JP2010112759A - Mobile body positioning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衛星からの信号に基づいて移動体の位置を測位する移動体位置測位装置に関する。 The present invention relates to a moving body position measuring apparatus that measures the position of a moving body based on a signal from a satellite.
従来、衛星からの信号に基づいて移動体の位置を測位する装置が広く用いられている。こうした装置における問題の一つに、マルチパスと称されるものがある。これは、建物等によって反射された信号を受信することによって衛星と受信機との距離(疑似距離)が現実の距離からズレを生じ、結果として装置の現在位置を誤認識するというものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, a device that measures the position of a moving body based on a signal from a satellite has been widely used. One problem with such devices is what is called multipath. This is because the distance (pseudo distance) between the satellite and the receiver is shifted from the actual distance by receiving a signal reflected by a building or the like, and as a result, the current position of the apparatus is erroneously recognized.
係る点に鑑み、マルチパスの影響が小さいドップラー周波数を用いた装置についての発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、衛星からの信号をGPSアンテナで受信し、受信した信号からドップラー周波数と疑似距離を算出し、ドップラー周波数と前回算出された疑似距離を用いて疑似距離推定を行なって、推定された疑似距離と受信信号から算出された疑似距離を選択的に用いて測位演算を行なうものとしている。
しかしながら、上記従来のGPS受信機においては、疑似距離推定の際に、衛星からの信号を用いた前回算出された疑似距離を基準として、これにドップラー周波数を加味して疑似距離を推定している。従って、比較的長い間、衛星からの信号が遮断されたり、マルチパスが生じた際に、疑似距離の推定が不可能又は低精度となる場合が生じる。 However, in the conventional GPS receiver, the pseudorange is estimated by taking the Doppler frequency into consideration with the pseudorange previously calculated using the signal from the satellite as a reference when estimating the pseudorange. . Therefore, when the signal from the satellite is interrupted for a relatively long time or when a multipath occurs, the pseudorange may not be estimated or may be less accurate.
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、より確実且つ高精度に移動体の位置を測位することが可能な移動体位置測位装置を提供することを、主たる目的とする。 The present invention is for solving such problems, and a main object of the present invention is to provide a moving body position measuring device capable of positioning the position of the moving body more reliably and with high accuracy.
上記目的を達成するための本発明の第1の態様は、
複数の衛星からの信号を受信する受信手段と、
該受信手段により受信された信号に基づき観測疑似距離を算出する観測疑似距離算出手段と、
該観測疑似距離算出手段により算出された観測疑似距離に基づき、繰り返し測位演算を行なう測位演算手段と、
を備える移動体位置測位装置であって、
前記測位演算手段が繰り返し測位演算を行なう中で前回に測位された測位結果と衛星位置から求められる距離に、ADR(Accumulated Doppler Range)の変化量を加算して推定疑似距離を算出する推定疑似距離算出手段を備え、
前記測位演算手段は、所定の場合に、前記観測疑似距離算出手段により算出された観測疑似距離に代えて前記推定疑似距離算出手段が算出した推定疑似距離を用いて測位演算を行なうことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides:
Receiving means for receiving signals from a plurality of satellites;
Observation pseudorange calculation means for calculating an observation pseudorange based on the signal received by the reception means;
Positioning calculation means for repeatedly performing positioning calculation based on the observation pseudo distance calculated by the observation pseudo distance calculation means;
A mobile body positioning device comprising:
An estimated pseudo-distance that calculates an estimated pseudo-range by adding an amount of change in ADR (Accumulated Doppler Range) to the distance obtained from the positioning result obtained previously and the satellite position while the positioning calculation means repeatedly performs positioning calculations. A calculation means,
The positioning calculation means performs a positioning calculation using the estimated pseudo distance calculated by the estimated pseudo distance calculation means instead of the observation pseudo distance calculated by the observation pseudo distance calculation means in a predetermined case. To do.
この本発明の第1の態様によれば、マルチパス等による受信精度の悪化に比較的影響されないADRの変化量を用いて推定疑似距離を算出する推定疑似距離算出手段を備えるため、観測疑似距離のみを用いて測位演算を行なうものに比して、より高精度に移動体の位置を測位することができる。また、「所定の場合」がある程度の時間継続した場合には、推定疑似距離の基準となる測位結果が、ADRを用いて推定された測位結果となる。このため、単に観測疑似距離にADRの変化量を加算して推定疑似距離を求めるものと比較して、より確実に移動体の位置を測位することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the estimated pseudo distance calculating means for calculating the estimated pseudo distance using the ADR change amount that is relatively unaffected by the deterioration of the reception accuracy due to multipath or the like, the observation pseudo distance is provided. It is possible to determine the position of the moving body with higher accuracy as compared with the case where the positioning calculation is performed using only the position. Further, when the “predetermined case” continues for a certain period of time, the positioning result serving as a reference for the estimated pseudo-distance is a positioning result estimated using ADR. For this reason, the position of the moving body can be more reliably determined as compared with the case where the estimated pseudo distance is obtained by simply adding the amount of change in ADR to the observed pseudo distance.
