JP2009025045A - Positioning device for moving body - Google Patents

Positioning device for moving body Download PDF

Info

Publication number
JP2009025045A
JP2009025045A JP2007186145A JP2007186145A JP2009025045A JP 2009025045 A JP2009025045 A JP 2009025045A JP 2007186145 A JP2007186145 A JP 2007186145A JP 2007186145 A JP2007186145 A JP 2007186145A JP 2009025045 A JP2009025045 A JP 2009025045A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vector
moving body
speed
calculated
positioning
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.)
Pending
Application number
JP2007186145A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiichi Motozono
貴一 本園
Naoto Hasegawa
直人 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007186145A priority Critical patent/JP2009025045A/en
Publication of JP2009025045A publication Critical patent/JP2009025045A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent properly a time delay in the main moving direction of a moving body, while suppressing dispersion of positioning results caused by randomness of positioning. <P>SOLUTION: This positioning device for the moving body is equipped with a satellite signal reception means, a velocity vector calculation means for calculating a velocity vector of the moving body by using a Doppler shift of a carrier wave of a satellite signal, a moving vector calculation means for calculating a moving vector of the moving body based on a position change of the moving body derived based on a reception result of the satellite signal, a correction means for correcting the moving vector calculated by the moving vector calculation means by using the direction of the velocity vector calculated by the velocity vector calculation means as a reference direction, and a positioning means for positioning the position and/or the velocity of the moving body by using the moving vector corrected by the correction means and the velocity vector calculated by the velocity vector calculation means. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、移動体の位置等を測位する移動体測位装置に関する。   The present invention relates to a mobile body positioning apparatus that measures the position of a mobile body and the like.

従来から、移動体の絶対位置を測位するためのGPS信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信した前記GPS信号に基づいて前記移動体の測位情報を算出して前記移動体の現在位置を認識する認識手段とを備えたナビゲーション装置において、前記受信手段によって受信した前記測位情報に基づいて前記移動体の垂直方向速度を算出する垂直方向速度算出手段と、前記垂直方向速度算出手段によって算出された前記垂直方向速度を積算することによって前記移動体の垂直方向の移動量を算出する垂直方向移動量算出手段と、前記移動体の水平方向の移動量を算出する水平方向移動量算出手段と、複数の走行路が立体的に重なっている複層路の形状情報を有する地図データを取得する地図データ取得手段とを有し、前記移動体の前記水平方向の移動量および前記垂直方向の移動量に基づいて前記地図データにおける前記移動体の走行路を判定する判定手段とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−206934号公報
Conventionally, receiving means for receiving a GPS signal for measuring the absolute position of the moving body, and current position of the moving body by calculating positioning information of the moving body based on the GPS signal received by the receiving means In a navigation device comprising a recognizing means for recognizing the position, a vertical speed calculating means for calculating a vertical speed of the moving body based on the positioning information received by the receiving means, and a calculation by the vertical speed calculating means. A vertical movement amount calculating means for calculating a vertical movement amount of the moving body by integrating the vertical speeds, and a horizontal movement amount calculating means for calculating a horizontal movement amount of the moving body; Map data acquisition means for acquiring map data having shape information of a multi-layered road in which a plurality of traveling roads are three-dimensionally overlapped, There is known a navigation device comprising: a determination unit that determines a travel path of the moving body in the map data based on a horizontal movement amount and a vertical movement amount (for example, Patent Document 1).
JP 2002-206934 A

ところで、GPSのような衛星システムを利用した移動体(典型的には、車両)の位置等の測位では、測位のランダム性に起因して、移動体の移動中の測位結果がばらつき、移動体の動きとして不自然な軌跡となる。このため、この種の測位では、一般的に、フィルタ等を用いた時間軸方向の平滑化処理を行うことで、測位結果のばらつきを抑えることが行われている。しかしながら、フィルタ等による平滑化処理を行うと、測位結果が滑らかになるものの、その反面として、時間遅れが大きくなり、移動体の主たる移動方向(例えば、移動体が車両の場合には、車両の前後方向、即ち車両の進行方向)における測位誤差が大きくなる虞がある。   By the way, in positioning such as the position of a mobile body (typically a vehicle) using a satellite system such as GPS, the positioning results during the movement of the mobile body vary due to the randomness of the positioning. The movement becomes an unnatural trajectory. For this reason, in this type of positioning, generally, variation in positioning results is suppressed by performing a smoothing process in the time axis direction using a filter or the like. However, when smoothing processing using a filter or the like is performed, the positioning result becomes smooth, but on the other hand, the time delay increases, and the main moving direction of the moving body (for example, when the moving body is a vehicle, Positioning errors in the front-rear direction (that is, the traveling direction of the vehicle) may increase.

そこで、本発明は、測位のランダム性に起因した測位結果のばらつきを抑えつつ、移動体の主たる移動方向における時間遅れを適切に防止することができる移動体用測位装置の提供を目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a positioning device for a moving body that can appropriately prevent a time delay in the main moving direction of the moving body while suppressing variations in positioning results due to randomness of positioning.

上記目的を達成するため、第1の発明は、移動体に搭載され、該移動体の位置及び/又は速度を測位する移動体用測位装置において、
衛星から放送される衛星信号を受信する受信手段と、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記衛星信号の受信結果に基づいて導出される前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの向きを基準方向として、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された移動ベクトルと、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルとを用いて、前記移動体の位置及び/又は速度を測位する測位手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a positioning device for a moving body that is mounted on a moving body and measures the position and / or speed of the moving body.
Receiving means for receiving satellite signals broadcast from the satellite;
Velocity vector calculating means for calculating a velocity vector of the moving body using a Doppler shift of a carrier wave of the satellite signal;
Movement vector calculation means for calculating a movement vector of the moving body based on a change in the position of the moving body derived based on the reception result of the satellite signal;
Correction means for correcting the movement vector calculated by the movement vector calculation means using the direction of the velocity vector calculated by the speed vector calculation means as a reference direction;
It comprises positioning means for positioning the position and / or speed of the moving body using the movement vector corrected by the correcting means and the velocity vector calculated by the velocity vector calculating means.

第2の発明は、第1の発明に係る移動体用測位装置において、
前記速度ベクトル算出手段は、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体のフィルタ処理前速度ベクトルを算出するフィルタ処理前速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出されたフィルタ処理前速度ベクトルを時間軸方向にフィルタリングして前記速度ベクトルを算出するフィルタリング手段とを備え、
前記測位手段は、
前記速度ベクトル算出手段により算出された前記フィルタ処理前速度ベクトルと前記フィルタリング手段により算出された前記速度ベクトルの単位ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて内積速度ベクトルを算出する内積手段を備え、前記内積手段により算出された内積速度ベクトルと、前記補正手段により補正された移動ベクトルとに基づいて、前記移動体の位置及び/又は速度を測位することを特徴とする。
2nd invention is the positioning apparatus for moving bodies which concerns on 1st invention,
The velocity vector calculating means includes
A pre-filtering speed vector calculating means for calculating a pre-filtering speed vector of the mobile body using a Doppler shift of a carrier wave of the satellite signal;
Filtering means for filtering the speed vector before filtering calculated by the speed vector calculating means in a time axis direction to calculate the speed vector;
The positioning means includes
An inner product velocity vector is calculated by taking an inner product of the velocity vector before filtering calculated by the velocity vector calculating unit and a unit vector of the velocity vector calculated by the filtering unit, and multiplying the inner vector by the unit vector of the velocity vector. And calculating the position and / or speed of the moving body based on the inner product speed vector calculated by the inner product means and the movement vector corrected by the correction means. To do.

第3の発明は、第1又は2の発明に係る移動体用測位装置において、
前記補正手段は、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの単位ベクトルと、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて得られる速度ベクトルを、前記補正された移動ベクトルとして導出することを特徴とする。
3rd invention is the positioning apparatus for moving bodies which concerns on 1st or 2nd invention,
The correction means takes an inner product of a unit vector of the speed vector calculated by the speed vector calculation means and a movement vector calculated by the movement vector calculation means, and multiplies the inner product by the unit vector of the speed vector. The obtained velocity vector is derived as the corrected movement vector.

