JP2013210235A

JP2013210235A - 気圧高度計、位置計測システム、プログラム及び記録媒体

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Publication number: JP2013210235A
Application number: JP2012079649A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Tateishi; 道孝立石
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10

Abstract

【課題】航法測位データと気圧データの双方を用いて高度を計測する際に、移動体を長期間静止させることなく、良好な状態の測位高度を高度に反映させること。
【解決手段】本気圧高度計１は、気圧センサー２０と、航法測位データ受信部１０と、気圧変化量に基づき高度変化量を演算する高度変化量演算部３４と、航法測位データに基づき移動体の測位高度を演算する測位高度演算部３２と、測位高度と高度変化量に基づき高度を演算する高度演算部３６と、前記測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する測位高度変動判定部３５と、前記高度演算部３６は、前記測位高度の変動が前記所定の条件を満たしていると判定された場合には、前記測位高度に基づいて前記高度を校正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気圧高度計、位置計測システム、プログラム及び記録媒体に関する。

移動体の位置を検出するシステムとして、航法衛星（例えばＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の人工衛星）からの航法測位データに基づいて高度を計測するシステムや、気圧センサーの気圧の変化から垂直方向の位置の変化を測定するシステム等が知られている。

航法測位データからは測位高度（絶対高度）を得ることができるが、測定誤差が大きく、受信電波が安定する開けた場所でしか正確な情報を得ることができなかった。一方気圧センサーの測定した気圧の変化から算出された相対高度は変動誤差が小さく測定環境の影響を受けにくいという利点はあるが、絶対高度ではないため基準高度の校正が必要である。気圧センサーの測定結果を用いる場合には、長時間測定時には気象変動の影響による誤差が大きくなるという課題があった。

このように航法測位データと気圧センサーはお互いに一長一短であるため、双方の利点を利用できるようにハイブリッド型の高度計が開発されている。

特開２０１１−１２２９９６号公報

しかし、ハイブリッド型の高度計では、測位高度と気圧高度を別々に測定、表示を行い、ユーザーが手動で測位高度を元に気圧高度を校正する方式が一般的である。また測位高度による自動校正を行う場合には、機器を長期間静止させなければならず、利便性に欠けるという問題点があった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、航法測位データと気圧データの双方を用いて高度を計測する際に、移動体を長期間静止させることなく、良好な状態の測位高度を高度に反映させることが可能な気圧高度計、位置計測システム、プログラム及び記録媒体を提供することができる。

（１）本発明は、気圧センサーと、航法衛星から送信される航法測位データを受信する航法測位データ受信部と、気圧センサーが測定した気圧の気圧変化量に基づき高度変化量を演算する高度変化量演算部と、前記航法測位データに基づき移動体の絶対高度である測位高度を演算する測位高度演算部と、前記測位高度と前記高度変化量に基づき高度を演算する高度演算部と、前記測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する測位高度変動判定部と、を含み、
前記高度演算部は、前記測位高度の変動が前記所定の条件を満たしていると判定された場合には、前記測位高度に基づいて前記高度を校正高度する気圧高度計に関する。

また本発明は上記気圧高度計を含む位置計測システムに関する。

また本発明は、気圧センサーが計測した気圧と、航法衛星から受信した航法測位データを用いて高度を演算するプログラムであって、気圧センサーが測定した気圧の気圧変化量に基づき高度変化量を演算する高度変化量演算部と、前記航法測位データに基づき移動体の絶対高度である測位高度を演算する測位高度演算部と、前記測位高度と前記高度変化量に基づき高度を演算する高度演算部と、前記測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する測位高度変動判定部と、してコンピューターを機能させ、前記高度演算部は、
前記測位高度の変動が前記所定の条件を満たしていると判定された場合には、前記測位高度に基づいて前記高度を校正するプログラムに関する。
また本発明は、コンピューターに読み取り可能であって、上記プログラムを記憶した情報記憶媒体に関する。

本発明によれば測位高度データのデータ変動状態を判定して、データが変動している状態でないと判定された場合に、測位高度データに基づいて高度を校正するので、移動体が長期間静止していなくても、良好な状態の測位高度を高度に反映させることができる。

