JP2017133895A - 測位装置、測位方法、測位システム - Google Patents

Abstract

【課題】静状態に対応する測位方法または動状態に対応する測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を選択して測位を行う。【解決手段】衛星から電波を受信する受信部と、静状態に対応する第１の測位方法、および動状態に対応する第２の測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を設定する設定部と、前記設定部により設定された測位方法により、前記衛星からの電波に基づいて測位を行う測位部と、を備える、測位装置。【選択図】図２

Description

本開示は、測位装置、測位方法および測位システムに関する。

近年、位置が既知である基準局と、位置が未知である未知点との２地点で、ＧＰＳ衛星からの電波（搬送波）の位相を測定して測位を行う干渉測位が注目されている。干渉測位では、２地点間の搬送波の行路差を求め、基準局からの未知点の相対位置を算出することによって、未知点の位置が測位される。搬送波位相の測距精度は高く、干渉測位では数ｍｍから数ｃｍ程度の精度で測位が可能である。干渉測位には複数の測位方法があり、例えば、静状態に対応する測位方法または動状態に対応する測位方法がある。静状態に対応する測位方法は、未知点が静状態であるときに適した測位方法であり、動状態に対応する測位方法は、未知点が動状態であるときに適した測位方法である。

特許文献１には、上記した干渉測位を行う測位装置が開示されている。特許文献１には、測位装置としてＧＰＳ受信機および慣性装置（ＩＭＵ）を備えた車両が開示されている。特許文献１に開示された車両は、備えられたＧＰＳ受信機および慣性装置を用いて車両の横滑りを考慮して干渉測位を行う。

特開２０１１−１２２９２１号公報

特許文献１に開示されているような測位装置は、測位装置の使用用途が決まっていたため、上述した先行文献に示されるように、装置が行う測位方法は、静状態における測位方法または動状態における測位方法のどちらか１つに固定されていた。

そこで本開示では、静状態に対応する測位方法または動状態に対応する測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を選択して測位を行う測位装置、測位方法および測位システムを提案する。

本開示によれば、衛星から電波を受信する受信部と、静状態に対応する第１の測位方法、および動状態に対応する第２の測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を選択する設定部と、前記設定部により選択された測位方法により、前記衛星からの電波に基づいて測位を行う測位部と、を備える、測位装置が提供される。

以上説明したように本開示によれば、測位装置は、静状態に対応する測位方法または動状態に対応する測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を選択して測位を行うことができる。

なお、上記の効果は必ずしも限定されず、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

図１は、干渉測位の原理を説明する概略図である。 図２は、干渉測位において、整数値バイアスを求める原理を説明する概略図である。 図３は、移動局から見たＧＰＳ衛星の仰角に対する電波の行路差を示す図である。 図４は、本開示の実施形態のシステムの構成を示す概略図である。 図５は、本開示の実施形態の移動局の構成を示すブロック図である。 図６は、本実施形態の移動局の第１の動作例を示すフロー図である。 図７は、本実施形態の移動局の第２の動作例を示すフロー図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行う。
０．干渉測位の原理および種類
１．整数値バイアスの算出方法
２．システム構成の例
３．移動局の構成
４．第１の動作例
５．第２の動作例
６．補足
７．むすび

＜０．干渉測位の原理および種類＞
図１は、干渉測位の原理を示す図である。図１には、ＧＰＳ衛星１００と、位置が既知である基準局２００と、位置が未知である移動局３００とが示される。なお、移動局３００は、ＧＰＳ衛星１００から電波を受信して測位を行う測位装置の一例であり、移動をしながら干渉測位を行う。基準局２００および移動局３００は、ＧＰＳ衛星１００から電波を受信する受信部の一例として、ＧＰＳ受信機２０２、３０２をそれぞれ備える。

ＧＰＳ衛星１００は、所定の軌道で周回しており、ＧＰＳ衛星１００の位置は既知である。ＧＰＳ衛星１００は、Ｌ１帯（１５７５．４２ＭＨｚ）とＬ２帯（１２２７．６ＭＨｚ）の電波を送信している。基準局２００および移動局３００は、ＧＰＳ受信機２０２、３０２でＧＰＳ衛星１００が送信する電波を観測し、搬送波位相および疑似距離（ＧＰＳ衛星１００からＧＰＳ受信機２０２、３０２までの真の距離に誤差を含んだ距離）を観測する。