第4の発明は、第1〜3のいずれかの発明に係る移動体用測位装置において、
前記移動ベクトル算出手段は、前記衛星信号の擬似雑音符号に基づいて導出される衛星と前記移動体の間の擬似距離に基づいて、前記移動体の位置を導出する移動体位置手段を備え、所定周期で前記移動体位置手段により導出される前記移動体の位置と、前記所定周期以前の周期で前記測位手段により測位された前記移動体の位置との間の変化に基づいて、前記移動ベクトルを算出することを特徴とする。
4th invention is the positioning apparatus for mobile bodies which concerns on any one of 1st-3rd invention,
The movement vector calculation means includes moving body position means for deriving the position of the moving body based on a pseudo distance between the satellite and the moving body derived based on the pseudo noise code of the satellite signal, Based on a change between the position of the mobile body derived by the mobile body position means in a period and the position of the mobile body measured by the positioning means in a period before the predetermined period, the movement vector is It is characterized by calculating.

本発明によれば、測位のランダム性に起因した測位結果のばらつきを抑えつつ、移動体の主たる移動方向における時間遅れを適切に防止することができる移動体用測位装置が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the positioning apparatus for moving bodies which can prevent appropriately the time delay in the main moving direction of a moving body is obtained, suppressing the dispersion | variation in the positioning result resulting from the randomness of positioning.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る移動体位置測位装置が適用されるGPS(Global Positioning System)の全体的な構成を示すシステム構成図である。図1に示すように、GPSは、地球周りを周回するGPS衛星10と、地球上に位置し地球上を移動しうる車両90とから構成される。尚、車両90は、あくまで移動体の一例であり、その他の移動体としては、自動二輪車、鉄道、船舶、航空機、ホークリフト、ロボットや、人の移動に伴い移動する携帯電話等の情報端末等がありうる。   FIG. 1 is a system configuration diagram showing an overall configuration of a GPS (Global Positioning System) to which a mobile body positioning device according to the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the GPS is composed of a GPS satellite 10 that orbits the earth and a vehicle 90 that is located on the earth and can move on the earth. The vehicle 90 is merely an example of a moving body, and other moving bodies include motorcycles, railways, ships, airplanes, hawk lifts, robots, information terminals such as mobile phones that move with the movement of people, and the like. There can be.

GPS衛星10は、航法メッセージ(衛星信号)を地球に向けて常時放送する。航法メッセージには、対応するGPS衛星10に関する衛星軌道情報(エフェメリスやアルマナク)、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、C/Aコードにより拡散されL1波(周波数:1575.42MHz)に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。尚、L1波は、C/Aコードで変調されたSin波とPコード(Precision Code)で変調されたCos波の合成波であり、直交変調されている。C/Aコード及びPコードは、擬似雑音(Pseudo Noise)符号であり、−1と1が不規則に周期的に並ぶ符号列である。   The GPS satellite 10 constantly broadcasts navigation messages (satellite signals) toward the earth. The navigation message includes satellite orbit information (ephemeris and almanac) regarding the corresponding GPS satellite 10, a clock correction value, and an ionosphere correction coefficient. The navigation message is spread by the C / A code, is carried on the L1 wave (frequency: 1575.42 MHz), and is constantly broadcast toward the earth. The L1 wave is a combined wave of a Sin wave modulated with a C / A code and a Cos wave modulated with a P code (Precision Code), and is orthogonally modulated. The C / A code and the P code are pseudo noise codes, and are code strings in which -1 and 1 are irregularly arranged periodically.

尚、現在、31個のGPS衛星10が高度約20,000kmの上空で地球を一周しており、各4個のGPS衛星10が55度ずつ傾いた6つの地球周回軌道面に均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも5個以上のGPS衛星10が観測可能である。   Currently, 31 GPS satellites 10 orbit the earth at an altitude of about 20,000 km, and each of the four GPS satellites 10 is evenly arranged on six earth-orbiting orbits inclined by 55 degrees. ing. Therefore, as long as the sky is open, at least five GPS satellites 10 can be observed at any time on the earth.

車両90には、移動体位置測位装置としてのGPS受信機20が搭載される。   The vehicle 90 is equipped with a GPS receiver 20 as a mobile body positioning device.

図2は、GPS受信機20の内部構成の一例を示す。以下では、説明の複雑化を避けるため、ある1つのGPS衛星10からの衛星信号に関する信号処理(1チャンネルの信号処理)を代表して説明する。以下で説明する信号処理は、観測周期毎(例えば1ms)に、観測可能な各GPS衛星10,10,10等からの衛星信号に対して並列的(同時)に実行される。 FIG. 2 shows an example of the internal configuration of the GPS receiver 20. Hereinafter, to avoid complicating the description, it will be described as a representative signal processing relating satellite signals from one single GPS satellite 10 1 (1-channel signal processing). The signal processing described below is executed in parallel (simultaneously) with respect to the satellite signals from the observable GPS satellites 10 1 , 10 2 , 10 3, etc. for each observation period (for example, 1 ms).

GPS受信機20は、GPSアンテナ21、高周波回路22、A/D(analog-to-digital)変換回路24、DLL(Delay-Locked Loop)110、PLL(Phase-Locked Loop)120、衛星位置算出部124、及び、測位部50を含む。DLL110は、相互相関演算部111,112、位相進め部113、位相遅れ部114、位相ずれ計算部115、位相補正量計算部116、レプリカC/Aコード生成部117、及び、擬似距離算出部118を含む。   The GPS receiver 20 includes a GPS antenna 21, a high-frequency circuit 22, an A / D (analog-to-digital) conversion circuit 24, a DLL (Delay-Locked Loop) 110, a PLL (Phase-Locked Loop) 120, and a satellite position calculation unit. 124 and the positioning unit 50. The DLL 110 includes a cross-correlation calculation units 111 and 112, a phase advancement unit 113, a phase delay unit 114, a phase shift calculation unit 115, a phase correction amount calculation unit 116, a replica C / A code generation unit 117, and a pseudo distance calculation unit 118. including.

GPSアンテナ21は、GPS衛星10から発信されている衛生信号を受信し、受信した衛星信号を電圧信号(本例では、周波数1.5GHz)に変換する。1.5GHzの電圧信号をRF(radio frequency)信号と称する。 GPS antenna 21 receives a hygienic signal transmitted from the GPS satellite 10 1, the voltage signal satellite signal received (in this example, frequency 1.5 GHz) is converted to. A voltage signal of 1.5 GHz is referred to as an RF (radio frequency) signal.

高周波回路22は、GPSアンテナ21を介して供給される微弱なRF信号を後段でA/D変換できるレベルまで増幅すると共に、RF信号の周波数を信号処理できる中間周波数(典型的には、1MHz〜20MHz)に変換する。尚、このようにRF信号をダウンコンバートして得られる信号を、IF(Intermediate frequency)信号と称する。   The high-frequency circuit 22 amplifies a weak RF signal supplied via the GPS antenna 21 to a level at which A / D conversion can be performed later, and at the same time, an intermediate frequency (typically 1 MHz to 20 MHz). A signal obtained by down-converting the RF signal in this way is referred to as an IF (Intermediate frequency) signal.

A/D変換回路24は、高周波回路22から供給されるIF信号(アナログ信号)を、デジタル信号処理ができるようにデジタルIF信号に変換する。デジタルIF信号は、DLL110及びPLL120等に供給される。   The A / D conversion circuit 24 converts the IF signal (analog signal) supplied from the high frequency circuit 22 into a digital IF signal so that digital signal processing can be performed. The digital IF signal is supplied to the DLL 110, the PLL 120, and the like.

DLL110のレプリカC/Aコード生成部117では、レプリカC/Aコードが生成される。レプリカC/Aコードとは、GPS衛星10からの衛星信号に乗せられるC/Aコードに対して、+1、−1の並びが同一のコードである。 The replica C / A code generation unit 117 of the DLL 110 generates a replica C / A code. The replica C / A code with respect to the C / A code, which is put on the satellite signals from the GPS satellites 10 1, + 1, the arrangement of -1 is the same code.