（２）この気圧高度計、位置計測システム、プログラム及び記録媒体において、前記測位高度変動判定部は、演算された測位高度データ群から時系列に測位データをピックアップして判定対象データ群とし、前記判定対象データ群について前記測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する測位高度変動判定処理を、前記判定対象データ群を更新しながら周期的に行い、前記高度演算部は、判定対象データ群の前記測位高度の変動が前記所定の条件を満たしていると判定された場合には、当該判定対象データ群の前記測位高度に基づいて前記高度を校正し、高度変化量に基づき高度を周期的に更新してもよい。

（３）この気圧高度計、位置計測システム、プログラム及び記録媒体において、前記測位高度変動判定部は、第１の周期で測位高度変動判定処理を行い、前記高度変化量演算部は、第１の周期より短い第２の周期で、高度変化量を演算し、前記高度演算部は、第２の周期で、高度変化量に基づき高度を更新してもよい。

（４）この気圧高度計、位置計測システム、プログラム及び記録媒体において、前記高度演算部は、判定対象データ群について測位高度の変動が所定の条件を満たしていると判定された場合には、当該判定対象データ群の測位高度の平均値、又は配列の中央の値、又は最多値で高度を校正してもよい。

（５）この気圧高度計、位置計測システム、プログラム及び記録媒体において、前記測位高度変動判定部は、判定対象データ群の測位高度の分散を演算し、分散と所与の閾値を比較して測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定してもよい。

（６）この気圧高度計、位置計測システム、プログラム及び記録媒体において、前記高度判定部は、航法測位データを受信した捕捉衛星数が所定数に満たない場合には、測位高度に基づく高度校正を行わないようにしてもよい。

このようにすると、高度が不正確な測位高度により校正されることを防止できる。

本実施形態の気圧高度計の機能ブロック図。本実施形態の位置計測システムの構成例を示す図。測位高度の変動状態について説明するための図。時刻ｔｉにおける測位高度ｄｉの例を示す表。測位高度による高度の校正と高度変化量による高度の補正例を示す図。気圧高度計において、測位高度で高度を校正する処理の流れを示すフローチャート。気圧高度計において、高度変化量で高度を補正する処理の流れを示すフローチャート。本実施形態の位置計測システムの構成例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．気圧高度計の特徴
図１は、本実施形態の気圧高度計の機能ブロック図である。

本実施形態の気圧高度計１は、移動体に取り付けられ、又は移動体が携帯し、移動体の周囲の気圧を計測する気圧センサー２０と、航法衛星から送信される航法測位データを受信する航法測位データ受信部１０と、気圧センサー２０が測定した気圧の気圧変化量に基づき高度変化量を演算する高度変化量演算部３４と、航法測位データに基づき移動体の絶対高度である測位高度を演算する測位高度演算部３２と、測位高度と高度変化量に基づき高度を演算する高度演算部３６と、測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する測位高度変動判定部３５を含む。高度演算部３６は、前記測位高度の変動が所定の条件を満たしていると判定された場合には、前記測位高度に基づいて高度を校正（キャリブレーション）する。

測位高度変動判定部３５は、演算された測位高度データ群から時系列に測位データ（より最新のデータを）をピックアップして判定対象データ群とし、判定対象データ群について測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する測位高度変動判定処理を、判定対象データ群を（より最新のデータに）更新しながら周期的に行ってもよい。高度演算部３６は、判定対象データ群の前記測位高度の変動が前記所定の条件を満たしていると判定された場合には、当該判定対象データ群の前記測位高度に基づいて前記高度を校正し、高度変化量に基づき高度を周期的に更新してもよい。

ここで所定の条件は、測位高度が変動している状態（高度変化や通信不良があると考えられる状態）なのか、変動が所定基準以下の状態（高度変化や通信不良がないと考えられる状態）なのかを判定するための条件であり、例えば測位高度自体、又は測位高度の変化を示す値（例えば前後のデータの差分でもよいし平均値や代表値に対する変位でもよい）の平均と所定の基準値との比較結果について規定した条件でもよいし、測位高度のばらつきを示す値（分散（標本分散でもよいし、不変分散でもよい）や標準偏差等）と所定の基準値との比較結果についての条件でもよい。

