JP2011242296A - 地上補強型衛星航法システム、該システムに用いられる衛星異常検出方法及び衛星異常検出プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各測位信号のうちで、傾斜した電離層を越えて伝搬する測位信号があるとき、擬似距離補正値補正手段(擬似距離補正値補正部23a)により、同測位信号に対応した擬似距離補正値に対して、対応する測位衛星(GPS衛星10)の測位手段(GPSアンテナ21、GPS受信機22)に対する仰角の関数で表される電離層傾斜係数を用いて正規分布に近付くように補正して各検定統計量として生成される。衛星異常検出手段(インテグリティモニタ23b)により、擬似距離補正値補正部23aで生成された各検定統計量を用いて各GPS衛星10の異常の有無が検出される。
【選択図】図1
Description
この電離層遅延量算出方法では、所定の時間に同じ衛星を用いて算出した、GPSモデルによる電離層遅延量と2周波による電離層遅延量との差から、擬似距離の観測量に含まれる受信機固有の周波数間バイアス(IFB、Inter Frequency Bias)が算出される。そして、IFBを除去した擬似距離を使った2周波による電離層遅延量とGPSモデルによる電離層遅延量とから、これらの値のいずれかを選択、あるいは加重平均することにより、測位演算時に使用する電離層遅延量が算出される。
すなわち、特許文献1に記載された電離層遅延量算出方法では、GPSモデルによる電離層遅延量と、2周波による電離層遅延量とを混合して使用し、正確な電離層遅延量が算出されるが、この発明とは構成や処理方法が異なる。
電離層傾斜係数Fpp(El)
=[1−{Re cosEl/(Re +hI )}2 ]-1/2
ただし、
El;衛星仰角
Re ;地球赤道半径
hI ;電離層高度
として定義される。
この形態の環境では、同図に示すように、GPS衛星10,10,…,10と基準局20とが無線接続されている。この基準局20により、地上補強型衛星航法システムが構成されている。基準局20は、空港などの所定の位置に設置され、GPSアンテナ21と、GPS受信機22と、データ処理装置23とを備えている。GPS受信機22は、GPS衛星10から放送される各信号電波をGPSアンテナ21を介して受信する。
電離層傾斜係数Fpp(El)
=[1−{Re cosEl/(Re +hI )}2 ]-1/2 ・・・(1)
ただし、
El;衛星仰角
Re ;地球赤道半径
hI ;電離層高度
これらの図を参照して、この形態の地上補強型衛星航法システムに用いられる衛星異常検出方法の処理内容について説明する。
この地上補強型衛星航法システムでは、図2に示すように、測位衛星(GPS衛星10)から放送される各信号電波が測位手段(GPSアンテナ21、GPS受信機22)で受信される(ステップA1)。擬似距離補正値生成手段(データ処理装置23)により、測位手段(GPSアンテナ21、GPS受信機22)により受信された各信号電波に含まれるデータが収集及び解析され(ステップA2)、同各信号電波に含まれるエフェメリス情報に基づいて、各測位衛星(GPS衛星10)毎に測位手段(GPSアンテナ21、GPS受信機22)との間の第1の擬似距離が計算され(ステップA3)、また、上記各信号電波に含まれる各測位衛星(GPS衛星10)の測位信号に基づいて、各測位衛星(GPS衛星10)毎に測位手段(GPSアンテナ21、GPS受信機22)との間の第2の擬似距離が計算される(ステップA4)。そして、上記各第1の擬似距離と上記各第2の擬似距離との差分が各測位衛星(GPS衛星10)毎に計算されて各差分に基づく各擬似距離補正値が生成される(ステップA5)。
たとえば、測位衛星は、GPS衛星10,10,…,10に限定されず、たとえば、ヨーロッパで計画されている「Galileo」や、日本で計画されている「準天頂衛星」が実用化されたとき、これらを用いても良い。
電離層傾斜係数Fpp(El)
=[1−{Re cosEl/(Re +hI )}2 ]-1/2
ただし、
El;衛星仰角
Re ;地球赤道半径
hI ;電離層高度
として定義される付記1又は2記載の地上補強型衛星航法システム。
電離層傾斜係数Fpp(El)
=[1−{Re cosEl/(Re +hI )}2 ]-1/2
ただし、
El;衛星仰角
Re ;地球赤道半径
hI ;電離層高度
として定義する付記6又は7記載の衛星異常検出方法。
20 基準局(地上補強型衛星航法システム)
21 GPSアンテナ(測位手段の一部)
22 GPS受信機(測位手段の一部)
23 データ処理装置(擬似距離補正値生成手段)
23a 擬似距離補正値補正部(擬似距離補正値補正手段)