相互相関演算部111には、レプリカC/Aコード生成部117で生成されるレプリカC/Aコードが、位相進め部113を介して入力される。即ち、相互相関演算部111には、Earlyレプリカ符号が入力される。位相進め部113では、レプリカC/Aコードが所定の位相だけ進められる。位相進め部113で進められる位相進み量をθとする。 The replica C / A code generated by the replica C / A code generation unit 117 is input to the cross correlation calculation unit 111 via the phase advancement unit 113. That is, an early replica code is input to the cross correlation calculation unit 111. In the phase advancer 113, the replica C / A code is advanced by a predetermined phase. Let the phase advance amount advanced by the phase advancer 113 be θ 1 .

相互相関演算部111には、また、デジタルIF信号が、図示しないミキサにより、PLL120で生成されるレプリカキャリアが乗算されてから入力される。   In addition, the digital correlation signal is input to the cross-correlation calculation unit 111 after being multiplied by a replica carrier generated by the PLL 120 by a mixer (not shown).

相互相関演算部111では、入力されるデジタルIF信号と、位相進み量θのEarlyレプリカ符号を用いて、相関値(Early相関値ECA)が演算される。Early相関値ECAは、例えば以下の式で演算される。
Early相関値ECA=Σ{(デジタルIF)×(Earlyレプリカ符号)}
相互相関演算部112には、レプリカC/Aコード生成部117で生成されるレプリカC/Aコードが、位相遅れ部114を介して入力される。即ち、相互相関演算部112には、Lateレプリカ符号が入力される。位相遅れ部114では、レプリカC/Aコードが所定の位相だけ遅らされる。位相遅れ部114で遅らされる位相遅れ量は、位相進み量θと大きさ同一で符号が異なる。
The cross-correlation calculation unit 111 calculates a correlation value (Early correlation value E CA ) using the input digital IF signal and the Early replica code of the phase advance amount θ 1 . The Early correlation value E CA is calculated by the following equation, for example.
Early correlation value E CA = Σ {(digital IF) × (Early replica code)}
The replica C / A code generated by the replica C / A code generation unit 117 is input to the cross correlation calculation unit 112 via the phase delay unit 114. That is, the late replica code is input to the cross-correlation calculation unit 112. In the phase delay unit 114, the replica C / A code is delayed by a predetermined phase. The phase delay amount delayed by the phase delay unit 114 is the same as the phase advance amount θ 1 but has a different sign.

相互相関演算部112には、また、デジタルIF信号が、図示しないミキサにより、PLL120で生成されるレプリカキャリアが乗算されてから入力される。   Further, the digital correlation signal is input to the cross-correlation calculation unit 112 after being multiplied by a replica carrier generated by the PLL 120 by a mixer (not shown).

相互相関演算部112では、入力されるデジタルIF信号と、位相遅れ量−θのLateレプリカ符号を用いて、相関値(Late相関値LCA)が演算される。Late相関値LCAは、例えば以下の式で演算される。
Late相関値LCA1=Σ{(デジタルIF)×(Lateレプリカ符号)}
このようにして、相互相関演算部111、112では、コリレータ間隔d(“スペーシング”とも称される)を2θとした相関値演算が実行される。相互相関演算部111、112にてそれぞれ演算されたEarly相関値ECA及びLate相関値LCAは、位相ずれ計算部115に入力される。
The cross-correlation calculation unit 112 calculates a correlation value (Late correlation value L CA ) using the input digital IF signal and the Late replica code of the phase delay amount −θ 1 . The Late correlation value L CA is calculated by the following equation, for example.
Late correlation value L CA1 = Σ {(digital IF) × (Late replica code)}
In this way, the cross-correlation calculation units 111 and 112 execute the correlation value calculation with the correlator interval d 1 (also referred to as “spacing”) being 2θ 1 . The Early correlation value E CA and the Late correlation value L CA calculated by the cross correlation calculation units 111 and 112 are input to the phase shift calculation unit 115.

位相ずれ計算部115では、デジタルIF信号と、レプリカC/Aコード生成部117で生成されるレプリカC/Aコードとの間に、どの程度位相のずれがあるかが算出される。即ち、位相ずれ計算部115では、受信したC/Aコードに対するレプリカC/Aコードの位相ずれ量Δφが算出(推定)される。レプリカC/Aコードの位相ずれ量Δφは、例えば以下の式で演算される。
(位相ずれ量Δφ)=(ECA−LCA)/2(ECA+LCA
このようにして算出された位相ずれ量Δφは、位相補正量計算部116に入力される。
The phase shift calculation unit 115 calculates the degree of phase shift between the digital IF signal and the replica C / A code generated by the replica C / A code generation unit 117. That is, the phase shift calculation unit 115 calculates (estimates) the phase shift amount Δφ of the replica C / A code with respect to the received C / A code. The phase shift amount Δφ of the replica C / A code is calculated by the following equation, for example.
(Phase shift amount Δφ) = (E CA −L CA ) / 2 (E CA + L CA )
The phase shift amount Δφ calculated in this way is input to the phase correction amount calculation unit 116.

位相補正量計算部116では、位相ずれ量Δφを無くすべく、適切な位相補正量が算出される。適切な位相補正量が、例えば以下の演算式に従って、算出される。
(位相補正量)=(Pゲイン)×(位相ずれ量Δφ)+(Iゲイン)×Σ(位相ずれ量Δφ)
この式は、PI制御を利用したフィードバック制御を表す式であり、Pゲイン及びIゲインは、それぞれバラツキと応答性の兼ね合いから実験的に決定される。このようにして算出された位相補正量は、レプリカC/Aコード生成部117に入力される。
In the phase correction amount calculation unit 116, an appropriate phase correction amount is calculated so as to eliminate the phase shift amount Δφ. An appropriate phase correction amount is calculated, for example, according to the following arithmetic expression.
(Phase correction amount) = (P gain) × (phase shift amount Δφ) + (I gain) × Σ (phase shift amount Δφ)
This equation is an equation representing feedback control using PI control, and the P gain and the I gain are experimentally determined from the balance between variation and response, respectively. The phase correction amount calculated in this way is input to the replica C / A code generation unit 117.

レプリカC/Aコード生成部117では、生成されるレプリカC/Aコードの位相が、位相補正量計算部116により算出された位相補正量だけ補正される。即ち、レプリカC/Aコードの追尾点が補正される。かくして生成されたレプリカC/Aコードは、上述の如く位相進め部113及び位相遅れ部114を介して相互相関演算部111、112に入力されると共に、擬似距離算出部118に入力される。尚、相互相関演算部111、112では、このようにして生成されたレプリカC/Aコードは、次回の観測周期で入力されるIFデジタル信号に対する相関値演算に用いられることになる。   In the replica C / A code generation unit 117, the phase of the generated replica C / A code is corrected by the phase correction amount calculated by the phase correction amount calculation unit 116. That is, the tracking point of the replica C / A code is corrected. The replica C / A code generated in this way is input to the cross-correlation calculation units 111 and 112 via the phase advance unit 113 and the phase delay unit 114 as described above, and also to the pseudo distance calculation unit 118. In the cross-correlation calculators 111 and 112, the replica C / A code generated in this way is used for correlation value calculation for the IF digital signal input in the next observation cycle.

擬似距離算出部118では、レプリカC/Aコード生成部117で生成されるレプリカC/Aコードの位相情報に基づいて、擬似距離ρが、例えば以下の式により演算される。尚、符号の意味として、下付き文字「」は、GPS衛星10に係るC/Aコードに基づいて算出された擬似距離ρであることを示す。
ρ=N×300
ここで、Nは、GPS衛星10と車両90との間のC/Aコードのビット数に相当し、レプリカC/Aコード生成部117で生成されるレプリカC/Aコードの位相及び受信機1内部の受信機時計に基づいて算出される。尚、数値300は、C/Aコードが、1ビットの長さが1μsであり、1ビットに相当する長さが約300m(1μs×光速)であることに由来する。このようにして算出された擬似距離ρを表す信号は、DLL110から測位部50に入力される。
In the pseudo distance calculation unit 118, the pseudo distance ρ 1 is calculated based on, for example, the following formula based on the phase information of the replica C / A code generated by the replica C / A code generation unit 117. As a meaning of the code, the subscript “ 1 ” indicates that the pseudo distance ρ is calculated based on the C / A code related to the GPS satellite 10 1 .
ρ 1 = N 1 × 300
Here, N 1 is, C / A code corresponds to the number of bits, the phase and the reception of the replica C / A code generated by the C / A code replica generation unit 117 between the GPS satellite 10 1 and the vehicle 90 It is calculated based on the receiver clock inside the machine 1. The numerical value 300 is derived from the fact that the C / A code has a 1-bit length of 1 μs and a length corresponding to 1 bit of about 300 m (1 μs × light speed). A signal representing the pseudo distance ρ 1 calculated in this way is input from the DLL 110 to the positioning unit 50.