従って、より確実且つ高精度に移動体の位置を測位することができる。 Therefore, the position of the moving body can be determined more reliably and with high accuracy.
本発明の第2の態様は、
複数の衛星からの信号を受信する受信手段と、
該受信手段により受信された信号に基づき観測疑似距離を算出する観測疑似距離算出手段と、
該観測疑似距離算出手段により算出された観測疑似距離に基づき、繰り返し測位演算を行なう測位演算手段と、
を備える移動体位置測位装置であって、
前記測位演算手段が繰り返し測位演算を行なう中で前回に測位された測位結果と衛星位置から求められる距離に、ADR(Accumulated Doppler Range)の変化量を加算して推定疑似距離を算出する推定疑似距離算出手段を備え、
前記測位演算手段は、信号を受信可能な衛星について受信精度が低いか否かを判定し、受信精度が低いと判定した衛星については、前記観測疑似距離算出手段により算出された観測疑似距離に代えて前記推定疑似距離算出手段が算出した推定疑似距離を用いて測位演算を行なうことを特徴とするものである。
The second aspect of the present invention is:
Receiving means for receiving signals from a plurality of satellites;
Observation pseudorange calculation means for calculating an observation pseudorange based on the signal received by the reception means;
Positioning calculation means for repeatedly performing positioning calculation based on the observation pseudo distance calculated by the observation pseudo distance calculation means;
A mobile body positioning device comprising:
An estimated pseudo-distance that calculates an estimated pseudo-range by adding an amount of change in ADR (Accumulated Doppler Range) to the distance obtained from the positioning result obtained previously and the satellite position while the positioning calculation means repeatedly performs positioning calculations. A calculation means,
The positioning calculation means determines whether or not the reception accuracy of a satellite capable of receiving a signal is low, and the satellite determined to have low reception accuracy is replaced with the observation pseudorange calculated by the observation pseudorange calculation means. Thus, the positioning calculation is performed using the estimated pseudo distance calculated by the estimated pseudo distance calculating means.
この本発明の第2の態様によれば、マルチパス等による受信精度の悪化に比較的影響されないADRの変化量を用いて推定疑似距離を算出する推定疑似距離算出手段を備えるため、観測疑似距離のみを用いて測位演算を行なうものに比して、より高精度に移動体の位置を測位することができる。また、「所定の場合」がある程度の時間継続した場合には、推定疑似距離の基準となる測位結果が、ADRを用いて推定された測位結果となる。このため、単に観測疑似距離にADRの変化量を加算して推定疑似距離を求めるものと比較して、より確実に移動体の位置を測位することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the estimated pseudo distance calculation means for calculating the estimated pseudo distance using the ADR change amount that is relatively unaffected by the deterioration of the reception accuracy due to multipath or the like is provided, the observation pseudo distance It is possible to determine the position of the moving body with higher accuracy as compared with the case where the positioning calculation is performed using only the position. Further, when the “predetermined case” continues for a certain period of time, the positioning result serving as a reference for the estimated pseudo-distance is a positioning result estimated using ADR. For this reason, the position of the moving body can be more reliably determined as compared with the case where the estimated pseudo distance is obtained by simply adding the amount of change in ADR to the observed pseudo distance.
従って、より確実且つ高精度に移動体の位置を測位することができる。 Therefore, the position of the moving body can be determined more reliably and with high accuracy.
本発明の第1又は第2の態様において、
車両の速度ベクトルに基づき測位演算を行なう副測位演算手段と、
前記測位演算手段により測位された測位結果と、前記副測位演算手段により測位された測位結果と、の精度判定を行ない、該精度判定の結果に基づきいずれかの測位結果を選択する測位結果選択手段と、
を備えるものとしてもよい。
In the first or second aspect of the present invention,
Sub-positioning calculation means for performing positioning calculation based on the vehicle speed vector;
Positioning result selection means for performing accuracy determination between the positioning result measured by the positioning calculation means and the positioning result measured by the sub-positioning calculation means, and selecting any positioning result based on the accuracy determination result When,
May be provided.
