 - 前記測位基礎符号を乗せた電波を受信したときの受信周波数を特定する受信周波数特定手段と、
前回測位時の前記受信周波数と現在の前記受信周波数との周波数差が予め規定した周波数差許容範囲内か否かを判断する周波数差評価手段と、
前記周波数差許容範囲外の前記周波数差に対応する前記測位基礎符号の位相を測位から排除する位相排除手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の測位装置。 - 前記位相算出手段は、
複数の周波数系列を使用して前記位相を算出する構成となっており、
前記位相差評価手段は、
前記測位基礎符号の信号強度が最も大きい前記周波数系列において算出された前記位相について、前記位相差許容範囲内か否かを判断する構成となっていることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の測位装置。 - 前記複数の周波数系列は、
互いに予め規定した周波数間隔だけ乖離しており、
前記周波数差許容範囲は、前記周波数間隔未満の閾値によって規定されることを特徴とする請求項3に記載の測位装置。 - 前記発信源は、SPS(Satellite Positioning System)衛星であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の測位装置。
- 発信源からの測位基礎符号に基づいて現在位置を測位する測位装置が、前記測位装置が発生するレプリカ測位基礎符号と前記測位基礎符号との相関処理を行って前記測位基礎符号の位相を算出する位相算出ステップと、
前記測位装置が、前回測位時の前記位相と、前記測位基礎符号を乗せた電波の周波数のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間に基づいて、現在の前記位相を予測して予測位相を算出する予測位相算出ステップと、
前記測位装置が、現在の前記位相と前記予測位相との位相差が予め規定した位相差許容範囲内か否かを判断する位相差評価ステップと、
前記測位装置が、前記位相差許容範囲内の前記位相差に対応する前記位相を使用して、現在位置を測位する測位ステップと、
を有することを特徴とする測位装置の制御方法。 - コンピュータに、
発信源からの測位基礎符号に基づいて現在位置を測位する測位装置が、前記測位装置が発生するレプリカ測位基礎符号と前記測位基礎符号との相関処理を行って前記測位基礎符号の位相を算出する位相算出ステップと、
前記測位装置が、前回測位時の前記位相と、前記測位基礎符号を乗せた電波の周波数のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間に基づいて、現在の前記位相を予測して予測位相を算出する予測位相算出ステップと、
前記測位装置が、現在の前記位相と前記予測位相との位相差が予め規定した位相差許容範囲内か否かを判断する位相差評価ステップと、
前記測位装置が、前記位相差許容範囲内の前記位相差に対応する前記位相を使用して、現在位置を測位する測位ステップと、
を実効させることを特徴とする測位装置の制御プログラム。 - コンピュータに、
発信源からの測位基礎符号に基づいて現在位置を測位する測位装置が、前記測位装置が発生するレプリカ測位基礎符号と前記測位基礎符号との相関処理を行って前記測位基礎符号の位相を算出する位相算出ステップと、
前記測位装置が、前回測位時の前記位相と、前記測位基礎符号を乗せた電波の周波数のドップラー偏移と、前回測位時からの経過時間に基づいて、現在の前記位相を予測して予測位相を算出する予測位相算出ステップと、
前記測位装置が、現在の前記位相と前記予測位相との位相差が予め規定した位相差許容範囲内か否かを判断する位相差評価ステップと、
前記測位装置が、前記位相差許容範囲内の前記位相差に対応する前記位相を使用して、現在位置を測位する測位ステップと、
を実効させることを特徴とする測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008130657A JP2008261870A (ja) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | 測位装置、測位装置の制御方法、その制御プログラム及び記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008130657A JP2008261870A (ja) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | 測位装置、測位装置の制御方法、その制御プログラム及び記録媒体 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006123606A Division JP2007292698A (ja) | 2006-04-27 | 2006-04-27 | 測位装置、測位装置の制御方法及びプログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008261870A true JP2008261870A (ja) | 2008-10-30 |
JP2008261870A5 JP2008261870A5 (ja) | 2009-06-18 |
Family
ID=39984426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008130657A Withdrawn JP2008261870A (ja) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | 測位装置、測位装置の制御方法、その制御プログラム及び記録媒体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008261870A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113038081A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-25 | 马鞍山金鹰联网报警科技有限公司 | 一种安保摄像头用辅助设备及其使用方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5808581A (en) * | 1995-12-07 | 1998-09-15 | Trimble Navigation Limited | Fault detection and exclusion method for navigation satellite receivers |
JP2000266834A (ja) * | 1999-03-12 | 2000-09-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 通信機能付きgps受信端末 |
JP2002122652A (ja) * | 2000-10-12 | 2002-04-26 | Nec Corp | Dgps用補正データ算出方式 |
JP2002328157A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Pioneer Electronic Corp | 測位誤差領域設定装置、測位誤差領域設定方法、測位誤差領域設定処理プログラムおよびナビゲーション装置 |
JP2003098244A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Japan Radio Co Ltd | 偽信号相互相関検出方法、送信源選択制限方法及び衛星選択制限方法 |
JP2004501352A (ja) * | 2000-04-18 | 2004-01-15 | サーフ テクノロジー,インコーポレイテッド | 不均一で離散的なサンプル・セグメントを相関させるコヒーレント累積システムを採用する信号検出器及び方法 |
JP2004085222A (ja) * | 2002-08-23 | 2004-03-18 | Pioneer Electronic Corp | 移動体の測位装置、測位方法及びコンピュータプログラム |
US20040165689A1 (en) * | 2002-10-24 | 2004-08-26 | Nokia Corporation | Validation of beacon signals |