PLL120では、内部で発生させたキャリアレプリカ信号を用いて、ドップラシフトした受信搬送波(受信キャリア)のドップラ周波数Δfが測定される。即ち、PLL120では、レプリカキャリアの周波数frと既知の搬送波周波数fL1(1575.42MHz)に基づいて、ドップラ周波数Δf(=fr−fL1)が測定される。尚、PLL120に入力されるデジタルIF信号は、図示しないミキサにより、DLL110から供給されるレプリカC/Aコードが乗算されたものである。PLL120からのドップラ周波数Δfを表す信号は、測位部50に入力される。 In the PLL 120, the Doppler frequency Δf 1 of the Doppler-shifted received carrier wave (received carrier) is measured using a carrier replica signal generated inside. In other words, the PLL 120 measures the Doppler frequency Δf 1 (= fr−f L1 ) based on the replica carrier frequency fr and the known carrier frequency f L1 (1575.42 MHz). The digital IF signal input to the PLL 120 is obtained by multiplying the replica C / A code supplied from the DLL 110 by a mixer (not shown). A signal representing the Doppler frequency Δf 1 from the PLL 120 is input to the positioning unit 50.

衛星位置算出部124は、航法メッセージの衛星軌道情報に基づいて、GPS衛星10の、ワールド座標系(図9参照)での現在位置S=(X、Y、Z)及び移動速度V=(Vx1、Vy1、Vz1)を計算する。衛星移動速度ベクトルV=(Vx1、Vy1、Vz1)は、算出した衛星位置Sの今回値と前回値の差分を、演算周期の時間幅で除算することにより演算されてよい。このようにして衛星位置算出部124にて導出される衛星位置S及び衛星移動速度ベクトルVは、測位部50に入力される。 Satellite position calculation unit 124, based on the satellite orbit information of the navigation message, the GPS satellite 10 1, the current position in the world coordinate system (see FIG. 9) S 1 = (X 1 , Y 1, Z 1) and the mobile Calculate the velocity V 1 = (V x1 , V y1 , V z1 ). The satellite moving velocity vector V 1 = (V x1 , V y1 , V z1 ) may be calculated by dividing the difference between the calculated current value and the previous value of the satellite position S 1 by the time width of the calculation cycle. The satellite position S 1 and the satellite moving speed vector V 1 derived by the satellite position calculation unit 124 in this way are input to the positioning unit 50.

次に、図3以降の図面を参照して、本実施例の測位部50の詳細について説明する。   Next, the details of the positioning unit 50 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 3 and subsequent drawings.

図3は、本実施例の測位部50により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of main processing executed by the positioning unit 50 according to the present embodiment.

ステップ200では、今回周期(i)に対応する周期で取得されたC/Aコードの観測データに基づいて、今回周期(i)の車両90の位置(X’(i),Y’(i),Z’(i))の測位計算が実行される。測位計算は、例えば、以下の関係式に基づいて実行されてもよい。 In step 200, based on the observation data of the C / A code acquired in the cycle corresponding to the current cycle (i), the position of the vehicle 90 in the current cycle (i) (X ′ u (i), Y ′ u ( i), the positioning calculation of Z ′ u (i)) is executed. The positioning calculation may be executed based on the following relational expression, for example.

Figure 2009025045
ここで、下付き文字「k」は、GPS衛星10に係る値を示す(以下も同様)。ここでは、ρは、GPS衛星10に係る擬似距離を表し、DLL110から出力される値が用いられる。(X(i),Y(i),Z(i))は、同GPS衛星10に係る衛星位置を表し、衛星位置算出部124から出力される値が用いられる。また、(X’(i),Y’(i),Z’(i))は、今回周期(i)の車両90の位置を表し、未知数である。また、c・ΔTは、GPS受信機20における時計誤差を表し、未知数である。この場合、例えば現在観測可能なGPS衛星10の数が4つである場合には、数1の式が4つ立つので、最小二乗法等を用いて時計誤差c・ΔTを除去した測位が実現される。
Figure 2009025045
Here, the subscript “k” indicates a value related to the GPS satellite 10 k (and so on). Here, ρ k represents a pseudorange related to the GPS satellite 10 k , and a value output from the DLL 110 is used. (X k (i), Y k (i), Z k (i)) represents a satellite position related to the GPS satellite 10 k , and a value output from the satellite position calculation unit 124 is used. Further, (X ′ u (i), Y ′ u (i), Z ′ u (i)) represents the position of the vehicle 90 in the current cycle (i) and is an unknown number. C · ΔT represents a clock error in the GPS receiver 20 and is an unknown number. In this case, for example, when the number of GPS satellites 10 k that can be observed is four, since the formula 1 is four, the positioning with the clock error c · ΔT removed using the least squares method or the like is possible. Realized.

ステップ202では、後述のステップ212にて前回周期で測位された車両90の位置(X(i−1),Y(i−1),Z(i−1))と、上記ステップ200で今回周期に得られる車両90の位置(X’(i),Y’(i),Z’(i))との差分ベクトルが算出される。即ち、差分ベクトル=(X’(i)−X(i−1),Y’(i)−Y(i−1),Z’(i)−Z(i−1))が算出される。この差分ベクトルは、今回周期と前回周期の間の車両90の移動ベクトルを表す。 In step 202, the position of the vehicle 90 that is positioning in the previous cycle in step 212 described later (X u (i-1) , Y u (i-1), Z u (i-1)) and, in step 200 Thus, the difference vector from the position (X ′ u (i), Y ′ u (i), Z ′ u (i)) of the vehicle 90 obtained in the current cycle is calculated. That is, the difference vector = (X ′ u (i) −X u (i−1), Y ′ u (i) −Y u (i−1), Z ′ u (i) −Z u (i−1) ) Is calculated. This difference vector represents the movement vector of the vehicle 90 between the current cycle and the previous cycle.

ステップ204では、ドップラ周波数Δfを用いて、前回周期(i−1)における車両90の速度ベクトルv=(v(i−1),v(i−1),v(i−1))が測位される。車両90の速度の測位は、例えば以下のような関係式に基づいて、最小二乗法等を用いて実行されてよい。尚、文字の上についた記号黒丸は、ドット(時間微分)を表し、例えばドップラレンジdρは、ρドット(擬似距離ρの時間微分)である。 In step 204, using the Doppler frequency Δf k , the speed vector v = (v x (i−1), v y (i−1), v z (i−1) of the vehicle 90 in the previous period (i−1). )) Is positioned. The positioning of the speed of the vehicle 90 may be executed using a least square method or the like based on the following relational expression, for example. The symbol black circle on the letter represents a dot (time differentiation), for example, the Doppler range dρ k is ρ k dot (time differentiation of the pseudorange ρ k ).

Figure 2009025045
尚、Iドット及びTドットは、電離層誤差の変動量及び対流圏誤差の変動量を表すが、非常に小さいので、ここでは、白色ノイズεとして扱う。また、bドットは、時計誤差の微分値である。また、(V−v)・lのV・lの部分は、前回周期(i−1)における単位ベクトルl(i−1)と衛星移動速度ベクトルV(i−1)との内積であり、衛星移動速度ベクトルV(i−1)は、上述の如く衛星位置算出部124にて航法メッセージの衛星軌道情報に基づいて算出され、単位ベクトルl(i−1)は、前回周期(i−1)において測位部50により測位された車両90の位置(X(i−1),Y(i−1),Z(i−1))、及び、前回周期(i−1)において衛星位置算出部124により算出される衛星位置(X(i−1),Y(i−1),Z(i−1))を用いて、以下のように、算出されてよい。
Figure 2009025045
The I dot and T dot represent the amount of variation in ionospheric error and the amount of variation in tropospheric error, but are very small and are treated as white noise ε here. The b dot is a differential value of the clock error. In addition, the portion of (V k −v) · l k in V k · l k includes the unit vector l k (i−1) and the satellite moving velocity vector V k (i−1) in the previous period (i−1). The satellite moving velocity vector V k (i−1) is calculated based on the satellite orbit information of the navigation message by the satellite position calculating unit 124 as described above, and the unit vector l k (i−1). the position of the vehicle 90 is positioning by the positioning unit 50 in the previous period (i-1) (X u (i-1), Y u (i-1), Z u (i-1)), and the previous Using the satellite positions (X k (i−1), Y k (i−1), Z k (i−1)) calculated by the satellite position calculation unit 124 in the period (i−1), the following is performed. Or may be calculated.