また、本発明の第1又は第2の態様において、
移動体の挙動に基づき該移動体の移動量を算出する移動量算出手段を備え、
前記推定疑似距離算出手段は、前記前回に測位された測位結果が存在しない場合は、前記移動量算出手段により算出された移動量を用いた測位結果を、前記前回に測位された測位結果とみなして推定疑似距離を算出する手段であるものとしてもよい。
In the first or second aspect of the present invention,
A moving amount calculating means for calculating the moving amount of the moving body based on the behavior of the moving body;
The estimated pseudo distance calculation means regards the positioning result using the movement amount calculated by the movement amount calculation means as the positioning result measured last time when there is no positioning result measured last time. It may be a means for calculating the estimated pseudorange.
こうすれば、例えばトンネルを通過して衛星からの信号が完全に遮断された後であっても、速やかに移動体位置の測位演算を再開することができる。 In this case, for example, even after the signal from the satellite is completely blocked after passing through the tunnel, the positioning calculation of the moving body position can be resumed promptly.
本発明によれば、より確実且つ高精度に移動体の位置を測位することが可能な移動体位置測位装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the moving body position positioning apparatus which can position the position of a moving body more reliably and with high precision can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<第1実施例>
図1は、本発明に係る移動体位置測位装置が適用されるGNSS(Global Navigation System)の全体的な構成を示すシステム構成図である。GNSSは、衛星からの信号を用いて移動体に搭載された測位装置が移動体の位置を測位する測位システムであり、GPS(Global Positioning System)、Galileo、Glonass等の衛星を用いた測位システムを含む。以下の説明ではGPSを基本構成として説明するが、本発明は、GPSに限らずあらゆるGNSSに広く適用可能である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an overall configuration of a GNSS (Global Navigation System) to which a mobile body positioning apparatus according to the present invention is applied. GNSS is a positioning system in which a positioning device mounted on a moving body uses a signal from a satellite to measure the position of the moving body. A positioning system using satellites such as GPS (Global Positioning System), Galileo, Glonass, etc. Including. In the following description, GPS will be described as a basic configuration, but the present invention is not limited to GPS and can be widely applied to any GNSS.
図1に示す如く、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、を有する。なお、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。
As shown in FIG. 1, the GPS has a GPS satellite 10 that orbits the earth and a
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。なお、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.
なお、現在、24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, 24 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 orbit planes 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移動体位置測位装置1が搭載される。移動体位置測位装置1は、以下で詳説する如く、GPS衛星10からの衛星信号に基づいて、車両90の位置を測位する。
The
図2は、図1の車両90に搭載される移動体位置測位装置1のシステム構成例である。図2には、説明の複雑化を避けるため、GPS衛星101(下付きの符号は、衛星番号)が1つだけ示されている。従って、GPS衛星101からの衛星信号に関する信号処理について代表して説明する。GPS衛星101からの衛星信号に関する信号処理は、他のGPS衛星102,103等からの衛星信号に関する信号処理と実質的に同じである。
FIG. 2 is a system configuration example of the mobile body positioning device 1 mounted on the
本実施例の移動体位置測位装置1は、図2に示すように、主要な構成として、GPSアンテナ20と、情報処理装置30と、を有する。情報処理装置30には、車両センサ80が接続される。
As shown in FIG. 2, the mobile body positioning device 1 of the present embodiment has a
情報処理装置30は、例えばマイクロコンピュータであり、ROMに記憶されたプログラムを実行することにより機能する機能ブロックとして、観測疑似距離算出部40と、推定疑似距離算出部50と、測位演算部60と、を備える。
The
車両センサ80は、移動体位置測位装置1に内蔵されてもよいし、移動体位置測位装置1の外部に設けられ、バス等により接続されるものであってもよい。車両センサ80は、車両90の移動量及び向き(方位)に関連する情報(以下、「車両情報」という)を取得するセンサであり、複数種のセンサの組み合わせであってよい。例えば、車両センサ80は、車両90の方位を検出する磁気インピーダンスセンサ(地磁気センサ)と、車両90の加速度を検出する加速度センサとの組み合わせであってよい。或いは、車両センサ80は、加速度センサと、車両90のヨー方向の速度(角速度)を検出するヨーレートセンサ(ジャイロセンサ)との組み合わせ(即ち、INSセンサ)であってもよい。車両センサ80からの車両情報は、所定周期毎に、測位演算部60に入力される。
The
観測疑似距離算出部40は、GPSアンテナ20が受信した信号について、内部で発生させたレプリカC/Aコードを用いてC/Aコード同期を行い、航法メッセージを取り出すと共に、GPS衛星101と車両90(正確には移動体位置測位装置1)との間の観測擬似距離ρを算出する。観測擬似距離ρとは、GPS衛星101と車両90との間の真の距離とは異なり、時計誤差(クロックバイアス)や電波伝搬速度変化による誤差を含む。C/Aコード同期の方法は、多種多様であり、任意の適切な方法が採用されてよい。例えば、DDL(Delay―Locked Loop)を用いて、受信したC/Aコードに対するレプリカC/Aコードの相関値がピークとなるコード位相を追尾する方法であってよい。
Observation
ここで、GPS衛星101に対する観測擬似距離ρは、例えば次式(1)により算出される。 Here, the observation pseudorange ρ with respect to the GPS satellite 10 1 is calculated, for example, by the following equation (1).
