JP2009198419A - 移動体位置算出装置および移動体位置算出装置用のプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも簡易なハードウェア構成で、衛星航法による現在位置の算出精度を向上させる。
【解決手段】ナビゲーション装置は、推測航法によってＧＰＳ衛星からの受信タイミングにおける推定位置を算出し（ステップ１１０）、その受信タイミングにおいて複数のＧＰＳ衛星から受信した信号に基づく擬似距離データ（ステップ１２０）を使用して、自車両の現在位置を特定する（ステップ１７０）。ただし、地図データ中の構造物の立体形状データに基づいて、障害物に遮られるＧＰＳ衛星、および、反射波が車両２に到達してしまうＧＰＳ衛星を特定する（ステップ１４０、１５０、１６０）。そして、前者のＧＰＳ衛星からの信号は現在位置の測定のための利用対象から除外する（ステップ１５５）。また、後者のＧＰＳ衛星についての重みを、他の利用対象のＧＰＳ衛星についての重みよりも小さい値にする（ステップ１６５）。
【選択図】図４

Description

本発明は、移動体位置算出装置および移動体位置算出装置用のプログラムに関するものである。

従来、移動体の現在位置を測定する手段として、衛星航法が利用されている。この衛星航法は、複数の衛星航法用衛星（例えばＧＰＳ衛星）からの電波信号に基づいて移動体の現在位置を特定するようになっている。したがって、衛星航法用衛星からの電波信号が構造物（例えば、ビル、樹木）などによって遮られてしまったり、構造物によって反射した電波信号が移動体に到達した場合には、現在位置の特定が不正確になってしまう。

このような問題に対処する技術として、特許文献１には、赤外線カメラなどの撮像データを利用して各衛星からの電波信号が反射して移動体に届いているか否かを判定し、反射して届いている信号については、現在位置算出に対する寄与度を低下させる技術が記載されている。このようにすることで、現在位置の算出精度が向上する。
特開２００７−９３４８３号公報

しかしながら、上記のような技術では、撮像データを取得するための赤外線カメラを移動体に取り付けなければならない。

本発明は上記点に鑑み、従来よりも簡易なハードウェア構成で、衛星航法による現在位置の算出精度を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、移動体（２）に搭載され、衛星航法により前記移動体（２）の現在位置を算出する移動体位置算出装置についてのものである。

この移動体位置算出装置が、移動体（２）の位置の推定値（以下、推定位置という）を算出し、この推定位置の情報と、衛星航法用衛星（３、４）の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、衛星航法用衛星（３、４）から移動体（２）への直接波が、複数の構造物のいずれかによって遮られるか否かについて、判定する。そして移動体位置算出装置は、直接波が遮られる旨判定したことに基づいて、当該衛星航法用衛星（３、４）を、衛星航法による現在位置の測定のために利用する対象から除外する。

このように、地図データ中の構造物の所在地点および立体形状の情報を利用して、直接波が遮られることを判定するので、従来よりも簡易なハードウェア構成で、衛星航法による現在位置の算出精度を向上させることができる。

また、本発明の目的を達成するための請求項２に記載の発明も、移動体（２）に搭載され、衛星航法により前記移動体（２）の現在位置を算出する移動体位置算出装置についてのものである。

この移動体位置算出装置は、移動体（２）の推定位置を算出し、この推定位置の情報と、衛星航法用衛星（３、４）の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、衛星航法用衛星（３、４）から出て当該複数の構造物のいずれかで反射して移動体（２）へ反射波が到達するか否かを判定する。そして、反射波が到達する旨判定したことに基づいて、衛星航法による現在位置の測定に対する、当該衛星航法用衛星（３、４）の信号の寄与の度合いを、他の衛星航法用衛星よりも低下させる。

このように、地図データ中の構造物の所在地点および立体形状の情報を利用して、反射波が移動体（２）に到達すことを判定するので、従来よりも簡易なハードウェア構成で、衛星航法による現在位置の算出精度を向上させることができる。

また、請求項３に記載のように、移動体位置算出装置は、反射波の経路の直接波（すなわち衛星航法用衛星（３、４）から移動体（２）への直接波）の経路に対する遅延距離に基づいて、当該寄与の度合いを決定するようになっていてもよい。この場合、移動体位置算出装置は、推定位置の情報と、当該衛星航法用衛星（３、４）の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、遅延距離を算出するようになっていてもよい。

このようになっていることで、どの程度寄与の度合いを下げるかを、地図データに基づいて、容易に決定することができる。

また、請求項４に記載のように、移動体位置算出装置は、反射波の反射係数に基づいて、当該寄与の度合いを決定するようになっていてもよい。この場合、移動体位置算出装置は、反射波の反射係数を、反射波が反射される構造物の情報から特定するようになっていてもよい。このようになっていることで、どの程度寄与の度合いを下げるかを、反射率に直接影響する構造物の情報に基づいて、容易に決定することができる。

