JP2012194099A - Pseudo-distance error estimation method, position calculation method and pseudo-distance error estimation apparatus - Google Patents

Pseudo-distance error estimation method, position calculation method and pseudo-distance error estimation apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To propose a novel technique for estimating an error included in a pseudo distance.SOLUTION: A satellite signal is received from a satellite and an observation pseudo distance from a receiving point to the satellite is determined. Furthermore, a Doppler frequency of the received satellite signal is measured, and the Doppler frequency is used to calculate a predictive pseudo distance. The observation pseudo distance and the predictive pseudo distance are then used to estimate a first error included in the observation pseudo distance. On the other hand, a given receiving position is used to estimate a second error included in the observation pseudo distance. The first error and the second error are then used to estimate an intrinsic error included in the observation pseudo distance.

Description

本発明は、観測した擬似距離に含まれている誤差を推定する方法等に関する。   The present invention relates to a method for estimating an error included in an observed pseudorange.

測位用信号を利用した測位システムとしては、GPS(Global Positioning System)が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵されたGPS受信機に利用されている。GPSでは、複数のGPS衛星の位置や各GPS衛星までの擬似距離等の情報を用いた測位計算を行って、GPS受信機の位置(位置座標)や時計誤差(クロックバイアス)を求める。   A GPS (Global Positioning System) is widely known as a positioning system using positioning signals, and is used in a GPS receiver built in a mobile phone or a car navigation device. In GPS, positioning calculation using information such as positions of a plurality of GPS satellites and pseudo distances to the respective GPS satellites is performed to obtain a position (positional coordinates) of the GPS receiver and a clock error (clock bias).

測位計算としては、複数の測位用衛星それぞれについてGPS受信機において観測される擬似距離(以下、「観測擬似距離」と称す。)に含まれ得る誤差の二乗和を最小化させる、いわゆる最小二乗法を利用した測位計算が広く利用されている(例えば特許文献1。)。   As the positioning calculation, a so-called least-squares method that minimizes the sum of squares of errors that can be included in a pseudorange (hereinafter referred to as “observation pseudorange”) observed by a GPS receiver for each of a plurality of positioning satellites. The positioning calculation using the is widely used (for example, Patent Document 1).

特開2009−97897号公報JP 2009-97897 A

従来の最小二乗法を利用した測位計算は、各測位用衛星それぞれについて、観測擬似距離に含まれ得る誤差がゼロ近傍の値になることを想定した手法に基づくものである。数学的に説明すると、捕捉した全ての測位用衛星について、観測擬似距離の誤差が期待値ゼロの正規分布に従うと仮定して測位計算を行っていることになる。ところが、衛星測位システムでは、種々の誤差要因が存在し、観測擬似距離には多種多様の誤差が含まれ得る。   The positioning calculation using the conventional least square method is based on a method that assumes that the error that can be included in the observed pseudorange is a value near zero for each positioning satellite. In mathematical terms, the positioning calculation is performed on the assumption that all of the captured positioning satellites follow a normal distribution in which the observation pseudorange error is zero in the expected value. However, in the satellite positioning system, there are various error factors, and the observation pseudorange can include various errors.

例えば、いわゆるマルチパス環境では、2以上の経路を通って衛星信号がGPS受信機に到達する。GPS受信機が受信する信号は、測位用衛星から送出される衛星信号である直接波信号に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳した信号(マルチパス信号)となる。間接波信号は直接波信号よりも長い経路長でGPS受信機に到達する。このため、観測擬似距離には、間接波信号の存在に起因する大きな誤差が含まれ得る。   For example, in a so-called multipath environment, a satellite signal reaches a GPS receiver through two or more paths. The signal received by the GPS receiver is a direct wave signal that is a satellite signal transmitted from a positioning satellite, a reflected wave reflected on a building, the ground, etc., a transmitted wave that has passed through an obstacle, and a diffracted wave that has been diffracted by an obstacle. It becomes a signal (multipath signal) on which an indirect wave signal such as is superimposed. The indirect wave signal reaches the GPS receiver with a longer path length than the direct wave signal. For this reason, the observation pseudorange may include a large error due to the presence of the indirect wave signal.

従って、観測擬似距離の誤差を期待値ゼロの正規分布と仮定して測位計算を行うことは、実環境に即していない測位計算を行うことになり得る。そのため、マルチパス環境や屋内環境といった、擬似距離の誤差の分布が期待値ゼロの正規分布に従うとは限らない環境では、位置算出の正確性が低下するという問題があった。   Therefore, assuming that the observation pseudorange error is a normal distribution with an expected value of zero, the positioning calculation may be a positioning calculation that does not match the actual environment. Therefore, there is a problem that the accuracy of position calculation is reduced in an environment such as a multipath environment or an indoor environment where the pseudo-range error distribution does not always follow a normal distribution with an expected value of zero.

本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、観測擬似距離に含まれている誤差を推定するための新たな手法を提案することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to propose a new method for estimating an error included in an observation pseudorange.

以上の課題を解決するための第1の形態は、衛星から衛星信号を受信して、受信点から前記衛星までの擬似距離の観測値である観測擬似距離を求めることと、受信した前記衛星信号のドップラー周波数を測定することと、前記ドップラー周波数を用いて、前記擬似距離を予測した予測擬似距離を算出することと、前記観測擬似距離と前記予測擬似距離とを用いて、前記観測擬似距離に含まれている第1の誤差を推定することと、所与の受信位置を用いて、前記観測擬似距離に含まれている第2の誤差を推定することと、前記第1の誤差と前記第2の誤差とを用いて、前記観測擬似距離に含まれている真正誤差を推定することと、を含む擬似距離誤差推定方法である。   A first mode for solving the above problems is to receive a satellite signal from a satellite, obtain an observation pseudorange that is an observation value of a pseudorange from the reception point to the satellite, and the received satellite signal. Measuring the Doppler frequency, calculating the predicted pseudorange by predicting the pseudorange using the Doppler frequency, and using the observed pseudorange and the predicted pseudorange, Estimating a first error included, estimating a second error included in the observed pseudorange using a given reception position, the first error and the first error 2 is used to estimate a true error included in the observed pseudorange, and a pseudorange error estimation method.

また、他の形態として、衛星から衛星信号を受信して、受信点から前記衛星までの擬似距離の観測値である観測擬似距離を求める擬似距離観測部と、受信した前記衛星信号のドップラー周波数を測定するドップラー測定部と、前記ドップラー周波数を用いて、前記擬似距離を予測した予測擬似距離を算出する擬似距離予測部と、前記観測擬似距離と前記予測擬似距離とを用いて、前記観測擬似距離に含まれている第1の誤差を推定する第1の誤差推定部と、所与の受信位置を用いて、前記観測擬似距離に含まれている第2の誤差を推定する第2の誤差推定部と、前記第1の誤差と前記第2の誤差とを用いて、前記観測擬似距離に含まれている真正誤差を推定する真正誤差推定部と、を備えた擬似距離誤差推定装置を構成してもよい。   Further, as another form, a pseudorange observation unit that receives a satellite signal from a satellite and obtains an observation pseudorange that is an observation value of a pseudorange from the reception point to the satellite, and a Doppler frequency of the received satellite signal Using the Doppler measurement unit to measure, the pseudo-range prediction unit for calculating the predicted pseudo-range predicting the pseudo-range using the Doppler frequency, the observation pseudo-distance using the observation pseudo-range and the predicted pseudo-distance A first error estimator that estimates a first error included in the second error estimation unit that estimates a second error included in the observed pseudorange using a given reception position And a true error estimation unit that estimates a true error included in the observed pseudo distance using the first error and the second error. May be.

この第1の形態等によれば、衛星から衛星信号を受信して、受信点から衛星までの観測擬似距離を求める。その一方で、受信した衛星信号のドップラー周波数を測定し、当該ドップラー周波数を用いて予測擬似距離を算出する。そして、観測擬似距離と予測擬似距離とを用いて、観測擬似距離に含まれている第1の誤差を推定する。予測擬似距離の正確性が保証されているのであれば、観測擬似距離に含まれている誤差(第1の誤差)を正しく見積もることができる。しかし、ドップラー周波数には測定誤差が含まれ得るため、予測擬似距離には誤差が重畳されている可能性があり、第1の誤差は必ずしも正確であるとは限らない。   According to the first embodiment, a satellite signal is received from a satellite, and an observation pseudo distance from the reception point to the satellite is obtained. On the other hand, the Doppler frequency of the received satellite signal is measured, and the predicted pseudorange is calculated using the Doppler frequency. Then, the first error included in the observed pseudorange is estimated using the observed pseudorange and the predicted pseudorange. If the accuracy of the predicted pseudorange is guaranteed, the error (first error) included in the observed pseudorange can be correctly estimated. However, since the measurement error may be included in the Doppler frequency, there is a possibility that the error is superimposed on the predicted pseudorange, and the first error is not necessarily accurate.

そこで、所与の受信位置を用いて、観測擬似距離に含まれている誤差(第2の誤差)を推定する。受信位置を適切に設定しさえすれば、観測擬似距離に含まれている誤差を、ある程度高い正確性で推定することができる。そして、上記のように異なる方法で推定した第1の誤差及び第2の誤差を用いることで、観測擬似距離に含まれている正しい誤差(真正誤差)を推定することができる。   Therefore, an error (second error) included in the observation pseudorange is estimated using a given reception position. As long as the reception position is set appropriately, the error included in the observed pseudorange can be estimated with a certain degree of accuracy. Then, by using the first error and the second error estimated by different methods as described above, it is possible to estimate a correct error (authentication error) included in the observation pseudorange.

また、第2の形態として、第1の形態の擬似距離誤差推定方法において、前記真正誤差を推定することは、前記第1の誤差と前記第2の誤差との差分を算出することと、所定期間分の前記差分の算出結果を用いて、前記第1の誤差を補正することと、を含む、擬似距離誤差推定方法を構成することとしてもよい。   Further, as a second mode, in the pseudo-range error estimation method of the first mode, estimating the genuine error includes calculating a difference between the first error and the second error, The pseudo-range error estimation method may be configured to include correcting the first error using the difference calculation result for the period.

この第2の形態によれば、第1の誤差と第2の誤差との差分を算出する。第2の誤差の正確性が保証されていれば、上記の差分は、観測擬似距離に含まれている真正誤差からの第1の誤差のオフセット分とみなすことができる。そのため、所定期間分の差分の算出結果を用いることで、第1の誤差を適切に補正することができる。   According to the second mode, the difference between the first error and the second error is calculated. If the accuracy of the second error is guaranteed, the above difference can be regarded as an offset of the first error from the true error included in the observed pseudorange. Therefore, the first error can be appropriately corrected by using the difference calculation result for a predetermined period.

また、第3の形態として、第2の形態の擬似距離誤差推定方法において、前記補正することは、前記所定期間分の前記差分の算出結果を平均した結果を用いて、前記第1の誤差を補正することである、擬似距離誤差推定方法を構成することとしてもよい。   Further, as a third mode, in the pseudo distance error estimation method according to the second mode, the correction may be performed by using the result obtained by averaging the calculation results of the difference for the predetermined period to reduce the first error. It is good also as comprising the pseudorange error estimation method which is correcting.

この第3の形態によれば、所定期間分の差分の算出結果を平均した結果を用いて第1の誤差を補正することで、観測擬似距離に含まれている真正誤差をより正しく推定することができる。   According to the third embodiment, the true error included in the observation pseudorange is more accurately estimated by correcting the first error using the result of averaging the difference calculation results for the predetermined period. Can do.

また、第4の形態として、第1〜第3の何れかの形態の擬似距離誤差推定方法において、前記予測擬似距離を算出することは、前記ドップラー周波数を用いて視線速度を算出することと、前記視線速度を積分することで前記予測擬似距離を求めることと、を含む、擬似距離誤差推定方法を構成することとしてもよい。   Further, as a fourth aspect, in the pseudo distance error estimation method of any one of the first to third aspects, calculating the predicted pseudo distance includes calculating a line-of-sight speed using the Doppler frequency; The pseudo distance error estimation method may be configured to include calculating the predicted pseudo distance by integrating the line-of-sight speed.

この第4の形態によれば、ドップラー周波数を用いて視線速度を算出する。視線速度は、視線方向に対する衛星との間の相対的な速度(相対速度)である。擬似距離は視線方向に対する受信点と衛星間の距離であるため、視線速度を積分することで予測擬似距離を適切に求めることができる。   According to the fourth embodiment, the line-of-sight speed is calculated using the Doppler frequency. The line-of-sight speed is a relative speed (relative speed) with the satellite with respect to the line-of-sight direction. Since the pseudo distance is the distance between the receiving point and the satellite with respect to the line-of-sight direction, the predicted pseudo-range can be appropriately obtained by integrating the line-of-sight speed.

また、第5の形態として、第1〜第4の何れかの形態の擬似距離誤差推定方法を用いて擬似距離誤差を推定することと、前記推定した擬似距離誤差を期待値とする所定の擬似距離誤差分布と、前記観測擬似距離とを用いて、前記受信点の位置を算出することと、を含む位置算出方法を構成することも可能である。   Further, as a fifth aspect, the pseudo distance error is estimated using the pseudo distance error estimation method according to any one of the first to fourth aspects, and a predetermined pseudo value using the estimated pseudo distance error as an expected value. It is also possible to configure a position calculation method including calculating the position of the reception point using the distance error distribution and the observation pseudo distance.

この第5の形態によれば、上記の形態の擬似距離誤差推定方法を用いて推定した擬似距離誤差を期待値とする所定の擬似距離誤差分布と、観測擬似距離とを用いることで、受信点の位置を適切に求めることができる。   According to the fifth aspect, the reception point is obtained by using the predetermined pseudorange error distribution having the pseudorange error estimated using the pseudorange error estimation method of the above form and the observed pseudorange. Can be determined appropriately.

また、第6の形態として、第5の形態の位置算出方法において、前記擬似距離誤差分布は、前記擬似距離誤差の期待値及び前記擬似距離誤差の標準偏差で定義される分布であり、前記衛星信号の信号品質と前記標準偏差とを対応付けたモデルを用いて、前記擬似距離誤差分布の標準偏差を設定することを更に含む、位置算出方法を構成することとしてもよい。   Further, as a sixth form, in the position calculation method of the fifth form, the pseudorange error distribution is a distribution defined by an expected value of the pseudorange error and a standard deviation of the pseudorange error, and the satellite The position calculation method may be configured to further include setting the standard deviation of the pseudorange error distribution using a model in which signal quality of the signal is associated with the standard deviation.

この第6の形態によれば、衛星信号の信号品質と標準偏差とを対応付けたモデルを用いることで、擬似距離誤差分布の標準偏差を適切に設定することができ、ひいては位置算出の正確性を向上させることが可能となる。   According to the sixth embodiment, by using a model in which the signal quality of the satellite signal is associated with the standard deviation, the standard deviation of the pseudorange error distribution can be set appropriately, and as a result, the accuracy of position calculation is increased. Can be improved.

また、第7の形態として、第6の形態の位置算出方法において、測位環境別に前記モデルが定められており、測位環境を判定することを更に含み、前記設定することは、前記判定した測位環境に対応するモデルを用いて前記標準偏差を設定することを含む、位置算出方法を構成することとしてもよい。   Further, as a seventh aspect, in the position calculation method according to the sixth aspect, the model is determined for each positioning environment, further including determining a positioning environment, and the setting includes determining the determined positioning environment It is good also as comprising a position calculation method including setting the said standard deviation using the model corresponding to.

