JP2017015400A - 電波障害検知システム、電波障害検知方法、及び測位システム - Google Patents

Abstract

【課題】衛星測位システムにおける電波障害の有無を検知して測位精度を向上させる。【解決手段】予め定められた位置関係で異なる位置に配置され、それぞれ、前記衛星からの前記電波を受信することにより現在位置の測位を行う複数の測位手段と、複数の測位手段の測位結果に基づき複数の測位手段の相対位置を算出し、該算出した相対位置と、予め定められた位置関係とを比較し、一致するか否かを判断する処理手段と、を備えることを特徴とする電波障害検知システムを提供する。【選択図】図１

Description

本開示は、衛星測位システムを利用した測位における電波障害を検知する電波障害検知システム、及び電波障害検知方法に関する。また、測位システムに関する。

ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）で代表される全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて位置情報を取得する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−４０８８６号公報

ＧＮＳＳを用いた測位では、衛星からの信号（電波）が、伝播経路上の障害物等により、測位点に正常に到達せず、測位誤差が生じることが課題とされている。例えば、衛星からの電波が、電離層で反射及び屈折したり、地上の建造物等にて反射したりすることにより、複数の経路を伝播するいわゆるマルチパスの問題がある。地上の建造物等が原因となるマルチパスの問題に対しては、例えば、測位アンテナを地表面から比較的高い位置（具体的には、マルチパスの問題が生じにくい位置）に設置して測位を行うことが考えられている。しかしながら、この場合、測位アンテナを高い位置に安定的に設置するための設備（例えば、塔のような設備）が必要となり、手間がかかってしまう。また、電離層が原因となるようなマルチパスの問題には対処できない。

ＧＮＳＳを用いた測位において、測位精度をより向上させることが望ましい。

本開示は、衛星測位システムにおける衛星からの電波の異常を検知する電波障害検知システムであって、予め定められた位置関係で異なる位置に配置され、それぞれ、衛星からの電波を受信することにより現在位置の測位を行う複数の測位手段と、複数の測位手段の測位結果に基づきその複数の測位手段の相対位置を算出し、該算出した相対位置と、予め定められた位置関係とを比較し、一致するか否かを判断する処理手段と、を備える電波障害検知システムである。

本開示において、測位手段に関し、例えば、測位手段同士の位置関係を実測することを介して、複数の測位手段が予め定められた位置関係で異なる位置に配置されることを実現しても良い。一例では、正確な尺を用いて測位手段同士の位置関係を測定しても良い。正確な尺とは、国際単位系における物理単位としての長さを測定するために単位長さの値がより高い精度で刻まれた道具として理解されても良い。

本開示によれば、複数の測位手段同士について、予め定められた位置関係と、測位結果に基づく相対位置とを比較することにより、予め定められた位置関係を基準にして、測位結果の正確度（精度）を判断することができる。例えば、予め定められた位置関係と、測位結果に基づく相対位置とが一致する場合、測位結果は正確であると判断できる。この場合、電波障害等が生じていないと判断できる。一方、予め定められた位置関係と、測位結果に基づく相対位置とが一致しない場合、測位結果には誤差が含まれると判断できる。この場合、電波障害等が生じたことが分かる。

このため、本開示によれば、電波障害をより確実に検知することができる。
また、本開示において、処理手段は、複数の測位手段同士のそれぞれについて、算出した相対位置に基づく、測位手段同士間の距離（以下、測位距離）と、予め定められた位置関係に基づく、測位手段同士間の距離（以下、基準距離）とを比較しても良い。

測位距離は、測位手段の測位データ（座標値）から、ピタゴラスの定理を用いて算出することができる。基準距離は、正確な尺を用いて実測されても良い。
これによれば、測位手段同士間の距離を比較するという簡便な方法（処理）で、電波障害の有無を検知することができる。

また、本開示では、処理手段は、複数の測位手段同士のそれぞれについて、測位距離と基準距離との差が予め定められた許容値より大きいか否かを判断し、複数の測位手段のうち、差が許容値より大きいと判断した測位手段による測位データを破棄しても良い。

これによれば、例えば、電波障害等によって誤差を含む測位データを除くことができる。このため、より正確な測位データに基づき精度の高い測位結果を得ることができる。
また、本開示は、処理手段により差が許容値より大きいと判断された場合にその旨を報知する異常報知手段を備えても良い。

これによれば、実施者は、測位データの誤差の有無、ひいては電波障害の有無を容易かつより確実に認識することができる。
また、本開示では、異常報知手段は、複数の測位手段のうち、差が許容値より大きいと判断された測位手段を示す情報を報知しても良い。

これによれば、実施者は、複数の測位手段のうち、どの測位手段の測位データに誤差が含まれるか、換言すれば、その測位手段において電波障害が生じているかを容易かつ確実に認識することができる。