一般的に干渉測位では、基準局２００は、観測した観測値（搬送波位相および疑似距離）および基準局２００の位置情報を移動局３００に送信し、移動局３００は、基準局２００の観測値と、自身で観測した観測値とを用いて基準局２００に対する移動局３００の相対位置を算出することによって、移動局３００の測位が行われる。以下、図１を用いて干渉測位の原理についてより詳細に説明する。

図１において示される点線は、ＧＰＳ衛星１００からの等距離面であり、図１のＬは、ＧＰＳ衛星１００と基準局２００のＧＰＳ受信機２０２の間の行路と、ＧＰＳ衛星１００と移動局３００のＧＰＳ受信機３０２の間の行路との行路差を意味する。図１で示された行路差Ｌは、ＧＰＳ衛星１００の搬送波の整数個の波数分の長さと、位相角θに相当する端数分の長さとの和となる。ここで、ＧＰＳ衛星１００―ＧＰＳ受信機２０２、３０２間に含まれる搬送波の波数は、一般的に整数値バイアスと呼ばれる。

干渉測位において、搬送波位相は、ＧＰＳ受信機２０２、３０２において計測できるため、整数値バイアスを求めることは、行路差を求めることと同義となる。この整数値バイアスを求めるため、上述したように基準局２００および移動局３００のそれぞれのＧＰＳ受信機２０２、３０２において、同じＧＰＳ衛星１００からの電波を観測する。そして、基準局２００と移動局３００でそれぞれ観測したＧＰＳ衛星１００からの観測値を使用して、移動局３００は整数値バイアスを算出する。また、移動局３００は、算出した整数値バイアスを用いて図１において矢印で示される基線ベクトルを求め、この基線ベクトルによって、基準局２００に対する移動局３００の相対位置が求められる。

なお、ＧＰＳ衛星１００の搬送波の波長は、上述したＬ１帯の波長が１９ｃｍであり、Ｌ２帯の波長が２４ｃｍである。ＧＰＳ受信機２０２、３０２における搬送波位相の観測精度は高く、このような波長の搬送波において、数ｍｍから数ｃｍ程度の精度で、干渉測位では測位が可能である。

上記では、干渉測位の原理の概略が説明された。次に、干渉測位の種類について説明される。干渉測位には上述したように複数の測位方法があり、静状態に対応する第１の測位方法の例としてスタティック測位が含まれる。また、干渉測位には移動局３００の状態として動状態に対応する第２の測位方法の例としてキネマティック測位が含まれる。

スタティック測位では移動局３００が静止して観測が行われるため、移動局３００は、長時間衛星からの電波を観測し、測位を行うことが可能である。キネマティック測位では、移動局３００は、観測開始時に整数値バイアスを決定（初期化ともいう。）し、他の装置から観測データを受信しながら短時間で測位を行う。

以上の相違点から、スタティック測位では高い確率で整数値バイアスが算出される。一方、キネマティック測位では移動局３００が移動しながら観測が行われるため、短時間で整数値バイアスを求めなければならず、状況によっては整数値バイアスが算出されないことがある。

次に、（１）の式から電離層遅延Ｉ、対流圏遅延ＴおよびＧＰＳ衛星ｉ１０２の時計誤差δ^ｉを相殺するため、移動局３００と基準局２００で同時にＧＰＳ衛星ｉ１０２から測定した搬送波位相の差である１重位相差が計算される。このとき、ＧＰＳ衛星ｉ１０２は、移動局３００から見て仰角が大きいＧＰＳ衛星が選択されることが好ましい。

図３は、２つのＧＰＳ衛星１０６、１０８の位置と、移動局３００の位置との関係の例を示す図である。ＧＰＳ衛星１０６は、移動局３００から見た仰角がＧＰＳ衛星１０８に比べて相対的に大きい衛星を示している。図３からわかるように、移動局３００とＧＰＳ衛星１０６との距離と、移動局３００とＧＰＳ衛星１０８との距離とを比べると、移動局３００とＧＰＳ衛星１０６との距離の方が小さい。このように、移動局３００から見た衛星の仰角が大きくなれば通過する電離層および対流圏の距離が小さくなるため、電離層遅延Ｉおよび対流圏遅延Ｔは小さくなる。よって、基準局２００と移動局３００とで共通のＧＰＳ衛星を用いて観測を行う場合は、仰角が大きいＧＰＳ衛星が選択されることが好ましい。