Figure 2009025045
また、ドップラレンジdρ(i−1)は、搬送波の波長λ(既知)と、前回周期(i−1)で得られるGPS衛星10に関するドップラ周波数Δf(i−1)を用いて、例えばdρ(i−1)=λ・Δf(i−1)により、算出される。
Figure 2009025045
Further, the Doppler range dρ k (i−1) is obtained by using the wavelength λ (known) of the carrier wave and the Doppler frequency Δf k (i−1) related to the GPS satellite 10 k obtained in the previous period (i−1), For example, it is calculated by dρ k (i−1) = λ · Δf k (i−1).

ステップ206では、上記のステップ204で算出される車両90の速度ベクトルvの平滑化処理が実行される。この平滑化処理は、時間軸上でフィルタリングを行うことにより実現される。例えば、平滑化された速度ベクトルv’(以下、「平滑化速度ベクトルv’」という)は、次のようにして算出されてもよい。   In step 206, the smoothing process of the speed vector v of the vehicle 90 calculated in the above step 204 is executed. This smoothing process is realized by performing filtering on the time axis. For example, the smoothed velocity vector v ′ (hereinafter referred to as “smoothed velocity vector v ′”) may be calculated as follows.

Figure 2009025045
ここで、T、T及びTは、適切なフィルタ定数である。尚、平滑化処理は、他のフィルタが用いられてもよい。
Figure 2009025045
Here, T 1 , T 2 and T 3 are suitable filter constants. For the smoothing process, other filters may be used.

ステップ208では、上記のステップ202で得られる差分ベクトルと、上記のステップ206で得られる平滑化速度ベクトルv’との内積を取ることにより、上記のステップ202で得られる差分ベクトルを補正する。即ち、上記のステップ206で得られる平滑化速度ベクトルv’の方向を基準方向として、上記のステップ202で得られる差分ベクトルを補正する。具体的には、次のようにして、補正された差分ベクトルP(以下、「補正差分ベクトルP」という)を算出する。   In step 208, the difference vector obtained in step 202 is corrected by taking the inner product of the difference vector obtained in step 202 and the smoothed velocity vector v 'obtained in step 206. That is, the difference vector obtained in step 202 is corrected using the direction of the smoothed velocity vector v ′ obtained in step 206 as a reference direction. Specifically, a corrected difference vector P (hereinafter referred to as “corrected difference vector P”) is calculated as follows.

Figure 2009025045
ここで、ベクトルPは、上記のステップ202で得られる差分ベクトルを表し、ベクトルv’は、平滑化速度ベクトルを表す。図4は、この補正差分ベクトルPの幾何学的関係を示す。
Figure 2009025045
Here, the vector P 0 represents the difference vector obtained in the above step 202, and the vector v ′ represents the smoothing speed vector. FIG. 4 shows the geometric relationship of the correction difference vector P.

ステップ210では、上記のステップ204で算出される車両90の速度ベクトルvと、上記のステップ206で得られる平滑化速度ベクトルv’との内積を取ることにより、車両90の速度ベクトルvを補正する。即ち、上記のステップ206で得られる平滑化速度ベクトルv’の方向を基準方向として、上記のステップ204で算出される車両90の速度ベクトルvを補正する。具体的には、次のようにして、補正された速度ベクトルv” (以下、「補正速度ベクトルv”」という)を算出する。   In step 210, the speed vector v of the vehicle 90 is corrected by taking the inner product of the speed vector v of the vehicle 90 calculated in step 204 and the smoothed speed vector v ′ obtained in step 206. . That is, the speed vector v of the vehicle 90 calculated in step 204 is corrected using the direction of the smoothed speed vector v ′ obtained in step 206 as a reference direction. Specifically, a corrected velocity vector v ″ (hereinafter referred to as “corrected velocity vector v ″”) is calculated as follows.

Figure 2009025045
図5は、この補正速度ベクトルv”の幾何学的関係を示す。
Figure 2009025045
FIG. 5 shows the geometric relationship of this corrected velocity vector v ″.

ステップ212では、上記のステップ210で算出される補正速度ベクトルv”により、上記のステップ208で算出される補正差分ベクトルPを補正する。換言すると、上記のステップ210で算出される補正速度ベクトルv”と、上記のステップ208で算出される補正差分ベクトルPとを用いて、今回周期の車両90の位置(X(i),Y(i),Z(i))の測位結果が導出される。例えば、今回周期の車両90の位置(X(i),Y(i),Z(i))を表す位置ベクトルu(i)=(X(i),Y(i),Z(i))は、次の通り算出されてもよい。 In step 212, the correction difference vector P calculated in step 208 is corrected by the correction speed vector v '' calculated in step 210. In other words, the correction speed vector v calculated in step 210 is corrected. and ", by using the corrected differential vector P is calculated in step 208, the position of the vehicle 90 in the current cycle positioning results of (X u (i), Y u (i), Z u (i)) is Derived. For example, the position of the vehicle 90 in the current cycle position vector u representing the (X u (i), Y u (i), Z u (i)) (i) = (X u (i), Y u (i), Z u (i)) may be calculated as follows.

Figure 2009025045
ここで、Δtは、測位演算周期であり、速度ベクトルvの演算周期に対応する。尚、測位演算周期Δtは、擬似距離ρの演算周期(観測周期)に一致してもよく、或いは、擬似距離ρの演算周期の所定の整数倍に対応してもよい。また、m、nは、適切な重み付け係数であり、例えば双方共に1であってもよい。m及びnの双方が共に1の場合、補正速度ベクトルv”と補正差分ベクトルPに基づく速度ベクトルとが平均化されることになる。尚、図6は、このステップ212の処理態様を図示する。尚、図6の例では、補正差分ベクトルPの終点位置よりも手前の位置(内分位置)に、今回周期の車両90の位置の測位結果が算出されている。
Figure 2009025045
Here, Δt is a positioning calculation cycle and corresponds to the calculation cycle of the velocity vector v. Incidentally, the positioning operation period Δt may be consistent with the operation cycle of the pseudo range [rho k (observation period), or may correspond to a predetermined integer multiple of the operation cycle of the pseudo-range [rho k. M and n are appropriate weighting factors, and both may be 1, for example. When both m and n are 1, the corrected velocity vector v ″ and the velocity vector based on the corrected difference vector P are averaged. FIG. 6 illustrates the processing mode of this step 212. 6, the positioning result of the position of the vehicle 90 in the current cycle is calculated at a position (internal division position) before the end point position of the correction difference vector P.

尚、このようにして得られる今回周期の車両90の位置(X(i),Y(i),Z(i))(即ち、位置ベクトルu(i))は、今回周期の車両90の位置の最終的な測位結果として、例えば図示しないナビゲーション装置に供給されてもよい。また、このようにして得られる今回周期の車両90の位置(X(i),Y(i),Z(i))は、次回周期で前回周期の値としてステップ202等で用いられることになる。 The position (X u (i), Y u (i), Z u (i)) (that is, the position vector u (i)) of the vehicle 90 in the current cycle obtained in this way is the vehicle in the current cycle. The final positioning result at the 90 position may be supplied to a navigation device (not shown), for example. Moreover, in this way the position of the vehicle 90 in the current cycle obtained (X u (i), Y u (i), Z u (i)) is used in step 202 such as the value of the previous cycle in the next cycle It will be.