また測位高度変動判定部３５は、第１の周期で測位高度変動判定処理を行い、高度変化量演算部３４は、第１の周期より短い第２の周期で、高度変化量を演算し、高度演算部３６は、第２の周期で、高度変化量に基づき高度を更新してもよい。第１の周期は例えば１分から５分、第２の周期は例えば１秒程度でもよい。

また高度演算部３６は、判定対象データ群について測位高度の変動が所定の条件を満たしていると判定された場合には、当該判定対象データ群の測位高度の平均値、又は配列の中央の値、又は最多値で高度を校正してもよい。

また測位高度変動判定部３５は、判定対象データ群の測位高度の分散を演算し、分散と所与の閾値を比較して測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定してもよい。

分散は、標本分散でもよいし、不変分散でもよい。標本分散は、標本が標本平均からどれだけ散らばっているかを示す指標である。

また高度判定部３６は、航法測位データを受信した捕捉衛星数が所定数に満たない場合には、測位高度に基づく高度校正を行わないようにしてもよい。捕捉衛星数が少ないと、移動体の正確な位置を演算することができない。移動体の正確な位置を演算するために４つ以上の捕捉衛星があることが好ましい。従って捕捉衛星数が４つに満たない場合には、測位高度に基づく高度校正を行わないようにしてもよい。

２．気圧高度計の構成
図２は、本実施形態の気圧高度計の具体例の構成を示す図である。

本実施形態の気圧高度計１は、図２の構成要素（各部）の一部を省略したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

図２に示すように、本実施形態の気圧高度計１は、航法測位データ受信部１０、気圧センサー２０、処理部３０、操作部４０、記憶部５０、記録媒体６０、表示部７０、通信部８０を含んで構成されている。

操作部４０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理部３０に出力する。

記憶部５０は、処理部３０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。

通信部８０はアンテナ等を含み、他の通信機器との通信を行う。

航法測位データ受信部１０は、航法衛星（例えばＧＰＳ衛星等の人工衛星）から送信される電波信号を受信し、当該電波信号に重畳されている航法衛星の軌道（位置）情報や時刻情報などを含む航法メッセージを復調する処理を行う。

気圧センサー２０は、移動体の周囲の気圧を測定するもので、真空に保たれた空盒(くうごう)が周囲気圧に反応し動き、針を動作させて周囲の気圧を示す構成でもよい。この様な構成によれば空盒周囲の圧力が低下する(高度が上がる）と、空盒が膨張しその動きが、増幅ギアを介して指針に伝えられ指針が動き、空盒周囲の圧力が上昇する（高度が下がる）と空盒が収縮しその動きが指針を動かして、飛行物体の周囲の気圧を測定することができる。

気圧センサー２０としては、圧力の変化を振動子の周波数の変化として捉える周波数変化型、圧力の変化を静電容量の変化として捉える静電容量型、圧力の変化をピエゾ抵抗の抵抗値の変化として捉えるピエゾ抵抗型などのセンサーを適用することができる。

気圧センサー２０は、秒オーダーの周期でリアルタイムに気象を計測し、計測された気圧データは、リアルタイムに処理部３０に送信される。

また、記憶部５０は、処理部３０の作業領域として用いられ、操作部４０から入力されたデータ、記録媒体６０から読み出されたプログラムやデータ、処理部３０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶するためにも使用される。

処理部３０は、記憶部５０や記録媒体６０に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、処理部３０は、航法測位データや気圧データ等を受け取って各種の計算処理を行う。また、処理部３０は、操作部４０からの操作信号に応じた各種の処理、表示部７０に各種の情報を表示させる処理等を行う。

特に、本実施形態では、処理部３０は、測位高度演算部３２、高度変化量演算部３４、測位高度変動判定部３５、高度演算部３６、通信制御部３８を含む。ただし、本実施形態の処理部２２は、これらの一部の構成（要素）を省略したり、他の構成（要素）を追加した構成としてもよい。測位高度演算部３２、高度変化量演算部３４、測位高度変動判定部３５、高度演算部３６については図１の各機能と同様であるので、その説明を省略する。