ここで添え字Ｂは、基準局２００を意味する。

（２）の式から理解されるように、移動局−基準局間の１重位相差では、ＧＰＳ衛星ｉ１０２側の時計誤差は消去される。しかし、移動局−基準局間の１重位相差では、ＧＰＳ受信機２０２、３０２側の時計誤差は消去されない。このため、ＧＰＳ受信機２０２、３０２側の時計誤差を消去するために、ＧＰＳ衛星ｉ１０２とは異なるＧＰＳ衛星ｊ１０４との２重位相差が計算される。

ここで、測位に使用するＧＰＳ衛星の数Ｋより一つ少ない数Ｍの２重位相差が定義される。

上述したようにＭ個の２重位相差を定義すると、上記（３）の式より時刻ｔにおける独立した方程式が以下のように定義される。

上記（４）の式の各式において左辺−右辺が計算され、行列ｚ_ｎ（時刻ｔ_ｎの観測誤差）が、以下のように定義される。

次に、時刻ｔ_ｎにおける移動局３００の位置と、時刻ｔ_ｎ＋１における移動局３００の位置との関係は、補正量Δｘ、Δｙ、Δｚを用いると以下のように表される。

ここでｘ（ｔ_ｎ＋１）、ｙ（ｔ_ｎ＋１）およびｚ（ｔ_ｎ＋１）は、時刻ｔ_ｎ＋１における移動局３００の座標を意味し、ｘ（ｔ_ｎ）、ｙ（ｔ_ｎ）およびｚ（ｔ_ｎ）は、時刻ｔ_ｎにおける移動局３００の座標を意味する。

また同様に、時刻ｔ_ｎにおける整数値バイアスの値と、時刻ｔ_ｎ＋１における整数値バイアスの値との関係は、整数値バイアスの補正量ΔＢを用いると以下のように表される。

上記した式より、ｔ＝０およびｔ＝ｎのときのｚ_ｎは、以下のように表される。

ここで、Ｉは単位行列である。

上記した（１０）の式を変換すると、以下のようになる。

ここで、Ｗは重み行列である。（１１）の式において、さらに最小二乗法を用いて補正量ΔｘおよびΔＢが収束するまで計算が行われることによって、補正量ΔｘおよびΔＢは算出される。なお、ここで算出される値は実数であり、この実数は、Ｆｌｏａｔ解と呼ばれる。

得られたＦｌｏａｔ解から整数値（これは、Ｉｎｔ解と呼ばれる。）にするため、一般的にＬＡＭＢＤＡ法（Ｌｅａｓｔ−ｓｑｕａｒｅ Ａｍｂｉｇｕｉｔｙ Ｄｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）が用いられる。

＜キネマティック測位の測位方法＞
以上では、複数の時間の観測値を用いてスタティック測位が行われる場合の演算方法が示された。以下では、カルマンフィルタのアルゴリズムを用いてキネマティック測位が行われる場合の演算方法が示される。

キネマティック測位においてもスタティック測位と同様に、（３）の式で示される２重位相差が算出される。カルマンフィルタのアルゴリズムを用いてキネマティック測位が行われる場合、上述したように複数の時点の観測値を利用するのではなく１つの時点のみの観測値を用いて測位を行う。つまり、上述した（１０）の式は、キネマティック測位において以下のように定義される。

また、上記した（１２）の式にカルマンフィルタのアルゴリズムを適用すると、（１２）の式は、以下の式で表される。

ここで、Ｐは状態変数の共分散行列であり、Ｒは観測誤差の共分散行列である。このように、カルマンフィルタのアルゴリズムを適用して算出された補正量ΔｘおよびΔＢは、上述したようにＦｌｏａｔ解である。よって、Ｆｌｏａｔ解からＩｎｔ解にするため、同様にＬＡＭＢＤＡ法が用いられる。