また、請求項５、６に記載のように、請求項１、２の発明は、移動体位置算出装置用のプログラムとしても捉えることができる。

なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。

以下、本発明の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態が適用される場面の一例を概念的に示す。車両用ナビゲーション装置（移動体位置算出装置の一例に相当する）１は、車両２に搭載され、車両２の現在位置を測定する。この現在位置測定には、ＧＰＳを利用する。ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した位置測定のためには、ＧＰＳ衛星３、４等の複数のＧＰＳ衛星から電波を受信する必要がある。しかし、ビル５ａ〜５ｆや樹木（図示せず）等の背の高い構造物の存在が、ＧＰＳ衛星３、４からの電波の伝達に悪影響を及ぼす場合がある。

例えば、ビル５ｅに遮られてＧＰＳ衛星３から車両用ナビゲーション装置１への直接波（すなわち、直線の経路によって伝達する電波）３ａが遮られる場合がある。その一方で、ＧＰＳ衛星３から出てビル５ｅを迂回した回折波３ｂが車両用ナビゲーション装置１に到達してしまう場合がある。また、ＧＰＳ衛星４からは、直接波４ａが車両２に届く一方で、ビル５ｅで反射した反射波４ｂも車両２に届く可能性がある。

このような回折波３ｂや反射波４ｂを利用して車両用ナビゲーション装置１が車両２の位置測定を行うと、位置測定の精度が悪化してしまう。そこで、本実施形態の車両用ナビゲーション装置１は、回折波や反射波の源となっている衛星をあらかじめ特定し、特定した衛星からの信号を位置測定に利用しないか、あるいは、利用するとしても、その信号の位置測定への寄与の程度を、他のＧＰＳ衛星に比べて低下させる。

そして、車両用ナビゲーション装置１は、回折波や反射波の源となっている衛星をあらかじめ特定する方法として、３Ｄ地図データ中の構造物の立体形状情報を利用する。以下、このような車両用ナビゲーション装置１について、詳細に説明する。

図２に車両用ナビゲーション装置１のハードウェア構成を示す。車両用ナビゲーション装置１は、ＧＰＳ受信機１０、慣性装置１１、画像表示装置１２、操作部１３、スピーカ１４、地図データ取得部１６、および制御回路１７を有している。

ＧＰＳ受信機１０は、複数のＧＰＳ衛星から電波を受信することで、各ＧＰＳ衛星の航法データおよび各ＧＰＳ衛星の擬似距離に関する情報を取得し、取得した情報を制御回路１７に出力する。

慣性装置１１は、いずれも周知の図示しない地磁気センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、車速センサ等の車両２の移動状態を検出するセンサを有しており、これらセンサの各々の性質に基づいた、車両の現在位置、向き、および速度（ならびにそれらの変化量）を特定するための情報を制御回路１７に出力する。

画像表示装置１２は、制御回路１７から出力された映像信号に基づいた映像をユーザに表示する。操作部１３は、車両用ナビゲーション装置１に設けられた複数のメカニカルスイッチ、画像表示装置１２の表示面に重ねて設けられたタッチパネル等の入力装置から成り、ユーザによる入力装置への操作内容に応じた信号を制御回路１７に出力する。

地図データ取得部１６は、ＤＶＤ、ＣＤ、ＨＤＤ等の不揮発性の記憶媒体およびそれら記憶媒体に対してデータの読み出し（および可能ならば書き込み）を行う装置から成る。当該記憶媒体は、制御回路１７が実行するプログラム、経路案内用の地図データ等を記憶している。

地図データは、道路データおよび施設データを有している。道路データは、リンクの位置情報、種別情報、ノードの位置情報、種別情報、および、ノードとリンクとの接続関係の情報等を含んでいる。施設データは、施設毎のレコードを複数有しており、各レコードは、対象とする施設の名称情報、所在位置情報、土地地番情報、施設種類情報等を示すデータを有している。

なお、本実施形態において当該記憶媒体に記録されている地図データは、３Ｄ地図データである。３Ｄ地図データは、上記の情報に加え、地上にある構造物についての、種別（道路、ビル、木、山等の別）、地表における所在位置（緯度、経度）、立体形状（高さ、縦横幅、壁の向き等）の情報および配色の情報を有している。配色の例としては、例えば、ビルの窓部分の領域には窓を示す青色を割り当て、ビルのそれ以外の壁の領域には灰色を割り当て、木には茶色を割り当ててもよい。