通信制御部３８は、他の通信機器（例えばサーバーや航法衛星等の人工衛星）との通信を行う際の通信制御を行う。通信制御部３８は、通信部８０を介して所定の通信ネットワークに接続されたサーバー等とのデータ通信を制御する処理を行ってもよい。

記録媒体６０は、コンピューターが読み取り可能な記録媒体であり、特に本実施形態では、コンピューターを上記の各部として機能させるための気圧高度計のプログラムが記憶されている。そして、本実施形態の処理部３０は、記録媒体６０に記憶されているプログラムを実行することで、測位高度演算部３２、高度変化量演算部３４、測位高度変動判定部３５、高度演算部３６、通信制御部３８としてコンピューターを機能させる。あるいは、通信部８０等を介して有線又は無線の通信ネットワークに接続されたサーバーからプログラムを受信し、受信したプログラムを記憶部５０や記録媒体６０に記憶して当該気圧高度計のプログラムを実行するようにしてもよい。また測位高度演算部３２、高度変化量演算部３４、測位高度変動判定部３５、高度演算部３６、通信制御部３８の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）で実現してもよい。

なお、記録媒体６０は、例えば、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、メモリー（ＲＯＭ、フラッシュメモリーなど）により実現することができる。

表示部７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、処理部３０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。

３．高度の演算手法
次に本実施の形態の高度の演算手法について説明する。

ＧＰＳデータ（航法測位データの一例）に基づき位置を演算する場合には、複数のＧＰＳ衛星から、所定の間隔又は不定期にＧＰＳデータ（航法メッセージ信号）を受信する。ＧＰＳデータにはＧＰＳ衛星の位置（緯度、経度、高度）と時刻情報等を含む。ＧＰＳデータとして少なくとも４つのＧＰＳ衛星の位置情報を得ることで位置計測システムの絶対位置を演算することができる。

本実施の形態では、第１の周期で演算された測位高度データ群から時系列に測位データ（より最新のデータを）をピックアップして判定対象データ群とし、判定対象データ群について測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する測位高度変動判定処理を行い、判定対象データ群について測位高度の変動が所定の条件を満たしていると判定された場合には、当該判定対象データ群の測位高度に基づいて高度を校正（キャリブレーション）し、第２の周期で、気圧センサーが測定した気圧を用いて演算した高度変化量に基づき高度を周期的に更新する。

図３は、航法測位データに基づき演算された測位高度の変動状態について説明するための図である。図３の横軸は時刻、縦軸は測位高度である。図４は、時刻ｔｉにおける測位高度ｄｉの例を示す表である。また図５は、測位高度による高度高度の校正と高度変化量による高度の補正例を示す図である。

図３の３３０は移動体が移動した経路の実際の高度軌跡である。移動体は時刻ｔ０からｔ２０までは、高さ１００ｍの平地を移動しており、時刻ｔ２０からｔ３０にかけて高さ１００ｍの地点から高さ１０９ｍの地点まで移動し、その後時刻ｔ３５から時刻ｔ４０にかけて高さ１００の地点まで移動し、時刻ｔ４０から時刻ｔ５０まで高さ１００の平地を移動している。

ｄ１、ｄ２、ｄ３，・・・は移動体に付随して移動する気圧高度系がＧＰＳ衛星（航法衛星の一例）から受信したＧＰＳデータ（航法測位データの一例）に基づき求めた測位高度であるとする。同図に示すようにＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳデータに基づき求めた測位高度３３０は、必ずしも移動体の高度軌跡を正確に反映しているわけではない。ＧＰＳ衛星から受信状態が良くないと誤差を含んだ測位高度が得られる。

測位高度の値の変動が少ない、言い換えれば測位高度データｄ１、ｄ２、ｄ３，・・・のばらつきが少ない状態の時は、移動体が平地を移動していてＧＰＳ衛星との通信状態がよい場合又は移動体が停止していてＧＰＳ衛星との通信状態がよい場合である可能性が極めて高い。従って本実施の形態では測位高度データｄ１、ｄ２、ｄ３，・・・の変動の状態を判定する。そして変動が所定の基準以下であると判定した場合に測位高度を用いて高度の校正を行う。

