JP2012108015A - Satellite positioning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衛星からの受信信号に基づいて現在位置を測定する衛星測位装置に関するものである。 The present invention relates to a satellite positioning device that measures a current position based on a received signal from a satellite.
複数の衛星と自動車等の移動体と共に移動する衛星測位装置とより構成される衛星航法システムとしては、GPS（Global Positioning System）が広く利用されている。
また、このようなGPSにおける衛星測位装置であるGPS受信機における測位の技術としては、コード測位方式や搬送波測位方式と呼ばれる、衛星からの受信信号の伝搬遅延より求まる衛星までの距離に基づいて位置を測定する衛星測位に加えて、衛星からの受信信号のドップラシフト量から求まる速度ベクトルより算出した移動ベクトルを利用して現在位置の測定を行う技術が知られている。
A GPS (Global Positioning System) is widely used as a satellite navigation system including a plurality of satellites and a satellite positioning device that moves together with a moving body such as an automobile.
In addition, as a positioning technique in a GPS receiver which is a satellite positioning device in such a GPS, the position is based on the distance to the satellite which is obtained from the propagation delay of the received signal from the satellite, which is called a code positioning method or a carrier positioning method. In addition to satellite positioning for measuring the current position, there is known a technique for measuring the current position using a movement vector calculated from a velocity vector obtained from a Doppler shift amount of a received signal from a satellite.
すなわち、たとえば、衛星測位で測定した位置が所定のしきい値より大きく変化した場合に、衛星測位で測定した位置に誤差が発生しているものと見なして、その後の所定期間、前回算出した現在位置に、ドップラシフト量から求まる速度ベクトルより算出した移動ベクトルを加えた位置を、今回の現在位置として算出する技術や（たとえば、特許文献１）、今回衛星測位で算出した位置の前回算出した現在位置に対する移動ベクトルを、衛星からの受信信号のドップラシフト量から求まる速度ベクトルより算出した移動ベクトルを用いて平滑化し、平滑化した移動ベクトルを、前回算出した現在位置に加えた位置を、今回の現在位置として算出する技術（たとえば、特許文献２）が知られている。 That is, for example, when the position measured by satellite positioning changes more than a predetermined threshold value, it is considered that an error has occurred in the position measured by satellite positioning, and the current value calculated last time for a predetermined period thereafter. A technique for calculating a position obtained by adding a movement vector calculated from a velocity vector obtained from a Doppler shift amount as a current position (for example, Patent Document 1), or a current position previously calculated for a position calculated by current satellite positioning The movement vector for the position is smoothed using the movement vector calculated from the velocity vector obtained from the Doppler shift amount of the received signal from the satellite, and the position obtained by adding the smoothed movement vector to the previously calculated current position is A technique for calculating the current position (for example, Patent Document 2) is known.
前述した特許文献１記載の技術によれば、衛星測位で測定した位置が所定のしきい値より大きく変化した場合に、衛星測位で測定した位置に誤差が発生しているものと見なして、その後、所定期間、衛星からの受信信号のドップラシフト量から求まる速度ベクトルより算出した移動ベクトルを用いた現在位置の算出を行うが、衛星測位で測定した位置が所定のしきい値より大きく変化したか否かのみによっては、様々な要因によって発生する衛星測位の誤差の全てについて、精度良く、当該誤差の発生を検出することはできない。すなわち、たとえば、衛星測位の誤差によって生じた変化と、真の位置の変化との大きさが等しい場合に、衛星測位で測定した位置の変化の大きさのみによっては、これを弁別することはできない。 According to the technique described in Patent Document 1 described above, when the position measured by satellite positioning changes more than a predetermined threshold value, it is considered that an error has occurred in the position measured by satellite positioning, and thereafter The current position is calculated using a movement vector calculated from the velocity vector obtained from the Doppler shift amount of the received signal from the satellite for a predetermined period. Has the position measured by satellite positioning changed more than the predetermined threshold? Depending on only whether or not, it is not possible to detect the occurrence of the error with high accuracy with respect to all the satellite positioning errors caused by various factors. That is, for example, when the change caused by the satellite positioning error is equal to the true position change, it cannot be distinguished only by the magnitude of the position change measured by the satellite positioning. .
また、当該特許文献１記載の技術によれば、衛星測位で測定した位置に誤差が発生しているものと見なした場合に、無条件に、その後、所定期間、衛星からの受信信号のドップラシフト量から求まる速度ベクトルより算出した移動ベクトルを用いた現在位置の算出を行うため、当該所定期間中に、衛星測位の誤差が解消したとしても、当該誤差の無い衛星測位によって測定した位置を現在位置として算出することができない。 In addition, according to the technique described in Patent Document 1, when it is assumed that an error has occurred at a position measured by satellite positioning, a Doppler of a received signal from the satellite is unconditionally and thereafter for a predetermined period. Since the current position is calculated using the movement vector calculated from the velocity vector obtained from the shift amount, even if the satellite positioning error is eliminated during the predetermined period, the position measured by the satellite positioning without the error is It cannot be calculated as a position.