また、本開示では、異常報知手段は、発光により報知する発光手段を備えても良い。
これによれば、実施者にとって視認性が向上し得る。このため、実施者は、電波障害が生じていることを発光手段の発光を介してより容易に認識することができる。

また、本開示では、異常報知手段は、差が前記許容値より大きいと判断される測位手段の数に応じて発光手段の発光パターンを変化させても良い。
これによれば、実施者は、電波障害の発生の程度（範囲）を容易に把握することができる。そして、例えば、電波障害の発生の範囲が広範囲にわたると判断できる場合、測位地点を変更するなどの対応がとり易くなり、より正確な測位データを取得しやすくなる。

また、本開示では、相対位置と予め定められた位置関係とが一致するか否かの判断結果を示す情報を報知する判断結果報知手段を備えても良い。
これによれば、実施者は、電波障害の発生の有無を容易かつ確実に認識することができる。

また、本開示では、処理手段は、複数の測位手段の測位データを、３次元網平均計算を用いて補正する補正手段を備えても良い。
３次元網平均計算は従来知られた計算手法であるが、これによれば、より正確な測位データを取得することができる。

また、本開示では、処理手段は、補正手段により補正された測位データの誤差を推定する推定手段を備えても良い。
誤差を推定する手法としては、所定の統計処理を適用して推定する手法が考えられる。

誤差を推定することで、測位データをさらに補正して正確度を向上させ得る。
また、本開示では、処理手段により算出された測位データを出力する出力手段を備えても良い。

これによれば、実施者は、測位データを取得することができ、特に、電波障害等に起因して誤差が大きい測位データが破棄されたような場合には、より正確で信頼性の高い測位データを得ることができ有用である。

また、本開示は、衛星測位システムにおける衛星からの電波の異常を検知する電波障害検知方法であって、衛星からの電波を受信することにより現在位置の測位を行う複数の測位手段を用意する準備工程と、複数の測位手段を、予め定められた位置関係で異なる位置に配置する配置工程と、複数の測位手段の測位結果に基づき複数の測位手段の相対位置を算出する算出工程と、算出した相対位置と、予め定められた位置関係とを比較し、一致するか否かを判断する処理工程と、を含むことを特徴とする。

この電波障害検知方法によれば、前述した作用効果と同様の作用効果を奏する。
そして、この電波障害検知方法においては、前述の電波障害検知システムの構成と同様の構成を適用することができる。

本実施形態の電波障害検知システムの構成図である。 電波障害検知方法を示すフローチャートである。 処理部が実行する測位処理を示すフローチャートである。 電波障害の検知方法の説明図である。 電波障害の検知方法の例を示す図であり、図５Ａは電波障害検知システムを車両に搭載した例を示し、図５Ｂは屋外での検知方法の例を示す。 電波障害の検知方法の他の例を示す図である。 網平均計算の計算式の関係を説明するための座標系、及び座標値の定義を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
本実施形態の電波障害検知システムは、衛星測位システムを利用して現在位置を測位する測位装置又は測位システムに用いられる。

図１Ａ,１Ｂに示すように、電波障害検知システム１は、本体２と表示部１６とを含む。
本体２は、アンテナ部１１と、レシーバ部１２と、処理部１３と、記憶部１４と、発光部１５と、を備える。

アンテナ部１１は、所定のビーム幅を有するように構成された複数のアンテナＡ１〜Ａｎを備える。本実施形態では、ｎ＝４の場合について説明する。
レシーバ部１２は、アンテナ部１１から供給される受信信号から、衛星の信号（電波）を抽出し、その抽出した信号の伝播時間、及びその信号に含まれる各種情報に基づいて各衛星との距離を算出し、その距離から現在位置を算出してその現在位置の情報を処理部１３に提供する処理を繰り返し実行する。なお、現在位置を算出する処理については、衛星測位システムにおける周知の処理であるため、ここでは詳細説明は省略する。

処理部１３は、レシーバ部１２からの情報（アンテナＡ１〜Ａ４の現在位置の情報）に基づき、アンテナＡ１〜Ａ４同士の間の距離を算出する処理を行う。また、算出した距離（アンテナＡ１〜Ａ４同士の間の距離であって、衛星からの信号に基づき算出されるアンテナＡ１〜Ａ４の位置から算出される距離）と、後述の記憶部１４に予め記憶される距離（アンテナＡ１〜Ａ４同士の間の距離であって、正確な尺等を用いて予め測定（実測）された距離）とを比較する処理を行う。さらに、発光部１５及び表示部１６を制御する処理等を行う。処理部１３は、図示は省略するが、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備える周知のマイクロコンピュータを備えている。