ρ=N×300 …(1) ρ = N × 300 (1)
ここで、Nは、GPS衛星101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コードの位相及び移動体位置測位装置1内部の受信機時計に基づいて算出される。なお、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観測擬似距離ρを表す信号は、測位演算部60に入力される。なお、算出された観測擬似距離ρは、例えば後述のドップラー周波数変化量Δfを用いてフィルタ(図示せず)によりキャリアスムージングを受けてから測位演算部60に入力されてもよい。
Here, N corresponds to the number of bits of the C / A code between the GPS satellite 10 1 and the
推定疑似距離算出部50は、衛星信号の搬送波位相を測定する機能を備え、内部で発生させたレプリカキャリアを用いて、ドップラーシフトした受信搬送波のドップラー周波数変化量Δfを測定する。ドップラー周波数変化量Δfは、レプリカキャリアの周波数frと既知の搬送波周波数fc(1575.42MHz)の差分(=fr−fc)として測定される。係る機能は、レプリカキャリアを用いてキャリア相関値を演算して受信キャリアを追尾するPLL(Phase-Locked Loop)により実現されてよい。
The estimated
更に、推定疑似距離算出部50は、ドップラー周波数変化量Δfを積分することにより、ADR(Accumulated Doppler Range)を算出する。
Further, the estimated pseudo
そして、推定疑似距離算出部50は、測位演算部60が繰り返し測位演算を行なう中で前回に測位された測位結果と衛星位置から次式(2)により求められる距離ρ−1に、ADRの変化量を加算して、次式(3)により推定疑似距離ρ#を算出する。この推定疑似距離ρ#を表す信号は、測位演算部60に入力される。なお、「前回」とは、繰り返し処理を実行する中で前回算出された値を意味する。前回算出された値は、情報処理装置30のRAM等に逐次記憶されるものとする。
Then, the estimated pseudo
測位演算部60は、GPS衛星101の位置(以下、「衛星位置」という)を算出する。具体的には、測位演算部60は、航法メッセージの衛星軌道情報及び現在の時間に基づいて、GPS衛星101の、ワールド座標系における現在位置(X1、Y1、Z1)を計算する。なお、GPS衛星101は、人工衛星の1つであるので、その運動は、地球重心を含む一定面内(軌道面)に限定される。また、GPS衛星101の軌道は地球重心を1つの焦点とする楕円運動であり、ケプラーの方程式を逐次数値計算することで、軌道面上でのGPS衛星101の位置が計算できる。また、GPS衛星101の位置(X1、Y1、Z1)は、GPS衛星101の軌道面とワールド座標系の赤道面が回転関係にあることを考慮して、軌道面上でのGPS衛星101の位置を3次元的な回転座標変換することで得られる。なお、ワールド座標系とは、図3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。
Positioning
更に、測位演算部60は、基本的には、衛星位置の算出結果と、観測疑似距離算出部40から供給される観測擬似距離ρに基づいて、車両90の位置(Xu,Yu,Zu)を測位する。車両90の位置は、3つのGPS衛星10に対して得られるそれぞれの観測擬似距離ρ及び衛星位置を用いて、三角測量の原理で導出される。この場合、観測擬似距離ρは上述の如く時計誤差を含むので、4つ目のGPS衛星10に対して得られる観測擬似距離ρ及び衛星位置を用いて、時計誤差成分が除去される。以下、この測位方法を通常測位と称する。通常測位の測位周期は、例えば観測周期(例えば1ms)或いは所定数の観測周期(例えば50msや100ms)であってよい。測位結果(衛星位置及び車両位置)は、推定疑似距離算出部50に出力されると共に、車載ナビゲーションシステム等に提供される。
Further, the
なお、車両90の位置の測位方法としては、上述のような単独測位に限られず、干渉測位(既知の点に設置された固定局での受信データを併用する方式)であってもよい。干渉測位の場合、上述の如く固定局及び車両90にてそれぞれ得られる観測擬似距離ρの一重位相差や2重位相差等を用いて車両90の位置が測位されることになる。
The positioning method of the position of the
また、測位演算部60は、所定の場合には、観測疑似距離算出部40により算出された観測疑似距離ρに代えて推定疑似距離算出部50が算出した推定疑似距離ρ#を用いて測位演算を行なう。この結果、推定疑似距離算出部50に供給される測位結果は、推定疑似距離ρ#を用いて演算されたものとなる。
In addition, the
ここで、所定の場合とは、例えば、受信可能な衛星のうちいずれかの衛星において受信精度が悪化しており、且つ推定疑似距離ρ#が算出可能な衛星の数が所定数以上である場合である。ここで、推定疑似距離ρ#が算出可能でない場合とは、ADRの前回算出値が存在しない場合、具体的な場面としては当該衛星が今回初めて受信可能な状態となった場面である。また、所定数とは、測位演算を行なうのに必要な衛星の数であり、一般的には4個とされている。但し、測位演算手法によって増減することは可能である。 Here, the predetermined case is, for example, when the reception accuracy of any of the receivable satellites is deteriorated and the number of satellites for which the estimated pseudorange ρ # can be calculated is equal to or greater than the predetermined number. It is. Here, the case where the estimated pseudorange ρ # cannot be calculated is a scene where the satellite can be received for the first time this time as a specific scene when there is no previously calculated value of ADR. Further, the predetermined number is the number of satellites necessary for performing the positioning calculation, and is generally four. However, it can be increased or decreased by a positioning calculation method.