よって、当該特許文献１記載の技術によれば、必ずしも常に精度良く現在位置を算出することができない。
また、前述した特許文献２記載の技術では、算出される現在位置の軌跡を平滑化することはできるが、衛星測位で測定した位置に生じた誤差に起因する、現在位置の算出誤差の低減を充分に図ることはできない。
そこで、本発明は、衛星測位に加えて衛星からの受信信号のドップラシフト量から求まる速度ベクトルより算出した移動ベクトルを利用して現在位置を算出する衛星測位装置において、より精度良く現在位置を算出することを課題とする。
Therefore, according to the technique described in Patent Document 1, the current position cannot always be calculated with high accuracy.
In addition, the technique described in Patent Document 2 described above can smooth the locus of the calculated current position, but can reduce the calculation error of the current position due to the error that occurred in the position measured by satellite positioning. I can't do it enough.
Therefore, the present invention calculates a current position with higher accuracy in a satellite positioning device that calculates a current position using a movement vector calculated from a velocity vector obtained from a Doppler shift amount of a received signal from a satellite in addition to satellite positioning. The task is to do.
前記課題達成のために、本発明は、衛星から受信した信号に基づいて現在位置の測位を行う衛星測位装置に、衛星から受信した信号を用いた衛星測位によって、現時点の位置を衛星測位位置として算出する衛星測位部と、衛星から受信した信号に発生しているドップラシフト量に基づいて、現時点の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出部と、繰り返し現在位置を算出する現在位置算出部とを備え、前記現在位置算出部において、前記現在位置の算出の各回において、前記衛星測位位置と前記速度ベクトルとを取得し、今回取得した衛星測位位置の前回算出した前記現在位置からの移動方向と移動量を表す移動ベクトルである第１移動ベクトルと、今回取得した前記速度ベクトルより求まる前回現在位置を算出した時点からの移動方向と移動量を表す移動ベクトルである第２移動ベクトルとを算出し、当該第１ベクトルと当該第２ベクトルとの差分ベクトルの大きさが所定の大きさより小さい場合に、今回取得した衛星測位位置を今回の現在位置として算出し、前記差分ベクトルの大きさが前記所定の大きさ以上である場合に、前回算出した前記現在位置に今回算出した前記第２移動ベクトルを加えた位置を、今回の現在位置として算出するようにしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a satellite positioning device that performs positioning of a current position based on a signal received from a satellite, and determines the current position as a satellite positioning position by satellite positioning using a signal received from the satellite. A satellite positioning unit that calculates, a speed vector calculation unit that calculates a current velocity vector based on a Doppler shift amount generated in a signal received from the satellite, and a current position calculation unit that repeatedly calculates a current position The current position calculation unit acquires the satellite positioning position and the velocity vector at each time of calculating the current position, and the movement position and movement amount of the satellite positioning position acquired this time from the current position calculated last time And a moving direction from the time when the previous current position calculated from the speed vector acquired this time is calculated, When the magnitude of the difference vector between the first vector and the second vector is smaller than a predetermined magnitude, a satellite positioning position acquired this time is calculated. When the current position is calculated and the magnitude of the difference vector is greater than or equal to the predetermined size, a position obtained by adding the second movement vector calculated this time to the current position calculated last time is set as the current position. It is to be calculated.
ここで、衛星測位位置と速度ベクトルは、相互に異なる原理によって算出されるものであり、衛星測位位置に比べ速度ベクトルの精度の劣化の頻度や程度は小さい。
よって、以上の衛星測位装置によれば、当該第１ベクトルと当該第２ベクトルとの差分ベクトルの大きさによって、衛星測位位置に真に誤差が発生しているかどうかを精度良く検出し、衛星測位位置に真に誤差が発生している場合にのみ、速度ベクトルを利用して次善的に求めた現在位置を現在位置として出力し、他の場合には、誤差が発生していない正しい衛星測位位置を現在位置として出力することができる。
Here, the satellite positioning position and the velocity vector are calculated based on mutually different principles, and the frequency and degree of deterioration of the accuracy of the velocity vector are small compared to the satellite positioning position.
Therefore, according to the satellite positioning apparatus described above, it is possible to accurately detect whether an error has actually occurred in the satellite positioning position based on the magnitude of the difference vector between the first vector and the second vector. Only when there is a true error in the position, the current position obtained suboptimally using the velocity vector is output as the current position. In other cases, the correct satellite positioning without error is output. The position can be output as the current position.
よって、全体として、より精度良く現在位置を算出することができるようになる。
ここで、このような衛星測位装置は、前記現在位置算出部において、前記差分ベクトルの大きさが前記所定の大きさ以上であっても、前回までの所定数以上の連続した各回において、当該回の前回に算出した前記現在位置に当該回において算出した前記第２移動ベクトルを加えた位置を、当該回の現在位置として算出している場合には、前回算出した前記現在位置に今回算出した前記第２移動ベクトルを加えた位置を、今回の現在位置として算出せずに、今回取得した衛星測位位置を今回の現在位置として算出するように構成してもよい。また、このような衛星測位装置に、前記衛星測位部における衛星測位の衛星測位の誤差要因の大きさを算定する衛星測位品質評価手段を設け、前記現在位置算出部において、前記差分ベクトルの大きさが前記所定の大きさ以上であっても、前記衛星測位品質評価手段が算定する誤差要因の大きさが所定レベルよりも小さい場合には、前回算出した前記現在位置に今回算出した前記第２移動ベクトルを加えた位置を、今回の現在位置として算出せずに、今回取得した衛星測位位置を今回の現在位置として算出するように構成してもよい。
Therefore, the current position can be calculated with higher accuracy as a whole.