記憶部１４には、アンテナＡ１〜Ａ４の位置関係、具体的には、アンテナＡ１〜Ａ４同士間の距離の情報が予め記憶される。アンテナＡ１〜Ａ４同士間の距離は前述のように正確な尺を用いて予め実測されても良い。また、記憶部１４には、アンテナＡ１〜Ａ４によって受信された衛星からの信号に基づく測位データ（アンテナＡ１〜Ａ４の現在位置の情報）が記憶される。

発光部１５は、アンテナＡ１〜Ａ４に対応してそれぞれ設けられている。本実施形態では、アンテナＡ１〜Ａ４に対応して、発光部１５ａ,１５ｂ,１５ｃ,１５ｄが設けられている。

発光部１５（発光部１５ａ,１５ｂ,１５ｃ,１５ｄ）は、処理部１３による制御に基づき、アンテナＡ１〜Ａ４のそれぞれの測位状態の良否（電波障害の有無）に応じて発光する。例えば、発光部１５は、実施者が発光部１５の発光状態に基づき測位状態の良否（電波障害の有無）を認識できる態様で発光する。具体的には、発光部１５は、図示は省略するが、赤、青、緑のＬＥＤを備えている。赤、青、緑の各ＬＥＤのうち、いずれか１つのＬＥＤのみを発光させたり、複数のＬＥＤを発光させたりすることが可能である。これにより、発光部１５は、所望の色で発光することが可能である。発光部１５は、点滅可能に構成されていても良い。

表示部１６は、例えば、衛星の捕捉状態を表示する領域、及び測位座標データを表示する領域を備えていても良い。表示部１６としては、例えば、ナビゲーションシステム等における表示装置を用いても良いし、専用の表示装置を用いても良い。表示部１６は、発光部１５の機能を兼用しても良い。例えば、表示部１６は、処理部１３による制御に基づき、アンテナＡ１〜Ａ４の測位状態の良否（電波障害の有無）に応じて情報を表示しても良い。

図２は、一例としての電波障害検知方法のステップを示すフローチャートである。図２に示されるステップは、実施者が実行することが想定される。ただし、Ｓ２４０のステップについては、計算等は処理部１３により実行される。

この電波障害検知方法では、まず、電波障害検知システム１における本体２を用意し所定の位置に設置する（Ｓ２１０）。換言すれば、測位点を決定する。もちろん、本体２と表示部１６とを組にして用意及び設置しても良い。

この場合、本体２におけるアンテナＡ１〜Ａ４の位置がそれぞれ測位点となる。図１Ａ,１Ｂに示すように本体２にはアンテナＡ１〜Ａ４が設けられており、本体２を設置することを介して、アンテナＡ１〜Ａ４が設置される（測位点が決定される）。

アンテナＡ１〜Ａ４は、予め定められた位置関係で本体２に設けられることが前提であり、Ｓ２２０において、アンテナＡ１〜Ａ４同士の間の距離を正確な尺を用いて実測する（Ｓ２２０）。具体的には、アンテナＡ１とアンテナＡ２との間、アンテナＡ１とアンテナＡ３との間、アンテナＡ１とアンテナＡ４との間、アンテナＡ２とアンテナＡ３との間、アンテナＡ２とアンテナＡ４との間、アンテナＡ３とアンテナＡ４との間の距離を実測する。ここでは、正確な尺を用いて、例えばミリ単位でアンテナＡ１〜Ａ４同士の間の距離を実測しても良い。以下、それぞれの間の距離をＳ１２,Ｓ１３,Ｓ１４,Ｓ２３,Ｓ２４,Ｓ３４とも表す（図４も参照）。

アンテナＡ１〜Ａ４同士の間の距離の実測値は記憶部１４に記憶される（Ｓ２３０）。アンテナＡ１〜Ａ４が、予め定められた位置関係で本体２に固定され、位置がずれないことが保証される場合には、本体２の製造時点において、アンテナＡ１〜Ａ４同士の間の距離の情報が記憶部１４に記憶されても良い。

次に、処理部１３に検知処理を実行させる（Ｓ２４０）。ここでは、処理部１３によって、測位状態の良否（電波障害の有無）が計算及び判定される。この処理については後述する。

次に、実施者は、電波障害の有無を判断する（Ｓ２５０）。具体的には、発光部１５の表示態様（点灯態様）に基づき、電波障害の有無を判断する。
実施者は、電波障害が無いと判断すると、例えば、測位データを取得する（Ｓ２６０）。