上述したように、干渉測位では、未知点である移動局３００は、搬送波の１重位相差および２重位相差を用いて整数値バイアスを算出する。そして、移動局３００は、算出された整数値バイアスを用いてスタティック測位またはキネマティック測位を行うことができる。

＜２．システム構成の例＞
以上では、干渉測位の測位原理および整数値バイアスの算出方法について詳細に説明された。以下では、本開示の実施形態に係るシステム構成の例が説明される。本実施形態では、干渉測位を行う測位装置について説明される。なお、測位装置としては、例えば移動をしながら測位を行う、図４に示されるような移動局３００が含まれる。また、本実施形態の移動局３００は、後述するように移動局３００の状況に応じてスタティック測位方法またはキネマティック測位方法のうちから１つの測位方法を選択する。

本実施形態に係るシステムは、ＧＰＳ衛星１００と、位置が既知である基準局２００と、位置が未知である移動局３００と、ネットワーク４００が含まれる。ＧＰＳ衛星１００は、上述した説明と同様に電波を発信しており、基準局２００および移動局３００は、ＧＰＳ衛星１００から発信された電波を受信する。ネットワーク４００は、基準局２００または移動局３００からの情報を搬送する。ネットワーク４００は、例えば、インターネットなどの公のネットワークでもよく、携帯電話網などのような無線インターフェイスを有するネットワークであってもよい。また、移動局３００は、ネットワーク４００を介して基準局２００の観測値（搬送波位相および擬似距離）および基準局２００の位置に関する情報を受信し、基準局２００からの情報と、自身でＧＰＳ衛星１００からの電波を観測して得た観測値とを用いて干渉測位を行う。

基準局２００の位置は既知であり、基準局２００は、ＧＰＳ衛星１００から搬送波位相を測定できる装置を備えている。例えば、基準局２００は、ＧＰＳ衛星１００から搬送波位相を測定できる装置を備えた、ビルまたは信号機または携帯電話網の基地局など市街地に設置された構造物であってもよい。また、基準局２００は、国土地理院が設置している電子基準点であってもよい。

また、移動局３００は、図４では車両として示されている。しかし、本実施形態において移動局３００は車両に限定されず、携帯電話またはゲーム機など人が携帯できる装置であってもよい。また、移動局３００は船舶であってもよく、ＧＰＳ衛星１００から搬送波位相を測定できる装置を備えており、移動を行う装置であれば移動局３００はどのような装置であってもよい。

＜３．移動局の構成＞
以上では、本実施形態のシステム構成について説明された。次に、移動局３００の構成について図５を用いて詳細に説明される。移動局３００は、ＧＰＳ受信機３０２と、無線通信機３０４と、記憶部３０６と、処理部３０８と、加速度センサ３１４と、ジャイロセンサ３１６と、地磁気センサ３１８と、気圧センサ３２０と、カメラ３２２と、を備える。

ＧＰＳ受信機３０２は、ＧＰＳ衛星１００から電波を受信する受信部の一例であり、受信したＧＰＳ衛星１００からの電波に関する情報を処理部３０８に送る。無線通信機３０４は、他の装置と無線通信を行うための装置である。無線通信機３０４は、基準局２００からネットワーク４００を介して基準局２００で観測した観測値および基準局２００の位置に関する情報を受信し、基準局２００から受信した情報を処理部３０８に送る。無線通信機３０４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉなどの無線ＬＡＮ、またはＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などの携帯電話網に用いられる送受信機であってもよい。

また、記憶部３０６は、移動局３００の動作に用いられるプログラムおよびデータを記憶する。記憶部３０６に記憶されるデータとしては、無線通信用受信機３０４によって受信された基準局２００の観測値および基準局２００の位置情報などがある。また、記憶部３０６は、移動局３００のＧＰＳ受信機３０２が観測した観測値も記憶する。記憶部３０６は、不揮発性メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどの記憶媒体であってもよい。不揮発性メモリとしては、例えば、フラッシュメモリ、ＵＳＢメモリなどがある。また、磁気ディスクは、例えば、ハードディスクおよび円盤型磁性体ディスクなどがある。また、光ディスクは、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕｅ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標））などがある。