Here, in such a satellite positioning device, in the current position calculation unit, even if the magnitude of the difference vector is equal to or larger than the predetermined magnitude, the satellite positioning apparatus If the position calculated by adding the second movement vector calculated at the current time to the current position calculated at the previous time is calculated as the current position at the current time, the current position calculated at the previous time is Instead of calculating the position to which the second movement vector is added as the current position, the satellite positioning position acquired this time may be calculated as the current position. Further, the satellite positioning device is provided with satellite positioning quality evaluation means for calculating the magnitude of an error factor of satellite positioning of the satellite positioning in the satellite positioning unit, and in the current position calculation unit, the magnitude of the difference vector If the magnitude of the error factor calculated by the satellite positioning quality evaluation means is smaller than a predetermined level even if is greater than the predetermined size, the second movement calculated this time to the current position calculated last time The satellite positioning position acquired this time may be calculated as the current current position without calculating the position to which the vector is added as the current current position.
これらのようにすることにより、前回算出した前記現在位置に、速度ベクトルに基づいて今回算出した前記第２移動ベクトルを加えた位置を現在位置とすることを繰り返すことによる、速度ベクトルの誤差による現在位置への誤差の蓄積を抑制することができる。 By doing so, the current position due to the error of the speed vector is obtained by repeatedly setting the position obtained by adding the second movement vector calculated this time based on the speed vector to the current position calculated last time as the current position. Accumulation of errors in the position can be suppressed.
以上のように、本発明によれば、衛星測位に加えて衛星からの受信信号のドップラシフト量から求まる速度ベクトルより算出した移動ベクトルを利用して現在位置を算出する衛星測位装置において、より精度良く現在位置を算出することができる。 As described above, according to the present invention, in the satellite positioning device that calculates the current position using the movement vector calculated from the velocity vector obtained from the Doppler shift amount of the received signal from the satellite in addition to the satellite positioning, more accurate The current position can be calculated well.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る車載システムの構成を示す。
本車載システムは、自動車に搭載されるシステムであり、図示するように、各時点において現在位置Ｐ（ｔ）を算出し出力するＧＰＳ受信機１と、カーナビゲーション装置などの、ＧＰＳ受信機１が出力する現在位置Ｐ（ｔ）を利用した処理を行うＧＰＳ計測位置利用装置２とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a configuration of an in-vehicle system according to the present embodiment.
This in-vehicle system is a system mounted on an automobile, and as shown in the figure, a GPS receiver 1 that calculates and outputs a current position P (t) at each time point, and a GPS receiver 1 such as a car navigation device. And a GPS measurement position utilization device 2 that performs processing using the current position P (t) to be output.
そして、ＧＰＳ受信機１は、アンテナ１１、ＲＦ処理部１２、復調部１３、衛星測位部１４、速度ベクトル算出部１５、位置算出部１６、制御部１７とを有する。
ＲＦ処理部１２は、アンテナ１１による受信信号の増幅や中間周波数信号への変換などを行う。復調部１３は、ＲＦ処理部１２が処理した信号から、各衛星が送信した送信信号を抽出し、そのベースバンド信号を復調する。
制御部１７は、各衛星の送信電波の受信電界強度や、各衛星の送信電波のＳ/Ｎや、各衛星の仰角や、位置の決定精度を表すDOP/GDOP値や、利用者等価測距誤差ＵＥＲＥなどの衛星測位の誤差要因の大きさを表す各量を算出して評価し、より少ない誤差で衛星測位を行える複数の衛星を選択する。
The GPS receiver 1 includes an antenna 11, an RF processing unit 12, a demodulation unit 13, a satellite positioning unit 14, a velocity vector calculation unit 15, a position calculation unit 16, and a control unit 17.
The RF processing unit 12 performs amplification of a received signal by the antenna 11, conversion to an intermediate frequency signal, and the like. The demodulator 13 extracts the transmission signal transmitted by each satellite from the signal processed by the RF processor 12 and demodulates the baseband signal.
The control unit 17 receives the received electric field strength of the transmission radio wave of each satellite, the S / N of the transmission radio wave of each satellite, the elevation angle of each satellite, the DOP / GDOP value indicating the accuracy of position determination, the user equivalent distance measurement Each amount representing the magnitude of the error factor of satellite positioning such as the error UERE is calculated and evaluated, and a plurality of satellites that can perform satellite positioning with fewer errors are selected.