この第7の形態によれば、測位環境を判定する。そして、判定した測位環境に対応するモデルを用いて擬似距離誤差分布の標準偏差を設定することで、測位環境に見合った適切な擬似距離誤差分布を用いて位置算出を行うことができる。   According to the seventh embodiment, the positioning environment is determined. Then, by setting the standard deviation of the pseudorange error distribution using a model corresponding to the determined positioning environment, it is possible to perform position calculation using an appropriate pseudorange error distribution suitable for the positioning environment.

擬似距離誤差分布の説明図。Explanatory drawing of pseudorange error distribution. マルチパスの説明図。Explanatory drawing of multipath. 自己相関の一例を示す図。The figure which shows an example of an autocorrelation. マルチパス環境における自己相関の一例を示す図。The figure which shows an example of the autocorrelation in a multipath environment. マルチパス環境における自己相関の一例を示す図。The figure which shows an example of the autocorrelation in a multipath environment. マルチパス環境における擬似距離誤差実測値の時間変化の一例を示す図。The figure which shows an example of the time change of the pseudo distance error actual measurement value in a multipath environment. 擬似距離に係る各諸量の説明図。Explanatory drawing of each quantity which concerns on a pseudo distance. 観測擬似距離及び予測擬似距離の説明図。Explanatory drawing of an observation pseudorange and a prediction pseudorange. 第1及び第2の擬似距離推定誤差の説明図。Explanatory drawing of the 1st and 2nd pseudo distance estimation error. マルチパス環境における擬似距離誤差推定値の時間変化の一例を示す図。The figure which shows an example of the time change of the pseudo distance error estimated value in a multipath environment. 携帯型電話機の機能構成の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of a function structure of a portable telephone. 第1実施例におけるベースバンド処理回路部の回路構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit structure of the baseband process circuit part in 1st Example. 第1のベースバンド処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a 1st baseband process. 擬似距離誤差推定処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a pseudo distance error estimation process. 位置算出を行った実験結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the experimental result which performed position calculation. 第2実施例における記憶部のデータ構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the data structure of the memory | storage part in 2nd Example. (A)屋内モデルAの一例、(B)屋内モデルBの一例、(C)屋外モデルの一例。(A) An example of an indoor model A, (B) an example of an indoor model B, (C) an example of an outdoor model. 第2のベースバンド処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a 2nd baseband process.

以下、図面を参照して、本発明を適用した好適な実施形態について説明する。本実施形態は、衛星測位システムの一種であるGPS(Global Positioning System)を適用した実施形態である。なお、本発明を適用可能な実施形態が以下説明する実施形態に限定されるわけでないことは勿論である。   Hereinafter, preferred embodiments to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. The present embodiment is an embodiment to which a GPS (Global Positioning System) which is a kind of satellite positioning system is applied. Of course, embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the embodiments described below.

1.原理
本実施形態における擬似距離誤差推定方法(擬似距離誤差推定の原理)について説明する。GPSを利用した衛星測位システムにおいて、測位用衛星の一種であるGPS衛星は、エフェメリスやアルマナックといった衛星軌道データを含む航法データを、測位用の衛星信号の一種であるGPS衛星信号に乗せて発信している。
1. Principle A pseudo-range error estimation method (pseudo-range error estimation principle) in this embodiment will be described. In a satellite positioning system using GPS, a GPS satellite, which is a kind of positioning satellite, transmits navigation data including satellite orbit data such as ephemeris and almanac on a GPS satellite signal, which is a kind of positioning satellite signal. ing.

GPS衛星信号は、拡散符号の一種であるC/A(Coarse and Acquisition)コードによって、スペクトラム拡散方式として知られるCDMA(Code Division Multiple Access)方式によって変調された1.57542[GHz]の通信信号である。C/Aコードは、コード長1023チップを1PNフレームとする繰返し周期1msの擬似ランダム雑音符号であり、各GPS衛星に固有のコードである。   The GPS satellite signal is a 1.57542 [GHz] communication signal modulated by a CDMA (Code Division Multiple Access) method known as a spread spectrum method by a C / A (Coarse and Acquisition) code which is a kind of spreading code. is there. The C / A code is a pseudo random noise code having a repetition period of 1 ms with a code length of 1023 chips as one PN frame, and is a code unique to each GPS satellite.

GPSでは、複数のGPS衛星の位置や、GPS衛星信号の受信点であるGPSアンテナから各GPS衛星までの擬似距離等の情報を用いた測位計算を行って、受信点(GPSアンテナ)の位置を算出する。本実施形態では、GPSアンテナと、GPSアンテナで受信されたGPS衛星信号を演算処理する演算部分とが一体的に構成されたGPS受信機を想定する。つまり、受信点の位置を算出することは、受信機の位置を算出することと同じ意味であるとして説明する。なお、信号受信点(アンテナ)と演算部分とは、必ずしも一体的に配置・構成されている必要はなく、分離して配置・構成されていてもよい。   In GPS, the position of a reception point (GPS antenna) is calculated by performing positioning calculation using information such as the position of a plurality of GPS satellites and a pseudo distance from each GPS satellite to a GPS satellite signal reception point. calculate. In the present embodiment, a GPS receiver is assumed in which a GPS antenna and a calculation portion that performs calculation processing on a GPS satellite signal received by the GPS antenna are integrally configured. That is, the calculation of the position of the reception point will be described as having the same meaning as the calculation of the position of the receiver. Note that the signal reception point (antenna) and the calculation portion do not necessarily have to be arranged and configured integrally, and may be arranged and configured separately.

擬似距離は、GPS衛星信号を受信した信号に対して、位相方向の相関演算(以下、「位相サーチ」と称す。)を行うことで得られるコード位相を用いて求められる。コード位相は、GPS受信機が受信したGPS衛星信号のC/Aコードの位相である。観念的には、GPS衛星とGPS受信機との間には複数のC/Aコードが並んでいると考えることができる。GPS衛星とGPS受信機との間の距離は、ちょうどC/Aコードの整数倍の長さになるとは限らず、端数部分が生じ得る。この擬似距離の端数部分に相当するのがコード位相である。なお、擬似距離の整数部分は、GPS受信機及びGPS衛星の概略位置から求めることができる。   The pseudorange is obtained using a code phase obtained by performing a correlation calculation in a phase direction (hereinafter referred to as “phase search”) on a signal that has received a GPS satellite signal. The code phase is the phase of the C / A code of the GPS satellite signal received by the GPS receiver. Ideally, it can be considered that a plurality of C / A codes are arranged between the GPS satellite and the GPS receiver. The distance between the GPS satellite and the GPS receiver is not necessarily an integral multiple of the C / A code, and a fractional part may occur. The code phase corresponds to the fractional part of the pseudo distance. The integer part of the pseudorange can be obtained from the approximate positions of the GPS receiver and the GPS satellite.

本実施形態では、「擬似距離」とは、原則としてGPS衛星とGPS受信機との間の観測した距離全体(整数部分+端数部分)を指すこととして説明するが、コード位相(端数部分)のみを指すこととして実施形態を構成することも勿論可能である。   In the present embodiment, “pseudo distance” is described as indicating the entire observed distance (integer part + fractional part) between the GPS satellite and the GPS receiver in principle, but only the code phase (fractional part). Of course, it is also possible to constitute the embodiment by referring to.

GPSを利用した衛星測位システムでは、種々の誤差要因が存在するため、GPS受信機が観測する観測擬似距離には種々の誤差が重畳する。例えば、衛星クロックの誤差や、衛星軌道情報の誤差、電離層遅延、対流圏遅延、GPS受信機内部で生じるノイズ信号による誤差などである。本明細書では、この観測擬似距離に含まれている誤差のことを「擬似距離誤差」と呼称する。GPSを利用した測位計算では、各GPS衛星に係る擬似距離誤差(残差)の二乗和を最小化させる、いわゆる最小二乗法を利用した測位計算が広く用いられている。この際、擬似距離誤差の分布(以下、「擬似距離誤差分布」と称す。)として正規分布が仮定される。   In the satellite positioning system using GPS, there are various error factors, and therefore various errors are superimposed on the observation pseudorange observed by the GPS receiver. For example, an error of a satellite clock, an error of satellite orbit information, an ionosphere delay, a troposphere delay, an error due to a noise signal generated inside the GPS receiver, and the like. In the present specification, an error included in the observed pseudorange is referred to as a “pseudorange error”. In the positioning calculation using GPS, positioning calculation using a so-called least square method that minimizes the sum of squares of pseudorange errors (residuals) related to each GPS satellite is widely used. At this time, a normal distribution is assumed as a pseudo-range error distribution (hereinafter referred to as “pseudo-range error distribution”).

図1は、擬似距離誤差分布の説明図である。図1では、横軸は擬似距離誤差“ε”であり、縦軸は確率密度“f(ε)”である。擬似距離誤差“ε”の期待値(以下、「擬似距離誤差期待値」と称す。)“μ”及び擬似距離誤差“ε”の標準偏差(以下、「擬似距離誤差標準偏差」と称す。)“σ”を、それぞれ固定値とするのが従来の一般的な手法である。具体的には、“μ=0”、“σ=1”と仮定して計算を行うのが一般的である。しかし、この仮定は必ずしも正しいとは言えない。その典型的な例はマルチパス環境である。   FIG. 1 is an explanatory diagram of a pseudorange error distribution. In FIG. 1, the horizontal axis represents the pseudorange error “ε”, and the vertical axis represents the probability density “f (ε)”. Expected value of pseudorange error “ε” (hereinafter referred to as “pseudorange error expected value”) “μ” and standard deviation of pseudorange error “ε” (hereinafter referred to as “pseudorange error standard deviation”) The conventional general method is to set “σ” to a fixed value. Specifically, the calculation is generally performed assuming that “μ = 0” and “σ = 1”. However, this assumption is not necessarily correct. A typical example is a multipath environment.

図2は、マルチパス環境の説明図である。直接波信号を点線で示し、間接波信号を一点鎖線で示している。間接波信号の存在により、GPS受信機が観測する観測擬似距離には誤差が生ずる。観測擬似距離は、GPS受信機が位相サーチを行って取得したコード位相を用いて算出されるが、マルチパス環境では、このコード位相に誤差が重畳する。コード位相の誤差は、真のコード位相に対して、正の誤差となる場合及び負の誤差となる場合がある。   FIG. 2 is an explanatory diagram of a multipath environment. The direct wave signal is indicated by a dotted line, and the indirect wave signal is indicated by a one-dot chain line. Due to the presence of the indirect wave signal, an error occurs in the observation pseudorange observed by the GPS receiver. The observation pseudorange is calculated using the code phase acquired by the GPS receiver by performing a phase search. In a multipath environment, an error is superimposed on the code phase. The code phase error may be a positive error or a negative error with respect to the true code phase.

図3は、コード位相検出の原理の説明図である。図3では、横軸をコード位相、縦軸を相関値として、C/Aコードの自己相関値の概略例を示している。なお、以下の説明では、相関値というときは、相関値の大きさ(絶対値)を意味するものとする。   FIG. 3 is an explanatory diagram of the principle of code phase detection. FIG. 3 shows a schematic example of the autocorrelation value of the C / A code, where the horizontal axis is the code phase and the vertical axis is the correlation value. In the following description, the correlation value means the magnitude (absolute value) of the correlation value.

C/Aコードの自己相関値は、理想的にはピーク値を頂点とする左右対称の略三角形の形状で表される。この場合に、相関値のピーク値(以下、「相関ピーク値」と称す。)に対応する位相が、受信したGPS衛星信号のC/Aコードの位相である。相関ピーク値を検出するために、あるコード位相に対して、一定量だけ進んだコード位相(以下、「進み位相」と称す。)と、一定量だけ遅れたコード位相(以下、「遅れ位相」と称す。)とを考える。そして、進み位相の相関値と遅れ位相の相関値とが等しくなる相関値を相関ピーク値として検出する。   The autocorrelation value of the C / A code is ideally represented by a substantially triangular shape that is symmetrical with the peak value at the apex. In this case, the phase corresponding to the peak value of the correlation value (hereinafter referred to as “correlation peak value”) is the phase of the C / A code of the received GPS satellite signal. In order to detect a correlation peak value, a code phase advanced by a certain amount with respect to a certain code phase (hereinafter referred to as “leading phase”) and a code phase delayed by a certain amount (hereinafter referred to as “delayed phase”) ). Then, a correlation value in which the correlation value of the lead phase and the correlation value of the lag phase are equal is detected as a correlation peak value.

図3では、相関値は左右対称の略三角形の形状であるため、進み位相の相関値と遅れ位相の相関値との中心のコード位相の相関値が相関ピーク値となり、対応するコード位相が「ピーク位相」として検出される。この検出されたピーク位相のことを「検出ピーク位相」と称する。図3の相関値の形状は理想形状であるが、マルチパス環境では相関値の形状が変化する。   In FIG. 3, since the correlation value is a substantially symmetrical triangle, the correlation value of the code phase at the center of the correlation value of the lead phase and the correlation value of the lag phase is the correlation peak value, and the corresponding code phase is “ Detected as “peak phase”. This detected peak phase is referred to as “detected peak phase”. The shape of the correlation value in FIG. 3 is an ideal shape, but the shape of the correlation value changes in a multipath environment.

図4及び図5は、マルチパス環境における相関値の形状の一例を示す図である。図4は、間接波信号が直接波信号と同位相で到達した場合の相関値のグラフの一例であり、図5は、間接波信号が直接波信号と逆位相で到達した場合の相関値のグラフの一例である。これらの図には、直接波信号と、間接波信号と、この直接波信号と間接波信号とを合成したマルチパス信号とのそれぞれに対応する相関値のグラフを示している。横軸はコード位相、縦軸は相関値である。   4 and 5 are diagrams illustrating an example of the shape of a correlation value in a multipath environment. FIG. 4 is an example of a correlation value graph when the indirect wave signal arrives at the same phase as the direct wave signal, and FIG. 5 shows the correlation value when the indirect wave signal arrives at the opposite phase to the direct wave signal. It is an example of a graph. In these drawings, graphs of correlation values corresponding to a direct wave signal, an indirect wave signal, and a multipath signal obtained by synthesizing the direct wave signal and the indirect wave signal are shown. The horizontal axis is the code phase, and the vertical axis is the correlation value.

間接波信号に対する相関値は、直接波信号に対する相関値と同様に略三角形の形状をなしているが、間接波信号の相関ピーク値の大きさは、直接波信号の相関ピーク値よりも小さい。これは、GPS衛星から送出されたGPS衛星信号が、建物や地面に反射したり障害物を透過することによって、送出された時点における信号強度が、受信時には弱められていることによるものである。   The correlation value for the indirect wave signal has a substantially triangular shape like the correlation value for the direct wave signal, but the correlation peak value of the indirect wave signal is smaller than the correlation peak value of the direct wave signal. This is because the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite is reflected at the building or the ground or transmitted through an obstacle, so that the signal intensity at the time of transmission is weakened at the time of reception.

また、間接波信号のピーク位相は、直接波信号のピーク位相よりも遅れている。これは、GPS衛星から送出されたGPS衛星信号が、建物や地面に反射したり障害物を回折することによって、GPS衛星からGPS受信機までの伝搬距離が長くなったことによるものである。マルチパス信号に対する相関値は、直接波信号の相関値と間接波信号の相関値との和となるため、三角形状が歪んでピーク値を中心とした左右対称とはならない。   The peak phase of the indirect wave signal is delayed from the peak phase of the direct wave signal. This is because the propagation distance from the GPS satellite to the GPS receiver is increased by the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite being reflected on the building or the ground or diffracting the obstacle. Since the correlation value for the multipath signal is the sum of the correlation value of the direct wave signal and the correlation value of the indirect wave signal, the triangular shape is distorted and is not symmetrical with respect to the peak value.