制御回路（コンピュータに相当する）１７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ等を有するマイコンである。ＣＰＵは、ＲＯＭまたは地図データ取得部１６から読み出した車両用ナビゲーション装置１の動作のためのプログラムを実行し、その実行の際にはＲＡＭ、ＲＯＭ、および地図データ取得部１６から情報を読み出し、ＲＡＭおよび（可能であれば）地図データ取得部１６の記憶媒体に対して情報の書き込みを行い、ＧＰＳ受信機１０、慣性装置１１、画像表示装置１２、操作部１３、およびスピーカ１４と信号の授受を行う。

制御回路１７がプログラムを実行することによって行う具体的な処理としては、現在位置特定処理、地図表示処理、誘導経路算出処理、経路案内処理等がある。

現在位置特定処理は、ＧＰＳ受信機１０、慣性装置１１等からの信号に基づいて、車両２の現在位置および向きを特定する処理である。現在位置特定処理の詳細については後述する。

地図表示処理は、車両の現在位置の周辺等の特定の領域の地図を、画像表示装置１２に表示させる処理である。この際、地図表示のために用いる情報は、地図データから取得する。

制御回路１７は、この地図表示処理において、立体的地図表示を行う場合がある。立体的地図表示において、制御回路１７は、地図データ中の構造物の立体形状データに基づいて、描画対象の地域の立体構造を特定し、特定した立体構造を所定の立体の投影法（例えば、等角投影法、斜投影法）で表した投影画像を画像表示装置１２に表示させる。

さらに制御回路１７は、立体的地図表示において、地図データ中の構造物の配色データに従って、投影画像中の各構造物の配色を決定し、その配色を画像表示装置１２の表示に反映させる。

誘導経路算出処理は、操作部１３からユーザによる目的地の入力を受け付け、現在位置から当該目的地までの最適な誘導経路を算出する処理である。経路案内処理は、右左折交差点等の案内ポイントの手前に自車両が到達したときに、右折、左折等を指示する案内音声をスピーカ１４に出力させ、当該案内ポイントの拡大図を画像表示装置１２に表示させる処理である。

以下、現在位置特定処理について詳述する。図３に、この現在位置特定処理の内容を模式的に示す。制御回路１７は、現在位置特定のために、推測航法処理１７ａとカップリング航法処理１７ｂとを併用する。

推測航法処理１７ａにおいて制御回路１７は、ＧＰＳ受信機１０を用いずに慣性装置１１を用いて、車両２の現在位置および走行速度を繰り返し算出する。ここで、現在位置とは、慣性装置１１が各種物理状態を最後に検出した時点における位置をいう。

また、カップリング航法処理１７ｂにおいて制御回路１７は、ＧＰＳによる位置算出処理１７ｆの結果としての現在位置（以下、衛星航法位置という）、および、推測航法処理１７ａの算出結果としての現在位置（以下、推測航法位置という）の両方を利用して現在位置を特定する。具体的には、基本的に推測航法位置を現在位置として特定し、その上で、所定の間隔（以下ＧＰＳ間隔という）を置いて繰り返し衛星航法位置を取得し、取得した衛星航法位置を用いて推測航法位置を修正する。

なお、ＧＰＳによる位置算出処理１７ｆは、後述する通り、ＧＰＳ間隔でＧＰＳ受信機１０から複数のＧＰＳ衛星の信号を取得し、取得した信号に含まれる各ＧＰＳ衛星の擬似距離の情報に基づいて、衛星航法位置を特定する。

慣性装置１１によるデータは連続的に得られるのに対し、十分な数のＧＰＳ衛星から信号を受信することができる時機は離散的になりがちである。したがって、制御回路１７は、十分な情報を受信できないためにＧＰＳ受信機１０を用いては現在位置を特定できない場合には、推測航法処理１７ａによって現在位置を特定し、ＧＰＳ受信機１０を用いて現在位置を特定できる場合には、カップリング航法処理１７ｂによって現在位置を特定する。すなわち、矢印２１、２２のように、現在位置を特定するための処理が、推測航法処理１７ａとカップリング航法処理１７ｂとの間で切り替わるようになっている。

なお、現在位置特定処理において制御回路１７は、ＧＰＳによる位置算出処理１７ｆの実行タイミングの前に、当該実行タイミングにおける自車両２と周囲の構造物との位置関係をシミュレートし（処理１７ｃ）、更に、そのシミュレーション結果に基づいて、当該タイミングにおけるＧＰＳ衛星から自車両２への反射波および回折波の有無を推定し（処理１７ｄ）、その推定結果に基づいて各ＧＰＳ衛星の擬似距離に対する重みを設定する（処理１７ｅ）。

そして制御回路１７は、当該タイミングにおけるＧＰＳによる位置算出処理１７ｆにおいて、当該重みに基づいて衛星航法位置を算出する（矢印２３参照）。この重みの設定方法および設定した重みの利用方法については後述する。