衛星測位部１４は、制御部１７が選択した衛星からのベースバンド信号を用い、コード測位方式によって、衛星からの受信信号の伝搬遅延より求まる衛星までの距離に基づいて位置を算出する衛星測位を行い、衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）を出力する。
速度ベクトル算出部１５は、制御部１７が選択した衛星が送信した送信信号のドップラシフト量より速度ベクトルＶ（ｔ）を算出し出力する。
そして、位置算出部１６は、以下に示す位置算出処理を行って現在位置Ｐ（ｔ）を算出する。
図２に、この位置算出処理の手順を示す。
図示するように、この位置算出処理では、まず、ステップ２０２-２０６の初期処理を行う。
初期処理では、衛星測位部１４から現在の衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）を取得し（ステップ２０２）、取得した衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）を現在位置Ｐ（ｔ）として出力し（ステップ２０４）、パラメータｎを０に設定する（ステップ２０６）。
そして、初期処理を終了したならば、以降は以下の処理を行う。
すなわち、まず、衛星測位部１４から現在の衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）を取得すると共に、速度ベクトル算出部１５から速度ベクトルＶ（ｔ）を取得する（ステップ２０８）。
そして、衛星測位品質が所定レベル以上良好であるかどうかと（ステップ２１０）、パラメータｎが予め定めた数Ｔｎ未満であるか（ステップ２１２）どうかを調べる。
ここで、衛星測位品質が所定レベル以上良好であるかどうかは、制御部１７が選択している各衛星または各衛星の組み合わせについて、制御部１７が算出している、各衛星の送信電波の受信電界強度やＳ/Ｎや、位置の決定精度を表すDOP/GDOP値や、利用者等価測距誤差ＵＥＲＥなどの衛星測位の誤差要因の大きさを表す各量に基づいて判定する。
The satellite positioning unit 14 uses the baseband signal from the satellite selected by the control unit 17 and performs the satellite positioning for calculating the position based on the distance to the satellite obtained from the propagation delay of the received signal from the satellite by the code positioning method. To output the satellite positioning position Ps (t).
The speed vector calculation unit 15 calculates and outputs a speed vector V (t) from the Doppler shift amount of the transmission signal transmitted by the satellite selected by the control unit 17.
And the position calculation part 16 performs the position calculation process shown below, and calculates the present position P (t).
FIG. 2 shows the procedure of this position calculation process.
As shown in the figure, in this position calculation processing, first, initial processing in steps 202 to 206 is performed.
In the initial processing, the current satellite positioning position Ps (t) is acquired from the satellite positioning unit 14 (step 202), and the acquired satellite positioning position Ps (t) is output as the current position P (t) (step 204). The parameter n is set to 0 (step 206).
When the initial process is completed, the following process is performed thereafter.
That is, first, the current satellite positioning position Ps (t) is acquired from the satellite positioning unit 14 and the velocity vector V (t) is acquired from the velocity vector calculating unit 15 (step 208).
Then, it is checked whether or not the satellite positioning quality is better than a predetermined level (step 210) and whether the parameter n is less than a predetermined number Tn (step 212).
Here, whether or not the satellite positioning quality is better than a predetermined level is determined by the control unit 17 for each satellite or combination of satellites selected by the control unit 17 and reception of the transmission radio wave of each satellite. The determination is made based on the electric field strength, S / N, DOP / GDOP value indicating the position determination accuracy, and each amount indicating the magnitude of the satellite positioning error factor such as the user equivalent distance measurement error UERE.
そして、衛星測位品質が所定レベル以上良好であるか（ステップ２１０）、パラメータｎが予め定めた数Ｔｎ以上であれば（ステップ２１２）、ステップ２０８で取得した衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）を現在位置Ｐ（ｔ）として出力し（ステップ２２４）、パラメータｎを０に初期化し（ステップ２２６）、ステップ２０８からの処理に戻る。 If the satellite positioning quality is better than a predetermined level (step 210), or if the parameter n is a predetermined number Tn or more (step 212), the satellite positioning position Ps (t) acquired in step 208 is used as the current position. P (t) is output (step 224), the parameter n is initialized to 0 (step 226), and the process returns to step 208.
一方、衛星測位品質が所定レベル以上良好でなく（ステップ２１０）、かつ、パラメータｎが予め定めた数Ｔｎ未満であれば（ステップ２１２）、ステップ２０８で取得した速度ベクトルＶ（ｔ）に、前回、現在位置Ｐ（ｔ-1）出力してから現在までの経過時間を乗じ、速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ）を算出する（ステップ２１４）。 On the other hand, if the satellite positioning quality is not better than the predetermined level (step 210) and the parameter n is less than the predetermined number Tn (step 212), the velocity vector V (t) acquired in step 208 is set to the previous time. Then, the speed vector reference movement vector Vd (t) is calculated by multiplying the elapsed time from the output of the current position P (t-1) to the present (step 214).
