JP2011053166A - 測位方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記課題は、擬似距離から算出された受信位置と、ドップラ周波数から算出された受信速度及び受信方位を分けてそれぞれの有効性判定を行うことにより、受信状況が直達波,直達波と反射波の合成波,反射波であるかを判定し、直達波を受信している時には受信位置を測位位置とし、直達波と反射波の合成波を受信したときでも、受信速度及び受信方位を有効と判定できる場合には、直前の受信位置を基に受信速度及び受信方位から測位装置の位置を補正して測位位置を求めることにより解決される。
【選択図】 図1
Description
衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、
前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、
速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を測定し、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第1の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第2の差分を求め、
各第1及び第2の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第3の差分と、最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第4の差分を求め、
各第3,第4の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には最新の受信速度と受信方位が有効であると判断し、
受信位置が有効であると判断した場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効である場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出することを特徴とする測位方法により達成される。
受信し、測位衛星の軌道情報,発信状態の情報や電離層遅延計算パラメータなどを含む航法メッセージを検出し、受信時刻,擬似距離,ドップラ周波数及び信号強度などの観測データを測定する。この受信時刻及び軌道情報をもとに測位衛星の位置を算出し、測位衛星の位置及び擬似距離をもとに受信手段101の位置(受信位置)を算出する。また、軌道情報をもとに求めた受信時刻付近の測位衛星の位置から測位衛星の速度を算出し、測位衛星の位置及び速度,ドップラ周波数をもとに受信手段101の速度及び方位(速度ベクトル,受信速度及び受信方位)を算出する。GPS衛星,GLONASS衛星や擬似衛星などの測位衛星は宇宙あるいは地上から測位のための信号を発信する装置である。
そして、角速度センサ手段103からの出力から角速度センサ手段103のバイアスを引き、角速度センサ手段103のスケールファクタを掛け合わせることにより、センサ角速度を算出する。また、加速度センサ手段104からの出力から加速度センサ手段104のバイアスを引き、センサ加速度を算出する。算出した値を異常判定手段112及び測位演算手段113に送る。
ステップ204の異常判定処理の第2の変形を、図7を用いて説明する。図7に示す異常判定処理では、受信状況を判定して、直達波502と反射波505の合成波を受信した場合には、マルチパスの影響を受け易い擬似距離から求めた受信位置を測位処理に用いず、影響を受け難い受信速度及び受信方位を測位処理に用いることにより、直達波502と反射波505の合成波を受信した場合の測位装置の精度を向上させるものである。
ステップ204の異常判定処理の第3の変形を、図8を用いて説明する。図8に示す異常判定処理は、受信手段101で算出する受信位置,受信速度及び受信方位に別々の時定数を持つ残留誤差がある場合に対応して、図3に示した処理と異なり受信位置,受信速度及び受信方位それぞれについて個々に異常判定を行う。図8に示す動作手順のステップ301〜ステップ307は、図3で説明した処理と同じである。
これにより、マルチパスによる残留誤差を含んだ受信位置を測位処理から排除でき、測位装置の位置が残留誤差の影響を受けるのを防ぐことができる。
ステップ204の異常判定処理の第4の変形の動作手順を、図9を用いて説明する。図9に示す異常判定の動作手順は、受信手段101からの出力のみで異常判定を行うものである。
ステップ205の測位演算手段113における測位処理において、カルマンフィルタを用いた場合の処理を図10に示す。図10に示す処理では、測位装置の位置,進行方向の速度及び加速度,方位,方位の角速度及びピッチ角を状態量とし、センサ速度,センサ角速度,センサ加速度,受信位置,受信速度及び受信方位を観測量として、以下の式1で表される状態方程式(連続型)と、式2で表される観測方程式(連続型)を立てる。また式1では、加速度及び角速度を一次マルコフ過程とする。
ステップ1506では、測位装置の位置として受信位置を設定する。ステップ1507では、前回求めた測位装置の位置を、最新の有効な測位装置の方位に最新の有効な測位装置の速度だけ進ませた位置を算出し、これを測位装置の位置とする。
ステップ1608では、測位装置の速度,方位、前回求めた位置の全てが不明でない場合、ステップ1610に進む。そうでない場合、ステップ1611に進む。ステップ1609では、受信位置が有効であるため測位装置の位置として受信位置を設定する。ステップ1610では、前回の測位装置の位置を基準として、測位装置の方位に測位装置の速度だけ進ませた位置を算出して新たに測位装置の位置とする。ステップ1611では、測位装置の位置が不明であるとする。
102 速度センサ手段
103 角速度センサ手段
104 加速度センサ手段
110 演算手段
111 センサ出力補正手段
112 異常判定手段
113 測位演算手段
114 センサ・パラメータ算出手段
1310 演算手段
1311 異常判定手段
1312 測位演算手段
Claims (8)
- 衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、
前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、
速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を測定し、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第1の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第2の差分を求め、
各第1及び第2の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第3の差分と、最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第4の差分を求め、
各第3,第4の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には最新の受信速度と受信方位が有効であると判断し、
受信位置が有効であると判断した場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効である場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする測位方法。 - 衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、
前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、
速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を測定し、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第1の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第2の差分を求め、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第3の差分と、最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第4の差分を求め、
前記第1,第2,第3,第4の差分が全てそれぞれに対応した閾値未満である場合、受信状況が直達波のみを含んでいる受信状況であると判定し、前記第1,第2の差分のいずれかがそれぞれに対応した閾値以上で、かつ前記第3,第4の差分のいずれもがそれぞれに対応した閾値未満である場合、受信状況は直達波と反射波の合成波を含んでいる受信状況であると判定し、それ以外の場合を、受信状況が反射波を含んでいる状況であると判定し、
受信状況が直達波であると判定された場合、受信位置,受信速度及び受信方位を有効と判断し、受信状況が直達波と反射波の合成波である場合、受信位置を無効に、受信速度及び受信方位を有効と判断し、受信状況が反射波であると判定された場合、受信位置,受信速度及び受信方位を無効と判断し、
受信位置が有効であると判断した場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効である場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする測位方法。 - 衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、