具体的には、制御回路１７は、処理１７ｃにおいて、現在の推測航法位置および現在の走行速度を決定し、それら決定した情報に基づいて、次の処理１７ｆの実行タイミング（すなわち、次にＧＰＳ受信機１０が擬似距離算出のための情報を受信するタイミング）における自車両の位置の推定値（以下、推定位置という）を算出する。更に処理１７ｃにおいて、算出した推定位置の情報と地図データに基づいて、当該実行タイミングにおける自車両２と周辺の構造物との位置関係を特定する。

さらに制御回路１７は、処理１７ｄにおいて、ＧＰＳ受信機１０からあらかじめ取得した航法データに基づいて各ＧＰＳ衛星の当該実行タイミングにおける位置を特定し、特定したＧＰＳ衛星の位置の情報と、処理１７ｃで特定した位置関係とに基づいて、反射波が車両２に届くＧＰＳ衛星および回折波が車両２に届くと推定されるＧＰＳ衛星を特定する。

続いて制御回路１７は、処理１７ｅにおいて、処理１７ｄの特定結果に基づいて、自車位置測定のために利用するＧＰＳ衛星を決定し、決定したＧＰＳ衛星のそれぞれについて、重みの値を決定する。後述するように、この重みの値が大きいほど、当該ＧＰＳ衛星からの信号が自車位置測定に寄与する程度が大きくなる。

なお、利用するＧＰＳ衛星のそれぞれについての擬似距離から、車両２の現在位置を算出する方法としては、重み付き最小二乗法を用いるのが一般的である。この方法においては、例えば上述の特許文献１、および「理解するためのＧＰＳ測位計算プログラム入門（その３）測位計算のはなし」（福島荘之介著、航空無線第３６号、航空保安無線システム協会発行）に記載の通り、各ＧＰＳ衛星に対する重みを、当該ＧＰＳ衛星についての擬似距離の測定値の分散に反比例する値とすることが望ましいことが広く知られている。

図４に、これら処理１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｆを実現するために制御回路１７が繰り返し実行するプログラム１００のフローチャートを示す。このプログラム１００の実行において制御回路１７は、まずステップ１１０で、カップリング航法処理１７ｂによる算出結果に基づいて、車両２の推定位置を算出する。

続いてステップ１２０で、ＧＰＳ受信機１０を用いてＧＰＳ衛星から信号を受信する。ここで受信する信号は、受信できるすべてのＧＰＳ衛星からの信号である。この信号に基づいて、各ＧＰＳ衛星と車両２との間の擬似距離を測定することができる。

続いて制御回路１７は、ステップ１２０で信号を取得したＧＰＳ衛星の１つ１つについて、ステップ１３０〜１６５のブロック内の処理を１回実行する。そして、それぞれのＧＰＳ衛星についてのステップ１３０〜１６５のブロックの処理において、制御回路１７は、まずステップ１３０で、対象となるＧＰＳ衛星についての、ステップ１２０の受信タイミングにおける位置を、あらかじめＧＰＳ受信機１０から取得した航法データに基づいて算出する。さらに、ステップ１１０で特定した車両２の推定位置から対象ＧＰＳ衛星衛星までの仰角ｅｌおよび方位角ａｚを算出する。

さらにステップ１４０において、地図データ中の構造物の各種データに基づいて、対象ＧＰＳ衛星から車両２までの直接波を遮る構造物（すなわち障害物）の有無、および、対象ＧＰＳ衛星から出て車両２に到達する反射波の有無を特定する。この処理の詳細な内容については後述する。

続いてステップ１５０では、ステップ１４０の処理の結果、障害物の存在が特定されたか否かを判定し、特定された場合続いてステップ１５５を実行し、特定されなかった場合（すなわち、対象ＧＰＳ衛星から車両２に直接波が届く場合）続いてステップ１６０を実行する。

ステップ１５５では、対象ＧＰＳ衛星からの信号を、ステップ１７０における現在位置の算出のために利用する対象から除外する。ステップ１５５に続いては、ステップ１６０を実行する。

ステップ１６０では、ステップ１４０の処理の結果、対象ＧＰＳ衛星から出て車両２に到達する反射波の存在が特定されたか否かを判定し、特定された場合（すなわち、対象ＧＰＳ衛星から車両２に反射波が届く場合）続いてステップ１６５を実行し、特定されなかった場合ステップ１３０〜１６５のブロックの１回分（すなわち、ＧＰＳ衛星１個分）の実行を終了する。

ステップ１６５では、対象ＧＰＳ衛星についての上述の重みの値を、１よりも小さな値に設定する。なお、制御回路１７は、プログラム１００の実行開始時には、すべてのＧＰＳ衛星についての重みの値を１に初期化する。１より小さい値の具体的な算出方法については後述する。