また、ステップ２０８で取得した衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）の前回出力した現在位置Ｐ（ｔ-1）からの移動距離と移動方向を表す衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ）=Ｐｓ（ｔ）-Ｐ（ｔ-1）を算出する（ステップ２１６）。
次に、ステップ２１４で算出した速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ）とステップ２１６で算出した衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ）の差分ベクトルＶｓ（ｔ）-Ｖｄ（ｔ）の大きさが、所定のしきい値Ｔｈ未満であるかどうかを求める（ステップ２１８）。
Further, the satellite positioning position reference movement vector Vs (t) = Ps (t) representing the moving distance and moving direction of the satellite positioning position Ps (t) acquired in step 208 from the previously output current position P (t-1). -P (t-1) is calculated (step 216).
Next, the magnitude of the difference vector Vs (t) −Vd (t) between the velocity vector reference movement vector Vd (t) calculated in step 214 and the satellite positioning position reference movement vector Vs (t) calculated in step 216 is It is determined whether it is less than a predetermined threshold Th (step 218).
そして、差分ベクトルＶｓ（ｔ）-Ｖｄ（ｔ）の大きさが、所定のしきい値Ｔｈ未満であれば（ステップ２１８）、ステップ２０８で取得した衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）を現在位置Ｐ（ｔ）として出力し（ステップ２２４）、パラメータｎを０に初期化し（ステップ２２６）、ステップ２０８からの処理に戻る。 If the magnitude of the difference vector Vs (t) −Vd (t) is less than the predetermined threshold value Th (step 218), the satellite positioning position Ps (t) acquired in step 208 is determined as the current position P ( t) (step 224), the parameter n is initialized to 0 (step 226), and the process returns to step 208.
一方、差分ベクトルＶｓ（ｔ）-Ｖｄ（ｔ）の大きさが、所定のしきい値Ｔｈ以上であれば（ステップ２１８）、前回出力した現在位置Ｐ（ｔ-1）に速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ）を加えた位置を現在位置Ｐ（ｔ）として出力する（ステップ２２０）。
そしてパラメータｎを１増加し（ステップ２２２）、ステップ２０８からの処理に戻る。
以上、位置算出部１６が行う位置算出処理について説明した。
ここで、このような位置算出処理の処理例を図３に示す。
いま、図３ａに示すように、現在位置Ｐ（ｔ1）が算出されたｔ１の時刻の次のｔ２の時刻において、時刻ｔ１の現在位置Ｐ（ｔ1）と衛星測位部１４で算出された時刻ｔ２の衛星測位位置Ｐｓ（ｔ２）に基づく時刻ｔ２の衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ２）と、速度ベクトル算出部１５において算出された時刻ｔ２の速度ベクトルＶ（ｔ２）に基づく時刻ｔ２の速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ２）が求められた場合、衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ２）と速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ２）の差分ベクトルの大きさはしきい値Ｔｈより小さいので、衛星測位部１４で算出された時刻ｔ２の衛星測位位置Ｐｓ（ｔ２）が、時刻ｔ２の現在位置Ｐ（ｔ２）として算出される。
On the other hand, if the magnitude of the difference vector Vs (t) -Vd (t) is greater than or equal to the predetermined threshold Th (step 218), the speed vector reference movement vector is added to the current position P (t-1) output last time. The position to which Vd (t) is added is output as the current position P (t) (step 220).
Then, the parameter n is incremented by 1 (step 222), and the processing returns to step 208.
The position calculation process performed by the position calculation unit 16 has been described above.
Here, FIG. 3 shows a processing example of such position calculation processing.
Now, as shown in FIG. 3a, at the time t2 next to the time t1 when the current position P (t1) is calculated, the current position P (t1) at the time t1 and the time t2 calculated by the satellite positioning unit 14 The velocity vector at time t2 based on the satellite positioning position reference movement vector Vs (t2) at time t2 based on the satellite positioning position Ps (t2) and the velocity vector V (t2) at time t2 calculated by the velocity vector calculator 15. When the reference movement vector Vd (t2) is obtained, the magnitude of the difference vector between the satellite positioning position reference movement vector Vs (t2) and the velocity vector reference movement vector Vd (t2) is smaller than the threshold value Th. The satellite positioning position Ps (t2) at time t2 calculated by the unit 14 is calculated as the current position P (t2) at time t2.
そして、図３ｂに示すように、時刻ｔ２の次の時刻ｔ３において、時刻ｔ２の現在位置Ｐ（ｔ２）と衛星測位部１４で算出された時刻ｔ３の衛星測位位置Ｐｓ（ｔ３）に基づく時刻ｔ３の衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ３）と、速度ベクトル算出部１５において算出された時刻ｔ３の速度ベクトルＶ（ｔ３）に基づく時刻ｔ３の速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ３）が求められた場合、衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ３）と速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ３）の差分ベクトルの大きさはしきい値Ｔｈより大きいので、時刻ｔ２の現在位置Ｐ（ｔ２）に時刻ｔ３の速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ３）を加えた位置Ｐ（ｔ２）+Ｖｄ（ｔ３）が、時刻ｔ３の現在位置Ｐ（ｔ３）として算出される。 Then, as shown in FIG. 3b, at the time t3 next to the time t2, the time t3 based on the current position P (t2) at the time t2 and the satellite positioning position Ps (t3) at the time t3 calculated by the satellite positioning unit 14. When the velocity vector reference movement vector Vd (t3) at time t3 based on the satellite positioning position reference movement vector Vs (t3) and the velocity vector V (t3) calculated by the velocity vector calculation unit 15 is obtained. Since the magnitude of the difference vector between the satellite positioning position reference movement vector Vs (t3) and the speed vector reference movement vector Vd (t3) is larger than the threshold value Th, the speed at the time t3 at the current position P (t2) at the time t2. The position P (t2) + Vd (t3) to which the vector reference movement vector Vd (t3) is added is calculated as the current position P (t3) at time t3.