間接波信号が直接波信号と同位相でGPS受信機に到達した場合は、直接波信号と間接波信号とは互いに強め合う。このため、合成波信号の相関値は、直接波信号に対する相関値の大きさと間接波信号に対する相関値の大きさとの合算値となる。この場合、相関値の形状は、例えば図4に示すような形状となる。図4において、検出ピーク位相は、真のピーク位相よりも遅れた位相となる。   When the indirect wave signal reaches the GPS receiver in the same phase as the direct wave signal, the direct wave signal and the indirect wave signal strengthen each other. For this reason, the correlation value of the composite wave signal is the sum of the magnitude of the correlation value for the direct wave signal and the magnitude of the correlation value for the indirect wave signal. In this case, the shape of the correlation value is, for example, as shown in FIG. In FIG. 4, the detected peak phase is a phase delayed from the true peak phase.

それに対し、間接波信号が直接波信号よりも、例えば半周期以上1周期未満の範囲等の逆位相となった場合は、直接波信号と間接波信号とは互いに弱め合う。このため、合成波信号の相関値は、直接波信号に対する相関値の大きさから間接波信号に対する相関値の大きさを減じた値となる。この場合、相関値の形状は、例えば図5に示すような形状となる。図5において、検出ピーク位相は、真のピーク位相よりも進んだ位相となる。   On the other hand, when the indirect wave signal has a phase opposite to that of the direct wave signal, such as a range of a half cycle or more and less than one cycle, the direct wave signal and the indirect wave signal weaken each other. For this reason, the correlation value of the synthesized wave signal is a value obtained by subtracting the magnitude of the correlation value for the indirect wave signal from the magnitude of the correlation value for the direct wave signal. In this case, the shape of the correlation value is, for example, as shown in FIG. In FIG. 5, the detected peak phase is a phase advanced from the true peak phase.

ここで、検出ピーク位相と真のピーク位相との位相差を「コード位相誤差」と定義する。そして、便宜的に、検出ピーク位相が真のピーク位相よりも遅れている場合のコード位相誤差の符号を「正」、検出ピーク位相が真のピーク位相よりも進んでいる場合のコード位相誤差の符号を「負」と定義する。この場合、図4ではコード位相誤差は「正」となり、図5ではコード位相誤差は「負」となる。   Here, the phase difference between the detected peak phase and the true peak phase is defined as “code phase error”. For convenience, the sign of the code phase error when the detected peak phase is behind the true peak phase is “positive”, and the code phase error when the detected peak phase is ahead of the true peak phase. The sign is defined as “negative”. In this case, the code phase error is “positive” in FIG. 4, and the code phase error is “negative” in FIG.

前述したように、擬似距離はコード位相を用いて算出されるため、コード位相の誤差は擬似距離に誤差として重畳される。すなわち、図4のようにコード位相に正の誤差が含まれると、擬似距離誤差“ε”として正の誤差が重畳する。一方、図5のようにコード位相に負の誤差が含まれると、擬似距離誤差“ε”として負の誤差が重畳する。   As described above, since the pseudo distance is calculated using the code phase, the code phase error is superimposed on the pseudo distance as an error. That is, when a positive error is included in the code phase as shown in FIG. 4, the positive error is superimposed as a pseudorange error “ε”. On the other hand, when a negative error is included in the code phase as shown in FIG. 5, the negative error is superimposed as the pseudorange error “ε”.

このように、マルチパス環境においては、コード位相誤差の正負に応じて、擬似距離誤差“ε”も正負の値をとり得る。また、コード位相誤差の大きさ(絶対値)も随時変化するため、擬似距離誤差“ε”の大きさも随時変化する。   In this way, in the multipath environment, the pseudorange error “ε” can take a positive or negative value according to the positive or negative of the code phase error. Further, since the magnitude (absolute value) of the code phase error also changes at any time, the magnitude of the pseudo distance error “ε” also changes at any time.

図6は、マルチパス環境において実際に擬似距離誤差を測定する実験を行った結果を示すグラフである。図6において、横軸は時刻“T”であり、縦軸は擬似距離誤差実測値(単位はメートル)及び信号強度である。擬似距離誤差実測値を黒ダイヤのプロットで示し、信号強度を矩形のプロットで示す。   FIG. 6 is a graph showing a result of an experiment for actually measuring a pseudorange error in a multipath environment. In FIG. 6, the horizontal axis represents time “T”, and the vertical axis represents the measured pseudorange error (unit: meters) and the signal intensity. The pseudo distance error actual measurement value is shown by a black diamond plot, and the signal intensity is shown by a rectangular plot.

このグラフを見ると、擬似距離誤差実測値は、信号強度の時間変化に追従するように時間変化していることがわかる。着目すべきは、擬似距離誤差実測値が正負の領域を跨いで変化しており、その振幅も大小変化している点である。   From this graph, it can be seen that the pseudo-range error actual measurement value changes with time so as to follow the time change of the signal intensity. It should be noted that the measured pseudo-range error value changes across the positive and negative regions, and the amplitude thereof also changes in magnitude.

この結果から、マルチパス環境等においては、観測擬似距離の誤差を期待値ゼロの正規分布と仮定したのでは、実環境に即していない誤差の分布を仮定して測位計算を行うことになることがわかる。これを逆に考えると、図6に示した擬似距離誤差実測値に追従(合致)するような擬似距離誤差を推定できれば、実環境に即した誤差の分布を仮定して測位計算を行うことができると言える。   From this result, in a multipath environment, etc., assuming that the observed pseudorange error is a normal distribution with zero expected value, positioning calculation is performed assuming an error distribution that does not match the actual environment. I understand that. Considering this in reverse, if a pseudo-range error that follows (matches) the actual pseudo-range error measured value shown in FIG. 6 can be estimated, positioning calculation can be performed assuming an error distribution according to the actual environment. I can say that.

そこで、本実施形態では、以下の手順で擬似距離誤差を推定する。まず、GPS衛星からGPS衛星信号を受信して、GPS受信機から当該GPS衛星までの擬似距離の観測値である観測擬似距離を求める。その一方で、受信したGPS衛星信号のドップラー周波数を測定し、当該ドップラー周波数を用いて、擬似距離を予測した予測擬似距離を算出する。   Therefore, in this embodiment, the pseudorange error is estimated by the following procedure. First, a GPS satellite signal is received from a GPS satellite, and an observation pseudo distance that is an observation value of a pseudo distance from the GPS receiver to the GPS satellite is obtained. On the other hand, the Doppler frequency of the received GPS satellite signal is measured, and a predicted pseudorange in which the pseudorange is predicted is calculated using the Doppler frequency.

ドップラー周波数は、GPS衛星及びGPS受信機の移動により生ずるドップラーによる規定搬送波周波数からの受信周波数の周波数のズレ分に相当する。具体的には、受信周波数及びドップラー周波数に関して、次式(1)が成立する。
The Doppler frequency corresponds to a frequency deviation of the reception frequency from the specified carrier frequency by Doppler caused by the movement of the GPS satellite and the GPS receiver. Specifically, the following equation (1) is established regarding the reception frequency and the Doppler frequency.

式(1)において、“f”は受信周波数であり、“f0”は規定搬送波周波数であり、“fd”はドップラー周波数である。規定搬送波周波数“f0”は1.57542[GHz]である。また、ドップラー周波数“fd”は、受信信号に対して周波数方向の相関演算(周波数サーチ)を行うことで取得することができる。よって、受信周波数“f”も定まる。 In Expression (1), “f” is a reception frequency, “f 0 ” is a specified carrier frequency, and “f d ” is a Doppler frequency. The specified carrier frequency “f 0 ” is 1.57542 [GHz]. Also, the Doppler frequency “f d ” can be obtained by performing a correlation calculation (frequency search) in the frequency direction on the received signal. Therefore, the reception frequency “f” is also determined.

このとき、ドップラー周波数“fd”を用いて視線速度を算出することができる。本実施形態において、視線速度とは、視線方向に対するGPS受信機とGPS衛星との相対的な速度(相対速度)、言うなれば相対視線速度のことを意味する。具体的には、例えば次式(2)に従って視線速度“VR”を算出することができる。
但し、“c”は光速である。
At this time, the line-of-sight velocity can be calculated using the Doppler frequency “f d ”. In the present embodiment, the line-of-sight speed means a relative speed (relative speed) between the GPS receiver and the GPS satellite with respect to the line-of-sight direction, that is, a relative line-of-sight speed. Specifically, for example, the line-of-sight velocity “V R ” can be calculated according to the following equation (2).
However, “c” is the speed of light.

一方で、擬似距離は、視線方向に沿ったGPS受信機とGPS衛星との間の距離である。従って、擬似距離“ρ(t)”と視線速度“VR(t)”との間には、次式(3)の関係が成立する。
On the other hand, the pseudorange is a distance between the GPS receiver and the GPS satellite along the line-of-sight direction. Therefore, the relationship of the following equation (3) is established between the pseudo distance “ρ (t)” and the line-of-sight velocity “V R (t)”.

式(3)によれば、視線速度“VR(t)”を積分することで、擬似距離“ρ(t)”が予測できる。つまり、受信したGPS衛星信号のドップラー周波数“fd”を測定し、当該ドップラー周波数“fd”を用いて視線速度“VR”を算出する。そして、算出した視線速度“VR”を積分することで、予測擬似距離(擬似距離の予測値)を求める。 According to the equation (3), the pseudo distance “ρ (t)” can be predicted by integrating the line-of-sight velocity “V R (t)”. That is, the Doppler frequency “f d ” of the received GPS satellite signal is measured, and the line-of-sight velocity “V R ” is calculated using the Doppler frequency “f d ”. Then, the predicted pseudorange (predicted value of the pseudorange) is obtained by integrating the calculated line-of-sight velocity “V R ”.

詳細に説明する。離散的な時刻“T=T0,T1,T2,・・・,Tn,・・・”を考える。下付きの添え字は時刻の番号を示す。このとき、時刻“Tn”における予測擬似距離“P(Tn)”を、例えば次式(4)に従って算出する。
This will be described in detail. Consider discrete times “T = T 0 , T 1 , T 2 ,..., T n ,. The subscript indicates the time number. At this time, the predicted pseudorange “P (T n )” at time “T n ” is calculated according to the following equation (4), for example.

式(4)において、“C(T0)”は時刻“T0”における観測擬似距離を示し、“ΔP(Tn)”は時刻“Tn”における予測擬似距離の変化量(以下、「擬似距離変化量」と称す。)を示す。擬似距離変化量“ΔP(Tn)”は、現在時刻における視線速度“VR(Tn)”と前回時刻における視線速度“VR(Tn-1)”とを平均した速度に、現在時刻と前回時刻との時刻差“ΔT=Tn−Tn-1”を乗算することで求められる。 In Expression (4), “C (T 0 )” represents the observed pseudorange at time “T 0 ”, and “ΔP (T n )” represents the amount of change in the predicted pseudorange at time “T n ” (hereinafter, “ This is referred to as “pseudo-range change amount”. The pseudo-range variation “ΔP (T n )” is obtained by averaging the line-of-sight velocity “V R (T n )” at the current time and the line-of-sight velocity “V R (T n−1 )” at the previous time. It is obtained by multiplying the time difference “ΔT = T n −T n-1 ” between the time and the previous time.

式(4)は、ある基準とする時刻“T0”において観測された擬似距離(以下、「基準観測擬似距離」と称す。)に対して、視線速度を積分及び継ぎ足していくことで、擬似距離を予測することを意味する。この予測手法は、ある時刻から次の時刻へと擬似距離を伝播させるプロパゲーションに基づく手法である。 Equation (4) is obtained by integrating and adding the line-of-sight velocity to the pseudorange observed at a reference time “T 0 ” (hereinafter referred to as “reference observation pseudorange”). It means to predict the distance. This prediction method is a method based on propagation that propagates a pseudorange from one time to the next.

ここで、観測擬似距離“C(T)”は擬似距離の実際の観測値である。それに対し、予測擬似距離“P(T)”は擬似距離の予測値である。そのため、観測擬似距離“C(T)”と予測擬似距離“P(T)”との差分は、観測擬似距離に含まれている誤差(第1の誤差)であると推定できる。そこで、次式(5)に従って、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”を算出する。
Here, the observation pseudorange “C (T)” is an actual observation value of the pseudorange. On the other hand, the predicted pseudorange “P (T)” is a predicted value of the pseudorange. Therefore, the difference between the observed pseudorange “C (T)” and the predicted pseudorange “P (T)” can be estimated as an error (first error) included in the observed pseudorange. Therefore, the first pseudo distance estimation error “E (T)” is calculated according to the following equation (5).

図7は、上記の擬似距離に係る各諸量の説明図である。説明を簡単にするため、GPS受信機が停止している状況(ある一点で静止している状況)を想定する。GPS受信機の位置をAとする。また、あるGPS衛星の時刻“Tn-1”における位置をBとし、時刻“Tn”における位置をCとする。時刻“Tn-1”におけるGPS衛星の速度ベクトルをベクトル表記の“VSV(Tn-1)”として図示し、時刻“Tn”におけるGPS衛星の速度ベクトルをベクトル表記の“VSV(Tn)”として図示する。また、時刻“Tn”と“Tn-1”との時刻差を“Δt=Tn−Tn-1”として図示する。 FIG. 7 is an explanatory diagram of various quantities related to the pseudo distance. In order to simplify the explanation, a situation where the GPS receiver is stopped (a situation where the GPS receiver is stationary at a certain point) is assumed. Let the position of the GPS receiver be A. A position of a GPS satellite at time “T n-1 ” is B, and a position at time “T n ” is C. The velocity vector of the GPS satellite at time “T n-1 ” is illustrated as “V SV (T n−1 )” in vector notation, and the velocity vector of the GPS satellite at time “T n ” is represented as “V SV ( illustrated as T n) ". Further, the time difference between the times “T n ” and “T n−1 ” is illustrated as “Δt = T n −T n−1 ”.

最初に、時刻“Tn-1”を考える。時刻“Tn-1”においてGPS受信機が観測した観測擬似距離は“BA=C(Tn-1)”で表される。また、GPS受信機は停止しているため、視線方向に対する相対速度ベクトル“VR(Tn-1)”は、GPS衛星の速度ベクトル“VSV(Tn-1)”を視線方向に投影したベクトルとなる。この場合、時刻“Tn-1”において擬似距離を予測した結果、予測擬似距離として“BD=P(Tn-1)”が得られたとする。この場合、式(5)によれば、時刻“Tn-1”における第1の擬似距離推定誤差は“E(Tn-1)=DA=BA−BD=C(Tn-1)−P(Tn-1)”となる。 First, consider the time “T n-1 ”. The observation pseudorange observed by the GPS receiver at time “T n-1 ” is represented by “BA = C (T n-1 )”. Further, since the GPS receiver is stopped, the relative velocity vector "V R (T n-1 )" for the viewing direction, the projection of the GPS satellites velocity vector "V SV (T n-1 )" to the viewing direction Vector. In this case, it is assumed that “BD = P (T n−1 )” is obtained as a predicted pseudo distance as a result of predicting the pseudo distance at time “T n−1 ”. In this case, according to Equation (5), the first pseudo-range estimation error at time “T n-1 ” is “E (T n−1 ) = DA = BA−BD = C (T n−1 ) −. P (T n-1 ) ".