処理部３０８は、設定部３１０と、測位部３１２とを備える。設定部３１０は、静状態に対応する第１の測位方法および動状態に対応する第２の測位方法を含む複数の測位方法から適した測位方法を選択する。例えば、設定部は、各種センサまたはカメラ３２２からの計測情報に基づいてスタティック測位方法またはキネマティック測位方法から測位方法を選択するように構成されてもよい。また、測位部３１２は、設定部３１０によって選択された測位方法によってＧＰＳ受信機３０２が受信したＧＰＳ衛星１００からの電波に基づいて測位を行う。

加速度センサ３１４、ジャイロセンサ３１６、地磁気センサ３１８および気圧センサ３２０などの各種センサは、移動局３００の状態を検知するために用いられ、各種センサが計測した計測情報は、処理部３０８に送られる。加速度センサ３１４は、移動局３００に加わった加速度を検出する。加速度センサ３１４には光学的方式、半導体方式など多様な種類があり、本実施形態の移動局３００は、どのような種類の加速度センサ３１４を備えてもよい。また、処理部３０８は、加速度センサ３１４の出力を積分することによって移動局３００の速度を算出してもよい。

ジャイロセンサ３１６は、移動局３００の角速度および角加速度を検出する。ジャイロセンサ３１６も加速度センサ３１４と同様に、流体式、光学式などの多様な種類があり、本実施形態の移動局３００は、どのような種類のジャイロセンサ３１６を備えてもよい。加速度センサ３１４およびジャイロセンサ３１６を用いて移動局３００の状態が判定される場合、設定部３１０は、以下の方法に従って状態を判定してもよい。

例えば、移動局３００が静状態である確率をモデル化し、この確率が移動局３００の状態判定に用いられる。この状態判定は閾値判定を含む。確率分布には正規分布を用いることが簡易である。また、確率分布にはラプラス分布または混合分布が用いられてもよい。

最初に、設定部３１０は、加速度センサ３１４の計測値ｓ_ａｃｃｌおよびジャイロセンサ３１６の計測値ω_ｇｙｒｏに対して前処理を行う。前処理は、例えばバイアス除去または平滑化などのノイズ除去のフィルタ処理である。

次に、前処理が行われた各センサの計測値ｓ_ａｃｃｌおよびω_ｇｙｒｏに基づいて、設定部３１０は、以下の式に基づいて静状態確率を算出する。

なお、上記（１４）式は、以下の式のように算出される。

また、（１５）式中の各項は、以下のように表される。

ここで、（１５）の式の値がある値δより大きいとき、設定部３１０は、移動局３００は静状態であると判定する。また反対に、（１５）の式の値がある値δより小さければ、設定部３１０は、移動局３００は動状態であると判定する。

地磁気センサ３１８は、地磁気の大きさおよび方向を検出する。地磁気センサ３１８によって、移動局３００が向いている方向が検出される。気圧センサ３２０は、大気の圧力を検出する。気圧センサ３２０によって、移動局３００の高度が検出される。設定部３１０は、上述した各種のセンサからの計測情報に基づいて、移動局３００が静状態であるか、動状態であるか判定を行う。

加速度センサ３１４、ジャイロセンサ３１６、地磁気センサ３１８、気圧センサ３２０は、移動局３００の特性によって用いられるセンサは変更されてもよく、組み合わせて用いられてもよい。複数のセンサが用いられることによって、設定部３１０は、より確実に、またより詳細に移動局３００の状態判定を行うことができる。

カメラ３２２は、上述した各種センサと同様に移動局３００の状態を判定するために用いられる。カメラ３２２で撮像された画像は、処理部３０８に送られ、処理部３０８は、特徴点検出などの画像処理を行う。特徴点検出は、ＳＵＲＦ（Ｓｐｅｅｄ−Ｕｐ Ｒｏｂｕｓｔ Ｆｅａｔｕｒｅｓ）またはＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ Ｉｎｖａｒｉａｎｔ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などの一般的なアルゴリズムを用いて行われてもよい。

カメラ３２２によって移動局３００の状態を判定する場合、設定部３１０は、特徴点検出が行われた撮像画像において、検出された特徴点が所定の時間動いていないか否かを判定するように構成されてもよい。例えば、撮像画像において座標を設定し、検出された特徴点が所定の時間変化していないかを判定することによって、設定部３１０は、移動局３００の状態を判定するように構成されてもよい。