ステップ１２０で信号を受信したすべてのＧＰＳ衛星についてステップ１３０〜１６５のブロックを実行した後、ステップ１７０において、制御回路１７は、ステップ１２０で受信した信号に基づく擬似距離を用いて、上述の重み付き最小二乗法により、車両２の現在位置を算出する。

ただし、ステップ１５５で除外対象としたＧＰＳ衛星の信号に基づく擬似距離は使用しない。また、重み付き最小二乗法における各ＧＰＳ衛星に対応する重みは、ステップ１６５の設定に従った値とする。ただし、ステップ１６５を実行しなかったＧＰＳ衛星については、重みは初期値通り１である。

以上のようなプログラム１００を実行することで、制御回路１７は、推測航法によってＧＰＳ衛星からの受信タイミングにおける推定位置を算出し（ステップ１１０参照）、その受信タイミングにおいて複数のＧＰＳ衛星から受信した信号に基づく擬似距離データ（ステップ１２０参照）を使用して、車両２の現在位置を特定する（ステップ１７０参照）。

ただし制御回路１７は、地図データ中の構造物の各種データ、車両２の推定位置、および各ＧＰＳ衛星の位置に基づいて、障害物に遮られるＧＰＳ衛星、および、反射波が車両２に到達してしまうＧＰＳ衛星を特定する（ステップ１４０、１５０、１６０参照）。そして、前者のＧＰＳ衛星からの信号は現在位置の測定のための利用対象から除外する（ステップ１５５参照）。また、後者のＧＰＳ衛星についての重みを、他の利用対象のＧＰＳ衛星についての重みよりも小さい値にする（ステップ１６５参照）。

ここで、ステップ１４０の処理内容について詳細に説明する。制御回路１７は、このステップ１４０の処理内容を実現するために、図５にフローチャートで示す処理を実行する。そしてその実行において、まずステップ２０５で、ａｚ方向に構造物があるか否かを、構造物のデータ中の、地表における所在位置（緯度、経度）の情報に基づいて判定する。ここで、ａｚ方向とは、ステップ１３０で特定した方位角ａｚの方向である。構造物がある場合続いてステップ２１０を実行し、ない場合続いてステップ２３５で、対象ＧＰＳ衛星から車両２への直接波を遮る障害物がない旨特定する。

ステップ２１０では、ステップ２０５で「ある」と判定した構造物（以下、構造物Ｘという）から車両２までの、地表に沿った直線距離Ｌ１を算出する。続いてステップ２２０では、構造物Ｘの高さＨ１を、地図データ中の構造物の立体形状データから特定し、特定した高さＨ１および直線距離Ｌ１に基づいて、車両２から構造物Ｘの最上部を見るときの仰角θを算出する。

続いてステップ２２５では、算出した仰角θが、ステップ１３０で算出した対象ＧＰＳ衛星の仰角ｅｌより大きいか否かを判定し、大きければ続いてステップ２３０で、対象ＧＰＳ衛星から車両２への直接波を遮る障害物がある旨特定し、大きくなければ続いてステップ２３５で、対象ＧＰＳ衛星から車両２への直接波を遮る障害物がない旨特定する。

ステップ２３０、２３５に続いては、ステップ２４０で、ａｚ＋１８０°の方向に構造物があるか否かを、構造物のデータ中の、地表における所在位置（緯度、経度）の情報に基づいて判定する。ここで、ａｚ＋１８０°の方向とは、ステップ１３０で特定した方位角ａｚの（車両２から見て）反対の方向である。構造物がある場合続いてステップ２４５を実行し、ない場合続いてステップ２４３で、対象ＧＰＳ衛星から車両２への反射波はない旨特定する。

なお、ステップ２４０では、ａｚ＋１８０°の方向に構造物があっても、その構造物の壁が車両２の方向を向いていない場合は、その構造物から車両２へは電波の反射はないと判定して、ステップ２４３に進むようになっていてもよい。

ステップ２４５では、ステップ２４０で「ある」と判定した構造物（以下、構造物Ｙという）から車両２までの、地表に沿った直線距離Ｌ２を算出する。さらにステップ２４５では、対象ＧＰＳ衛星からの電波が構造物Ｙで反射して車両２に到達するために、当該電波が構造物Ｙに当たる位置（すなわち構造物Ｙ上の反射位置）を算出する。このとき、反射位置の高さが構造物Ｙの高さより大きくなった場合は、その構造物から車両２へは電波の反射はないと判定して、ステップ２４３に進むようになっていてもよい。

さらにステップ２４５では、構造物Ｙ上の反射位置に基づいて、対象ＧＰＳ衛星から反射位置への直線距離と、反射位置から車両２への直線距離との和として、反射波の経路長Ｚを算出する。そして、対象ＧＰＳ衛星から車両２への直線距離と、経路長Ｚとの差算し、それを遅延距離として特定する。