次に、時刻“Tn”を考える。時刻“Tn”においてGPS受信機が観測した観測擬似距離は“CA=C(Tn)”で表される。また、GPS受信機は停止しているため、視線方向に対する相対速度ベクトル“VR(Tn)”は、GPS衛星の速度ベクトル“VSV(Tn)”を視線方向に投影したベクトルとなる。この場合、視線方向に対して、時刻“Tn-1”において求めた予測擬似距離“BD=P(Tn-1)”と同じ長さの線分“CE=P(Tn-1)”を想定する(BD=CE)。 Next, consider the time “T n ”. The observation pseudorange observed by the GPS receiver at time “T n ” is represented by “CA = C (T n )”. Further, since the GPS receiver is stopped, the relative velocity vector "V R (T n)" is for line-of-sight direction, a vector obtained by projecting the GPS satellites velocity vector "V SV (T n)" in the line of sight direction . In this case, the line segment “CE = P (T n−1 ) having the same length as the predicted pseudorange“ BD = P (T n−1 ) ”obtained at time“ T n−1 ”with respect to the line-of-sight direction. ”Is assumed (BD = CE).

この場合、式(4)において、視線速度“VR(Tn)”及び“VR(Tn-1)”の平均速度に時刻差“ΔT=Tn−Tn-1”を乗算することで、時刻“Tn”における擬似距離変化量“ΔP(Tn)”が求まる。これが“EF=ΔP(Tn)”で表されるとすると、時刻“Tn”における予測擬似距離“P(Tn)”は、“P(Tn)=CF=CE+EF=P(Tn-1)+ΔP(Tn)”となる。また、式(5)より、時刻“Tn”における第1の擬似距離推定誤差は“E(Tn)=FA=CA−CF=C(Tn)−P(Tn)”となる。 In this case, in Equation (4), the average speed of the line-of-sight speeds “V R (T n )” and “V R (T n−1 )” is multiplied by the time difference “ΔT = T n −T n-1 ”. Thus, the pseudo distance change amount “ΔP (T n )” at time “T n ” is obtained. If this is expressed by “EF = ΔP (T n )”, the predicted pseudorange “P (T n )” at time “T n ” is “P (T n ) = CF = CE + EF = P (T n )”. −1 ) + ΔP (T n ) ”. Further, from the equation (5), the first pseudo-range estimation error at time “T n ” is “E (T n ) = FA = CA−CF = C (T n ) −P (T n )”.

図8は、図7の状況において観測擬似距離“C(T)”及び予測擬似距離“P(T)”を実際に計測した実験結果の一例を示すグラフである。図8において、横軸は時刻“T(単位は秒)”であり、縦軸は擬似距離(単位はメートル)である。観測擬似距離“C(T)”を丸のプロットで示し、予測擬似距離“P(T)”を矩形のプロットで示す。但し、ここで示す擬似距離は、コード位相に相当する端数部分の距離である。   FIG. 8 is a graph showing an example of experimental results obtained by actually measuring the observed pseudorange “C (T)” and the predicted pseudorange “P (T)” in the situation of FIG. In FIG. 8, the horizontal axis is time “T (unit is second)”, and the vertical axis is pseudo distance (unit is meter). The observed pseudorange “C (T)” is indicated by a round plot, and the predicted pseudorange “P (T)” is indicated by a rectangular plot. However, the pseudo distance shown here is the distance of the fractional part corresponding to the code phase.

この図を見ると、観測擬似距離“C(T)”及び予測擬似距離“P(T)”は、何れも時間経過に伴って増加していることがわかる。これは、GPS受信機は停止しているのに対し、GPS衛星は移動しており、GPS衛星がGPS受信機から徐々に遠ざかっていることを示す結果である。また、観測擬似距離“C(T)”は上下に振動する時間変化を示しているが、予測擬似距離“P(T)”は滑らかな時間変化を示していることがわかる。   From this figure, it can be seen that the observed pseudorange “C (T)” and the predicted pseudorange “P (T)” both increase with time. This is a result indicating that the GPS receiver is stopped while the GPS satellite is moving, and the GPS satellite is gradually moving away from the GPS receiver. In addition, the observed pseudorange “C (T)” indicates a temporal change that oscillates up and down, but the predicted pseudorange “P (T)” indicates a smooth temporal change.

式(5)により算出される第1の擬似距離推定誤差“E(T)”は、観測擬似距離に含まれている誤差に相当する。しかし、この値を直ちに信用することはできない。予測擬似距離“P(T)”が正しいとは限らないためである。すなわち、GPS受信機が備えるクロック(水晶発振器)の周波数精度により、測定されるドップラー周波数“fd”には測定誤差が含まれ得る。このドップラー周波数“fd”の測定誤差は、予測擬似距離“P(T)”に誤差として重畳される。 The first pseudo-range estimation error “E (T)” calculated by Expression (5) corresponds to an error included in the observed pseudo-range. However, this value cannot be trusted immediately. This is because the predicted pseudorange “P (T)” is not always correct. That is, due to the frequency accuracy of the clock (crystal oscillator) included in the GPS receiver, the measured Doppler frequency “f d ” may include a measurement error. The measurement error of the Doppler frequency “f d ” is superimposed on the predicted pseudorange “P (T)” as an error.

その結果、図8に示した予測擬似距離“P(T)”の時間変化は、ドップラー周波数“fd”の測定誤差分だけ全体的に嵩上げされていることになる。そのため、観測擬似距離“C(T)”から予測擬似距離“P(T)”を減算することで得られる第1の擬似距離推定誤差“E(T)”にも、嵩上げされた予測擬似距離“P(T)”の誤差分だけ誤差が重畳されている可能性がある。従って、観測擬似距離“C(T)”に含まれている正しい誤差(真正誤差)を推定するためには、上記の誤差分を補正する必要がある。 As a result, the temporal change of the predicted pseudorange “P (T)” shown in FIG. 8 is increased as a whole by the measurement error of the Doppler frequency “f d ”. For this reason, the predicted pseudo distance raised to the first pseudo distance estimation error “E (T)” obtained by subtracting the predicted pseudo distance “P (T)” from the observed pseudo distance “C (T)” is also increased. There is a possibility that the error is superimposed by the error of “P (T)”. Therefore, in order to estimate the correct error (authentication error) included in the observation pseudorange “C (T)”, it is necessary to correct the error.

そこで、本実施形態では、第1の擬似距離推定誤差(第1の誤差)と、ある程度の確度が保証された第2の擬似距離推定誤差(第2の誤差)とを用いて、観測擬似距離に含まれている真正誤差を推定する。第2の擬似距離推定誤差は、所与の受信位置を用いて推定する。   Therefore, in this embodiment, the observation pseudorange is obtained by using the first pseudorange estimation error (first error) and the second pseudorange estimation error (second error) for which a certain degree of accuracy is guaranteed. The true error contained in is estimated. The second pseudorange estimation error is estimated using a given reception position.

GPSでは、例えば次式(6)で表される観測方程式に従って、GPS受信機の位置ベクトル“p”及びクロックバイアス“b”を求める測位計算を行う。
In GPS, for example, positioning calculation for obtaining a position vector “p” and a clock bias “b” of the GPS receiver is performed according to an observation equation expressed by the following equation (6).

式(6)において、ベクトル“δρ”は、捕捉した各GPS衛星の擬似距離の修正量を成分とする擬似距離修正量ベクトルである。また、右辺の行列“G”は、各捕捉衛星の衛星配置を決定付ける幾何行列である。ベクトル“δp”はGPS受信機の位置ベクトルの修正量である位置修正量ベクトルであり、“δb”はクロックバイアス修正量である。また、ベクトル“ε”は、各捕捉衛星の観測擬似距離の誤差を成分とする擬似距離誤差ベクトルである。なお、式(6)の観測方程式それ自体は公知であるため、その導出過程等については説明を省略する。   In the equation (6), the vector “δρ” is a pseudo distance correction amount vector whose component is the correction amount of the pseudo distance of each captured GPS satellite. The matrix “G” on the right side is a geometric matrix that determines the satellite arrangement of each captured satellite. The vector “δp” is a position correction amount vector that is a correction amount of the position vector of the GPS receiver, and “δb” is a clock bias correction amount. The vector “ε” is a pseudorange error vector whose component is an error of the observation pseudorange of each captured satellite. Note that since the observation equation itself of Equation (6) is known per se, description of the derivation process and the like will be omitted.

測位計算では、位置修正量ベクトル“δp”及びクロックバイアス修正量“δb”を未知数として、例えば最小二乗法やカルマンフィルターを利用して、“δp”及び“δb”を近似的に求める。そして、求めた“δp”及び“δb”を用いて、位置ベクトル“p”及びクロックバイアス“b”を修正する。   In the positioning calculation, “δp” and “δb” are approximately obtained by using the position correction amount vector “δp” and the clock bias correction amount “δb” as unknowns, for example, using the least square method or the Kalman filter. Then, using the obtained “δp” and “δb”, the position vector “p” and the clock bias “b” are corrected.

測位計算で過去に求めた位置ベクトル“p”、位置修正量ベクトル“δp”、クロックバイアス“b”及びクロックバイアス修正量“δb”を用いれば、式(6)から擬似距離誤差ベクトル“ε”を逆算することができる。つまり、測位計算で得られたGPS受信機の位置を所与の受信位置として、第2の擬似距離推定誤差を推定できる。   If the position vector “p”, the position correction amount vector “δp”, the clock bias “b”, and the clock bias correction amount “δb” obtained in the past by the positioning calculation are used, the pseudo-range error vector “ε” is obtained from the equation (6). Can be calculated backwards. That is, the second pseudo-range estimation error can be estimated using the position of the GPS receiver obtained by the positioning calculation as a given reception position.

この場合、ある1つのGPS衛星について、時刻“Tn”における第2の擬似距離推定誤差“Z(Tn)”は、次式(7)に従って算出される。
In this case, for one GPS satellite, the second pseudorange estimation error “Z (T n )” at time “T n ” is calculated according to the following equation (7).

式(7)は、式(6)を1つのGPS衛星に係る式に書き直して、擬似距離誤差“ε”について解いた式である。但し、“l”は当該GPS衛星の視線ベクトルである。   Expression (7) is an expression obtained by rewriting Expression (6) into an expression related to one GPS satellite and solving for the pseudorange error “ε”. However, “l” is the line-of-sight vector of the GPS satellite.

図9は、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”及び第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”を実際に測定した実験結果の一例を示すグラフである。図9において、横軸は時刻“T(単位は秒)”であり、縦軸は擬似距離推定誤差(単位はメートル)である。また、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”を三角のプロットで示し、第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”をダイヤのプロットで示す。   FIG. 9 is a graph showing an example of experimental results obtained by actually measuring the first pseudo-range estimation error “E (T)” and the second pseudo-range estimation error “Z (T)”. In FIG. 9, the horizontal axis represents time “T (unit: seconds)”, and the vertical axis represents pseudorange estimation error (unit: meters). Further, the first pseudo distance estimation error “E (T)” is indicated by a triangular plot, and the second pseudo distance estimation error “Z (T)” is indicated by a diamond plot.

図8で図示・説明した実験結果において、観測擬似距離“C(T)”から予測擬似距離“P(T)”を減算することで、図9の第1の擬似距離推定誤差“E(T)”が得られる。また、過去の測位結果を用いて擬似距離誤差“ε”を逆算することで、図9の第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”が得られる。   In the experimental results shown and described in FIG. 8, by subtracting the predicted pseudorange “P (T)” from the observed pseudorange “C (T)”, the first pseudorange estimation error “E (T) in FIG. ) ”. Further, the second pseudo-range estimation error “Z (T)” of FIG. 9 is obtained by back-calculating the pseudo-range error “ε” using the past positioning results.

図9を見ると、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”と第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”とは、ほぼ同様の時間変化の傾向を示していることがわかる。しかし、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”の全体的な値が、第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”の全体的な値と比べて相対的に高くなっている。この相対的な値の差は、図8の予測擬似距離“P(T)”に内在していた誤差分である。   As can be seen from FIG. 9, the first pseudo-range estimation error “E (T)” and the second pseudo-range estimation error “Z (T)” show almost the same tendency of time change. . However, the overall value of the first pseudo-range estimation error “E (T)” is relatively higher than the overall value of the second pseudo-range estimation error “Z (T)”. . This relative value difference is an error inherent in the predicted pseudorange “P (T)” in FIG. 8.

この誤差分を補正するため、本実施形態では、所定期間分の第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”を用いて、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”を補正する。所定期間は、例えば、現在時刻から遡ってN時間分と定めてもよいし、所定時間間隔で擬似距離誤差を推定する場合には、現在タイミングから遡ってN回前までと定めてもよい。“N”の値は適宜設定可能であるが、本願発明者が実験を重ねた結果、例えば1秒間隔で擬似距離誤差を推定するのであれば、“N=10”程度とすることで、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”を効果的に補正できることがわかった。少なくとも“N≧2”とすると好適である。   In order to correct this error, in the present embodiment, the first pseudo-range estimation error “E (T)” is corrected using the second pseudo-range estimation error “Z (T)” for a predetermined period. . For example, the predetermined period may be defined as N hours retroactively from the current time, or may be determined as N times retroactively from the current timing when estimating the pseudorange error at predetermined time intervals. The value of “N” can be set as appropriate. However, as a result of repeated experiments by the inventor of the present application, for example, if the pseudorange error is estimated at intervals of 1 second, by setting “N = 10”, It was found that the pseudorange estimation error “E (T)” of 1 can be corrected effectively. It is preferable that at least “N ≧ 2”.

詳細には、次式(8)に従って、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”と第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”との差分を擬似距離誤差オフセット値“Eoffset(T)”として算出する。
Specifically, according to the following equation (8), the difference between the first pseudorange estimation error “E (T)” and the second pseudorange estimation error “Z (T)” is expressed as a pseudorange error offset value “E offset. (T) ".

第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”の正確性が十分保証されていれば、式(8)に従って算出される擬似距離誤差オフセット値“Eoffset(T)”は、観測擬似距離に含まれている真正誤差からの第1の擬似距離推定誤差“E(T)”のオフセット分とみなすことができる。 If the accuracy of the second pseudorange estimation error “Z (T)” is sufficiently guaranteed, the pseudorange error offset value “E offset (T)” calculated according to the equation (8) is It can be regarded as an offset of the first pseudo-range estimation error “E (T)” from the included true error.

そこで、所定期間分の擬似距離誤差オフセット値“Eoffset(T)”を用いて、例えば次式(9)に従って第1の擬似距離推定誤差“E(T)”を補正する。
Therefore, the first pseudo distance estimation error “E (T)” is corrected using, for example, the following equation (9), using the pseudo distance error offset value “E offset (T)” for a predetermined period.

式(9)において、“Eestimate(T)”は擬似距離誤差の推定値(擬似距離誤差推定値)を示す。また、“aveEoffset(T)”は擬似距離誤差オフセット平均値を示す。過去N個分の擬似距離誤差オフセット値“Eoffset(T)”を平均した結果を用いて、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”を補正することを示す式である。 In Expression (9), “E estimate (T)” indicates an estimated value of the pseudorange error (pseudorange error estimate). “AveE offset (T)” indicates an average pseudo-range error offset value. It is an equation indicating that the first pseudo-range estimation error “E (T)” is corrected using the result of averaging the past N pseudo-range error offset values “E offset (T)”.

図10は、マルチパス環境において実際に擬似距離誤差推定値“Eestimate(T)”を算出した実験結果の一例を示すグラフである。図10において、横軸は時刻“T”であり、縦軸は擬似距離誤差(単位はメートル)である。擬似距離誤差推定値“Eestimate(T)”をダイヤのプロットで示す。 FIG. 10 is a graph showing an example of an experimental result obtained by actually calculating the pseudorange error estimated value “E estimate (T)” in the multipath environment. In FIG. 10, the horizontal axis represents time “T”, and the vertical axis represents pseudorange error (unit: meters). The pseudorange error estimated value “E estimate (T)” is shown by a diamond plot.