＜４．第１の動作例＞
以上では、図５を用いて移動局３００の構成が説明された。以下では、本実施形態の移動局３００の動作例が説明される。図６では、移動局３００が、最初にスタティック測位を行い、スタティック測位で算出された整数値バイアスを用いてキネマティック測位を行うときの動作例が説明される。

上述したように、干渉測位を行うには非常に複雑な計算が必要とされる。よって、移動局３００の状況によっては整数値バイアスの初期値を算出することができないことがある。特に、移動局３００が移動しながら測位を行うキネマティック測位では未知数が多くなることから、移動局３００は、整数値バイアスを算出することができないことがある。

よって、第１の動作を行う移動局３００は、センサなどを用いて移動局３００が静状態か否かを検出し、移動局３００が静状態であれば測位部３１２はスタティック測位を行う。測位部３１２がスタティック測位を行うことによって、まず初期値となる整数値バイアスを算出する。算出された整数値バイアスをキネマティック測位の初期値として用いることによって、測位部３１２は、確実にキネマティック測位を行うことができる。また、サイクルスリップなどで整数値バイアスが不定となった場合、スタティック測位で算出した整数値バイアスをキネマティック測位に引き継ぐことによって確実にキネマティック測位を行うことができる。

図６は、上述したスタティック測位で算出した整数値バイアスが、キネマティック測位に引き継がれるときの動作例を示すフロー図である。

Ｓ１００において処理が開始されると、Ｓ１０２において各種センサおよび／またはカメラ３２２は各種計測を行う。センサは、上述した加速度センサ３１４、ジャイロセンサ３１６、地磁気センサ３１８、気圧センサ３２０のなかから少なくとも一つが用いられ、また、センサに加えて、または代えてカメラ３２２を用いて計測が行われるように構成されてもよい。

なお、計測される対象は、センサに応じて異なる。例えば、加速度センサ３１４は、移動局３００に対する加速度を計測し、ジャイロセンサ３１６は、移動局３００に対する角速度および各加速度を計測する。また、地磁気センサ３１８は、地磁気を計測することによって移動局３００が向いている方角を計測する。また、気圧センサ３２０は、移動局３００の高度を計測する。また、カメラ３２２は、撮像を行う。

次にＳ１０４において、処理部３０８は、センサおよび／またはカメラ３２２からの計測情報を受け取る。ここで設定部３１０は、各種センサおよび／またはカメラ３２２から受け取った計測情報に基づいて移動局３００が静状態か否かを判定する。

Ｓ１０４において設定部３１０が、上述した方法に従って移動局３００は静状態であると判定すると、設定部３１０は、スタティック測位で測位を行うことを選択する。これによって処理は、Ｓ１０６に進む。Ｓ１０６において、測位部３１２は、ＧＰＳ受信機３０２から受信される電波および無線通信機３０４から受信される基準局２００の観測値に基づいてスタティック測位を行う。

具体的には、測位部３１２は、上述したように１重位相差および２重位相差を算出し、Ｓ１０８において、測位部３１２は、（１１）式に基づいて整数値バイアスを算出する。なお、Ｓ１０４において、設定部３１０が、移動局３００は静状態であると判定すると、記憶部３０６は、観測値の残差ｚ_ｎ（時刻ｔ_ｎの観測誤差）を記憶し始める。測位部３１２は、記憶部３０６が記憶した過去の観測値の残差ｚ₀を使用して整数値バイアスを算出する。

次にＳ１１０において、センサおよび／またはカメラ３２２は、計測を行う。Ｓ１１２において、設定部３１０は、センサおよび／またはカメラ３２２の計測に基づいて移動局３００が動状態か否かを判定する。Ｓ１１２において、設定部３１０が、移動局３００は静状態であると判定すると、処理はＳ１０６に戻り、測位部３１２は、スタティック測位を継続する。

Ｓ１１２において、センサおよび／またはカメラ３２２の計測に基づいて移動局３００は動状態であると設定部３１０が判定すると処理はＳ１１４に移る。Ｓ１１４において、設定部３１０は、キネマティック測位を行うことを選択する。そして、Ｓ１１４において、設定部３１０の選択に基づいて、測位部３１２は、スタティック測位で算出した整数値バイアスを初期値として引き継ぎ、キネマティック測位を行う。