一方、実施者は、電波障害が生じていると判断すると、例えば、測位点を変更するか否かを判断する（Ｓ２７０）。一例では、電波障害が生じている場合であっても、その程度が小さいと判断できる場合、又は電波障害が生じている状態にあるアンテナの個数が少ない場合には、測位点を変更しないと判断しても良い。ここで、「少ない」とは、総数に対して半分未満、好ましくは２割未満、さらに好ましくは１割未満である趣旨であっても良い。それに対し、電波障害の程度が大きいと判断できる場合、又は電波障害が生じている状態にあるアンテナの個数が多い場合には、測位点を変更すると判断しても良い。ここで、「多い」とは、総数に対して１割以上、一例では２割以上、場合によっては半分以上である趣旨であっても良い。

図３は、図２のＳ２４０において処理部１３により実行される検知処理を表すフローチャートである。この検知処理は、より具体的には、処理部１３のマイクロコンピュータ（図示省略）が実行する。以下、図３の処理について、図４とともに説明する。

図３の検知処理では、まず、Ｓ３１０において、レシーバ１２より測位データを受信したか否かを判定する。前述のように、レシーバ１２は、アンテナ部１１から供給される受信信号から、現在位置（アンテナＡ１〜Ａ４の現在位置）を算出してその現在位置の情報（以下、測位データ）を処理部１３に提供する処理を繰り返し実行している。

Ｓ３１０において、測位データを受信していないと判定すると、本処理を繰り返し実行する（受信待機する）。
一方、Ｓ３１０において、測位データを受信したと判定すると、Ｓ３２０に移行する。

Ｓ３２０では、測位データに基づき、アンテナＡ１〜Ａ４の現在位置の座標値を算出する。座標値は、緯度、経度、高さの値を含む。以下、座標値を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表す。Ｘは緯度であり、Ｙは経度であり、Ｚは高さ（海抜高度）である。 図４に示されるように、アンテナＡ１に対応する座標値を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）とし、アンテナＡ２に対応する座標値を（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）とし、アンテナＡ３に対応する座標値を（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）とし、アンテナＡ４に対応する座標値を（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）とする。算出した座標値は、記憶部１４に記憶される。

次に、Ｓ３３０に移行し、アンテナＡ１〜Ａ４の座標値に基づき、アンテナＡ１〜Ａ４同士の間の距離を算出する。具体的には、アンテナＡ１とアンテナＡ２との間、アンテナＡ１とアンテナＡ３との間、アンテナＡ１とアンテナＡ４との間、アンテナＡ２とアンテナＡ３との間、アンテナＡ２とアンテナＡ４との間、アンテナＡ３とアンテナＡ４との間の距離を算出する。ここでは、周知のピタゴラスの定理を用いて距離を算出しても良い。以下、それぞれの間の距離（測位データに基づき算出した距離）をＤ１２,Ｄ１３,Ｄ１４,Ｄ２３,Ｄ２４,Ｄ３４とも表す（図４参照）。

図４を参照し、アンテナ間の距離は次のように算出し得る。
まず、座標値（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）、（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）を、２次元のＸ，Ｙ座標値に置換して考える。その際の（Ｘ,Ｙ）座標値を、それぞれ、（Ｘ１’,Ｙ１’）、（Ｘ２’，Ｙ２’）、（Ｘ３’，Ｙ３’）、（Ｘ４’，Ｙ４’）とする。なお、アンテナＡ１〜Ａ４の高さ（海抜高さ）がほぼ同一であり、Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４の差が微小である場合には、Ｚ成分を無視して、ＸとＹとの関係は次のとおりであっても良い。具体的には、Ｘ１＝Ｘ１’，Ｙ１＝Ｙ１’，Ｘ２＝Ｘ２’，Ｙ２＝Ｙ２’，Ｘ３＝Ｘ３’，Ｙ３＝Ｙ３’，Ｘ４＝Ｘ４’，Ｙ４＝Ｙ４’、という関係であっても良い。

そして、例えば、アンテナＡ２とアンテナＡ３との間の距離は次のように算出し得る。
アンテナＡ２のＸ座標値とアンテナＡ３のＸ座標値との差は、（Ｘ２’−Ｘ３’）である。アンテナＡ２のＹ座標値とアンテナＡ３のＹ座標値との差は、（Ｙ２’−Ｙ３’）である。ピタゴラスの定理により次の関係が成り立つ。

（Ｄ２３）^２＝（Ｘ２’−Ｘ３’）^２＋（Ｙ２’−Ｙ３’）^２
これにより、Ｄ２３を算出し得る。Ｄ２３以外については説明を省略するが、同様に、ピタゴラスの定理を用いて算出することができる。