続いてステップ２５０で、地図データ中の構造物のデータから、ステップ２４５で特定した反射面に関する配色の情報を取得する。続いてステップ２５５では対象ＧＰＳ衛星から車両２への反射波がある旨特定し、その後ステップ１４０の処理を終了する。

このように、制御回路１７は、構造物の位置と高さの情報に基づいて、対象ＧＰＳ衛星から車両２への直接波を構造物が遮っているか否かを判定し、また、車両２から見て対象ＧＰＳ衛星と反対側の位置にある構造物について、その構造物の位置、高さ、表面の向きに基づいて、当該構造物が対象ＧＰＳ衛星からの電波を車両２の方向に反射するかを判定する。

次に、ステップ１６５における、１より小さい重みの具体的な算出方法について説明する。制御回路１７は、ステップ１６５において、図６にフローチャートで示すように、まずステップ３１０で構造物Ｙの反射位置の反射係数を特定し、続いてステップ３２０で構造物Ｙからの反射波の、直接波に対する同相・逆相の別を判定し、続いてステップ３３０で、これら反射係数、同相・逆相の別、および図５のステップ２４５で算出した遅延距離に基づいて、マルチパス誤差（単位は距離）を算出する。なお、反射係数とは、直接波に対する反射波の車両２の位置における振幅比をいう。

そしてステップ３４０で、基準誤差（単位は距離）をマルチパス誤差で除算した値の自乗を、対象ＧＰＳ衛星についての重みの値として特定する。ここで、基準誤差とは、直接波のみをあるＧＰＳ衛星を受けている場合の、そのＧＰＳ衛星の擬似距離の計測における標準偏差の平均的な値である。基準誤差は、例えば１メートルであってもよい。例えば、反射波が車両２に届くような対象ＧＰＳ衛星による計測のマルチパス誤差が、基準誤差の５倍である場合、当該ＧＰＳ衛星に対する重みは１／２５となる。

なお、マルチパス誤差の、反射係数、同相・逆相の別、および遅延距離に対する依存性は、周知である。例えば、図７のグラフは、ＧＰＳ受信機１０がＥａｒｌｙとＬａｔｅの相関値を追尾する周知の方法でコード追尾を行うような場合における、マルチパス誤差の値である。

この図中、太実線３０が、直接波と反射波が同相の場合のマルチパス誤差の値である。具体的には、反射係数をα、遅延距離をΔ、ＧＰＳ衛星からの信号中のＣ／Ａコードの１ビットの長さ（およそ３００メートル）をＴｃ、コリレータ間隔（ＥａｒｌｙとＬａｔｅのチップ差）の１／２をＴｄ、マルチパス誤差をＭとした場合、遅延距離が０〜Ｔｄ（１＋α）の間は、Ｍ＝αΔ／（１＋α）となり、遅延距離がＴｄ（１＋α）〜Ｔｃ−（１―α）Ｔｄの間は、Ｍ＝αＴｄとなり、遅延距離がＴｃ−（１―α）Ｔｄ〜Ｔｃ＋Ｔｄの間は、Ｍ＝α（Ｔｃ＋Ｔｄ−Δ）／（２―α）となる。

また、太実線３１が、直接波と反射波が逆相の場合のマルチパス誤差の値である。具体的には、遅延距離が０〜Ｔｄ（１―α）の間は、Ｍ＝―αΔ／（１―α）となり、遅延距離がＴｄ（１―α）〜Ｔｃ−（１＋α）Ｔｄの間は、Ｍ＝―αＴｄとなり、遅延距離がＴｃ−（１＋α）Ｔｄ〜Ｔｃ＋Ｔｄの間は、Ｍ＝―α（Ｔｃ＋Ｔｄ−Δ）／（２＋α）となる。

なお、ステップ３１０における反射係数の算出は、地図データ中の構造物Ｙについての配色データに基づいて決定する。具体的には、構造物Ｙ中の反射位置における配色が青色の場合、反射係数をα１とし、灰色の場合、α１よりも小さいα２とし、茶色の場合、α２よりも小さいα３とする。

またステップ３２０における同相・逆相の別は、以下のように算出する。すなわち、遅延距離をＧＰＳ信号の波長で除算し、その余りが波長の１／４以下または３／４以上であるときは同相であるとし、それ以外は逆相であるとする。

以上説明した通り、車両用ナビゲーション装置１が、次の電波受信のタイミングにおける車両２推定位置を推測航法により算出し、この推定位置の情報と、ＧＰＳ衛星の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、ＧＰＳ衛星から車両２への直接波が、複数の構造物のいずれかによって遮られるか否かについて、判定する。そして、直接波が遮られると判定したことに基づいて、当該ＧＰＳ衛星を、衛星航法による現在位置の測定のために利用する対象から除外する。

このように、地図データ中の構造物の所在地点および立体形状の情報を利用して、直接波が遮られることを判定するので、従来よりも簡易なハードウェア構成で、衛星航法による現在位置の算出精度を向上させることができる。