受信精度が悪化、より具体的にはマルチパスが生じているか否かは、観測疑似距離算出部40が算出する観測疑似距離ρが所定値以上ジャンプした際に、マルチパスが生じた(或いはマルチパスが終了した)旨を示すフラグを設定しておくこと等により判断することができる。なお、係る判断については本発明の中核をなさないので詳細な説明を省略する。上記例示した如何なる手法によって判断しても構わない。
Whether or not the reception accuracy is deteriorated, more specifically, whether a multipath has occurred or not is determined when the observation pseudorange ρ calculated by the observation
図4は、本発明の第1実施例に係る推定疑似距離算出部50により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、所定周期をもって繰り返し実行される。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of characteristic processing executed by the estimated pseudo
推定疑似距離算出部50は、各衛星について、以下のS100及び102の処理を実行する。まず、前回の測位結果と衛星座標から、上式(2)に従って距離ρ−1を算出する(S100)。
The estimated
そして、上式(3)に従って、算出した距離ρ−1にADRの変化量を加算して、推定疑似距離ρ#を算出する(S102)。 Then, according to the above equation (3), the estimated pseudo distance ρ # is calculated by adding the amount of change in ADR to the calculated distance ρ− 1 (S102).
図5は、本発明の第1実施例に係る測位演算部60により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、図4のフローチャートにおける所定周期と同期して、繰り返し実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of characteristic processing executed by the
まず、測位演算部60は、全ての衛星の受信精度が良いか否かを判定する(S200)。
First, the
全ての衛星の受信精度が良い場合は、観測疑似距離ρを用いて測位演算を実行する(S202)。 If the reception accuracy of all the satellites is good, the positioning calculation is executed using the observation pseudorange ρ (S202).
一方、全ての衛星の受信精度が良い訳ではない場合は、推定疑似距離ρ#を算出可能な衛星の数が所定数未満であるか否かを判定する(S204)。 On the other hand, when the reception accuracy of all the satellites is not good, it is determined whether or not the number of satellites for which the estimated pseudorange ρ # can be calculated is less than a predetermined number (S204).
推定疑似距離ρ#を算出可能な衛星の数が所定数未満である場合は、観測疑似距離ρを用いて測位演算を実行する(S202)。この際に、受信精度が悪化している衛星についての観測疑似距離ρを除外してもよい。 If the number of satellites for which the estimated pseudorange ρ # can be calculated is less than the predetermined number, the positioning calculation is executed using the observation pseudorange ρ (S202). At this time, the observation pseudorange ρ for a satellite whose reception accuracy is deteriorated may be excluded.
一方、推定疑似距離ρ#を算出可能な衛星の数が所定数以上である場合は、推定疑似距離ρ#を用いて測位演算を実行する(S206)。 On the other hand, if the number of satellites for which the estimated pseudorange ρ # can be calculated is equal to or greater than the predetermined number, the positioning calculation is executed using the estimated pseudorange ρ # (S206).
係る処理によって、市街地等において、いずれかの衛星についてマルチパス等により受信精度が悪化した場合に、推定疑似距離ρ#を用いることとなる。この結果、観測疑似距離ρを用いて測位演算を行なう場合に比して、より高精度に車両90の位置を測位することができる。
As a result of such processing, when the reception accuracy is deteriorated due to multipath or the like for any satellite in an urban area or the like, the estimated pseudorange ρ # is used. As a result, the position of the
また、このようにいずれかの衛星についてマルチパス等により受信精度が悪化した状態がある程度の時間継続した場合には、推定疑似距離ρ#の基準となる距離ρ−1が、ADRを用いて推定された測位結果に基づくものとなる。このため、単に観測疑似距離ρにADRの変化量を加算して推定疑似距離ρ#を求めるものと比較して、より確実に車両90の位置を測位することができる。
In addition, when a state in which reception accuracy deteriorates due to multipath or the like continues for a certain period of time for any of the satellites as described above, the distance ρ −1 serving as a reference for the estimated pseudorange ρ # is estimated using ADR. It is based on the obtained positioning result. For this reason, the position of the
以上説明した本実施例の移動体位置測位装置1によれば、より確実且つ高精度に移動体の位置を測位することができる。 According to the mobile body positioning device 1 of the present embodiment described above, the position of the mobile body can be measured more reliably and with high accuracy.