測位高度データｄ１、ｄ２、ｄ３，・・・の変動状態の判定例について説明する。

測位高度データｄ１、ｄ２、ｄ３は、時刻ｔ１，ｔ２、ｔ３、・・・において得られたデータである。この様に時系列に得られた測位高度データｄ１、ｄ２、ｄ３，・・・を用いて、所定の周期ｌ１で、期間Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、・・・の測位高度を判定対象データ群としてピックアップして、測位高度の変動状態を判定する。期間Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、・・・の時間の長さｋはｌ１と同じでも良いし、ｋ＞ｌ１でもよい。ここではｌ１が５分、ｋが１０分である場合を例に取り説明するが、これに限られるものではない。

ｎ個のデータｘ１，ｘ２、ｘ３、・・なる標本があって、ｘｈをそのデータの相加平均（算術平均と同義）とした場合に、（ｘｉ−ｘｈ）^２の相加平均（算術平均と同義）が分散（ここでは標本分散）ｓ^２であり、以下の式で表される。

ここで期間Ｋ１（時刻ｔ１〜ｔ１０）の測位高度の分散（ここでは標本分散）を求めると、０．２となる。例えば判定対象データ群の分散が所定の基準値２より小さい場合に、判定対象データ群について測位高度の変動が所定の条件を満たしていると判定する場合には、期間Ｋ１の分散０．２＜基準値２なので、期間Ｋ１の測位高度の変動が所定の条件を満たしていると判定できる。このような場合には、図５の４１０−１に示すように期間Ｋ１の測位高度ｄ１〜ｄ１０の平均値である１００で、時刻ｔ１０の高度ＯＨ（ｔ１０）を校正してもよい。

また期間Ｋ２（時刻ｔ６〜ｔ１５）の分散（ここでは標本分散）を求めると、１．５となる。上記と同様に期間Ｋ２の測位高度の変動を判定すると期間Ｋ２の分散１．５＜基準値２なので、期間Ｋ２の測位高度の変動が所定の条件を満たしていると判定できる。このような場合には、図５の４１０−２に示すように期間Ｋ２の測位高度ｄ６〜ｄ１５の平均値である１００で、時刻ｔ１５の高度ＯＨ（ｔ１５）を校正してもよい。

また期間Ｋ３（時刻ｔ１１〜ｔ２０）の分散（ここでは標本分散）を求めると、２．８となる。上記と同様に期間Ｋ３の測位高度の変動を判定すると期間Ｋ３の分散２．８＞基準値２なので、期間Ｋ３の測位高度の変動は所定の条件を満たしていないと判定できる。このような場合には、期間Ｋ３の測位高度ｄ１６〜ｄ２５を用いた高度の校正は行わない。

また時刻ｔ２０〜時刻ｔ４０までは、移動体が移動した経路の実際の高度軌跡自体が変化しているため、測位高度も変化する。この様に高低差を伴う移動経路を含む期間Ｋ４からＫ８では分散の値が大きくなり、測位高度の変動は所定の条件を満たしていないと判定される。このような場合には、期間Ｋ４〜Ｋ８の測位高度ｄ１６〜ｄ４５を用いた高度の校正は行わない。

なお期間Ｋ９ではまた平地移動になっているので、期間Ｋ９（時刻ｔ４０〜ｔ５０）の分散（ここでは標本分散）を求めると、１．５となる。上記と同様に期間Ｋ２の測位高度の変動を判定すると期間Ｋ９の分散０．２＜基準値２なので、期間Ｋ９の測位高度の変動が所定の条件を満たしていると判定できる。このような場合には、図５の４１０−３に示すように期間Ｋ９の測位高度ｄ４０〜ｄ５０の平均値である１００で、時刻ｔ５０の高度ＯＨ（ｔ５０）を校正してもよい。

なお上記実施の形態では分散として標本分散を用いたが、不変分散をもちいてもよい。ｎ個のデータｘ１，ｘ２、ｘ３、・・なる標本があって、ｘｈをそのデータの相加平均を（ｘｉ−ｘｈ）^２とした時に、不変分散ｕ^２の式は以下の式で表される。

なお上記実施の形態では、判定対象データ群について測位高度の変動が所定の条件を満たしていると判定された場合には、当該判定対象データ群の平均値を用いて高度を校正する場合を例にとり説明したが、これに限られず判定対象データ群の配列の中央の値、又は最多値で高度を校正する校正でもよい。