なお、あるＧＰＳ衛星から回折波が車両２に到達する場合は、そのＧＰＳ衛星３から車両２への直接波が遮られることが多い。したがって、直接波が遮られた衛星を、ＧＰＳによる位置測定に利用する対象から除外することで、回折波を利用して位置測定をしてしまう可能性が低減され、その結果、位置測定の精度が向上する。

また、車両用ナビゲーション装置１は、車両２の推定位置の情報と、ＧＰＳ衛星の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、ＧＰＳ衛星から出て当該複数の構造物のいずれかで反射して車両２へ反射波が到達するか否かを判定する。そして、反射波が到達する旨判定したことに基づいて、衛星航法による現在位置の測定に対する、当該ＧＰＳ衛星の信号の寄与の度合い（具体的には重み）を、他のＧＰＳ衛星よりも低下させる。

このように、地図データ中の構造物の所在地点および立体形状の情報を利用して、反射波が車両２に到達すことを判定するので、従来よりも簡易なハードウェア構成で、衛星航法による現在位置の算出精度を向上させることができる。

また、車両用ナビゲーション装置１は、反射波の経路の直接波の経路に対する遅延距離に基づいて、当該寄与の度合いを決定するようになっている。そして、車両用ナビゲーション装置１、推定位置の情報と、当該衛星航法用衛星の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、遅延距離を算出するようになっている。

このようになっていることで、どの程度寄与の度合いを下げるかを、地図データに基づいて、容易に決定することができる。

また、車両用ナビゲーション装置１は、反射波の反射係数に基づいて、当該寄与の度合いを決定する。そして、反射波の反射係数を、反射波が反射される構造物の配色情報から特定するようになっている。

このようになっていることで、どの程度寄与の度合いを下げるかを、反射率に直接影響する構造物の情報に基づいて、容易に決定することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の各発明特定事項の機能を実現し得る種々の形態を包含するものである。

例えば、上記実施形態においては、本発明をＧＰＳに適用しているが、本発明はＧＬＯＮＡＳＳ衛星、ＧＡＬＩＬＥＯ衛星等を用いた測位に適用することもできる。すなわち、衛星航法による測位なら、どのような測位にも本発明は適用可能である。また、本発明は、単独ＧＰＳのみならず、ＤＧＰＳ、干渉測位ＧＰＳ等にも適用可能である。

また、上記実施形態においては、反射係数を、反射位置の配色データに基づいて決定している。しかし、構造物Ｙの種別に基づいて、反射係数を変化させてもよい。例えば、構造物Ｙがビルの場合は、構造物Ｙが樹木の場合に比べて、反射係数を高くしてもよい。

また、上記実施形態においては、擬似距離算出のための信号をＧＰＳ受信機１０が次に受信するタイミングにおける車両２の推定位置を、推測航法で算出している（図２のステップ１１０参照）。しかし、このような推定位置の算出は、推測航法以外の方法で算出してもよい。例えば、衛星航法で計測した過去の最新の車両２の位置間の距離および計測間隔に基づいて、次の計測タイミングにおける車両２の位置を推定するようになっていてもよい。この場合、慣性装置１１は不要となる。

また、ＧＰＳ受信機１０による次の受信タイミングＡよりも前に慣性装置１１が物理量を検出したタイミングＢにおける、車両２の位置そのものを、推定位置としてもよい。このようにしても、タイミングＡとタイミングＢの時間間隔が十分小さければ、ある程度の精度で、車両２、構造物、ＧＰＳ衛星の位置関係を特定することができる。

また、上記実施形態で例示した重み付き最小二乗法は、あくまでも擬似距離から車両２の位置を算出するための方法の一例である。直接波が遮られるＧＰＳ衛星の信号を位置算出の利用対象から除外し、また、反射波の送信元のＧＰＳ衛星の信号の位置算出に対する寄与の程度を、何らかの方法で低下させれば、他の衛星からの信号の寄与が相対的に大きくなり、現在位置測定の精度が向上する。

また、上記の実施形態において、制御回路１７がプログラムを実行することで実現している各機能は、それらの機能を有するハードウェア（例えば回路構成をプログラムすることが可能なＦＰＧＡ）を用いて実現するようになっていてもよい。

また、上記実施形態においては、ナビゲーション装置は車載タイプのものであるが、ナビゲーション装置は、船舶、飛行機、ロボットに搭載されるものであってもよいし、人が持ち運びできるタイプのものであってもよい。例えば、ナビゲーション装置の機能を有する携帯電話機も、本発明のナビゲーション装置に該当する。