また、次に、図３ｃに示すように、時刻ｔ３の次の時刻ｔ４において、時刻ｔ３の現在位置Ｐ（ｔ３）と衛星測位部１４で算出された時刻ｔ４の衛星測位位置Ｐｓ（ｔ４）に基づく時刻ｔ４の衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ４）と、速度ベクトル算出部１５において算出された時刻ｔ４の速度ベクトルＶ（ｔ４）に基づく時刻ｔ４の速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ４）が求められた場合、衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ４）と速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ４）の差分ベクトルの大きさはしきい値Ｔｈより小さいので、衛星測位部１４で算出された時刻ｔ４の衛星測位位置Ｐｓ（ｔ４）が、時刻ｔ４の現在位置Ｐ（ｔ４）として算出される。 Next, as shown in FIG. 3c, at the time t4 next to the time t3, the current position P (t3) at the time t3 and the satellite positioning position Ps (t4) at the time t4 calculated by the satellite positioning unit 14 Based on the satellite positioning position reference movement vector Vs (t4) at time t4 and the speed vector V (t4) at time t4 calculated by the speed vector calculation unit 15, the speed vector reference movement vector Vd (t4) at time t4 is obtained. In this case, since the magnitude of the difference vector between the satellite positioning position reference movement vector Vs (t4) and the velocity vector reference movement vector Vd (t4) is smaller than the threshold value Th, at the time t4 calculated by the satellite positioning unit 14. The satellite positioning position Ps (t4) is calculated as the current position P (t4) at time t4.
そして、図３ｄに時刻ｔ３の次の時刻ｔ４について示すように、時刻ｔ３の次の時刻ｔ４以降の各時点ｔにおいても同様にして、逐次、現在位置Ｐ（ｔ）が算出されていく。
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上のように、本実施形態によれば、各時点ｔにおいて、直前の時点で算出した現在位置Ｐ（ｔ-1）と衛星測位部１４で算出された時刻ｔの衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）に基づく時刻ｔの衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ）と、速度ベクトル算出部１５において算出された時刻ｔの速度ベクトルＶ（ｔ）に基づく時刻ｔの時刻ｔ-1に対する移動量と移動方向を表す速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ）を求め、衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ）と速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ）の差分ベクトルの大きさがしきい値Ｔｈ以上であるかどうかを調べる。
Then, as shown for the time t4 next to the time t3 in FIG. 3d, the current position P (t) is sequentially calculated in the same manner at each time t after the time t4 next to the time t3.
The embodiment of the present invention has been described above.
As described above, according to the present embodiment, at each time point t, the current position P (t−1) calculated at the immediately previous time point and the satellite positioning position Ps (t) at time t calculated by the satellite positioning unit 14. Based on the satellite positioning position reference movement vector Vs (t) at time t based on, and the movement amount and movement direction at time t-1 at time t based on the velocity vector V (t) at time t calculated by the velocity vector calculator 15. Velocity vector reference movement vector Vd (t) representing the difference between the satellite positioning position reference movement vector Vs (t) and the velocity vector reference movement vector Vd (t) is checked to see if it is greater than or equal to a threshold Th. .
そして、衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ）と速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ）の差分ベクトルの大きさがしきい値Ｔｈ以上であれば、衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）に誤りが発生しているものと見なして、衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）に代えて、直前の時点で算出した現在位置Ｐ（ｔ-1）に時刻ｔの速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ）を加えた位置を時刻ｔの現在位置Ｐ（ｔ）として算出する。一方、衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ）と速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ）の差分ベクトルの大きさがしきい値Ｔｈ以上でなければ、衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）に誤りは発生していないものと見なして、衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）を時刻ｔの現在位置Ｐ（ｔ）として算出する。 If the magnitude of the difference vector between the satellite positioning position reference movement vector Vs (t) and the velocity vector reference movement vector Vd (t) is greater than or equal to the threshold Th, an error has occurred in the satellite positioning position Ps (t). The position obtained by adding the velocity vector reference movement vector Vd (t) at time t to the current position P (t−1) calculated at the immediately previous time instead of the satellite positioning position Ps (t) is defined as time t Is calculated as the current position P (t). On the other hand, if the magnitude of the difference vector between the satellite positioning position reference movement vector Vs (t) and the velocity vector reference movement vector Vd (t) is not greater than or equal to the threshold Th, no error has occurred in the satellite positioning position Ps (t). The satellite positioning position Ps (t) is calculated as the current position P (t) at time t.