図５に示すように、高度変化量に基づき高度を更新する周期ｌ２（第２の周期）は測位高度による高度を校正する周期ｌ１（第１の周期）より短く設定してもよい。

時刻ｔ１０で、測位高度により校正された高度ＯＨは、その後ｔ１１〜ｔ１４まで周期ｌ２で高度変化量に基づく高度の更新が行われる。具体的には、高度変化量を高度に加算する更新処理を行うようにしてもよい。時刻ｔ１１〜ｔ１４の間は平地であるので誤差を無視すれば高度変化量は０となる。

時刻ｔ１５で、再び測位高度により校正された高度ＯＨは、その後ｔ１６〜ｔ４９まで周期ｌ２で高度変化量に基づく高度の更新が行われる。時刻ｔ１６〜ｔ２０の間は平地であるので誤差を無視すれば高度変化量は０となる。また時刻ｔ２１〜ｔ３０の間は上りであるので誤差を無視すれば高度変化量は毎分＋１ｍとなる。従って時刻ｔ２１〜ｔ３０の間は高度ＯＨに、毎分＋１が加算される更新処理が行われる。時刻ｔ３１〜ｔ３５の間は平地であるので誤差を無視すれば高度変化量は０となる。また時刻ｔ３６〜ｔ４０の間は下りであるので誤差を無視すれば高度変化量は毎分−２ｍとなる。従って時刻ｔ３６〜ｔ４００の間は高度ＯＨに、毎分−２が加算される更新処理（毎分２を減算する更新処理）が行われる。その後、時刻ｔ４１〜ｔ５０の間は平地であるので誤差を無視すれば高度変化量は０となる。

この様に本実施の形態では、測位高度の変動が所定の基準より小さい状態（例えば移動体が平地を移動していてＧＰＳ衛星との通信状態がよい場合又は移動体が停止していてＧＰＳ衛星との通信状態がよい場合）である時刻ｔ１０、ｔ１５、ｔ５０では、測位高度による高度の校正（キャリブレーション）を行い、ｔ１１〜ｔ１４、ｔ１６〜ｔ４９の間は毎分間隔で高度変化量で高度を更新する処理を行う。

なお上記実施の形態では、第１の周期が５分、第２の周期が１分である場合を例に取り説明したがこれに限られない。第１の周期は例えば１秒から１０分の間（好ましくは１分から５分の間）で適宜設定してもよい。また第２の周期は、第１の周期より短い間隔（好ましくは１秒から１分の間）で適宜設定してもよい。

４．本実施の形態の処理
図６は、気圧高度計において、測位高度で高度を校正する処理の流れを示すフローチャートである。

航法衛星から受信した航法測位データを時系列に記憶領域に蓄積する（ステップＳ１０）。航法測位データに基づき移動体の絶対高度である測位高度を演算する（ステップＳ２０）。第１の周期の期限が到来したら以下の処理を行う（ステップＳ３０）
演算された測位高度データ群から時系列に測位データ（より最新のデータを）をピックアップして判定対象データ群とする（ステップＳ４０）。次に判定対象データ群について測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ５０）。

判定対象データ群の所定の条件を満たしている場合には（ステップＳ６０）、判定対象データ群の測位高度に基づいて当該周期の絶対高度を決定する（ステップＳ７０）。そして航法測位データを受信した捕捉衛星が所定数以上である場合に（ステップＳ８０）、決定した当該周期の絶対高度に基づいて高度を校正する（ステップＳ９０）。処理終了でなければ（ステップＳ１００でＮ）、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０からＳ１００の処理を繰り返す。

図７は、気圧高度計において、高度変化量で高度を補正する処理の流れを示すフローチャートである。

気圧センサーの測定した気圧データを時系列に記憶領域に蓄積する（ステップＳ１１０）。第２の周期の期限が到来したら以下の処理を行う（ステップＳ１２０）。気圧センサーの測定した気圧の気圧変化量に基づき当該周期の高度変化量を演算する（ステップＳ１３０）。演算した高度変化量で高度を更新する（ステップＳ１４０）。処理終了でなければ（ステップＳ１５０でＮ）、ステップＳ１１０に戻り、ステップＳ１１０からＳ１５００の処理を繰り返す。