前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、
速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を測定し、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第1の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第2の差分を求め、
各第1及び第2の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第3の差分を求め、
前記第3の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信速度が有効であると判断し、
最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第4の差分を求め、
前記第4の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信方位が有効であると判断し、
受信位置が有効であると判断した場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効である場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする測位方法。 - 衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、
前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記受信速度との第1の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第2の差分を求め、
各第1及び第2の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記第1の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信速度が有効であると判断し、
前記第2の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信方位が有効であると判断し、
受信位置が有効であると判断した場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効である場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする測位方法。 - 衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出する受信手段と、
速度情報を測定する速度センサと、角速度情報を測定する角速度センサと、
受信手段からの受信位置,受信速度,受信方位,速度センサからの速度情報、及び角速度センサからの角速度情報が有効であるか判定する異常判定手段と
異常判定手段における判定結果に基づき測位位置を算出する測位手段を備え、
前記異常判定手段は、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第1の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第2の差分を求め、
各第1及び第2の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第3の差分と、最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第4の差分を求め、
各第3,第4の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には最新の受信速度と受信方位が有効であると判断し、
前記測位手段は、受信位置が有効であると判断された場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効であると判断された場合は、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて測位位置を算出する
ことを特徴とする位置測位装置。 - 衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出する受信手段と、
速度情報を測定する速度センサと、角速度情報を測定する角速度センサと、
受信手段からの受信位置,受信速度,受信方位,速度センサからの速度情報、及び角速度センサからの角速度情報が有効であるか判定する異常判定手段と
異常判定手段における判定結果に基づき測位位置を算出する測位手段を備え、
前記異常判定手段は、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第1の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第2の差分を求め、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第3の差分と、最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第4の差分を求め、
前記第1,第2,第3,第4の差分が全てそれぞれに対応した閾値未満である場合、受信状況が直達波のみを含んでいる受信状況であると判定し、前記第1,第2の差分のいずれかがそれぞれに対応した閾値以上で、かつ前記第3,第4の差分のいずれもがそれぞれに対応した閾値未満である場合、受信状況は直達波と反射波の合成波を含んでいる受信状況であると判定し、それ以外の場合を、受信状況が反射波を含んでいる状況であると判定し、
受信状況が直達波であると判定された場合、受信位置,受信速度及び受信方位を有効と判断し、受信状況が直達波と反射波の合成波である場合、受信位置を無効に、受信速度及び受信方位を有効と判断し、受信状況が反射波であると判定された場合、受信位置,受信速度及び受信方位を無効と判断し、
前記測位手段は、受信位置が有効であると判断された場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効であると判断された場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする位置測位装置。 - 衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出する受信手段と、
速度情報を測定する速度センサと、角速度情報を測定する角速度センサと、
受信手段からの受信位置,受信速度,受信方位,速度センサからの速度情報、及び角速度センサからの角速度情報が有効であるか判定する異常判定手段と
異常判定手段における判定結果に基づき測位位置を算出する測位手段を備え、
前記異常判定手段は、
センサデータをもとに所定の種類の比較センサデータを算出し、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記速度センサからの速度情報との第1の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第2の差分を求め、
各第1及び第2の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記受信速度と前記速度センサからの速度情報との第3の差分を求め、
前記第3の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信速度が有効であると判断し、
最新の受信方位と直前の受信方位とから求めた角速度と前記角速度センサからの角速度との第4の差分を求め、
前記第4の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信方位が有効であると判断し、
前記測位手段は、受信位置が有効であると判断された場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効であると判断された場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする位置測位装置。 - 衛星が宇宙あるいは地上から発信した測位信号を受信して擬似距離とドップラ周波数を求め、前記擬似距離をもとに受信位置を算出し、前記ドップラ周波数をもとに受信速度及び受信方位を算出する受信手段と、
受信手段からの受信位置,受信速度,受信方位が有効であるか判定する異常判定手段と
異常判定手段における判定結果に基づき測位位置を算出する測位手段を備え、
前記異常判定手段は、
最新の前記受信位置と直前の前記受信位置とから求めた移動速度と前記受信速度との第1の差分と、最新の受信位置と直前の受信位置とから求めた移動方位と前記受信方位との第2の差分を求め、
各第1及び第2の差分がそれぞれの差分に対応した所定の閾値未満の場合には、最新の受信位置は有効であると判断し、
前記第1の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信速度が有効であると判断し、
前記第2の差分が対応する所定の閾値未満の場合には最新の受信方位が有効であると判断し、
前記測位手段は、受信位置が有効であると判断された場合は、前記受信位置を測位位置とし、受信速度及び受信方位が有効であると判断された場合、直前の受信位置と受信速度及び受信方位または速度センサと角速度センサからの速度情報と角速度情報を用いて、測位位置を算出する
ことを特徴とする位置測位装置。
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