また、本ステップ212において、今回周期の車両90の速度(v(i),v(i),v(i))が、上述の如く得られた今回周期の車両90の位置(X(i),Y(i),Z(i))と、今回周期の衛星位置(X(i),Y(i),Z(i))及びドップラレンジdρ(i)を用いて、上記の数2の式から最小二乗法等を用いて測位されてもよい。 In this step 212, the speed (v x (i), v y (i), v z (i)) of the vehicle 90 in the current cycle is obtained as described above by the position (X u (i), Y u (i), Z u (i)), the satellite position (X k (i), Y k (i), Z k (i)) and the Doppler range dρ k (i) of the current cycle. ) Using the least square method or the like from the above equation (2).

以上説明した本実施例による移動体用測位装置によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。   According to the positioning apparatus for a moving body according to the present embodiment described above, the following excellent effects are obtained.

上述の如く、本実施例によれば、ドップラ周波数Δfから得られる平滑化速度ベクトルv’の方向を基準方向として、C/Aコードの観測データに基づく差分ベクトルが補正される(スムージングされる)ので、精度良く差分ベクトルを補正することができる。 As described above, according to the present embodiment, the difference vector based on the observation data of the C / A code is corrected (smoothed) with the direction of the smoothed velocity vector v ′ obtained from the Doppler frequency Δf k as the reference direction. Therefore, the difference vector can be corrected with high accuracy.

より詳細には、C/Aコードの観測データに基づく差分ベクトルの終点位置を今回周期の車両90の位置の最終的な測位結果とする比較構成(即ち、上記ステップ200で今回周期に得られる車両90の位置(X’(i),Y’(i),Z’(i))を最終的な測位結果とする比較構成)では、ランダム的な誤差の影響を強く受け、測位結果に時間軸方向でばらつきが生ずる。尚、このランダム性は、車両90の動き(進行方向や速度)とは無関係である。一方、例えば、今回周期に得られる車両90の位置(X’(i),Y’(i),Z’(i))と、前回周期に得られる車両90の位置(X’(i−1),Y’(i−1),Z’(i−1))とを用いたスムージング(例えば擬似距離ρに対するスムージングを含むが、キャリアスムージングのようなキャリア情報やドップラ情報を併用したスムージングは含まない)により、車両90の位置を導出する比較構成では、ばらつきが軽減されるが、車両90の進行方向を考慮することなく全成分がスムージングされるので、特に車両90の進行方向における測位結果に時間遅れが発生し、精度の良い測位結果が得られない。これに対して、本実施例によれば、C/Aコードの観測データに基づく測位解(X’(i),Y’(i),Z’(i))のうちの平滑化速度ベクトルv’の方向に直交する成分だけがスムージングされることになる。ここで、車両90の動きとしては、横方向、即ち進行方向に直交する方向の変化は少ない(即ち、車両90の動きとしては、進行方向の加速や減速に伴う進行方向の変化が大きい)。従って、車両90の横方向については、スムージングを行ったとしても、遅れがさほど問題とならない(即ち、車両90の横方向については、ばらつきの低減を優先させるべきである)。一方、平滑化速度ベクトルv’は、平滑化しているため、及び、前回周期の車両90の位置の最終的な測位結果を用いているため等の理由により、図7に示すように、C/Aコードの観測データに基づく差分ベクトルよりも車両90の進行方向を精度良く表す。従って、本実施例によれば、車両90の進行方向に直交する成分(横方向の成分)だけを精度良く抽出して時間軸方向でスムージングされることになるので、車両90の進行方向における測位結果に時間遅れが発生せず、且つ、特に車両90の進行方向に直交する成分にばらつきの少ない測位結果を得ることができる。 More specifically, a comparison configuration in which the end point position of the difference vector based on the observation data of the C / A code is the final positioning result of the position of the vehicle 90 in the current cycle (that is, the vehicle obtained in the current cycle in step 200 above). At 90 positions (comparison configuration in which X ′ u (i), Y ′ u (i), and Z ′ u (i)) are final positioning results), the positioning results are strongly influenced by random errors. In the time axis direction. This randomness is independent of the movement (traveling direction and speed) of the vehicle 90. On the other hand, for example, the position (X ′ u (i), Y ′ u (i), Z ′ u (i)) of the vehicle 90 obtained in the current cycle and the position (X ′ u of the vehicle 90 obtained in the previous cycle). (I-1), Y ′ u (i−1), Z ′ u (i-1)) smoothing (for example, including smoothing for the pseudorange ρ, but carrier information such as carrier smoothing or Doppler information) In the comparative configuration for deriving the position of the vehicle 90, variation is reduced, but all components are smoothed without considering the traveling direction of the vehicle 90. A time delay occurs in the positioning result in the traveling direction, and an accurate positioning result cannot be obtained. On the other hand, according to the present embodiment, the smoothing of the positioning solution (X ′ u (i), Y ′ u (i), Z ′ u (i)) based on the observation data of the C / A code is performed. Only the component orthogonal to the direction of the velocity vector v ′ will be smoothed. Here, the movement of the vehicle 90 has little change in the lateral direction, that is, the direction orthogonal to the traveling direction (that is, the movement of the vehicle 90 has a large change in the traveling direction accompanying acceleration or deceleration in the traveling direction). Therefore, even if smoothing is performed in the lateral direction of the vehicle 90, delay is not a problem (that is, priority should be given to reducing variation in the lateral direction of the vehicle 90). On the other hand, the smoothing velocity vector v ′ is smoothed and because the final positioning result of the position of the vehicle 90 in the previous cycle is used, as shown in FIG. The traveling direction of the vehicle 90 is expressed with higher accuracy than the difference vector based on the observation data of the A code. Therefore, according to the present embodiment, only the component orthogonal to the traveling direction of the vehicle 90 (lateral component) is accurately extracted and smoothed in the time axis direction, so that positioning in the traveling direction of the vehicle 90 is performed. It is possible to obtain a positioning result in which no time delay occurs in the result, and particularly, there is little variation in components orthogonal to the traveling direction of the vehicle 90.

また、本実施例によれば、C/Aコードの観測データに基づく測位解(X’(i),Y’(i),Z’(i))のうちの車両90の進行方向の成分が、ドップラ周波数Δfに基づく補正速度ベクトルv”により補正されるので、測位結果の車両90の進行方向の成分の精度が向上する。即ち、C/Aコードに基づく補正差分ベクトルPと、ドップラ周波数Δfに基づく補正速度ベクトルv”とにより車両90の位置を算出(測位)することで、測位結果の車両90の進行方向の成分の精度が向上する。従って、本実施例によれば、車両90の進行方向における測位結果に時間遅れを発生させること無く、測位結果の車両90の進行方向の成分の精度を高めることができる。 Further, according to the present embodiment, the traveling direction of the vehicle 90 among the positioning solutions (X ′ u (i), Y ′ u (i), Z ′ u (i)) based on the observation data of the C / A code. Is corrected by the corrected velocity vector v ″ based on the Doppler frequency Δf, so that the accuracy of the component of the positioning result in the traveling direction of the vehicle 90 is improved. That is, the correction difference vector P based on the C / A code, By calculating (positioning) the position of the vehicle 90 based on the corrected velocity vector v ″ based on the Doppler frequency Δf, the accuracy of the component of the positioning result in the traveling direction of the vehicle 90 is improved. Therefore, according to the present embodiment, the accuracy of the component of the positioning result in the traveling direction of the vehicle 90 can be increased without causing a time delay in the positioning result in the traveling direction of the vehicle 90.

尚、本実施例において、図3のステップ212にて、追加的に、車輪速センサ(図示せず)のような車速センサを用いて、測位結果の進行方向成分の補正を行うこととしてもよい。   In the present embodiment, in step 212 of FIG. 3, the traveling direction component of the positioning result may be additionally corrected using a vehicle speed sensor such as a wheel speed sensor (not shown). .

図8は、本実施例の測位部50により実行される主要処理のその他の一例を示すフローチャートである。図8において、上述の図3と同一であってよい処理については、図3と同一のステップ番号を付して説明を省略する。   FIG. 8 is a flowchart illustrating another example of the main processing executed by the positioning unit 50 according to the present embodiment. 8, processes that may be the same as those in FIG. 3 described above are denoted by the same step numbers as those in FIG. 3, and description thereof is omitted.