５．位置計測システムの構成
図８は、本実施形態の位置計測システムの具体例の構成を示す図である。

本実施形態の位置計測システム１は、図８の構成要素（各部）の一部を省略したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

図８に示すように、本実施形態の位置計測システム１００は、航法測位データ受信部１１０、気圧センサー１２０、処理部１３０、操作部１４０、記憶部１５０、記録媒体１６０、表示部１７０、通信部１８０、加速度センサー１９０、ジャイロセンサー１９２を含んで構成されている。

操作部１４０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理部１３０に出力する。

記憶部１５０は、処理部１３０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。

通信部１８０はアンテナ等を含み、他の通信機器との通信を行う。

航法測位データ受信部１１０は、航法衛星（例えばＧＰＳ衛星等の人工衛星）から送信される電波信号を受信し、当該電波信号に重畳されている航法衛星の軌道（位置）情報や時刻情報などを含む航法メッセージを復調する処理を行う。

気圧センサー１２０は、ユーザーの周囲の気圧を測定するもので、真空に保たれた空盒(くうごう)が周囲気圧に反応し動き、針を動作させて周囲の気圧を示す構成でもよい。この様な構成によれば空盒周囲の圧力が低下する(高度が上がる）と、空盒が膨張しその動きが、増幅ギアを介して指針に伝えられ指針が動き、空盒周囲の圧力が上昇する（高度が下がる）と空盒が収縮しその動きが指針を動かして、飛行物体の周囲の気圧を測定することができる。

気圧センサー１２０としては、圧力の変化を振動子の周波数の変化として捉える周波数変化型、圧力の変化を静電容量の変化として捉える静電容量型、圧力の変化をピエゾ抵抗の抵抗値の変化として捉えるピエゾ抵抗型などのセンサーを適用することができる。

気圧センサー１２０は、秒オーダーの周期でリアルタイムに気象を計測し、計測された気圧データは、リアルタイムに処理部１３０に送信される。

加速度センサー１９０は移動体の変位加速度（例えば３軸の変位加速度でもよい）を測定して加速度データとして処理部１３０に送信してもよい。

ジャイロセンサー１９２は移動体の回転速度又は角速度（例えば３軸の回転速度又は角速度でもよい）を測定して角速度データとして処理部１３０に送信してもよい。

また、記憶部１５０は、処理部１３０の作業領域として用いられ、操作部１４０から入力されたデータ、記録媒体１６０から読み出されたプログラムやデータ、処理部１３０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶するためにも使用される。

処理部１３０は、記憶部１５０や記録媒体１６０に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、処理部１３０は、航法測位データや気圧データや加速度データや角速度データを受け取って各種の計算処理を行う。また、処理部１３０は、操作部１４０からの操作信号に応じた各種の処理、表示部１７０に各種の情報を表示させる処理等を行う。

特に、本実施形態では、処理部１３０は、測位高度演算部１３２、高度変化量演算部１３４、測位高度変動判定部１３５、高度演算部１３６、通信制御部１３８を含む。ただし、本実施形態の処理部１３０は、これらの一部の構成（要素）を省略したり、他の構成（要素）を追加した構成としてもよい。測位高度演算部１３２、高度変化量演算部１３４、測位高度変動判定部１３５、高度演算部１３６については図１の各機能と同様であるので、その説明を省略する。

通信制御部１３８は、他の通信機器（例えばサーバーや航法衛星等の人工衛星）との通信を行う際の通信制御を行う。通信制御部１３８は、通信部１８０を介して所定の通信ネットワークに接続されたサーバー等とのデータ通信を制御する処理を行ってもよい。

記録媒体１６０は、コンピューターが読み取り可能な記録媒体であり、特に本実施形態では、コンピューターを上記の各部として機能させるための気圧高度計のプログラムが記憶されている。そして、本実施形態の処理部１３０は、記録媒体１６０に記憶されているプログラムを実行することで、測位高度演算部１３２、高度変化量演算部１３４、測位高度変動判定部１３５、高度演算部１３６、通信制御部１３８としてコンピューターを機能させる。あるいは、通信部１８０等を介して有線又は無線の通信ネットワークに接続されたサーバーからプログラムを受信し、受信したプログラムを記憶部１５０や記録媒体１６０に記憶して当該位置計測システムのプログラムを実行するようにしてもよい。また測位高度演算部１３２、高度変化量演算部１３４、測位高度変動判定部１３５、高度演算部１３６、通信制御部１３８の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）で実現してもよい。