<第2実施例>
以下、本発明の第2実施例に係る移動体位置測位装置2について説明する。移動体位置測位装置2は、測位演算部60の処理内容が第1実施例の移動体位置測位装置1と異なる点以外は、第1実施例の移動体位置測位装置1とハードウエア構成及び処理内容に関して共通するため、図1〜図4及びその説明を援用することとし、共通する構成要素についての説明を省略する。
<Second embodiment>
Hereinafter, the mobile body positioning device 2 according to the second embodiment of the present invention will be described. The mobile body positioning device 2 is identical to the mobile body positioning device 1 of the first embodiment except for the processing contents of the
本実施例に係る測位演算部60は、信号を受信可能な衛星についてマルチパスが生じたか否かを判定し、マルチパスが生じたと判定した衛星については、観測疑似距離算出部40により算出された観測疑似距離に代えて推定疑似距離算出部50が算出した推定疑似距離を用いて測位演算を行なう。
The
図6は、本発明の第2実施例に係る測位演算部60により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、図4のフローチャートにおける所定周期と同期して、繰り返し実行される。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of characteristic processing executed by the
測位演算部60は、各衛星について、以下のS300〜S304の処理を実行する。まず、選択された衛星の受信精度が良い(例えば、マルチパスが生じていない)か否かを判定する(S300)。
The
選択された衛星の受信精度が良い場合は、当該衛星について観測疑似距離ρを採用する(S302)。 When the reception accuracy of the selected satellite is good, the observation pseudorange ρ is adopted for the satellite (S302).
一方、選択された衛星の受信精度が悪い場合は、当該衛星について推定疑似距離ρ#を採用する(S304)。 On the other hand, when the reception accuracy of the selected satellite is poor, the estimated pseudorange ρ # is adopted for the satellite (S304).
そして、各衛星についていずれの疑似距離を採用するかを決定すると、各衛星について採用した疑似距離を用いて測位演算を行なう(S306)。 When it is determined which pseudorange is to be adopted for each satellite, positioning calculation is performed using the pseudoranges adopted for each satellite (S306).
この際に、観測疑似距離ρと推定疑似距離ρ#が混在する場合がある。そこで、本実施例の測位演算部60は、以下の方程式を最小二乗法及びニュートン法を用いて解き、観測疑似距離ρを算出した際の時計誤差Δtと、推定疑似距離ρ#を算出した際の時計誤差Δt#を導出する。
At this time, the observed pseudo distance ρ and the estimated pseudo distance ρ # may be mixed. Therefore, the
係る処理によって、一部の衛星についてマルチパス等により受信精度が悪化した場合に、観測疑似距離ρと推定疑似距離ρ#の双方を用いて測位演算を行なうこととなる。この結果、観測疑似距離ρを用いて測位演算を行なう場合に比して、より高精度に車両90の位置を測位することができる。
By such processing, when the reception accuracy of some satellites deteriorates due to multipath or the like, positioning calculation is performed using both the observation pseudorange ρ and the estimated pseudorange ρ #. As a result, the position of the
また、一部の衛星についてマルチパス等により受信精度が悪化した状態がある程度の時間継続した場合には、その衛星については、推定疑似距離ρ#の基準となる距離ρ−1が、ADRを用いて推定された測位結果に基づくものとなる。このため、単に観測疑似距離ρにADRの変化量を加算して推定疑似距離ρ#を求めるものと比較して、より確実に車両90の位置を測位することができる。
Further, when the reception accuracy deteriorates due to multipath or the like for some satellites for a certain period of time, the distance ρ −1 serving as the reference of the estimated pseudorange ρ # uses the ADR for the satellite. It is based on the positioning result estimated in the above. For this reason, the position of the
以上説明した本実施例の移動体位置測位装置2によれば、より確実且つ高精度に移動体の位置を測位することができる。 According to the moving body position measuring apparatus 2 of the present embodiment described above, the position of the moving body can be determined more reliably and with high accuracy.