図10のグラフと図6のグラフとを対比すると、図6に示した擬似距離誤差実測値の時間変化に追従するような擬似距離誤差推定値“Eestimate(T)”が得られていることがわかる。従って、上記の擬似距離誤差推定方法を用いることで、マルチパス環境においても擬似距離誤差を正確に推定可能であることが実証された。 When the graph of FIG. 10 is compared with the graph of FIG. 6, a pseudo-range error estimated value “E estimate (T)” that follows the temporal change of the pseudo-range error actual measurement value shown in FIG. 6 is obtained. I understand. Therefore, it was proved that the pseudorange error can be accurately estimated even in a multipath environment by using the pseudorange error estimation method.

最終的に求めた擬似距離誤差推定値“Eestimate(T)”を、図1で図示・説明した擬似距離誤差期待値“μ=μ(T)”として設定する。そして、設定した擬似距離誤差期待値“μ=μ(T)”で定義される擬似距離誤差分布を用いて、最小二乗法を適用した測位計算を行う。 The pseudo distance error estimated value “E estimate (T)” finally obtained is set as the pseudo distance error expected value “μ = μ (T)” shown and described in FIG. Then, using the pseudorange error distribution defined by the set pseudorange error expected value “μ = μ (T)”, positioning calculation using the least square method is performed.

上記の擬似距離誤差推定方法は、各衛星に個別に適用すると効果的である。つまり、衛星毎に擬似距離誤差を推定して擬似距離誤差期待値を設定することで、擬似距離誤差分布を衛星毎に個別に定義する。そして、各衛星それぞれについて定義された擬似距離誤差分布と、各衛星それぞれについて観測された観測擬似距離とを用いて、例えばニュートンラフソン法に基づく収束演算を行って、GPS受信機の位置ベクトル及びクロックバイアスの近似解を求める。   The above pseudorange error estimation method is effective when applied to each satellite individually. In other words, by estimating the pseudorange error for each satellite and setting the expected pseudorange error value, the pseudorange error distribution is individually defined for each satellite. Then, using the pseudorange error distribution defined for each satellite and the observed pseudorange observed for each satellite, for example, a convergence operation based on the Newton-Raphson method is performed, and the position vector and clock of the GPS receiver are calculated. Find approximate bias solution.

2.実施例
次に、上記の原理に基づいて擬似距離誤差推定及び位置算出を行う擬似距離誤差推定装置及び位置算出装置の実施例を説明する。ここでは、擬似距離誤差推定装置及び位置算出装置を具備する電子機器として、携帯型電話機を例に挙げて説明する。最初に、各実施例に共通する携帯型電話機の構成について説明する。
2. Embodiment Next, an embodiment of a pseudo distance error estimation apparatus and a position calculation apparatus that perform pseudo distance error estimation and position calculation based on the above principle will be described. Here, a mobile phone will be described as an example of an electronic device including a pseudo-range error estimation device and a position calculation device. First, the configuration of the mobile phone common to the embodiments will be described.

図11は、実施例における携帯型電話機1の機能構成の一例を示すブロック図である。携帯型電話機1は、GPSアンテナ5と、GPS受信部10と、ホスト処理部30と、操作部40と、表示部50と、携帯電話用アンテナ60と、携帯電話用無線通信回路部70と、記憶部80と、時計部90とを備えて構成される。   FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the mobile phone 1 according to the embodiment. The mobile phone 1 includes a GPS antenna 5, a GPS receiving unit 10, a host processing unit 30, an operation unit 40, a display unit 50, a mobile phone antenna 60, a mobile phone wireless communication circuit unit 70, A storage unit 80 and a clock unit 90 are provided.

GPSアンテナ5は、GPS衛星から発信されているGPS衛星信号を含むRF(Radio Frequency)信号を受信する受信点(アンテナ)であり、受信信号をGPS受信部10に出力する。   The GPS antenna 5 is a reception point (antenna) that receives an RF (Radio Frequency) signal including a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite, and outputs the received signal to the GPS receiver 10.

GPS受信部10は、GPSアンテナ5から入力した信号に基づいて携帯型電話機1の位置等を算出・演算する演算部分である。本実施例では、このGPS受信部10が、擬似距離誤差推定装置及び位置算出装置に相当する。   The GPS receiver 10 is a calculation part that calculates and calculates the position and the like of the mobile phone 1 based on a signal input from the GPS antenna 5. In this embodiment, the GPS receiving unit 10 corresponds to a pseudorange error estimation device and a position calculation device.

GPS受信部10は、RF受信回路部11と、ベースバンド処理回路部20とを備えて構成される。なお、RF受信回路部11と、ベースバンド処理回路部20とは、それぞれ別のLSI(Large Scale Integration)として製造することも、1チップとして製造することも可能である。   The GPS receiving unit 10 includes an RF receiving circuit unit 11 and a baseband processing circuit unit 20. The RF receiving circuit unit 11 and the baseband processing circuit unit 20 can be manufactured as separate LSIs (Large Scale Integration) or can be manufactured as one chip.

RF受信回路部11は、RF信号の受信回路である。回路構成としては、例えば、GPSアンテナ5から出力されたRF信号をA/D変換器でデジタル信号に変換し、デジタル信号を処理する受信回路を構成してもよい。また、GPSアンテナ5から出力されたRF信号をアナログ信号のまま信号処理し、最終的にA/D変換することでデジタル信号をベースバンド処理回路部20に出力する構成としてもよい。   The RF receiving circuit unit 11 is an RF signal receiving circuit. As a circuit configuration, for example, a receiving circuit that converts an RF signal output from the GPS antenna 5 into a digital signal by an A / D converter and processes the digital signal may be configured. Alternatively, the RF signal output from the GPS antenna 5 may be processed as an analog signal and finally A / D converted to output a digital signal to the baseband processing circuit unit 20.

後者の場合には、例えば、次のようにRF受信回路部11を構成することができる。すなわち、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、RF信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、GPSアンテナ5から出力されたRF信号に乗算することで、RF信号を中間周波数の信号(以下、「IF(Intermediate Frequency)信号」と称す。)にダウンコンバートし、IF信号を増幅等した後、A/D変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部20に出力する。   In the latter case, for example, the RF receiving circuit unit 11 can be configured as follows. That is, an oscillation signal for RF signal multiplication is generated by dividing or multiplying a predetermined oscillation signal. Then, by multiplying the generated oscillation signal by the RF signal output from the GPS antenna 5, the RF signal is down-converted to an intermediate frequency signal (hereinafter referred to as an "IF (Intermediate Frequency) signal"), After the IF signal is amplified, it is converted into a digital signal by an A / D converter and output to the baseband processing circuit unit 20.

ベースバンド処理回路部20は、RF受信回路部11から出力された受信信号に対して、キャリア除去や相関演算等を行ってGPS衛星信号を捕捉する。そして、捕捉したGPS衛星信号から抽出した時刻情報や衛星軌道情報等を利用して、携帯型電話機1の位置及び時計誤差を算出する。   The baseband processing circuit unit 20 captures a GPS satellite signal by performing carrier removal, correlation calculation, and the like on the reception signal output from the RF reception circuit unit 11. Then, using the time information extracted from the captured GPS satellite signal, satellite orbit information, and the like, the position and clock error of the mobile phone 1 are calculated.

ホスト処理部30は、記憶部80に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機1の各部を統括的に制御するプロセッサーであり、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサーを有して構成される。ホスト処理部30は、ベースバンド処理回路部20から取得した位置座標をもとに、表示部50に現在位置を指し示した地図を表示させたり、その位置座標を各種のアプリケーション処理に利用する。   The host processing unit 30 is a processor that comprehensively controls each unit of the mobile phone 1 according to various programs such as a system program stored in the storage unit 80, and includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit). Composed. The host processing unit 30 displays a map indicating the current position on the display unit 50 based on the position coordinates acquired from the baseband processing circuit unit 20, and uses the position coordinates for various application processes.

操作部40は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホスト処理部30に出力する。この操作部40の操作により、通話要求やメール送受信要求、位置算出要求等の各種指示入力がなされる。   The operation unit 40 is an input device configured by, for example, a touch panel or a button switch, and outputs a pressed key or button signal to the host processing unit 30. By operating the operation unit 40, various instructions such as a call request, a mail transmission / reception request, and a position calculation request are input.

表示部50は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成され、ホスト処理部30から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部50には、位置表示画面や時刻情報等が表示される。   The display unit 50 is configured by an LCD (Liquid Crystal Display) or the like, and is a display device that performs various displays based on display signals input from the host processing unit 30. The display unit 50 displays a position display screen, time information, and the like.

携帯電話用アンテナ60は、携帯型電話機1の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。   The cellular phone antenna 60 is an antenna that transmits and receives cellular phone radio signals to and from a radio base station installed by a communication service provider of the cellular phone 1.

携帯電話用無線通信回路部70は、RF変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。   The cellular phone wireless communication circuit unit 70 is a cellular phone communication circuit unit configured by an RF conversion circuit, a baseband processing circuit, and the like, and performs modulation and demodulation of the cellular phone radio signal, thereby enabling communication and mailing. Realize transmission / reception and so on.

記憶部80は、ROM(Read Only Memory)やフラッシュROM、RAM(Random Access Memory)等の記憶装置を有して構成され、ホスト処理部30が携帯型電話機1を制御するためのシステムプログラムや、各種アプリケーション処理を実行するための各種プログラムやデータ等を記憶する。   The storage unit 80 includes a storage device such as a ROM (Read Only Memory), a flash ROM, a RAM (Random Access Memory), and the like, and a system program for the host processing unit 30 to control the mobile phone 1, Various programs and data for executing various application processes are stored.

時計部90は、携帯型電話機1の内部時計であり、水晶振動子及び発振回路でなる水晶発振器等を有して構成される。時計部90の計時時刻は、ベースバンド処理回路部20及びホスト処理部30に随時出力される。時計部90は、ベースバンド処理回路部20により算出された時計誤差を用いて較正される。   The clock unit 90 is an internal clock of the mobile phone 1, and includes a crystal oscillator including a crystal resonator and an oscillation circuit. The time measured by the clock unit 90 is output to the baseband processing circuit unit 20 and the host processing unit 30 as needed. The clock unit 90 is calibrated using the clock error calculated by the baseband processing circuit unit 20.

2−1.第1実施例
2−1−1.ベースバンド処理回路部の構成
図12は、第1実施例におけるベースバンド処理回路部20の回路構成及び記憶部のデータ構成の説明図である。ベースバンド処理回路部20は、主要な機能構成として、処理部21と、記憶部23とを備える。
2-1. First Example 2-1-1. Configuration of Baseband Processing Circuit Unit FIG. 12 is an explanatory diagram of the circuit configuration of the baseband processing circuit unit 20 and the data configuration of the storage unit in the first embodiment. The baseband processing circuit unit 20 includes a processing unit 21 and a storage unit 23 as main functional configurations.

処理部21は、ベースバンド処理回路部20の各機能部を統括的に制御する制御装置及び演算装置であり、CPUやDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサーを有して構成される。処理部21は、衛星捕捉部211と、擬似距離誤差推定部213と、位置算出部215とを機能部として有する。   The processing unit 21 is a control device and an arithmetic device that collectively control each functional unit of the baseband processing circuit unit 20, and includes a processor such as a CPU or a DSP (Digital Signal Processor). The processing unit 21 includes a satellite capturing unit 211, a pseudorange error estimation unit 213, and a position calculation unit 215 as functional units.

衛星捕捉部211は、GPS衛星の捕捉を行う機能部である。具体的には、RF受信回路部11から出力されるデジタル化された受信信号に対して、キャリア除去及び相関演算のデジタル信号処理を実行して、GPS衛星を捕捉する。そして、相関演算結果に対するピーク判定を行い、受信キャリア信号のドップラー周波数や受信C/Aコードのコード位相をメジャメント情報として取得する。   The satellite capturing unit 211 is a functional unit that captures GPS satellites. Specifically, digital signal processing of carrier removal and correlation calculation is performed on the digitized reception signal output from the RF reception circuit unit 11 to capture a GPS satellite. Then, peak determination is performed on the correlation calculation result, and the Doppler frequency of the received carrier signal and the code phase of the received C / A code are acquired as measurement information.

また、衛星捕捉部211は、相関演算結果に基づいて航法データを復号する。受信キャリア信号の位相(キャリア位相)と、受信C/Aコードの位相(コード位相)とが検出され、相関がとれた状態になると、相関値の時間変化をもとに、航法データを構成する各ビット値をデコードすることができる。この位相同期は、例えば位相ロックループとして知られるPLL(Phase Locked Loop)により実現される。   Further, the satellite capturing unit 211 decodes the navigation data based on the correlation calculation result. When the phase of the received carrier signal (carrier phase) and the phase of the received C / A code (code phase) are detected and the correlation is established, the navigation data is constructed based on the time variation of the correlation value. Each bit value can be decoded. This phase synchronization is realized by, for example, a PLL (Phase Locked Loop) known as a phase locked loop.

衛星捕捉部211は、GPS衛星からGPS衛星信号を受信して、受信点からGPS衛星までの擬似距離の観測値である観測擬似距離を求める擬似距離観測部や、受信したGPS衛星信号のドップラー周波数を測定するドップラー測定部に相当する。   The satellite capturing unit 211 receives a GPS satellite signal from a GPS satellite and obtains an observation pseudorange that is an observation value of a pseudorange from the reception point to the GPS satellite, or a Doppler frequency of the received GPS satellite signal This corresponds to a Doppler measurement unit that measures.

擬似距離誤差推定部213は、上記の原理に従って、衛星捕捉部211により捕捉された各GPS衛星それぞれについて、携帯型電話機1(GPSアンテナ5)から当該GPS衛星までの擬似距離に含まれる誤差(擬似距離誤差)を推定する。   In accordance with the principle described above, the pseudorange error estimation unit 213 determines, for each GPS satellite captured by the satellite capture unit 211, an error (pseudomorphic) included in the pseudorange from the mobile phone 1 (GPS antenna 5) to the GPS satellite. Estimate the distance error.

擬似距離誤差推定部213は、衛星捕捉部211により測定されたドップラー周波数を用いて、擬似距離を予測した予測擬似距離を算出する擬似距離予測部や、観測擬似距離と予測擬似距離とを用いて、観測擬似距離に含まれている第1の誤差を推定する第1の誤差推定部に相当する。また、所与の受信位置を用いて、観測擬似距離に含まれている第2の誤差を推定する第2の誤差推定部や、第1の誤差と第2の誤差とを用いて、観測擬似距離に含まれている真正誤差を推定する真正誤差推定部に相当する。   The pseudo-range error estimation unit 213 uses a pseudo-range prediction unit that calculates a predicted pseudo-range predicted by using the Doppler frequency measured by the satellite capturing unit 211, and an observation pseudo-range and a predicted pseudo-distance. This corresponds to a first error estimation unit that estimates the first error included in the observation pseudorange. In addition, using a given reception position, a second error estimation unit that estimates a second error included in the observation pseudorange, or using the first error and the second error, This corresponds to a true error estimation unit that estimates the true error included in the distance.