なお、記録媒体１６０は、例えば、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、メモリー（ＲＯＭ、フラッシュメモリーなど）により実現することができる。

表示部１７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、処理部１３０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１気圧高度計、１０航法測位データ受信部、２０気圧センサー、３０処理部、３２高度変化量演算部、３４測位高度演算部、３５測位高度変動判定部、３６高度演算部、３８通信制御部、４０操作部、５０記憶部、６０記録媒体、７０表示部、８０通信部、１００位置計測システム、１１０航法測位データ受信部、１２０気圧センサー、１３０処理部、１３２高度変化量演算部、１３４測位高度演算部、１３５測位高度変動判定部、１３６高度演算部、１３８通信制御部、１４０操作部、１５０記憶部、１６０記録媒体、１７０表示部、１８０通信部、１９０加速度センサー、１９２ジャイロセンサー

Claims

気圧センサーと、
航法衛星から送信される航法測位データを受信する航法測位データ受信部と、
前記気圧センサーが測定した気圧の気圧変化量に基づき高度変化量を演算する高度変化量演算部と、
前記航法測位データに基づき移動体の絶対高度である測位高度を演算する測位高度演算部と、
前記測位高度と前記高度変化量に基づき高度を演算する高度演算部と、
前記測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する測位高度変動判定部と
を含み、
前記高度演算部は、
前記測位高度の変動が前記所定の条件を満たしていると判定された場合には、前記測位高度に基づいて前記高度を校正高度することを特徴とする気圧高度計。
請求項１において、
前記測位高度変動判定部は、
演算された測位高度データ群から時系列に測位データをピックアップして判定対象データ群とし、前記判定対象データ群について前記測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する測位高度変動判定処理を、前記判定対象データ群を更新しながら周期的に行い、
前記高度演算部は、
判定対象データ群の前記測位高度の変動が前記所定の条件を満たしていると判定された場合には、当該判定対象データ群の前記測位高度に基づいて前記高度を校正し、高度変化量に基づき高度を周期的に更新することを特徴とする気圧高気圧高度計。
請求項２において
前記測位高度変動判定部は、
第１の周期で測位高度変動判定処理を行い、
前記高度変化量演算部は、
第１の周期より短い第２の周期で、前記高度変化量を演算し、
前記高度演算部は、
第２の周期で、高度変化量に基づき前記高度を更新する気圧高度計。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記高度演算部は、
判定対象データ群について前記測位高度の変動が前記所定の条件を満たしていると判定された場合には、当該判定対象データ群の前記測位高度の平均値、又は配列の中央の値、又は最多値で前記高度を校正する気圧高度計。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記測位高度変動判定部は、
前記判定対象データ群の前記測位高度の分散を演算し、分散と所与の閾値を比較して測前記位高度の変動が前記所定の条件を満たすか否かを判定する気圧高度計。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記高度判定部は、
前記航法測位データを受信した捕捉衛星数が所定数に満たない場合には、前記測位高度に基づく高度校正を行わない気圧高度計。
請求項１乃至６のいずれかに記載の高度気圧計を含む位置計測システム。
気圧センサーが計測した気圧と、航法衛星から受信した航法測位データを用いて高度を演算するプログラムであって、
前記気圧センサーが測定した気圧の気圧変化量に基づき高度変化量を演算する高度変化量演算部と、
前記航法測位データに基づき移動体の絶対高度である測位高度を演算する測位高度演算部と、
前記測位高度と前記高度変化量に基づき高度を演算する高度演算部と、
前記測位高度の変動が所定の条件を満たすか否かを判定する測位高度変動判定部と、してコンピューターを機能させ、
前記高度演算部は、
前記測位高度の変動が前記所定の条件を満たしていると判定された場合には、前記測位高度に基づいて前記高度を校正するプログラム。
請求項８に記載されたプログラムが記憶されている記録媒体。