<第3実施例>
以下、本発明の第3実施例に係る移動体位置測位装置3について説明する。図7は、本発明の第3実施例に係る移動体位置測位装置3のシステム構成例である。移動体位置測位装置3は、第1実施例の移動体位置測位装置1又は第2実施例の移動体位置測位装置2が有する構成に加えて、副測位演算部70と、測位結果選択部72と、を有する。これら以外の構成要素についての説明は省略する。
<Third embodiment>
Hereinafter, the mobile
副測位演算部70は、ドップラー周波数変化量ΔfとGPS衛星101の速度ベクトルV1に基づいて、車両90の速度ベクトルVを算出する。具体的には、まずドップラー周波数変化量Δfに基づいて、GPS衛星101から見た車両90の相対速度ベクトル(V−V1)を、例えば次式(4)を用いて算出する。式中、V1はGPS衛星101の速度ベクトルを表している。
Secondary
そして、GPS衛星101から見た車両90の相対速度ベクトル(V−V1)と、GPS衛星101の速度ベクトルV1とに基づいて、車両90の速度ベクトルVを算出する。即ち、GPS衛星101の相対速度ベクトル(V−V1)とGPS衛星101の速度ベクトルV1との差分ベクトルを、車両90の速度ベクトルVとして算出する。GPS衛星101の速度ベクトルV1は、GPS衛星101の位置を算出する際に併せて算出される。
Then, a relative velocity vector of the
このように車両90の速度ベクトルVを算出すると、副測位演算部70は、速度ベクトルVに基づく移動量(速度ベクトルVに測位演算周期を乗じたもの)を用いて測位演算を行なう。係る測位演算は、前回の車両90の位置(Xu(i−1),Yu(i−1),Zu(i−1))に速度ベクトルVに基づく移動量を加算して今回の車両90の位置(Xu(i),Yu(i),Zu(i))を求めるものである。
When the speed vector V of the
測位結果選択部72は、第1実施例又は第2実施例で説明した測位演算部60による測位結果と、副測位演算部70による測位結果とのいずれが高精度であるかを判定する。そして、より高精度であると判定した測位結果を、今回の測位結果として出力する。
The positioning result selection unit 72 determines which one of the positioning result by the
係る精度判定の手法については既に種々の手法が公知となっているため詳細な説明を省略するが、例えば最小二乗法の残差に基づく判定を行なう。 Since various methods are already known for the accuracy determination method, detailed description thereof is omitted. For example, determination based on the residual of the least square method is performed.
図8は、本発明の第3実施例に係る測位結果選択部72により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、所定周期(測位演算部60や副測位演算部70の測位周期と同期させる)をもって繰り返し実行される。
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of characteristic processing executed by the positioning result selection unit 72 according to the third embodiment of the present invention. This flow is repeatedly executed with a predetermined cycle (synchronized with the positioning cycle of the
まず、測位結果選択部72は、測位演算部60による測位結果と、副測位演算部70による測位結果とのいずれが高精度であるかを判定する(S400)。
First, the positioning result selection unit 72 determines which one of the positioning result by the
測位演算部60による測位結果が高精度であると判定した場合は、測位演算部60による測位結果を選択して出力する(S402)。
When it is determined that the positioning result by the
一方、副測位演算部70による測位結果が高精度であると判定した場合は、副測位演算部70による測位結果を選択して出力する(S404)。
On the other hand, when it is determined that the positioning result by the
係る処理によって得られる効果は、第1実施例又は第2実施例と同様である。 The effect obtained by such processing is the same as that of the first embodiment or the second embodiment.
以上説明した本実施例の移動体位置測位装置3によれば、より確実且つ高精度に移動体の位置を測位することができる。
According to the mobile
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.
例えば、第1ないし第3実施例において、推定疑似距離算出部50や副測位演算部70が用いる前回の測位結果が存在しない場合(係る事態は、トンネル内を走行して完全に衛星からの信号が遮断した後等に発生しうる)は、車両センサ80の出力に基づく車両位置演算の結果を、前回の測位結果とみなしてよい。こうすれば、速やかに移動体位置の測位を再開することができる。
For example, in the first to third embodiments, when there is no previous positioning result used by the estimated
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。 The present invention can be used in the automobile manufacturing industry, the automobile parts manufacturing industry, and the like.