位置算出部215は、衛星捕捉部211により捕捉された各GPS衛星に係るメジャメント情報や航法データ、時刻情報、衛星情報といった諸量や、擬似距離誤差推定部213により推定された擬似距離誤差を用いて、最小二乗法を適用した測位計算を行って携帯型電話機1の位置(位置座標)や時計誤差(クロックバイアス)を算出する。そして、算出した位置をホスト処理部30に出力するとともに、算出した時計誤差で時計部90を較正する。位置算出部215は、擬似距離誤差推定部213により推定された擬似距離誤差を期待値とする所定の擬似距離誤差分布と、観測擬似距離とを用いて、受信点の位置を算出する位置算出部に相当する。   The position calculation unit 215 uses various amounts such as measurement information, navigation data, time information, and satellite information related to each GPS satellite captured by the satellite capturing unit 211, and the pseudorange error estimated by the pseudorange error estimation unit 213. Then, the positioning calculation using the least square method is performed to calculate the position (position coordinates) and clock error (clock bias) of the mobile phone 1. Then, the calculated position is output to the host processing unit 30, and the clock unit 90 is calibrated with the calculated clock error. The position calculation unit 215 calculates the position of the reception point using a predetermined pseudo distance error distribution having the pseudo distance error estimated by the pseudo distance error estimation unit 213 as an expected value and the observation pseudo distance. It corresponds to.

記憶部23は、ベースバンド処理回路部20のシステムプログラムや、衛星捕捉機能、擬似距離誤差推定機能、位置算出機能といった各種機能を実現するための各種プログラム、データ等を記憶する。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。   The storage unit 23 stores a system program of the baseband processing circuit unit 20, various programs for realizing various functions such as a satellite acquisition function, a pseudorange error estimation function, and a position calculation function, data, and the like. In addition, it has a work area for temporarily storing data being processed and results of various processes.

記憶部23には、プログラムとして、処理部21により読み出され、第1のベースバンド処理(図13参照)として実行される第1のベースバンド処理プログラム231が記憶されている。また、第1のベースバンド処理プログラム231は、擬似距離誤差推定処理(図14参照)として実行される擬似距離誤差推定プログラム2311をサブルーチンとして含む。   The storage unit 23 stores a first baseband processing program 231 that is read by the processing unit 21 and executed as the first baseband processing (see FIG. 13) as a program. The first baseband processing program 231 includes a pseudorange error estimation program 2311 executed as a pseudorange error estimation process (see FIG. 14) as a subroutine.

また、記憶部23には、主要なデータとして、捕捉した各GPS衛星に係る衛星別データ234と、測位結果データ239とが記憶される。各衛星別データ234には、当該GPS衛星に係るメジャメント情報235と、衛星情報236と、擬似距離誤差推定用諸量237と、擬似距離誤差分布238とが含まれる。   In addition, the storage unit 23 stores, as main data, satellite-specific data 234 related to each captured GPS satellite and positioning result data 239. Each satellite data 234 includes measurement information 235 relating to the GPS satellite, satellite information 236, pseudo-range error estimation quantities 237, and pseudo-range error distribution 238.

メジャメント情報235は、当該GPS衛星について、受信したGPS衛星信号のコード位相やドップラー周波数といった情報である。衛星情報236は、当該GPS衛星の位置や速度、移動方向といった情報である。   The measurement information 235 is information such as the code phase of the received GPS satellite signal and the Doppler frequency for the GPS satellite. The satellite information 236 is information such as the position, velocity, and movement direction of the GPS satellite.

擬似距離誤差推定用諸量237は、擬似距離誤差の推定で用いる各諸量である。原理で説明した観測擬似距離“C(T)”や予測擬似距離“P(T)”、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”、第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”、擬似距離誤差オフセット値“Eoffset(T)”、擬似距離誤差オフセット平均値“aveEoffset(T)”、擬似距離誤差推定値“Eestimate(T)”といった諸量がこれに含まれる。 The pseudo distance error estimation quantities 237 are various quantities used in the estimation of the pseudo distance error. The observed pseudorange “C (T)”, the predicted pseudorange “P (T)”, the first pseudorange estimation error “E (T)”, and the second pseudorange estimation error “Z (T)” described in the principle. These include various quantities such as “, pseudo-range error offset value“ E offset (T) ”, pseudo-range error offset average value“ aveE offset (T) ”, and pseudo-range error estimated value“ E estimate (T) ”.

擬似距離誤差分布238は、図1で図示・説明した擬似距離誤差分布238であり、擬似距離誤差期待値238Aと、擬似距離誤差標準偏差238Bとがこれに含まれる。擬似距離誤差期待値238Aには、擬似距離誤差推定処理で推定された擬似距離誤差推定値“Eestimate(T)”が設定される。また、擬似距離誤差標準偏差238Bには、固定値(例えば“1”)が設定される。 The pseudorange error distribution 238 is the pseudorange error distribution 238 shown and described in FIG. 1, and includes a pseudorange error expected value 238A and a pseudorange error standard deviation 238B. The pseudo distance error estimated value “E estimate (T)” estimated by the pseudo distance error estimation process is set in the pseudo distance error expected value 238A. Also, a fixed value (for example, “1”) is set in the pseudo distance error standard deviation 238B.

測位結果データ239は、測位計算の結果として得られたデータであり、携帯型電話機1の位置や時計誤差がこれに含まれる。   The positioning result data 239 is data obtained as a result of the positioning calculation, and includes the position of the mobile phone 1 and a clock error.

2−1−2.処理の流れ
図13は、記憶部23に記憶されている第1のベースバンド処理プログラム231が処理部21により読み出されることで、ベースバンド処理回路部20において実行される第1のベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。
2-1-2. Process Flow FIG. 13 shows the first baseband processing executed in the baseband processing circuit unit 20 when the processing unit 21 reads out the first baseband processing program 231 stored in the storage unit 23. It is a flowchart which shows a flow.

最初に、処理部21は、捕捉対象衛星選定処理を行う(ステップA1)。具体的には、時計部90で計時されている現在時刻において天空に位置するGPS衛星を、アルマナックやエフェメリス等の衛星軌道データを用いて判定して、捕捉対象衛星に選定する。そして、衛星捕捉部211は、各捕捉対象衛星それぞれについてループAの処理を行う(ステップA3〜A17)。   First, the processing unit 21 performs acquisition target satellite selection processing (step A1). Specifically, a GPS satellite positioned in the sky at the current time measured by the clock unit 90 is determined using satellite orbit data such as almanac and ephemeris, and selected as a capture target satellite. Then, the satellite capturing unit 211 performs loop A processing for each capture target satellite (steps A3 to A17).

ループAの処理では、衛星捕捉部211は、当該捕捉対象衛星について、RF受信回路部11から入力した受信信号に対してキャリア除去や相関演算等のデジタル信号処理を行ってGPS衛星信号を捕捉する(ステップA5)。そして、相関演算の結果を用いて、捕捉したGPS衛星信号に係るコード位相やドップラー周波数を測定し、メジャメント情報235として衛星別データ234に記憶させる(ステップA7)。   In the process of loop A, the satellite capturing unit 211 captures a GPS satellite signal by performing digital signal processing such as carrier removal and correlation calculation on the received signal input from the RF receiving circuit unit 11 for the capturing target satellite. (Step A5). Then, using the result of the correlation calculation, the code phase and the Doppler frequency related to the captured GPS satellite signal are measured, and stored as measurement information 235 in the satellite-specific data 234 (step A7).

また、衛星捕捉部211は、GPS衛星信号を捕捉することで取得した航法データと時刻情報とを用いて、当該捕捉対象衛星の位置や速度、移動方向といった衛星情報236を算出し、衛星別データ234に記憶させる(ステップA9)。そして、処理部21は、記憶部23に記憶された擬似距離誤差推定プログラム2311に従って、擬似距離誤差推定処理を行う(ステップA11)。   In addition, the satellite capturing unit 211 calculates satellite information 236 such as the position, velocity, and moving direction of the capture target satellite using the navigation data and time information acquired by capturing the GPS satellite signal, and the satellite-specific data. It memorize | stores in 234 (step A9). Then, the processing unit 21 performs pseudorange error estimation processing according to the pseudorange error estimation program 2311 stored in the storage unit 23 (step A11).

図14は、擬似距離誤差推定処理の流れを示すフローチャートである。
擬似距離誤差推定部213は、メジャメント情報235に含まれるコード位相を用いて擬似距離を求め、観測擬似距離“C(T)”として擬似距離誤差推定用諸量237に記憶させる(ステップB1)。
FIG. 14 is a flowchart showing the flow of the pseudo-range error estimation process.
The pseudorange error estimation unit 213 obtains a pseudorange using the code phase included in the measurement information 235, and stores the pseudorange in the pseudorange error estimation quantities 237 as the observed pseudorange “C (T)” (step B1).

また、擬似距離誤差推定部213は、メジャメント情報235に含まれるドップラー周波数を用いて、式(2)に従って視線速度“VR”を算出する(ステップB3)。そして、算出した視線速度“VR”を用いて、式(4)に従って擬似距離を予測し、予測擬似距離“P(T)”として擬似距離誤差推定用諸量237に記憶させる(ステップB5)。 Further, the pseudorange error estimation unit 213 calculates the line-of-sight velocity “V R ” according to the equation (2) using the Doppler frequency included in the measurement information 235 (step B3). Then, using the calculated line-of-sight velocity “V R ”, a pseudo distance is predicted according to the equation (4), and stored in the pseudo distance error estimation quantities 237 as a predicted pseudo distance “P (T)” (step B5). .

次いで、擬似距離誤差推定部213は、観測擬似距離“C(T)”と予測擬似距離“P(T)”とを用いて、式(5)に従って観測擬似距離に含まれている第1の誤差を推定し、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”として擬似距離誤差推定用諸量237に記憶させる(ステップB7)。   Next, the pseudorange error estimation unit 213 uses the observed pseudorange “C (T)” and the predicted pseudorange “P (T)”, and includes the first pseudorange included in the observed pseudorange according to Equation (5). The error is estimated and stored in the pseudo distance error estimation quantities 237 as the first pseudo distance estimation error “E (T)” (step B7).

その後、擬似距離誤差推定部213は、測位結果データ239に含まれる位置及び時計誤差を用いて、式(7)に従って観測擬似距離に含まれている第2の誤差を推定し、第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”として擬似距離誤差推定用諸量237に記憶させる(ステップB9)。   Thereafter, the pseudo distance error estimation unit 213 estimates the second error included in the observation pseudo distance according to the equation (7) using the position and the clock error included in the positioning result data 239, and the second pseudo distance error estimation unit 213 estimates the second error included in the observation pseudo distance. The distance estimation error “Z (T)” is stored in the pseudo distance error estimation quantities 237 (step B9).

次いで、擬似距離誤差推定部213は、第1の擬似距離推定誤差“E(T)”及び第2の擬似距離推定誤差“Z(T)”を用いて、式(8)に従って擬似距離推定誤差の差分を算出し、擬似距離誤差オフセット値“Eoffset(T)”として擬似距離誤差推定用諸量237に記憶させる(ステップB11)。 Next, the pseudo-range error estimation unit 213 uses the first pseudo-range estimation error “E (T)” and the second pseudo-range estimation error “Z (T)” according to Equation (8). Is calculated and stored in the pseudo-range error estimation quantities 237 as a pseudo-range error offset value “E offset (T)” (step B11).

そして、擬似距離誤差推定部213は、擬似距離誤差推定用諸量237に記憶された所定のオフセット平均期間分の擬似距離誤差オフセット値“Eoffset(T)”を平均し、その結果を擬似距離誤差オフセット平均値“aveEoffset(T)”として擬似距離誤差推定用諸量237に記憶させる(ステップB13)。 Then, the pseudo distance error estimation unit 213 averages the pseudo distance error offset value “E offset (T)” for a predetermined offset average period stored in the pseudo distance error estimation quantities 237, and the result is the pseudo distance. The error distance average value “aveE offset (T)” is stored in the pseudo-range error estimation quantities 237 (step B13).

最終的に、擬似距離誤差推定部213は、擬似距離誤差オフセット平均値“aveEoffset(T)”を用いて、式(9)に従って第1の擬似距離推定誤差“E(T)”を補正し、その結果を擬似距離誤差推定値“Eestimate(T)”として擬似距離誤差推定用諸量237に記憶させる(ステップB15)。そして、擬似距離誤差推定部213は、擬似距離誤差推定処理を終了する。 Finally, the pseudorange error estimation unit 213 uses the pseudorange error offset average value “aveE offset (T)” to correct the first pseudorange estimation error “E (T)” according to Equation (9). The result is stored in the pseudo-range error estimation quantities 237 as a pseudo-range error estimate “E estimate (T)” (step B15). Then, the pseudo distance error estimation unit 213 ends the pseudo distance error estimation process.

図13の第1のベースバンド処理に戻り、処理部21は、擬似距離誤差推定処理で求めた擬似距離誤差推定値“Eestimate(T)”を擬似距離誤差期待値238Aとして設定する(ステップA13)。そして、処理部21は、設定した擬似距離誤差期待値238Aと、所定の擬似距離誤差標準偏差238Bとに基づき、当該捕捉対象衛星の擬似距離誤差分布238を設定した後(ステップA15)、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。全ての捕捉対象衛星についてステップA5〜A15の処理を行ったならば、処理部21は、ループAの処理を終了する(ステップA17)。 Returning to the first baseband process of FIG. 13, the processing unit 21 sets the pseudorange error estimated value “E estimate (T)” obtained by the pseudorange error estimation process as the pseudorange error expected value 238A (step A13). ). Then, the processing unit 21 sets the pseudorange error distribution 238 of the capture target satellite based on the set pseudorange error expected value 238A and the predetermined pseudorange error standard deviation 238B (step A15), and then Transfer processing to the target satellite. If the processing of steps A5 to A15 has been performed for all the capture target satellites, the processing unit 21 ends the processing of loop A (step A17).

その後、位置算出部215が、位置算出処理を行う(ステップA19)。具体的には、各捕捉対象衛星についてステップA15で設定した擬似距離誤差分布238と、各捕捉対象衛星についてステップB1で求めた観測擬似距離とを用いて、最小二乗法を適用した測位計算を行って携帯型電話機1の位置(位置座標)及び時計誤差(クロックバイアス)を近似的に求める。そして、測位結果を測位結果データ239に記憶させる。   Thereafter, the position calculation unit 215 performs position calculation processing (step A19). Specifically, positioning calculation using the least square method is performed using the pseudorange error distribution 238 set in step A15 for each capture target satellite and the observed pseudorange obtained in step B1 for each capture target satellite. Thus, the position (positional coordinates) and clock error (clock bias) of the mobile phone 1 are approximately obtained. Then, the positioning result is stored in the positioning result data 239.

次いで、処理部21は、位置算出処理で算出した位置をホスト処理部30に出力する(ステップA21)。そして、処理部21は、処理を終了するか否かを判定し(ステップA23)、まだ終了しないと判定した場合は(ステップA23;No)、ステップA1に戻る。また、処理を終了すると判定した場合は(ステップA23;Yes)、第1のベースバンド処理を終了する。   Next, the processing unit 21 outputs the position calculated in the position calculation process to the host processing unit 30 (step A21). And the process part 21 determines whether a process is complete | finished (step A23), and when it determines with not complete | finishing yet (step A23; No), it returns to step A1. If it is determined that the process is to be terminated (step A23; Yes), the first baseband process is terminated.

2−1−3.実験結果
図15は、上記の位置算出方法で測位計算を行った実験結果の一例を示すグラフである。グラフの横方向は東西方向の位置算出精度を示し、縦方向は南北方向の位置算出精度を示す。グラフの中心が位置誤差“0[メートル]”に相当し、グラフの中心に近いほど位置算出精度が高いことを意味する。従来の手法で測位計算を行った場合の位置誤差を白ダイヤのプロットで示し、本実施形態の手法で測位計算を行った場合の位置誤差を黒ダイヤのプロットで示す。
2-1-3. Experimental Results FIG. 15 is a graph showing an example of experimental results obtained by performing positioning calculation using the above-described position calculation method. The horizontal direction of the graph indicates the position calculation accuracy in the east-west direction, and the vertical direction indicates the position calculation accuracy in the north-south direction. The center of the graph corresponds to a position error “0 [meter]”, and the closer to the center of the graph, the higher the position calculation accuracy. The position error when the positioning calculation is performed by the conventional method is shown by a white diamond plot, and the position error when the positioning calculation is performed by the method of this embodiment is shown by the black diamond plot.