Ｚ成分を考慮した場合は次の関係が成り立つ。
（Ｄ２３）^２＝（Ｘ２’−Ｘ３’）^２＋（Ｙ２’−Ｙ３’）^２＋（Ｚ２’−Ｚ３’）^２
次に、Ｓ３４０に移行し、記憶部１４に予め記憶されるＳ１２,Ｓ１３,Ｓ１４,Ｓ２３,Ｓ２４,Ｓ３４と、Ｓ３３０にて算出したＤ１２,Ｄ１３,Ｄ１４,Ｄ２３,Ｄ２４,Ｄ３４とをそれぞれ比較する。具体的には、Ｓ１２とＳ１２とを比較し、Ｓ１３とＤ１３とを比較し、Ｓ１４とＤ１４とを比較し、Ｓ２３とＤ２３とを比較し、Ｓ２４とＤ２４とを比較し、Ｓ３４とＤ３４とを比較し、差をそれぞれ算出する。

次に、Ｓ３５０に移行し、Ｓ１２とＤ１２との差、Ｓ１３とＤ１３との差、Ｓ１４とＤ１４との差、Ｓ２３とＤ２３との差、Ｓ２４とＤ２４との差、Ｓ３４とＤ３４との差のそれぞれについて、許容値より大きいか否かを判定する。この許容値は、予め記憶部１４に記憶される。つまり、処理部１３は、その許容値を記憶部１４から読み出し、上記のそれぞれの差と比較する。

電波障害がなく、アンテナＡ１〜Ａ４による受信（測位）が正常であれば、Ｓ１２,Ｓ１３,Ｓ１４,Ｓ２３,Ｓ２４,Ｓ３４と、Ｄ１２,Ｄ１３,Ｄ１４,Ｄ２３,Ｄ２４,Ｄ３４とは、それぞれ、一致する筈である。電波障害により、測位に誤差があれば、一致しなくなる。

処理部１３は、それぞれの差について、許容値より大きいと判断すると、Ｓ３６０に移行し、エラー表示を実行する。具体的には、発光部１５を制御し、エラーを示す態様で発光部１５を発光させる。例えば、エラーの場合には、赤色のＬＥＤのみを点灯させて発光部１５を赤色で発光させても良い。また、発光部１５（ＬＥＤ）を点滅させても良い。また、処理部１３は、アンテナＡ１〜Ａ４のうち、電波障害が生じているアンテナを判別してそのアンテナに対応する発光部１５を、エラーを示す態様で発光させても良い。例えば、図４において、Ｄ２３及びＤ３４について、Ｓ２３及びＳ３４に対する誤差が許容値より大きく、Ｄ２４についてＳ２４に対する誤差が許容値以下である場合には、アンテナＡ２,Ａ４による測位データは正常で、アンテナＡ３の測位データは異常であると判断できる。この場合、アンテナＡ３に対応する発光部１５ｃを、エラーを示す態様で発光させても良い。

次に、Ｓ３７０に移行し、Ｓ１２,Ｓ１３,Ｓ１４,Ｓ２３,Ｓ２４,Ｓ３４と、Ｄ１２,Ｄ１３,Ｄ１４,Ｄ２３,Ｄ２４,Ｄ３４との差に基づき、電波障害が生じていると判断できるアンテナについての測位データを破棄（削除）する。

一方、処理部１３は、Ｓ３５０において、それぞれの差について、許容値以下であると判断すると、Ｓ３８０に移行し、正常表示を実行する。具体的には、発光部１５を制御し、正常状態を示す態様で発光部１５を発光させる。例えば、正常である場合には緑色のＬＥＤのみを点灯させて発光部１５を緑色に発光させても良い。
［本開示の効果］
本開示によれば、複数のアンテナＡ１〜Ａ４を用いて測位を行い、測位データに基づくアンテナＡ１〜Ａ４同士の間の距離と、予め記憶されるアンテナＡ１〜Ａ４同士の間の距離（実測される正確な距離）とに基づき、電波障害の有無を容易に検知でき、電波障害によって誤差を含む測位データについては破棄することで、より正確な測位データを得ることができる。つまり、誤差を含む測位データは破棄することで位置の測位に用いないようにし、その他の測位データに基いて測位結果を得ることで、測位結果の精度、信頼性を向上させることができる。

本開示によれば、アンテナＡ１〜Ａ４同士の間の正確な距離を実測して予め保持しておきさえすれば、どのような場所においても、測位の際に電波障害の有無を高い精度で検出できるとともにより高精度の測位結果を得ることができるようになり、汎用性が向上し得る。例えば、本開示では、測位において基準となる基準点等を用いなくても良く、その基準点等が設けられている以外の場所において本開示の電波障害検知システムを用いることができる。

例えば、図５Ａに示すように、衛星測位システムを利用して道路マップ等を作成するシステム（モービル・マッピング・システム：ＭＭＳ）に本開示を適用することで、測定中において電波障害の検知を行い得るとともに、電波障害によって誤差を含む測位データを破棄することでより正確な測位データのみが取得され、より正確な道路マップを作成し得るようになる。この場合、電波障害の有無は、システムを搭載する車両内に設置される表示部１６に表示されることが好ましい。