JP2005024535A (ja) * | 2003-06-12 | 2005-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | 位置推定装置 |
JP2007505292A (ja) * | 2003-09-02 | 2007-03-08 | サーフ テクノロジー インコーポレイテッド | 衛星測位システム受信機のための制御と機能 |
-
2008
- 2008-05-19 JP JP2008130657A patent/JP2008261870A/ja not_active Withdrawn
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5808581A (en) * | 1995-12-07 | 1998-09-15 | Trimble Navigation Limited | Fault detection and exclusion method for navigation satellite receivers |
JP2000266834A (ja) * | 1999-03-12 | 2000-09-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 通信機能付きgps受信端末 |
JP2004501352A (ja) * | 2000-04-18 | 2004-01-15 | サーフ テクノロジー,インコーポレイテッド | 不均一で離散的なサンプル・セグメントを相関させるコヒーレント累積システムを採用する信号検出器及び方法 |
JP2002122652A (ja) * | 2000-10-12 | 2002-04-26 | Nec Corp | Dgps用補正データ算出方式 |
JP2002328157A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Pioneer Electronic Corp | 測位誤差領域設定装置、測位誤差領域設定方法、測位誤差領域設定処理プログラムおよびナビゲーション装置 |
JP2003098244A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Japan Radio Co Ltd | 偽信号相互相関検出方法、送信源選択制限方法及び衛星選択制限方法 |
JP2004085222A (ja) * | 2002-08-23 | 2004-03-18 | Pioneer Electronic Corp | 移動体の測位装置、測位方法及びコンピュータプログラム |
US20040165689A1 (en) * | 2002-10-24 | 2004-08-26 | Nokia Corporation | Validation of beacon signals |
JP2005024535A (ja) * | 2003-06-12 | 2005-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | 位置推定装置 |
JP2007505292A (ja) * | 2003-09-02 | 2007-03-08 | サーフ テクノロジー インコーポレイテッド | 衛星測位システム受信機のための制御と機能 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113038081A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-25 | 马鞍山金鹰联网报警科技有限公司 | 一种安保摄像头用辅助设备及其使用方法 |
CN113038081B (zh) * | 2021-03-23 | 2022-09-16 | 马鞍山金鹰联网报警科技有限公司 | 一种安保摄像头用辅助设备及其使用方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5889739B2 (ja) | Gnss信号の捕捉のための方法、製品、加入者装置及びシステム | |
KR101268291B1 (ko) | 동료 지원을 통한 초고속 gnss 초기 위치 획득 장치, 방법 및 그 기록매체 | |
JP4151716B2 (ja) | 測位装置、その制御方法及びプログラム | |
US8063819B2 (en) | Positioning device, positioning control method, positioning control program, and computer-readable recording medium having positioning control program recorded thereon | |
JP5636552B2 (ja) | 移動受信機による、衛星からの拡散スペクトル信号の取得を最適化する方法 | |
US7821452B2 (en) | Positioning device, positioning control method, and recording medium | |
JP2007256112A (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
JP2007256110A (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
JP5070771B2 (ja) | 測位装置及び制御方法 | |
JP2007292698A (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法及びプログラム | |
JP2007298374A (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法及びプログラム | |
JP2008261870A (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法、その制御プログラム及び記録媒体 | |
JP4479705B2 (ja) | 端末装置、端末装置の制御方法、その制御プログラム及びその記録媒体 | |
JP2007263660A (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム | |
JP4857850B2 (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法 | |
JP4844189B2 (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
JP4151715B2 (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法、その制御プログラム | |
JP2008233103A (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法、その制御プログラム及び記録媒体 | |
JP4595855B2 (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
JP2007278864A (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
JP2008233102A (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法、その制御プログラム及び記録媒体 | |
JP2007309730A (ja) | 測位装置、測位装置の制御方法及びプログラム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090424 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090424 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20110329 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20110527 |