ステップ205では、上記のステップ204で算出される車両90の速度ベクトルvと、上記のステップ202で得られる差分ベクトルとの差を評価して、異常判定が実行される。例えば、速度ベクトルvの大きさと差分ベクトルの大きさの差が所定基準値を超えた場合、及び/又は、速度ベクトルvの方向と差分ベクトルの方向のなす角度が所定基準角度を超えた場合に、速度ベクトルv及び/又は差分ベクトルの算出時に何らかの異常が発生したと判定してもよい。この場合、所定周期連続して、速度ベクトルvの大きさと差分ベクトルの大きさの差が所定基準値を超えた場合、及び/又は、速度ベクトルvの方向と差分ベクトルの方向のなす角度が所定基準角度を超えた場合に、異常が発生したと判定してもよい。異常が発生したと判定した場合には、ステップ216に進み、それ以外の場合には、ステップ206に進む。   In step 205, the difference between the speed vector v of the vehicle 90 calculated in step 204 and the difference vector obtained in step 202 is evaluated, and abnormality determination is executed. For example, when the difference between the magnitude of the velocity vector v and the magnitude of the difference vector exceeds a predetermined reference value, and / or when the angle formed by the direction of the velocity vector v and the direction of the difference vector exceeds a predetermined reference angle. Alternatively, it may be determined that some abnormality has occurred when calculating the velocity vector v and / or the difference vector. In this case, if the difference between the magnitude of the velocity vector v and the magnitude of the difference vector exceeds a predetermined reference value continuously for a predetermined period, and / or the angle formed between the direction of the velocity vector v and the direction of the difference vector is predetermined. If the reference angle is exceeded, it may be determined that an abnormality has occurred. If it is determined that an abnormality has occurred, the process proceeds to step 216; otherwise, the process proceeds to step 206.

ステップ214では、上記ステップ200で得られる車両90の位置(X’(i),Y’(i),Z’(i))、即ちC/Aコードに基づく測位結果と、上記のステップ212で得られる車両90の位置(X(i),Y(i),Z(i))、即ち最終的な測位結果との差を評価して、異常判定が実行される。例えば、これらの差を表すベクトル(X’(i)−X(i),Y’(i)−Y(i),Z’(i)−Z(i))の大きさが所定基準値を超えた場合に、何らかの異常が発生したと判定してもよい。この場合、同様に、所定周期連続して、ベクトル(X’(i)−X(i),Y’(i)−Y(i),Z’(i)−Z(i))の大きさが所定基準値を超えた場合に、何らかの異常が発生したと判定してもよい。異常が発生したと判定した場合には、ステップ216に進む。それ以外の場合には、今回周期の処理は終了する。この場合、最終的な測位結果は、図示しないナビゲーション装置に供給されてもよい。 In step 214, the position of the vehicle 90 (X ′ u (i), Y ′ u (i), Z ′ u (i)) obtained in step 200, that is, the positioning result based on the C / A code, position of the vehicle 90 obtained in step 212 evaluates the difference between (X u (i), Y u (i), Z u (i)), i.e., the final positioning result, the abnormality determination is executed. For example, the magnitude of a vector (X ′ u (i) −X u (i), Y ′ u (i) −Y u (i), Z ′ u (i) −Z u (i)) representing these differences If the value exceeds a predetermined reference value, it may be determined that some abnormality has occurred. In this case, the vectors (X ′ u (i) −X u (i), Y ′ u (i) −Y u (i), Z ′ u (i) −Z u ( When the magnitude of i)) exceeds a predetermined reference value, it may be determined that some abnormality has occurred. If it is determined that an abnormality has occurred, the process proceeds to step 216. In other cases, the processing of the current cycle ends. In this case, the final positioning result may be supplied to a navigation device (not shown).

ステップ216では、異常時処理が実行される。異常時処理は、例えば、今回周期以前のデータを全てクリア(リセット)する処理であってよい。この場合、例えば上記のステップ202の処理やステップ206の処理等が実質的にリセットされることになる。或いは、異常時処理は、最終的な測位結果の図示しないナビゲーション装置への供給を一時的に中断する処理であってもよい。   In step 216, an abnormality process is executed. The abnormality process may be, for example, a process of clearing (resetting) all data before the current cycle. In this case, for example, the process in step 202 and the process in step 206 are substantially reset. Alternatively, the abnormal time process may be a process of temporarily interrupting the supply of the final positioning result to a navigation device (not shown).

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

例えば、上述の実施例では、上記のステップ202で算出される差分ベクトルは、周期間の車両90の移動ベクトルに対応するが、測位演算周期Δtで差分ベクトルを除して速度ベクトルに変換して扱ってもよい。即ち、差分ベクトル(移動ベクトル)と速度ベクトルは物理的な意味からも等価である。   For example, in the above-described embodiment, the difference vector calculated in the above step 202 corresponds to the movement vector of the vehicle 90 between cycles, but is converted into a velocity vector by dividing the difference vector in the positioning calculation cycle Δt. May be handled. That is, the difference vector (movement vector) and the velocity vector are equivalent from the physical meaning.

また、上述の説明において、車両90の位置(X(i),Y(i),Z(i))を含む各ベクトルについては、ワールド座標系(例えばWGS84)で管理されているが、図9に示すようなローカル座標系や極座標系等が用いられてもよい。尚、ワールド座標系とは、図9に示すように、地球重心を原点として、赤道面内で互いに直交するX軸及びY軸、並びに、この両軸に直交するZ軸により定義される。 In the above description, each vector including the position (X u (i), Y u (i), Z u (i)) of the vehicle 90 is managed in the world coordinate system (for example, WGS84). A local coordinate system or a polar coordinate system as shown in FIG. 9 may be used. As shown in FIG. 9, the world coordinate system is defined by an X axis and a Y axis that are orthogonal to each other in the equator plane with the earth's center of gravity as the origin, and a Z axis that is orthogonal to both axes.

また、上述の実施例では、3次元で各ベクトルを取り扱っているが、例えばZ方向を無視した2次元ベクトルで取り扱ってもよい。   In the above-described embodiment, each vector is handled in three dimensions. However, for example, a two-dimensional vector in which the Z direction is ignored may be handled.

また、上述の実施例では、C/Aコードを用いて擬似距離ρを導出しているが、擬似距離ρは、L2波のPコードのような他の擬似雑音コードに基づいて計測されてもよい。尚、Pコードの場合、Wコードで暗号化されているので、Pコード同期を行う際に、クロス相関方式を利用したDLLにより、Pコードを取り出すこととしてよい。Pコードに基づく擬似距離ρは、GPS衛星10でPコードが0ビット目であるとしてPコードのMビット目が車両90にて受信されているかを計測することで、ρ=M×30として求めることができる。 In the above-described embodiment, the pseudo distance ρ is derived using the C / A code. However, the pseudo distance ρ may be measured based on another pseudo noise code such as an L2 wave P code. Good. In the case of a P code, since it is encrypted with a W code, when performing P code synchronization, the P code may be extracted by a DLL using a cross correlation method. The pseudorange [rho based on P-code, that M P bit of P code to measure whether it is received by the vehicle 90 as P code GPS satellite 10 1 is bit 0, [rho P = M P It can be calculated as x30.

また、上述の実施例では、GPSに本発明が適用された例を示したが、本発明は、GPS以下の衛星システム、例えばガリレオ等の他のGNSS(Global Navigation Satellite System)にも適用可能である。   In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to the GPS has been described. However, the present invention can also be applied to a satellite system below the GPS, for example, another GNSS (Global Navigation Satellite System) such as Galileo. is there.

本発明に係る移動体用測位装置が適用されるGPSの全体的な構成を示すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram showing an overall configuration of a GPS to which a mobile positioning device according to the present invention is applied. GPS受信機20の内部構成の一例を示す図である。2 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of a GPS receiver 20. FIG. 本実施例の測位部50により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the main processes performed by the positioning part 50 of a present Example. 補正差分ベクトルPの導出態様を示す図である。It is a figure which shows the derivation aspect of the correction | amendment difference vector P. FIG. 補正速度ベクトルv”の導出態様を示す図である。It is a figure which shows the derivation aspect of correction | amendment speed vector v ". 今回周期の車両90の位置の測位態様を示す図である。It is a figure which shows the positioning aspect of the position of the vehicle 90 of this period. 平滑化速度ベクトルv’と差分ベクトルPのそれぞれの真値に対するばらつき態様を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the dispersion | variation aspect with respect to each true value of smoothing velocity vector v 'and difference vector P. 本実施例の測位部50により実行される主要処理のその他の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the main process performed by the positioning part 50 of a present Example. ワールド座標系及びローカル座標系を示す図である。It is a figure which shows a world coordinate system and a local coordinate system.