また、図５Ｂに示すように、障害物等が多い場所において本開示を適用することが考えられる。障害物が多い場所では、電波障害が生じやすい。本開示によれば、そのような電波障害が生じやすい場所において、容易に電波障害を検知することができ、また、電波障害によって誤差を含む測位データは破棄することで、より正確な測位データを取得することができる。この場合、実施者が、処理部１３として機能する、ノートパソコン、スマートフォン等の携帯端末Ｍを所持して、携帯端末Ｍが本体２と通信を行って電波障害を検知することが考えられる。なお、図５Ｂでは、複数の本体２’が設置される例を図示している。本体２’は、基本的には前述の本体２と同様の構成を有しているが、ここでは、各本体２’は、それぞれ、１個のアンテナを有していれば良い。

また、図６に示すように、移動体（図６では、車両の一例としてのバス）の上部の四隅にアンテナＡ１〜Ａ４を搭載する形態で本開示を適用することも考えられる。これにより、移動体が受信した信号の測位精度がサブメートルレベルの場合であっても、１０ｍ以上の誤差を含む測位データを棄却する事により、測位結果の精度、信頼性を向上することができる。
［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態について説明する。

上記実施形態では、Ｓ１２,Ｓ１３,Ｓ１４,Ｓ２３,Ｓ２４,Ｓ３４と、Ｄ１２,Ｄ１３,Ｄ１４,Ｄ２３,Ｄ２４,Ｄ３４との差が許容値より大きいか否かに基づき、電波障害の有無を判断して、電波障害がある場合にはその電波障害に起因して誤差を含む測位データを破棄するようにしていた。

一方、本第２実施形態では、３次元網平均計算により測位結果を調整する。以下、３次元網平均計算について説明する。
網平均計算は最小二乗法を用いた測量計算である。最小二乗法を用いた測量計算の考え方は、各観測値に修正値を加えて観測値相互の間の矛盾をなくす趣旨に基づく。より具体的には、修正値の二乗の和を最小にするという条件により修正値を算出する、ひいては正確な観測値を算出する、という趣旨である。

３次元網平均計算には観測方程式を用いる。
以下、３次元網平均計算について説明する。
１．観測方程式
３次元網平均計算に必要な座標、距離及び高低角の観測方程式について説明する。また、３次元網平均計算の計算式の関係を説明するための座標系、及び座標値の定義に関して、図７に示す。

測位点を（P_i）とすると、測位点（P_i）の座標の観測方程式は、以下のとおり、残差＝補正値−（観測値−概算値）で与えられる。

vは残差、（n，e，h）は衛星測位による座標観測値（衛星測位座標値）、（dn，de，dh）は座標観測値に対する補正値、（n⁰，e⁰，h⁰）は概算値であるが初期値として（n，e，h）を使用する。iは任意の測位点の番号である。

測位点（P_i）から測位点（P_j）までの距離（S_ij）の観測方程式は以下のとおりである。ｊはiとは異なる位置を示す測位点の番号である。

測位点（P_i）から測位点（P_j）までの高低角（V_ij）の観測方程式は以下のとおりである。

ここで、
S_ijは測位点（P_i）及び測位点（P_j）間の測定距離、
S_ij ⁰は概算座標（n⁰，e⁰，h⁰）に基づき計算した概算距離、
V_ijは測位点（P_i）及び測位点（P_j）間の観測高低角、
V_ij ⁰は概算座標（n⁰，e⁰，h⁰）に基づき計算した概算高低角、である。

係数b，cについては後述する。
２．観測方程式の係数
上記の観測方程式の係数b，cは、次のように導かれる。

（１）座標（n，e，h）の観測値は、未知数である（dn，de，dh）と線形の関係にある。
（２）距離S及び高低角Vは、座標（n，e，h）との関係が次式に示すように線形でないため、テーラー展開を行い、補正値（dn，de，dh）が微小であることを前提にして１次項のみを使い、観測値と未知数である補正値との関係を線形化する。

線形化した上記観測方程式の係数は次式となる。

３．観測方程式の行列表示
上記に示した観測方程式を、機械的に次式に示す行列表示に置き換える。

ただし、各要素の定義は以下のとおりである。

４．観測値の重み
座標、距離及び高低角のような異種観測値が、３次元網平均計算において果たす役割の指標が重みである。例えば、距離の測定値が２つある場合は距離測定値１つの場合に対して重みは２倍になる。座標、距離及び高低角のような異種観測値を同一土俵で処理するため、各観測値を標準正規分布n(0,1)の仮定に基づき重み付けする。重み（p）は次式で表わされる。