ここで、衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）と速度ベクトルＶ（ｔ）は、相互に異なる原理によって算出されるものであり、衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）に比べ速度ベクトルＶ（ｔ）の精度の劣化の頻度や程度は小さい。よって、このように、衛星測位位置基準移動ベクトルＶｓ（ｔ）と速度ベクトル基準移動ベクトルＶｄ（ｔ）の差分ベクトルの大きさがしきい値Ｔｈ以上であれば、衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）に誤りが発生しているものと見なすようにすることにより、より精度良く、衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）の誤差発生を検出し、真に誤差が発生している場合にのみ、速度ベクトルＶ（ｔ）を利用して次善的に求めた現在位置を現在位置Ｐ（ｔ）として出力し、他の場合には、衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）を現在位置Ｐ（ｔ）として出力することができる。 Here, the satellite positioning position Ps (t) and the velocity vector V (t) are calculated based on mutually different principles, and the accuracy of the velocity vector V (t) is deteriorated compared to the satellite positioning position Ps (t). The frequency and degree of is small. Therefore, if the magnitude of the difference vector between the satellite positioning position reference movement vector Vs (t) and the velocity vector reference movement vector Vd (t) is equal to or larger than the threshold Th, the satellite positioning position Ps (t) has an error. By assuming that the error has occurred, the occurrence of an error in the satellite positioning position Ps (t) is detected with higher accuracy, and the velocity vector V (t) is calculated only when an error has truly occurred. The current position that is suboptimally obtained by use is output as the current position P (t). In other cases, the satellite positioning position Ps (t) can be output as the current position P (t).
よって、全体として、より精度良く現在位置を算出することができるようになる。
また、以上によれば、衛星測位品質が所定レベル以上良好である場合や、速度ベクトルＶ（ｔ）を利用した現在位置Ｐ（ｔ）の算出回数が予め定めた数Ｔｎ以上となった場合には、無条件に衛星測位位置Ｐｓ（ｔ）を現在位置Ｐ（ｔ）として出力するので、速度ベクトルＶ（ｔ）を利用した現在位置Ｐ（ｔ）の算出の繰り返しによる、速度ベクトルの誤差による現在位置への誤差の蓄積を抑制することができる。
Therefore, the current position can be calculated with higher accuracy as a whole.
In addition, according to the above, when the satellite positioning quality is better than a predetermined level, or when the number of times of calculation of the current position P (t) using the velocity vector V (t) is equal to or greater than a predetermined number Tn. Since the satellite positioning position Ps (t) is output unconditionally as the current position P (t), it is caused by the error of the velocity vector due to the repeated calculation of the current position P (t) using the velocity vector V (t). Accumulation of errors at the current position can be suppressed.
１…ＧＰＳ受信機、２…ＧＰＳ計測位置利用装置、１１…アンテナ、１２…ＲＦ処理部、１３…復調部、１４…衛星測位部、１５…速度ベクトル算出部、１６…位置算出部、１７…制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... GPS receiver, 2 ... GPS measurement position utilization apparatus, 11 ... Antenna, 12 ... RF processing part, 13 ... Demodulation part, 14 ... Satellite positioning part, 15 ... Speed vector calculation part, 16 ... Position calculation part, 17 ... Control unit.
Claims (4)
衛星から受信した信号を用いた衛星測位によって、現時点の位置を衛星測位位置として算出する衛星測位部と、
衛星から受信した信号に発生しているドップラシフト量に基づいて、現時点の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出部と、
繰り返し現在位置を算出する現在位置算出部とを有し、
前記現在位置算出部は、前記現在位置の算出の各回において、前記衛星測位位置と前記速度ベクトルとを取得し、今回取得した衛星測位位置の前回算出した前記現在位置からの移動方向と移動量を表す移動ベクトルである第１移動ベクトルと、今回取得した前記速度ベクトルより求まる前回現在位置を算出した時点からの移動方向と移動量を表す移動ベクトルである第２移動ベクトルとを算出し、当該第１ベクトルと当該第２ベクトルとの差分ベクトルの大きさが所定の大きさより小さい場合に、今回取得した衛星測位位置を今回の現在位置として算出し、前記差分ベクトルの大きさが前記所定の大きさ以上である場合に、前回算出した前記現在位置に今回算出した前記第２移動ベクトルを加えた位置を、今回の現在位置として算出することを特徴とする衛星測位装置。 A satellite positioning device that measures the current position based on a signal received from a satellite,
A satellite positioning unit that calculates a current position as a satellite positioning position by satellite positioning using a signal received from a satellite;
A velocity vector calculation unit that calculates a current velocity vector based on a Doppler shift amount generated in a signal received from a satellite;
A current position calculation unit that repeatedly calculates the current position;
The current position calculation unit acquires the satellite positioning position and the velocity vector at each time of calculating the current position, and calculates a movement direction and a movement amount from the current position calculated last time of the satellite positioning position acquired this time. A first movement vector that is a movement vector to be represented, and a second movement vector that is a movement vector representing a movement direction and a movement amount from the time when the previous current position obtained from the speed vector acquired this time is calculated, When the size of the difference vector between the first vector and the second vector is smaller than a predetermined size, the satellite positioning position acquired this time is calculated as the current current position, and the size of the difference vector is the predetermined size. In the case of the above, a position obtained by adding the second movement vector calculated this time to the current position calculated last time is calculated as the current position. Satellite positioning device according to claim.