符号の説明Explanation of symbols

10 GPS衛星
20 GPS受信機
50 測位部
90 車両
10 GPS Satellite 20 GPS Receiver 50 Positioning Unit 90 Vehicle

Claims (4)

移動体に搭載され、該移動体の位置及び/又は速度を測位する移動体用測位装置において、
衛星から放送される衛星信号を受信する受信手段と、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記衛星信号の受信結果に基づいて導出される前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの向きを基準方向として、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された移動ベクトルと、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルとを用いて、前記移動体の位置及び/又は速度を測位する測位手段とを備えることを特徴とする、移動体用測位装置。
In a mobile positioning device that is mounted on a mobile and measures the position and / or speed of the mobile,
Receiving means for receiving satellite signals broadcast from the satellite;
Velocity vector calculating means for calculating a velocity vector of the moving body using a Doppler shift of a carrier wave of the satellite signal;
Movement vector calculation means for calculating a movement vector of the moving body based on a change in the position of the moving body derived based on the reception result of the satellite signal;
Correction means for correcting the movement vector calculated by the movement vector calculation means using the direction of the velocity vector calculated by the speed vector calculation means as a reference direction;
Using a movement vector corrected by the correction means and a speed vector calculated by the speed vector calculation means, and positioning means for measuring the position and / or speed of the moving body, A positioning device for moving objects.
前記速度ベクトル算出手段は、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体の速度ベクトル(以下、前記速度ベクトルとの区別のため、フィルタ処理前速度ベクトルという)を算出するフィルタ処理前速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出されたフィルタ処理前速度ベクトルを時間軸方向にフィルタリングして前記速度ベクトルを算出するフィルタリング手段とを備え、
前記測位手段は、
前記速度ベクトル算出手段により算出された前記フィルタ処理前速度ベクトルと前記フィルタリング手段により算出された前記速度ベクトルの単位ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて速度ベクトル(以下、前記速度ベクトルとの区別のため、内積速度ベクトルという)を算出する内積手段を備え、前記内積手段により算出された内積速度ベクトルと、前記補正手段により補正された移動ベクトルとに基づいて、前記移動体の位置及び/又は速度を測位する、請求項1に記載の移動体用測位装置。
The velocity vector calculating means includes
A pre-filtering speed vector calculating means for calculating a velocity vector of the moving body (hereinafter referred to as a pre-filtering speed vector for distinction from the speed vector) using a Doppler shift of a carrier wave of the satellite signal;
Filtering means for filtering the speed vector before filtering calculated by the speed vector calculating means in a time axis direction to calculate the speed vector;
The positioning means includes
An inner product of the speed vector before filtering calculated by the speed vector calculating means and a unit vector of the speed vector calculated by the filtering means is taken, and the inner product is multiplied by the unit vector of the speed vector to obtain a speed vector ( Hereinafter, for the purpose of distinguishing from the velocity vector, it is referred to as inner product velocity vector), and based on the inner product velocity vector calculated by the inner product device and the movement vector corrected by the correction device, The positioning device for a moving body according to claim 1, which measures the position and / or speed of the moving body.
前記補正手段は、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの単位ベクトルと、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて得られる速度ベクトルを、前記補正された移動ベクトルとして導出する、請求項1又は2に記載の移動体用測位装置。   The correction means takes an inner product of a unit vector of the speed vector calculated by the speed vector calculation means and a movement vector calculated by the movement vector calculation means, and multiplies the inner product by the unit vector of the speed vector. The positioning device for a moving body according to claim 1, wherein the obtained velocity vector is derived as the corrected movement vector. 前記移動ベクトル算出手段は、前記衛星信号の擬似雑音符号に基づいて導出される衛星と前記移動体の間の擬似距離に基づいて、前記移動体の位置を導出する移動体位置手段を備え、所定周期で前記移動体位置手段により導出される前記移動体の位置と、前記所定周期以前の周期で前記測位手段により測位された前記移動体の位置との間の変化に基づいて、前記移動ベクトルを算出する、請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の移動体用測位装置。   The movement vector calculation means includes moving body position means for deriving the position of the moving body based on a pseudo distance between the satellite and the moving body derived based on the pseudo noise code of the satellite signal, Based on a change between the position of the mobile body derived by the mobile body position means in a period and the position of the mobile body measured by the positioning means in a period before the predetermined period, the movement vector is The mobile positioning device according to any one of claims 1 to 3, which is calculated.
JP2007186145A 2007-07-17 2007-07-17 Positioning device for moving body Pending JP2009025045A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007186145A JP2009025045A (en) 2007-07-17 2007-07-17 Positioning device for moving body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007186145A JP2009025045A (en) 2007-07-17 2007-07-17 Positioning device for moving body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009025045A true JP2009025045A (en) 2009-02-05

Family

ID=40397001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007186145A Pending JP2009025045A (en) 2007-07-17 2007-07-17 Positioning device for moving body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009025045A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011058923A (en) * 2009-09-09 2011-03-24 Japan Radio Co Ltd Satellite signal receiving apparatus
JP2012181160A (en) * 2011-03-02 2012-09-20 Toshiba Corp Measurement system, moving-body equipment terminal, and data processing device
WO2014070492A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-08 Motorola Mobility Llc Systems and methods for generating compensated speed values for doppler-enabled device
JP2015052486A (en) * 2013-09-06 2015-03-19 日本無線株式会社 Satellite positioning device
JP2016075646A (en) * 2014-10-09 2016-05-12 日本無線株式会社 Global navigation satellite system receiver

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011058923A (en) * 2009-09-09 2011-03-24 Japan Radio Co Ltd Satellite signal receiving apparatus
JP2012181160A (en) * 2011-03-02 2012-09-20 Toshiba Corp Measurement system, moving-body equipment terminal, and data processing device
US8954095B2 (en) 2011-03-02 2015-02-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Measurement system, moving-object-mounted terminal and data processing apparatus
WO2014070492A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-08 Motorola Mobility Llc Systems and methods for generating compensated speed values for doppler-enabled device
US9164179B2 (en) 2012-11-01 2015-10-20 Google Technology Holdings LLC Systems and methods for generating compensated speed values for doppler-enabled device
JP2015052486A (en) * 2013-09-06 2015-03-19 日本無線株式会社 Satellite positioning device
JP2016075646A (en) * 2014-10-09 2016-05-12 日本無線株式会社 Global navigation satellite system receiver

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4525689B2 (en) Measuring device for moving objects
US7292185B2 (en) Attitude determination exploiting geometry constraints
JP4561732B2 (en) Mobile positioning device
EP2067054B1 (en) Mobile-unit positioning device
CN108120994B (en) Real-time GEO satellite orbit determination method based on satellite-borne GNSS
WO2010073113A1 (en) Gnss receiver and positioning method
JP2010122069A (en) Moving body position positioning device
JP4905054B2 (en) Mobile satellite radio receiver
JP2008145303A (en) Positioning device for mobile
WO2016207176A1 (en) Gnss receiver with a capability to resolve ambiguities using an uncombined formulation
JP4424365B2 (en) Positioning apparatus for moving body and positioning method for moving body
JP2019045499A (en) Positioning device, positioning method, positioning program, positioning program storage media, application device, and positioning system
JP2009025233A (en) Carrier phase positioning system
JP2009025045A (en) Positioning device for moving body
JP2009222438A (en) Positioning device for movable body
JP2009229065A (en) Positioning apparatus for moving body
JP2008139105A (en) Apparatus for measuring moving body position
JP2010223684A (en) Positioning apparatus for moving body
JP2009121971A (en) Mobile object positioning apparatus
JP6017983B2 (en) Vehicle position measuring method and vehicle position measuring system
JP2010112759A (en) Mobile body positioning apparatus
JP2010164340A (en) Gnss-receiving device and positioning method
JP2008232761A (en) Positioning device for mobile
JP2010145178A (en) Moving body position specification device
JP4518096B2 (en) Mobile positioning device