ここで、σ₀ ²は事前（または先験的）基準分散であり、標準正規分布n(0,1)に従うことを前提にσ₀ ²＝１と置く。

σ²は、標準偏差σの平方であって、各観測値の分散である。
上記重みに使う分散（標準偏差）は、過去の実績から公共測量の作業規程などで決められている。それらを参考に、本システムにおいては、次の値を事前分散として使う。

前記に示した座標、距離及び高低角の観測方程式に対応する重み（p）は、次の行列で表される。

ただし、σ_n ²，σ_e ²，σ_h ²は座標観測の分散、σ_s ²は距離測定の分散、σ_v ²は高低観測の分散である。
５．網平均の解と事後分散
観測方程式v=Ax-Lについてその重みをPとしたとき、「v ^T Pv＝最小」という条件にて、正規方程式をつくる。ただし、L=L-L⁰としてある。

Φを最小にするため、xで微分した結果をOとする。

上記の最後の式が正規方程式である。解は次式で表される。ただし「＾」は平均値を示す。

ここで、本実施形態では、反復改良計算（イテレイション）を行う。具体的には、初期値（n⁰，e⁰，h⁰）として観測値（n，e，h）を用いたため、第１回目の網平均計算で得られた平均値

を概算値として、２回目の計算を行う（反復改良計算を行う）。反復改良計算の結果、

が一定の値を示した場合、解が収束したことになる。本例において、多くの場合２回目の計算（換言すれば１回の反復改良計算）で解が収束する。
この結果を基に、次式による残差が計算できる。

６．統計的検定
ここで得られた残差の値から統計的検定に基づいて棄却基準を決定する。棄却基準は、その作業によって要求される精度に基づいて決める。

例えば、位置（座標）の標準偏差（σ）として１０ｃｍを要求された場合、２×１０＝２０ｃｍ以内に収まる確率は９５％となる。９５％を棄却基準とした場合、残差（ｖ）が２０ｃｍを超えた観測値を棄却する。

７．その他
より正確な検知の可能性を追求するため、高低角観測値を追加する。高低角観測にはTS機器が必要であるが、山地等ではTS機器を使用することが困難な場合がある。そのような場合、検知精度は若干低くなるものの、高低角観測値は必ずしも必要ではない。

以上のような本開示によれば、網平均計算により測位点（P_i）の座標値を高い精度で算出しつつ、その算出した座標値の品質評価を行うことにより、算出した座標値の信頼性を高いレベルで確保することができる。具体的には、棄却基準を超えた観測値については破棄されるため、最終的に算出された座標値の精度が向上する。即ち、測位精度をより向上させることができる。

本第２実施形態の３次元網平均計算を、図１Ａ，１Ｂの電波障害検知システムに適用する場合、例えば棄却基準を超える観測値が検出された場合に、発光部１５を発光させるようにしても良い。これによれば、電波障害等が生じた場合（この場合、観測値の誤差が大きく、棄却基準を超える観測値が検出されることを前提とする）、その電波障害の発生をより確実に、かつ高精度で検出することができる。

１・・・電波障害検知システム、２, ２’・・・本体、１１・・・アンテナ部、１２・・・レシーバ部、１３・・・処理部、１４・・・記憶部、１５・・・発光部、１６・・・表示部、Ａ１,Ａ２,Ａ３,Ａ４・・・アンテナ。

Claims (22)