前記現在位置算出部は、前記差分ベクトルの大きさが前記所定の大きさ以上であっても、前回までの所定数以上の連続した各回において、当該回の前回に算出した前記現在位置に当該回において算出した前記第２移動ベクトルを加えた位置を、当該回の現在位置として算出している場合には、前回算出した前記現在位置に今回算出した前記第２移動ベクトルを加えた位置を、今回の現在位置として算出せずに、今回取得した衛星測位位置を今回の現在位置として算出することを特徴とする衛星測位装置。 The satellite positioning device according to claim 1,
The current position calculation unit is configured to update the current position to the current position calculated at the previous time in each successive time of the predetermined number or more until the previous time, even if the size of the difference vector is equal to or greater than the predetermined size. If the position calculated by adding the second movement vector is calculated as the current position of the current time, the position calculated by adding the second movement vector calculated this time to the current position calculated last time is A satellite positioning device that calculates the currently acquired satellite positioning position as the current current position without calculating the current position.
前記衛星測位部における衛星測位の衛星測位の誤差要因の大きさを算定する衛星測位品質評価手段を有し、
前記現在位置算出部は、前記差分ベクトルの大きさが前記所定の大きさ以上であっても、前記衛星測位品質評価手段が算定する誤差要因の大きさが所定レベルよりも小さい場合には、前回算出した前記現在位置に今回算出した前記第２移動ベクトルを加えた位置を、今回の現在位置として算出せずに、今回取得した衛星測位位置を今回の現在位置として算出することを特徴とする衛星測位装置。 The satellite positioning device according to claim 1,
Satellite positioning quality evaluation means for calculating the magnitude of the error factor of satellite positioning of the satellite positioning in the satellite positioning unit,
If the magnitude of the error factor calculated by the satellite positioning quality evaluation means is smaller than a predetermined level even if the magnitude of the difference vector is greater than or equal to the predetermined magnitude, the current position calculation unit The satellite positioning position acquired this time is calculated as the current current position without calculating the position obtained by adding the second movement vector calculated this time to the calculated current position as the current current position. Positioning device.
前記衛星測位装置が、衛星から受信した信号を用いた衛星測位によって、現時点の位置を衛星測位位置として算出する衛星測位ステップと、
前記衛星測位装置が、衛星から受信した信号に発生しているドップラシフト量に基づいて、現時点の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出ステップと、
前記衛星測位装置が、繰り返し現在位置を算出する現在位置算出ステップとを有し、
前記現在位置算出ステップは、前記現在位置の算出の各回において、前記衛星測位位置と前記速度ベクトルとを取得し、今回取得した衛星測位位置の前回算出した前記現在位置からの移動方向と移動量を表す移動ベクトルである第１移動ベクトルと、今回取得した前記速度ベクトルより求まる前回現在位置を算出した時点からの移動方向と移動量を表す移動ベクトルである第２移動ベクトルとを算出し、当該第１ベクトルと当該第２ベクトルとの差分ベクトルの大きさが所定の大きさより小さい場合に、今回取得した衛星測位位置を今回の現在位置として算出し、前記差分ベクトルの大きさが前記所定の大きさ以上である場合に、前回算出した前記現在位置に今回算出した前記第２移動ベクトルを加えた位置を、今回の現在位置として算出するステップであることを特徴とする現在位置算出方法。 In a satellite positioning device, there is a current position calculation method for positioning a current position based on a signal received from a satellite,
A satellite positioning step in which the satellite positioning device calculates a current position as a satellite positioning position by satellite positioning using a signal received from a satellite; and
A velocity vector calculating step in which the satellite positioning device calculates a current velocity vector based on a Doppler shift amount generated in a signal received from the satellite;
The satellite positioning device has a current position calculating step of repeatedly calculating a current position;
The current position calculating step acquires the satellite positioning position and the velocity vector at each time of calculating the current position, and calculates a movement direction and a movement amount from the current position calculated last time of the satellite positioning position acquired this time. A first movement vector that is a movement vector to be represented, and a second movement vector that is a movement vector representing a movement direction and a movement amount from the time when the previous current position obtained from the speed vector acquired this time is calculated, When the size of the difference vector between the first vector and the second vector is smaller than a predetermined size, the satellite positioning position acquired this time is calculated as the current current position, and the size of the difference vector is the predetermined size. In the case of the above, a position obtained by adding the second movement vector calculated this time to the current position calculated last time is calculated as the current position. Current position calculating method, which is a step.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102819028A (en) * | 2012-08-31 | 2012-12-12 | 北京航天计量测试技术研究所 | Differential global position system (GPS) orientation azimuth introduction method |
| JP2015052486A (en) * | 2013-09-06 | 2015-03-19 | 日本無線株式会社 | Satellite positioning device |
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