23b インテグリティモニタ(衛星異常検出手段)
Claims (10)
- 所定数の測位衛星から放送される各信号電波を受信する測位手段と、
該測位手段により受信された前記各信号電波に含まれるエフェメリス情報に基づいて、前記各測位衛星毎に前記測位手段との間の第1の擬似距離を計算すると共に、前記各信号電波に含まれる前記各測位衛星の測位信号に基づいて、前記各測位衛星毎に前記測位手段との間の第2の擬似距離を計算し、前記各第1の擬似距離と前記各第2の擬似距離との差分を前記各測位衛星毎に計算して前記各差分に基づく各擬似距離補正値を生成する擬似距離補正値生成手段とを有する地上補強型衛星航法システムであって、
前記各信号電波の測位信号のうちで、傾斜した電離層を越えて伝搬する測位信号があるとき、該測位信号に対応した前記擬似距離補正値に対して、対応する前記測位衛星の前記測位手段に対する仰角の関数で表される電離層傾斜係数を用いて正規分布に近付くように補正して各検定統計量として生成する擬似距離補正値補正手段と、
該擬似距離補正値補正手段で生成された前記各検定統計量を用いて前記各測位衛星の異常の有無を検出する衛星異常検出手段とを備えてなることを特徴とする地上補強型衛星航法システム。 - 前記擬似距離補正値補正手段は、
前記擬似距離補正値を前記電離層傾斜係数で除して前記検定統計量とする構成とされていることを特徴とする請求項1記載の地上補強型衛星航法システム。 - 前記電離層傾斜係数は、
電離層傾斜係数Fpp(El)
=[1−{Re cosEl/(Re +hI )}2 ]-1/2
ただし、
El;衛星仰角
Re ;地球赤道半径
hI ;電離層高度
として定義されることを特徴とする請求項1又は2記載の地上補強型衛星航法システム。 - 前記衛星異常検出手段は、
前記各検定統計量に基づいて前記擬似距離補正値の正規分布の平均値及び標準偏差を求め、前記平均値及び標準偏差に基づいて、前記測位衛星の異常を判定するための閾値を設定する構成とされていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の地上補強型衛星航法システム。 - 前記衛星異常検出手段は、
前記平均値及び標準偏差に基づいて、前記測位衛星の異常検出の失敗の確率を見積もる構成とされていることを特徴とする請求項4記載の地上補強型衛星航法システム。 - 所定数の測位衛星から放送される各信号電波を受信する測位手段と、
該測位手段により受信された前記各信号電波に含まれるエフェメリス情報に基づいて、前記各測位衛星毎に前記測位手段との間の第1の擬似距離を計算すると共に、前記各信号電波に含まれる前記各測位衛星の測位信号に基づいて、前記各測位衛星毎に前記測位手段との間の第2の擬似距離を計算し、前記各第1の擬似距離と前記各第2の擬似距離との差分を前記各測位衛星毎に計算して前記各差分に基づく各擬似距離補正値を生成する擬似距離補正値生成手段とを有する地上補強型衛星航法システムに用いられる衛星異常検出方法であって、
前記各信号電波の測位信号のうちで、傾斜した電離層を越えて伝搬する測位信号があるとき、擬似距離補正値補正手段が、該測位信号に対応した前記擬似距離補正値に対して、対応する前記測位衛星の前記測位手段に対する仰角の関数で表される電離層傾斜係数を用いて正規分布に近付くように補正して各検定統計量として生成する擬似距離補正値補正処理と、
衛星異常検出手段が、前記擬似距離補正値補正手段で生成された前記各検定統計量を用いて前記各測位衛星の異常の有無を検出する衛星異常検出処理とを行うことを特徴とする衛星異常検出方法。 - 前記擬似距離補正値補正処理では、
前記擬似距離補正値補正手段が、前記擬似距離補正値を前記電離層傾斜係数で除して前記検定統計量とすることを特徴とする請求項6記載の衛星異常検出方法。 - 前記電離層傾斜係数を、
電離層傾斜係数Fpp(El)
=[1−{Re cosEl/(Re +hI )}2 ]-1/2
ただし、
El;衛星仰角
Re ;地球赤道半径
hI ;電離層高度
として定義することを特徴とする請求項6又は7記載の衛星異常検出方法。 - 前記衛星異常検出処理では、
前記衛星異常検出手段が、前記各検定統計量に基づいて前記擬似距離補正値の正規分布の平均値及び標準偏差を求め、前記平均値及び標準偏差に基づいて、前記測位衛星の異常を判定するための閾値を設定することを特徴とする請求項6、7又は8記載の衛星異常検出方法。 - 前記衛星異常検出処理では、
前記衛星異常検出手段が、前記平均値及び標準偏差に基づいて、前記測位衛星の異常検出の失敗の確率を見積もることを特徴とする請求項9記載の衛星異常検出方法。
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