1. 衛星測位システムにおける衛星からの電波の異常を検知する電波障害検知システムであって、
   予め定められた位置関係で異なる位置に配置され、それぞれ、前記衛星からの前記電波を受信することにより現在位置の測位を行う複数の測位手段と、
   前記複数の測位手段の測位結果に基づき前記複数の測位手段の相対位置を算出し、該算出した相対位置と、前記予め定められた位置関係とを比較し、一致するか否かを判断する処理手段と、
   を備えることを特徴とする電波障害検知システム。
2. 請求項１に記載の電波障害検知システムにおいて、
   前記処理手段は、前記複数の測位手段同士のそれぞれについて、前記算出した相対位置に基づく、測位手段同士間の距離と、前記予め定められた位置関係に基づく、測位手段同士間の距離とを比較することを特徴とする電波障害検知システム。
3. 請求項２に記載の電波障害検知システムにおいて、
   前記処理手段は、前記複数の測位手段同士のそれぞれについて、前記算出した相対位置に基づく、測位手段同士間の距離と、前記予め定められた位置関係に基づく、測位手段同士間の距離との差が予め定められた許容値より大きいか否かを判断し、前記複数の測位手段のうち、前記差が前記許容値より大きいと判断した測位手段による測位データを破棄することを特徴とする電波障害検知システム。
4. 請求項３に記載の電波障害検知システムにおいて、
   前記処理手段により、前記差が前記許容値より大きいと判断された場合にその旨を報知する異常報知手段を備えることを特徴とする電波障害検知システム。
5. 請求項４に記載の電波障害検知システムにおいて、
   前記異常報知手段は、前記複数の測位手段のうち、前記差が前記許容値より大きいと判断された測位手段を示す情報を報知することを特徴とする電波障害検知システム。
6. 請求項５に記載の電波障害検知システムにおいて、
   前記異常報知手段は、発光により報知する発光手段を備えることを特徴とする電波障害検知システム。
7. 請求項６に記載の電波障害検知システムにおいて、
   前記異常報知手段は、前記差が前記許容値より大きいと判断される前記測位手段の数に応じて前記発光手段の発光パターンを変化させることを特徴とする電波障害検知システム。
8. 請求項１〜３の何れか１項に記載の電波障害検知システムにおいて、
   前記相対位置と前記予め定められた位置関係とが一致するか否かの判断結果を示す情報を報知する判断結果報知手段を備えることを特徴とする電波障害検知システム。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の電波障害検知システムにおいて、
   前記処理手段は、前記複数の測位手段の測位データを、３次元網平均計算を用いて補正する補正手段を備えることを特徴とする電波障害検知システム。
10. 請求項９に記載の電波障害検知システムにおいて、
    前記処理手段は、前記補正手段により補正された測位データの誤差を推定する推定手段を備えることを特徴とする電波障害検知システム。
11. 請求項９又は１０に記載の電波障害検知システムにおいて、
    前記処理手段により算出された測位データを出力する出力手段を備えていることを特徴とする電波障害検知システム。
12. 衛星測位システムにおける衛星からの電波の異常を検知する電波障害検知方法であって、
    前記衛星からの前記電波を受信することにより現在位置の測位を行う複数の測位手段を用意する準備工程と、
    前記複数の測位手段を、予め定められた位置関係で異なる位置に配置する配置工程と、
    前記複数の測位手段の測位結果に基づき前記複数の測位手段の相対位置を算出する算出工程と、
    前記算出した相対位置と、前記予め定められた位置関係とを比較し、一致するか否かを判断する処理工程と、
    を含むことを特徴とする電波障害検知方法。
13. 請求項１２に記載の電波障害検知方法において、
    前記処理工程は、前記複数の測位手段同士のそれぞれについて、前記算出した相対位置に基づく距離と、前記予め定められた位置関係に基づく距離とを比較することを含むことを特徴とする電波障害検知方法。
14. 請求項１３に記載の電波障害検知方法において、
    前記処理工程は、前記複数の測位手段同士のそれぞれについて、前記算出した相対位置に基づく距離と、前記予め定められた位置関係に基づく距離との差が予め定められた許容値より大きいか否かを判断し、前記複数の測位手段のうち、前記差が前記許容値より大きいと判断した測位手段による測位データを破棄することを含むことを特徴とする電波障害検知方法。
15. 請求項１４に記載の電波障害検知方法において、
    前記処理工程において前記差が前記許容値より大きいと判断された場合にその旨を報知する異常報知工程を含むことを特徴とする電波障害検知方法。
16. 請求項１５に記載の電波障害検知方法において、
    前記異常報知工程は、前記複数の測位手段のうち、前記差が前記許容値より大きいと判断された測位手段を示す情報を報知することを含むことを特徴とする電波障害検知方法。
17. 請求項１６に記載の電波障害検知方法において、
    前記異常報知工程は、発光手段を用いて報知することを含むことを特徴とする電波障害検知方法。
18. 請求項１７に記載の電波障害検知方法において、
    前記異常報知工程は、前記差が前記許容値より大きいと判断される前記測位手段の数に応じて前記発光手段の発光パターンを変化させることを含むことを特徴とする電波障害検知方法。
19. 請求項１２〜１４の何れか１項に記載の電波障害検知方法において、
    前記相対位置と前記位置関係とが一致するか否かの判断結果を示す情報を報知する判断結果報知工程を含むことを特徴とする電波障害検知方法。
20. 請求項１２〜１９の何れか１項に記載の電波障害検知方法において、
    前記処理工程は、前記複数の測位手段の測位データを、３次元網平均計算を用いて補正する補正工程を含むことを特徴とする電波障害検知方法。
21. 請求項２０に記載の電波障害検知方法において、
    前記処理工程は、前記補正工程において補正された測位データの誤差を推定する推定手段を備えることを特徴とする電波障害検知方法。
22. 請求項２０又は２１に記載の電波障害検知方法において、
    前記処理工程において算出された測位データを出力する出力工程を備えていることを特徴とする電波障害検知方法。