本発明の実施形態が適用される場面の一例を示す概念図である。 車両用ナビゲーション装置１の構成図である。 制御回路１７の作動内容を概略的に示す図である。 制御回路１７が実行するプログラム１００のフローチャートである。 プログラム１００のステップ１４０の詳細を示すフローチャートである。 プログラム１００のステップ１６５の詳細を示すフローチャートである。 同相／逆相の別、反射係数、遅延距離等とマルチパス誤差との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 車両用ナビゲーション装置
２ 車両
３、４ ＧＰＳ衛星
３ａ、４ａ 直接波３ａ
３ｂ、４ｂ 回折波３ｂ
５ａ〜５ｆ ビル
１０ ＧＰＳ受信機
１１ 慣性装置
１６ 地図データ取得部
１７ａ 推測航法処理
１７ｂ カップリング航法処理

Claims (6)

1. 移動体（２）に搭載され、衛星航法により前記移動体（２）の現在位置を算出する移動体位置算出装置であって、
   前記移動体（２）の位置の推定値（以下、推定位置という）を算出する推定位置算出手段（１１０）と、
   前記推定位置の情報と、衛星航法用衛星（３、４）の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、前記衛星航法用衛星（３、４）から前記移動体（２）への直接波が、前記複数の構造物のいずれかによって遮られるか否かを判定する障害物判定手段（１５０）と、
   直接波が遮られる旨前記障害物判定手段（１５０）が判定したことに基づいて、前記衛星航法用衛星（３、４）を、衛星航法による現在位置の測定のために利用する対象から除外する除外手段（１５５）と、を備えた移動体位置算出装置。
2. 移動体（２）に搭載され、衛星航法により前記移動体（２）の現在位置を算出する移動体位置算出装置であって、
   前記移動体（２）の位置の推定値（以下、推定位置という）を算出する推定位置算出手段（１１０）と、
   前記推定位置の情報と、衛星航法用衛星（３、４）の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、前記衛星航法用衛星（３、４）から出て前記複数の構造物のいずれかで反射して前記移動体（２）へ反射波が到達するか否かを判定する反射判定手段（１６０）と、
   前記反射波が到達する旨前記反射波判定手段（１６０）が判定したことに基づいて、衛星航法による現在位置の測定に対する、前記衛星航法用衛星（３、４）の信号の寄与の度合いを、他の衛星航法用衛星よりも低下させる寄与度低減手段（１６５）と、を備えた移動体位置算出装置。
3. 前記寄与度低減手段（１６５）は、前記反射波の経路の、前記衛星航法用衛星（３、４）から前記移動体（２）への直接波の経路に対する、遅延距離に基づいて、前記寄与の度合いを決定し、
   また前記寄与度低減手段（１６５）は、前記推定位置の情報と、前記衛星航法用衛星（３、４）の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、前記遅延距離を算出することを特徴とする請求項２に記載の移動体位置算出装置。
4. 前記寄与度低減手段（１６５）は、前記反射波の反射係数に基づいて、前記寄与の度合いを決定し、
   また前記寄与度低減手段（１６５）は、前記反射波の反射係数を、前記反射波が反射される構造物の情報から特定することを特徴とする請求項２または３に記載の移動体位置算出装置。
5. 移動体（２）に搭載され、衛星航法により前記移動体（２）の現在位置を算出する移動体位置算出装置に用いるプログラムであって、
   前記移動体（２）の位置の推定値（以下、推定位置という）を算出する推定位置算出手段（１１０）、
   前記推定位置の情報と、衛星航法用衛星（３、４）の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、前記衛星航法用衛星（３、４）から前記移動体（２）への直接波が、前記複数の構造物のいずれかによって遮られるか否かを判定する障害物判定手段（１５０）、および
   直接波が遮られる旨前記障害物判定手段（１５０）が判定したことに基づいて、前記衛星航法用衛星（３、４）を、衛星航法による現在位置の測定のために利用する対象から除外する除外手段（１５５）として、コンピュータを機能させるプログラム。
6. 移動体（２）に搭載され、衛星航法により前記移動体（２）の現在位置を算出する移動体位置算出装置に用いるプログラムであって、
   前記移動体（２）の位置の推定値（以下、推定位置という）を算出する推定位置算出手段（１１０）、
   前記推定位置の情報と、衛星航法用衛星（３、４）の位置の情報と、地図データ中の複数の構造物の所在地点および立体形状の情報と、に基づいて、前記衛星航法用衛星（３、４）から出て前記複数の構造物のいずれかで反射して前記移動体（２）へ反射波が到達するか否かを判定する反射判定手段（１６０）、および
   前記反射波が到達する旨前記反射波判定手段（１６０）が判定したことに基づいて、衛星航法による現在位置の測定に対する、前記衛星航法用衛星（３、４）の信号の寄与の度合いを、他の衛星航法用衛星よりも低下させる寄与度低減手段（１６５）として、コンピュータを機能させるプログラム。

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