1、2、3 移動体位置測位装置
10 GPS衛星
20 GPSアンテナ
30 情報処理装置
40 観測疑似距離算出部
50 推定疑似距離算出部
60 測位演算部
70 副測位演算部
72 測位結果選択部
80 車両センサ
90 車両
1, 2, 3 Mobile positioning device 10
Claims (4)
該受信手段により受信された信号に基づき観測疑似距離を算出する観測疑似距離算出手段と、
該観測疑似距離算出手段により算出された観測疑似距離に基づき、繰り返し測位演算を行なう測位演算手段と、
を備える移動体位置測位装置であって、
前記測位演算手段が繰り返し測位演算を行なう中で前回に測位された測位結果と衛星位置から求められる距離に、ADR(Accumulated Doppler Range)の変化量を加算して推定疑似距離を算出する推定疑似距離算出手段を備え、
前記測位演算手段は、所定の場合に、前記観測疑似距離算出手段により算出された観測疑似距離に代えて前記推定疑似距離算出手段が算出した推定疑似距離を用いて測位演算を行なうことを特徴とする、
移動体位置測位装置。 Receiving means for receiving signals from a plurality of satellites;
Observation pseudorange calculation means for calculating an observation pseudorange based on the signal received by the reception means;
Positioning calculation means for repeatedly performing positioning calculation based on the observation pseudo distance calculated by the observation pseudo distance calculation means;
A mobile body positioning device comprising:
An estimated pseudo-distance that calculates an estimated pseudo-range by adding an amount of change in ADR (Accumulated Doppler Range) to the distance obtained from the positioning result obtained previously and the satellite position while the positioning calculation means repeatedly performs positioning calculations. A calculation means,
The positioning calculation means performs a positioning calculation using the estimated pseudo distance calculated by the estimated pseudo distance calculation means instead of the observation pseudo distance calculated by the observation pseudo distance calculation means in a predetermined case. To
Mobile positioning device.
該受信手段により受信された信号に基づき観測疑似距離を算出する観測疑似距離算出手段と、
該観測疑似距離算出手段により算出された観測疑似距離に基づき、繰り返し測位演算を行なう測位演算手段と、
を備える移動体位置測位装置であって、
前記測位演算手段が繰り返し測位演算を行なう中で前回に測位された測位結果と衛星位置から求められる距離に、ADR(Accumulated Doppler Range)の変化量を加算して推定疑似距離を算出する推定疑似距離算出手段を備え、
前記測位演算手段は、信号を受信可能な衛星について受信精度が低いか否かを判定し、受信精度が低いと判定した衛星については、前記観測疑似距離算出手段により算出された観測疑似距離に代えて前記推定疑似距離算出手段が算出した推定疑似距離を用いて測位演算を行なうことを特徴とする、
移動体位置測位装置。 Receiving means for receiving signals from a plurality of satellites;
Observation pseudorange calculation means for calculating an observation pseudorange based on the signal received by the reception means;
Positioning calculation means for repeatedly performing positioning calculation based on the observation pseudo distance calculated by the observation pseudo distance calculation means;
A mobile body positioning device comprising:
An estimated pseudo-distance that calculates an estimated pseudo-range by adding an amount of change in ADR (Accumulated Doppler Range) to the distance obtained from the positioning result obtained previously and the satellite position while the positioning calculation means repeatedly performs positioning calculations. A calculation means,
The positioning calculation means determines whether or not the reception accuracy of a satellite capable of receiving a signal is low, and the satellite determined to have low reception accuracy is replaced with the observation pseudorange calculated by the observation pseudorange calculation means. The positioning calculation is performed using the estimated pseudo distance calculated by the estimated pseudo distance calculating means,
Mobile positioning device.
前記測位演算手段により測位された測位結果と、前記副測位演算手段により測位された測位結果と、の精度判定を行ない、該精度判定の結果に基づきいずれかの測位結果を選択する測位結果選択手段と、
を備える請求項1又は2に記載の移動体測位装置。 Sub-positioning calculation means for performing positioning calculation based on the vehicle speed vector;
Positioning result selection means for performing accuracy determination between the positioning result measured by the positioning calculation means and the positioning result measured by the sub-positioning calculation means, and selecting any positioning result based on the accuracy determination result When,
A mobile body positioning device according to claim 1 or 2, comprising:
前記推定疑似距離算出手段は、前記前回に測位された測位結果が存在しない場合は、前記移動量算出手段により算出された移動量を用いた測位結果を、前記前回に測位された測位結果とみなして推定疑似距離を算出する手段である、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の移動体位置測位装置。 A moving amount calculating means for calculating the moving amount of the moving body based on the behavior of the moving body;
The estimated pseudo distance calculation means regards the positioning result using the movement amount calculated by the movement amount calculation means as the positioning result measured last time when there is no positioning result measured last time. Is a means for calculating the estimated pseudorange,
The mobile body positioning device according to any one of claims 1 to 3.
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---|---|---|---|---|
JP2016127516A (en) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 三菱スペース・ソフトウエア株式会社 | Doppler estimation device, program and doppler estimation method |
GB2575538A (en) * | 2018-05-14 | 2020-01-15 | FLIR Belgium BVBA | Doppler GNSS systems and methods |
US10983206B2 (en) | 2017-11-07 | 2021-04-20 | FLIR Belgium BVBA | Low cost high precision GNSS systems and methods |
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