図15のグラフを見ると、従来の手法では、位置誤差を示すプロットが全体的に広くばらついており、位置算出精度が低くなっていることがわかる。それに対し、本実施形態の手法では、位置誤差を示すプロットが全体的に中心部分に集中しており、従来の手法と比べて位置算出精度が向上していることがわかる。これにより、本実施形態の位置算出方法の有効性が実証された。   From the graph of FIG. 15, it can be seen that, with the conventional method, the plot showing the position error varies widely as a whole, and the position calculation accuracy is low. On the other hand, in the method of the present embodiment, the plot indicating the position error is concentrated on the central portion as a whole, and it can be seen that the position calculation accuracy is improved as compared with the conventional method. Thereby, the effectiveness of the position calculation method of this embodiment was proved.

2−1−4.作用効果
ベースバンド処理回路部20において、衛星捕捉部211は、GPS衛星から受信したGPS衛星信号を用いて、GPSアンテナ5からGPS衛星までの観測擬似距離を求める。また、衛星捕捉部211は、受信したGPS衛星信号のドップラー周波数を測定する。擬似距離誤差推定部213は、衛星捕捉部211により測定されたドップラー周波数を用いて予測擬似距離を算出し、観測擬似距離と予測擬似距離とを用いて、観測擬似距離に含まれている第1の擬似距離推定誤差を推定する。
2-1-4. Action In the baseband processing circuit unit 20, the satellite capturing unit 211 obtains an observation pseudo distance from the GPS antenna 5 to the GPS satellite using a GPS satellite signal received from the GPS satellite. In addition, the satellite capturing unit 211 measures the Doppler frequency of the received GPS satellite signal. The pseudorange error estimation unit 213 calculates a predicted pseudorange using the Doppler frequency measured by the satellite capturing unit 211, and uses the observed pseudorange and the predicted pseudorange to include the first pseudorange distance included in the observed pseudorange. Is estimated.

その一方で、擬似距離誤差推定部213は、位置算出部215が測位計算を行って取得した携帯型電話機1の位置及び時計誤差を用いて、観測擬似距離に含まれている第2の擬似距離推定誤差を推定する。そして、推定した第1及び第2の擬似距離推定誤差を用いて、観測擬似距離に含まれている真正誤差を推定する。測位結果を利用することで、観測擬似距離に含まれている誤差を高い正確性で推定することができる。その上で、第2の擬似距離推定誤差を用いて第1の擬似距離推定誤差を補正することで、観測擬似距離に含まれている真正誤差を正しく推定することができる。   On the other hand, the pseudo distance error estimation unit 213 uses the position and clock error of the mobile phone 1 obtained by the position calculation unit 215 to perform the positioning calculation, and uses the second pseudo distance included in the observation pseudo distance. Estimate the estimation error. Then, the true error included in the observed pseudorange is estimated using the estimated first and second pseudorange estimation errors. By using the positioning result, the error included in the observation pseudorange can be estimated with high accuracy. Then, by correcting the first pseudo distance estimation error using the second pseudo distance estimation error, it is possible to correctly estimate the true error included in the observation pseudo distance.

また、GPS衛星毎に擬似距離誤差を推定して擬似距離誤差の期待値を設定することで、GPS衛星毎に擬似距離誤差分布を定義することができる。そして、各GPS衛星それぞれについて定義された擬似距離誤差分布と、各衛星それぞれについて観測された観測擬似距離とを用いて、例えば最小二乗法を適用した測位計算を行う。これにより、マルチパス環境や屋内環境といった、擬似距離誤差の分布が期待値ゼロの正規分布に従うとは限らない環境においても、位置算出を正確に行うことが可能となる。   Further, by estimating the pseudorange error for each GPS satellite and setting the expected value of the pseudorange error, the pseudorange error distribution can be defined for each GPS satellite. Then, using the pseudorange error distribution defined for each GPS satellite and the observed pseudorange observed for each satellite, for example, positioning calculation using the least square method is performed. Thereby, even in an environment such as a multipath environment or an indoor environment where the pseudo-range error distribution does not always follow a normal distribution with an expected value of zero, position calculation can be performed accurately.

2−2.第2実施例
2−2−1.記憶部のデータ構成
図16は、第2実施例に係るベースバンド処理回路部20の記憶部23のデータ構成の一例を示す図である。なお、第1実施例に係る図12のベースバンド処理回路部20の記憶部23と同一のデータについては、同一の符号を付して説明を省略する。
2-2. Second Example 2-2-1. Data Configuration of Storage Unit FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a data configuration of the storage unit 23 of the baseband processing circuit unit 20 according to the second embodiment. Note that the same reference numerals are assigned to the same data as the storage unit 23 of the baseband processing circuit unit 20 of FIG. 12 according to the first embodiment, and the description thereof is omitted.

記憶部23には、プログラムとして、処理部21により読み出され、第2のベースバンド処理(図18参照)として実行される第2のベースバンド処理プログラム231Bが記憶されている。第2のベースバンド処理プログラム231Bは、擬似距離誤差推定プログラム2311をサブルーチンとして含む。   The storage unit 23 stores a second baseband processing program 231B that is read by the processing unit 21 and executed as the second baseband processing (see FIG. 18) as a program. The second baseband processing program 231B includes a pseudorange error estimation program 2311 as a subroutine.

また、記憶部23には、主要なデータとして、擬似距離誤差標準偏差モデルデータ232と、モデル選択条件テーブル233と、衛星別データ234と、測位結果データ239とが記憶される。   Further, the storage unit 23 stores, as main data, pseudorange error standard deviation model data 232, model selection condition table 233, satellite-specific data 234, and positioning result data 239.

擬似距離誤差標準偏差モデルデータ232は、擬似距離誤差分布238の擬似距離誤差標準偏差238Bとして設定する擬似距離誤差標準偏差に係るモデル(以下、「擬似距離誤差標準偏差モデル」と称す。)が定義されたデータである。   The pseudo distance error standard deviation model data 232 is defined by a model related to a pseudo distance error standard deviation set as the pseudo distance error standard deviation 238B of the pseudo distance error distribution 238 (hereinafter referred to as “pseudo distance error standard deviation model”). Data.

本実施例では、擬似距離誤差標準偏差モデルは、GPS衛星信号の信号品質と擬似距離誤差標準偏差とを対応付けたモデルとして定義される。信号品質は、GPS衛星信号を受信した信号の品質であり、例えば信号対雑音比SNR(Signal to Noise Ratio)や交差偏波比XPR(Cross Polarization Power Ratio)、IQ相関値から算出可能な相関パワー値といった信号品質指標値で表される。   In the present embodiment, the pseudorange error standard deviation model is defined as a model in which the signal quality of the GPS satellite signal is associated with the pseudorange error standard deviation. The signal quality is the quality of a signal received from a GPS satellite signal. For example, the correlation power that can be calculated from a signal-to-noise ratio SNR (Signal to Noise Ratio), a cross polarization ratio XPR (Cross Polarization Power Ratio), and an IQ correlation value. It is represented by a signal quality index value such as a value.

SN比は、例えば次式(10)に従って算出される。
SNR=PS/PN ・・・(10)
但し、「PS」は相関演算の結果として得られる相関値のうちのピーク相関値である。「PN」はピーク位相から所定位相(例えば1チップ)離れた位相における相関値である。SN比が大きいほど、信号品質が高いことを意味する。
The SN ratio is calculated, for example, according to the following formula (10).
SNR = P S / P N (10)
However, “P S ” is a peak correlation value among the correlation values obtained as a result of the correlation calculation. “P N ” is a correlation value at a phase separated from the peak phase by a predetermined phase (for example, one chip). Higher signal-to-noise ratio means higher signal quality.

また、XPRは、例えば次式(11)に従って算出される。
XPR=(PS−PN)/PS ・・・(11)
但し、XPRは“1”に近いほど信号品質が高いことを意味する。
XPR is calculated according to the following equation (11), for example.
XPR = (P S −P N ) / P S (11)
However, XPR means that the closer to “1”, the higher the signal quality.

図17は、擬似距離誤差標準偏差モデルの一例を示す図である。図17(A)は、屋内で衛星の見通しが悪い環境に対応する屋内モデルAの一例である。図17(B)は、屋内で衛星の見通しが良い環境に対応する屋内モデルBの一例である。また、図17(C)は、屋外環境に対応する屋外モデルの一例である。   FIG. 17 is a diagram illustrating an example of the pseudorange error standard deviation model. FIG. 17A is an example of an indoor model A corresponding to an environment where the satellite view is poor indoors. FIG. 17B is an example of an indoor model B corresponding to an environment where the satellite view is good indoors. FIG. 17C is an example of an outdoor model corresponding to an outdoor environment.

各図において、横軸は信号品質指標値(ここではSNR)であり、縦軸は擬似距離誤差標準偏差“σ”(単位はメートル)である。信号品質指標値の数値範囲は、測位環境に応じて概ね定まる。測位環境が良好であるほど、信号品質指標値はより大きな値をとり得るため、信号品質指標値の数値範囲は広くなる。そのため、図17では、横軸の信号品質指標値のスケールをモデル毎に変えて図示している。   In each figure, the horizontal axis is a signal quality index value (here, SNR), and the vertical axis is a pseudorange error standard deviation “σ” (unit is meter). The numerical range of the signal quality index value is generally determined according to the positioning environment. The better the positioning environment, the larger the signal quality index value, and thus the larger the numerical range of the signal quality index value. Therefore, in FIG. 17, the scale of the signal quality index value on the horizontal axis is changed for each model.

図17を見ると、何れの擬似距離誤差標準偏差モデルも、信号品質指標値が大きくなるほど、擬似距離誤差標準偏差が減衰する変化傾向を示すことがわかる。しかし、その減衰の程度は測位環境に応じて異なる。屋外モデルでは、信号品質指標値が増加すると、擬似距離誤差標準偏差はほぼゼロまで減少するため、減衰の程度は大きいと言える。屋内モデルBも、屋外モデルほどではないものの、擬似距離誤差標準偏差がゼロ近傍まで減衰する。しかし、屋内モデルAでは、信号品質指標値が増加しても、擬似距離誤差標準偏差はそれほど減衰しないことがわかる。   Referring to FIG. 17, it can be seen that any of the pseudorange error standard deviation models shows a changing tendency in which the pseudorange error standard deviation decreases as the signal quality index value increases. However, the degree of attenuation varies depending on the positioning environment. In the outdoor model, when the signal quality index value increases, the pseudorange error standard deviation decreases to almost zero, so it can be said that the degree of attenuation is large. Although the indoor model B is not as large as the outdoor model, the pseudo-range error standard deviation attenuates to near zero. However, in the indoor model A, it can be seen that even if the signal quality index value increases, the pseudorange error standard deviation does not attenuate so much.

このように、擬似距離誤差標準偏差の減衰の程度は測位環境毎に異なり得るため、測位環境別に擬似距離誤差標準偏差モデルを定めることが適切である。具体的には、測位環境別に、擬似距離誤差のサンプルデータを収集する。そして、収集した擬似距離誤差のサンプルデータを、信号品質別に複数の正規分布に分類し、各正規分布の標準偏差を求めることで、信号品質指標値対擬似距離誤差標準偏差のモデルを得る。   As described above, since the degree of attenuation of the pseudorange error standard deviation may be different for each positioning environment, it is appropriate to define a pseudorange error standard deviation model for each positioning environment. Specifically, sample data of pseudorange errors is collected for each positioning environment. Then, the collected pseudo distance error sample data is classified into a plurality of normal distributions according to signal quality, and a standard deviation of each normal distribution is obtained to obtain a model of signal quality index value versus pseudo distance error standard deviation.

モデル選択条件テーブル233は、何れの測位環境において何れの擬似距離誤差標準偏差モデルを選択するかの条件が定められたテーブルである。   The model selection condition table 233 is a table in which conditions for selecting which pseudo-range error standard deviation model is to be selected in which positioning environment.

2−2−2.処理の流れ
図18は、記憶部23に記憶されている第2のベースバンド処理プログラム231Bが処理部21により読み出されることで、ベースバンド処理回路部20において実行される第2のベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。なお、図13の第1のベースバンド処理と同一のステップについては同一の符号を付して説明を省略し、第1のベースバンド処理とは異なるステップを中心に説明する。
2-2-2. Process Flow FIG. 18 shows the second baseband processing executed in the baseband processing circuit unit 20 by reading out the second baseband processing program 231B stored in the storage unit 23 by the processing unit 21. It is a flowchart which shows a flow. Note that the same steps as those in the first baseband processing in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted, and steps different from those in the first baseband processing will be mainly described.

処理部21は、ステップA1の後、例えば前回のGPS衛星の捕捉結果に基づいて、現在の測位環境を判定する(ステップC2)。測位環境の判定は、例えば、(A)信号強度、(B)衛星天空配置、(C)可視衛星数、といった複数の要素を総合的に考慮することで実現すると好適である。   After step A1, the processing unit 21 determines the current positioning environment based on, for example, the previous GPS satellite acquisition result (step C2). The determination of the positioning environment is preferably realized by comprehensively considering a plurality of factors such as (A) signal intensity, (B) satellite sky arrangement, and (C) the number of visible satellites.

(A)信号強度は、受信したGPS衛星信号の強さである。(B)衛星天空配置は、天空におけるGPS衛星のばらつき具合を示す指標値であり、例えばPDOP(Position Dilution Of Precision)値で表される。GPS衛星のばらつきが大きいほど、PDOP値は小さくなる。(C)可視衛星数は、受信点の天空に位置し、受信点で観測可能なGPS衛星の数である。信号強度が強く、衛星天空配置が良く、可視衛星数が多いほど、測位環境は良好であると判断できる。   (A) The signal strength is the strength of the received GPS satellite signal. (B) The satellite sky arrangement is an index value indicating the degree of variation of GPS satellites in the sky, and is represented by, for example, a PDOP (Position Dilution Of Precision) value. The greater the variation of GPS satellites, the smaller the PDOP value. (C) The number of visible satellites is the number of GPS satellites that are located in the sky at the reception point and can be observed at the reception point. It can be judged that the positioning environment is better as the signal intensity is stronger, the satellite sky arrangement is better, and the number of visible satellites is larger.

処理部21は、各捕捉対象衛星について行うループAの処理において、擬似距離誤差期待値238Aを設定した後(ステップA13)、記憶部23のモデル選択条件テーブル233を参照し、記憶部23に記憶された擬似距離誤差標準偏差モデルデータ232の中から、ステップC2で判定した測位環境に対応する擬似距離誤差標準偏差モデルを選択する(ステップC10)。   The processing unit 21 sets the expected pseudorange error value 238A (step A13) in the processing of the loop A performed for each acquisition target satellite, and then stores it in the storage unit 23 with reference to the model selection condition table 233 in the storage unit 23. A pseudo distance error standard deviation model corresponding to the positioning environment determined in step C2 is selected from the pseudo distance error standard deviation model data 232 (step C10).

次いで、処理部21は、当該捕捉対象衛星から受信したGPS衛星信号の信号品質指標値を算出する(ステップC12)。そして、処理部21は、ステップC10で選択した擬似距離誤差標準偏差モデルと、ステップC12で算出した信号品質指標値とを用いて、擬似距離誤差標準偏差238Bを設定する(ステップC14)。   Next, the processing unit 21 calculates a signal quality index value of a GPS satellite signal received from the capture target satellite (step C12). Then, the processing unit 21 sets the pseudo distance error standard deviation 238B using the pseudo distance error standard deviation model selected in Step C10 and the signal quality index value calculated in Step C12 (Step C14).

その後、処理部21は、ステップA13で設定した擬似距離誤差期待値238Aと、ステップC14で設定した擬似距離誤差標準偏差238Bとに基づき、当該捕捉対象衛星の擬似距離誤差分布238を設定する(ステップC16)。そして、処理部21は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。   Thereafter, the processing unit 21 sets the pseudorange error distribution 238 of the capture target satellite based on the pseudorange error expected value 238A set in Step A13 and the pseudorange error standard deviation 238B set in Step C14 (Step S13). C16). And the process part 21 transfers a process to the following acquisition object satellite.

2−2−3.作用効果
第2実施例では、測位環境別に定義された擬似距離誤差標準偏差モデルと、受信したGPS衛星信号の信号品質とに基づいて、擬似距離誤差標準偏差を設定する。これにより、測位環境に見合った適切な擬似距離誤差分布を設定することができる。また、擬似距離誤差期待値及び擬似距離誤差標準偏差を衛星毎に個別に設定することで、擬似距離誤差分布を衛星毎に適正化し、位置算出の正確性をより一層向上させることができる。
2-2-3. In the second embodiment, the pseudorange error standard deviation is set based on the pseudorange error standard deviation model defined for each positioning environment and the signal quality of the received GPS satellite signal. Thereby, it is possible to set an appropriate pseudorange error distribution suitable for the positioning environment. Moreover, by setting the pseudo range error expected value and the pseudo range error standard deviation individually for each satellite, the pseudo range error distribution can be optimized for each satellite, and the accuracy of position calculation can be further improved.

3.変形例
本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明する。
3. Modifications Embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Hereinafter, modified examples will be described.

3−1.予測擬似距離の算出
受信周波数には、ドップラー周波数の他に、GPS受信機のクロックのドリフトによる周波数ズレが含まれる。そのため、ドップラー周波数だけではなく、クロックドリフトも考慮して予測擬似距離“P(T)”を算出すると好適である。この場合は、式(1)及び(2)において、ドップラー周波数“fd”と併せてクロックドリフト“fdrift”を加味して視線速度“VR”を算出し、式(4)に従って予測擬似距離“P(T)”を算出すればよい。
3-1. Calculation of predicted pseudorange In addition to the Doppler frequency, the reception frequency includes a frequency shift due to a clock drift of the GPS receiver. Therefore, it is preferable to calculate the predicted pseudorange “P (T)” in consideration of not only the Doppler frequency but also clock drift. In this case, in the equations (1) and (2), the line-of-sight velocity “V R ” is calculated in consideration of the clock drift “f drift ” together with the Doppler frequency “f d ”, The distance “P (T)” may be calculated.

また、上記の実施形態では、測定したドップラー周波数“fd”を用いて視線速度“VR”を算出したが、測位結果を利用して視線速度“VR“を算出することも可能である。つまり、過去に測位結果として取得したGPS受信機の位置ベクトルを時間微分してGPS受信機の速度ベクトルを算出する。そして、算出したGPS受信機の速度ベクトルとGPS衛星の速度ベクトルとを用いて、GPS受信機とGPS衛星との相対速度ベクトルを算出する。そして、相対速度ベクトルを視線方向に投影することで、視線速度(視線速度ベクトル)“VR”が算出できる。このようにして算出した視線速度“VR”を用いることによっても、式(4)から予測擬似距離“P(T)”を算出することができる。 In the above embodiment, the line-of-sight velocity “V R ” is calculated using the measured Doppler frequency “f d ”, but it is also possible to calculate the line-of-sight velocity “V R ” using the positioning result. . That is, the position vector of the GPS receiver acquired as a positioning result in the past is time-differentiated to calculate the velocity vector of the GPS receiver. Then, a relative velocity vector between the GPS receiver and the GPS satellite is calculated using the calculated velocity vector of the GPS receiver and the velocity vector of the GPS satellite. Then, by projecting the relative velocity vector in the line-of-sight direction, the line-of-sight velocity (gaze velocity vector) “V R ” can be calculated. The predicted pseudorange “P (T)” can be calculated from the equation (4) also by using the line-of-sight velocity “V R ” calculated in this way.

3−2.所与の受信位置
上記の実施形態では、測位計算で求められたGPS受信機の位置を所与の受信位置として、観測擬似距離に含まれている第2の誤差(第2の擬似距離推定誤差)を推定した。しかし、所与の受信位置として用いる位置がこれに限られないことは勿論である。
3-2. Given reception position In the above embodiment, the position of the GPS receiver determined by the positioning calculation is used as the given reception position, and the second error (second pseudo distance estimation error) included in the observed pseudorange. ) Was estimated. However, it goes without saying that the position used as a given reception position is not limited to this.

例えば、サーバーアシストを利用して取得した位置(基地局位置や受信点位置)を所与の受信位置として、第2の擬似距離推定誤差を推定してもよい。また、電子機器の使用者(ユーザー)によって操作入力された地点や場所に相当する位置を所与の受信位置として、第2の擬似距離推定誤差を推定してもよい。ある程度の正確性が保証される受信位置であれば、任意の受信位置を用いて第2の擬似距離推定誤差を推定可能である。   For example, the second pseudo-range estimation error may be estimated using a position (base station position or reception point position) acquired using server assist as a given reception position. In addition, the second pseudo-range estimation error may be estimated with a position corresponding to a point or place operated and input by a user (user) of the electronic device as a given reception position. The second pseudo-range estimation error can be estimated using an arbitrary reception position as long as the reception position guarantees a certain degree of accuracy.

また、上記の実施形態では、受信位置の他にクロックバイアスも加味して第2の擬似距離推定誤差を推定したが、クロックバイアスの値を知ることができない場合には、式(7)において受信位置のみを用いて第2の擬似距離推定誤差を推定することとしてもよい。   In the above embodiment, the second pseudo-range estimation error is estimated by taking into account the clock bias in addition to the reception position. However, if the clock bias value cannot be known, the reception is performed in Expression (7). The second pseudo distance estimation error may be estimated using only the position.

3−3.第1の擬似距離推定誤差の補正
上記の実施形態では、所定期間分の擬似距離誤差オフセット値を単純に算術平均した擬似距離誤差オフセット平均値を用いて第1の擬似距離推定誤差を補正したが、補正方法はこれに限られない。例えば、所定期間分の擬似距離誤差オフセット値に重み付けをして加重平均を行い、その加重平均結果を用いて補正してもよい。この場合、GPS衛星信号の信号強度や受信環境等に基づいて擬似距離誤差オフセット値の信頼性を判定し、信頼性が高いと判定した擬似距離誤差オフセット値の重みを高く設定して加重平均すると効果的である。また、平均値を用いるのではなく、所定期間分の擬似距離誤差オフセット値のうちの中央値を用いて補正するなどしてもよい。
3-3. Correction of First Pseudo Distance Estimation Error In the above embodiment, the first pseudo distance estimation error is corrected using a pseudo distance error offset average value obtained by simply arithmetically averaging the pseudo distance error offset values for a predetermined period. The correction method is not limited to this. For example, a weighted average may be performed by weighting the pseudo distance error offset value for a predetermined period, and the weighted average result may be used for correction. In this case, the reliability of the pseudorange error offset value is determined based on the signal strength of the GPS satellite signal, the reception environment, etc., and the weight of the pseudorange error offset value determined to be high is set to a high weighted average. It is effective. Moreover, you may correct | amend using the median value of the pseudo | simulation distance error offset values for a predetermined period instead of using an average value.

3−4.電子機器
上記の実施例では、電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な電子機器はこれに限られるわけではない。例えば、カーナビゲーション装置や携帯型ナビゲーション装置、パソコン、PDA(Personal Digital Assistant)、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。
3-4. Electronic Device In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a mobile phone which is a kind of electronic device has been described as an example. However, an electronic device to which the present invention can be applied is not limited thereto. For example, the present invention can be similarly applied to other electronic devices such as a car navigation device, a portable navigation device, a personal computer, a PDA (Personal Digital Assistant), and a wristwatch.

3−5.処理の主体
上記の実施例では、擬似距離誤差推定処理をベースバンド処理回路部の処理部が実行するものとして説明したが、擬似距離誤差推定処理を電子機器のホスト処理部が実行することとしてもよい。この場合は、GPS受信部が擬似距離誤差推定装置に相当するのではなく、電子機器が擬似距離誤差推定装置に相当することになる。
3-5. In the above embodiment, the pseudo-range error estimation process is described as being executed by the processing unit of the baseband processing circuit unit. However, the pseudo-range error estimation process may be executed by the host processing unit of the electronic device. Good. In this case, the GPS receiver does not correspond to the pseudorange error estimation device, but the electronic device corresponds to the pseudorange error estimation device.

また、衛星捕捉処理や擬似距離誤差推定処理はベースバンド処理回路部の処理部が実行し、位置算出処理は電子機器のホスト処理部が実行するといったように、処理を分散させることとしてもよい。   Also, the processing may be distributed such that the satellite acquisition processing and pseudorange error estimation processing are executed by the processing unit of the baseband processing circuit unit, and the position calculation processing is executed by the host processing unit of the electronic device.

3−6.衛星測位システム
また、上記の実施形態では、衛星測位システムとしてGPSを例に挙げて説明したが、WAAS(Wide Area Augmentation System)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)、GALILEO等の他の衛星測位システムであってもよい。
3-6. In the above embodiment, the GPS has been described as an example of the satellite positioning system. However, WAAS (Wide Area Augmentation System), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System), GALILEO Other satellite positioning systems may be used.

1 携帯型電話機、 10 GPS受信部、 11 RF受信回路部、 20 ベースバンド処理回路部、 21 処理部、 23 記憶部、 30 ホスト処理部、 40 操作部、 50 表示部、 60 携帯電話用アンテナ、 70 携帯電話用無線通信回路部、 80 記憶部、 90 時計部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mobile phone, 10 GPS receiving part, 11 RF receiving circuit part, 20 Baseband processing circuit part, 21 Processing part, 23 Storage part, 30 Host processing part, 40 Operation part, 50 Display part, 60 Mobile phone antenna, 70 wireless communication circuit unit for mobile phone, 80 storage unit, 90 clock unit

Claims (8)

衛星から衛星信号を受信して、受信点から前記衛星までの擬似距離の観測値である観測擬似距離を求めることと、
受信した前記衛星信号のドップラー周波数を測定することと、
前記ドップラー周波数を用いて、前記擬似距離を予測した予測擬似距離を算出することと、
前記観測擬似距離と前記予測擬似距離とを用いて、前記観測擬似距離に含まれている第1の誤差を推定することと、
所与の受信位置を用いて、前記観測擬似距離に含まれている第2の誤差を推定することと、
前記第1の誤差と前記第2の誤差とを用いて、前記観測擬似距離に含まれている真正誤差を推定することと、
を含む擬似距離誤差推定方法。
Receiving a satellite signal from a satellite and obtaining an observation pseudorange that is an observation value of the pseudorange from the reception point to the satellite;
Measuring the Doppler frequency of the received satellite signal;
Using the Doppler frequency to calculate a predicted pseudorange that predicted the pseudorange;
Estimating a first error included in the observed pseudorange using the observed pseudorange and the predicted pseudorange;
Estimating a second error included in the observed pseudorange using a given reception position;
Estimating a true error included in the observed pseudorange using the first error and the second error;
A pseudo-range error estimation method including:
前記真正誤差を推定することは、
前記第1の誤差と前記第2の誤差との差分を算出することと、
所定期間分の前記差分の算出結果を用いて、前記第1の誤差を補正することと、
を含む、
請求項1に記載の擬似距離誤差推定方法。
Estimating the true error is
Calculating a difference between the first error and the second error;
Using the difference calculation result for a predetermined period to correct the first error;
including,
The pseudorange error estimation method according to claim 1.
前記補正することは、前記所定期間分の前記差分の算出結果を平均した結果を用いて、前記第1の誤差を補正することである、
請求項2に記載の擬似距離誤差推定方法。
The correction is to correct the first error using a result obtained by averaging the calculation results of the difference for the predetermined period.
The pseudorange error estimation method according to claim 2.
前記予測擬似距離を算出することは、
前記ドップラー周波数を用いて視線速度を算出することと、
前記視線速度を積分することで前記予測擬似距離を求めることと、
を含む、
請求項1〜3の何れか一項に記載の擬似距離誤差推定方法。
Calculating the predicted pseudorange is
Calculating a line-of-sight speed using the Doppler frequency;
Obtaining the predicted pseudorange by integrating the line-of-sight velocity;
including,
The pseudorange error estimation method according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4の何れか一項に記載の擬似距離誤差推定方法を用いて擬似距離誤差を推定することと、
前記推定した擬似距離誤差を期待値とする所定の擬似距離誤差分布と、前記観測擬似距離とを用いて、前記受信点の位置を算出することと、
を含む位置算出方法。
Estimating the pseudorange error using the pseudorange error estimation method according to any one of claims 1 to 4,
Calculating a position of the reception point using a predetermined pseudorange error distribution with the estimated pseudorange error as an expected value and the observed pseudorange;
Position calculation method including
前記擬似距離誤差分布は、前記擬似距離誤差の期待値及び前記擬似距離誤差の標準偏差で定義される分布であり、
前記衛星信号の信号品質と前記標準偏差とを対応付けたモデルを用いて、前記擬似距離誤差分布の標準偏差を設定することを更に含む、
請求項5に記載の位置算出方法。
The pseudorange error distribution is a distribution defined by an expected value of the pseudorange error and a standard deviation of the pseudorange error,
Further comprising setting a standard deviation of the pseudorange error distribution using a model in which the signal quality of the satellite signal is associated with the standard deviation.
The position calculation method according to claim 5.
測位環境別に前記モデルが定められており、
測位環境を判定することを更に含み、
前記設定することは、前記判定した測位環境に対応するモデルを用いて前記標準偏差を設定することを含む、
請求項6に記載の位置算出方法。
The model is determined according to the positioning environment,
Further comprising determining a positioning environment;
The setting includes setting the standard deviation using a model corresponding to the determined positioning environment;
The position calculation method according to claim 6.
衛星から衛星信号を受信して、受信点から前記衛星までの擬似距離の観測値である観測擬似距離を求める擬似距離観測部と、
受信した前記衛星信号のドップラー周波数を測定するドップラー測定部と、
前記ドップラー周波数を用いて、前記擬似距離を予測した予測擬似距離を算出する擬似距離予測部と、
前記観測擬似距離と前記予測擬似距離とを用いて、前記観測擬似距離に含まれている第1の誤差を推定する第1の誤差推定部と、
所与の受信位置を用いて、前記観測擬似距離に含まれている第2の誤差を推定する第2の誤差推定部と、
前記第1の誤差と前記第2の誤差とを用いて、前記観測擬似距離に含まれている真正誤差を推定する真正誤差推定部と、
を備えた擬似距離誤差推定装置。
A pseudorange observation unit that receives a satellite signal from a satellite and obtains an observation pseudorange that is an observation value of a pseudorange from the reception point to the satellite;
A Doppler measurement unit for measuring the Doppler frequency of the received satellite signal;
Using the Doppler frequency, a pseudo-distance predictor that calculates a predicted pseudo-distance predicting the pseudo-distance;
A first error estimating unit that estimates a first error included in the observed pseudorange using the observed pseudorange and the predicted pseudorange;
A second error estimator that estimates a second error included in the observed pseudorange using a given reception position;
A true error estimation unit that estimates a true error included in the observation pseudo-range using the first error and the second error;
A pseudo-range error estimation device comprising:
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