上述したように、本実施形態の移動局３００では、設定部３１０がセンサおよび／またはカメラ３２２の計測に基づいて、移動局３００が静状態であるか、動状態であるかを判定する。設定部３１０が、移動局３００は静状態であると判定した場合、測位部３１２は、スタティック測位を行う。測位部３１２は、スタティック測位を行うことにより、整数値バイアスを確実に算出することができる。そして、設定部３１０が、移動局３００は動状態であると判定した際に、測位部３１２は、算出した整数値バイアスを初期値として引き継ぎキネマティック測位を行うことができる。

このように、移動局３００が静状態のとき、測位部３１２がスタティック測位を行うことによって確実に整数値バイアスを求めることができる。また、測位部３１２は、キネマティック測位を行う際の初期値として算出された整数値バイアスを使用することによって、測位部３１２は、確実にキネマティック測位を行うことができる。

＜５．第２の動作例＞
以上では、設定部３１０が最初にスタティック測位を選択し、測位部３１２は、スタティック測位で算出された整数値バイアスを引き継いでキネマティック測位を行う動作例が説明された。以下では、測位部３１２が、設定部３１０によって選択された一つの測位方法で算出された整数値バイアスを、他の測位方法に引き継いで測位を行う動作例について説明される。図７は、このような場合の第２の動作例を示す図である。

第２の動作例において、Ｓ２００で処理が開始されると、第１の動作例と同様に各センサおよび／またはカメラ３２２は、計測を開始する。次に、Ｓ２０４において、設定部３１０は、センサおよび／またはカメラ３２２の計測に基づいて移動局３００の状態判定を行う。

Ｓ２０４において、移動局３００は静状態であると設定部３１０が判定すると、処理はＳ２０６に進む。Ｓ２０６において、設定部３１０は、既に算出された整数値バイアスがあるか否かを判定する。ここで、算出された整数値バイアスが存在しない場合、処理はＳ２０８に進み、測位部３１２は、整数値バイアスを新規に算出する。そして、測位部３１２は、Ｓ２０８において算出された整数値バイアスを用いてスタティック測位を行う（Ｓ２１２）。

Ｓ２０６において、既に算出された整数値バイアスが存在する場合、処理は、Ｓ２１０に進む。ここで、既に算出された整数値バイアスには、スタティック測位で算出された整数値バイアスおよびキネマティック測位で算出された整数値バイアスの両方が含まれる。Ｓ２１０において、測位部３１２は、既に算出されている整数値バイアスをスタティック測位に使用する。そして、Ｓ２１２において測位部３１２は、スタティック測位を行う。Ｓ２１２の後処理はＳ２０２に戻り、Ｓ２０２からＳ２１２までの処理が繰り返される。

次に、Ｓ２０４において、移動局３００が動状態であると判定された場合の動作例が説明される。Ｓ２０４において、移動局３００は動状態であると設定部３１０が判定すると、処理はＳ２１４に進む。そして、Ｓ２１４において、設定部３１０は、既に算出された整数値バイアスがあるか否かを判定する。ここで、算出された整数値バイアスが存在しない場合、処理はＳ２１６に進み、測位部３１２は、整数値バイアスを新規に算出する。そして、測位部３１２は、Ｓ２１６において算出された整数値バイアスを用いてキネマティック測位を行う（Ｓ２２０）。

Ｓ２１４において、既に算出された整数値バイアスが存在する場合、処理はＳ２１８に進む。ここで、既に算出された整数値バイアスには、スタティック測位で算出された整数値バイアスおよびキネマティック測位で算出された整数値バイアスの両方が含まれる。Ｓ２１８において、測位部３１２は、既に算出されている整数値バイアスをキネマティック測位に使用する。そして、測位部３１２は、Ｓ２２０において、キネマティック測位を行う。Ｓ２２０の後処理はＳ２０２に戻り、Ｓ２０２からＳ２２０までの処理が繰り返される。

上述した第２の動作例では、スタティック測位で算出された整数値バイアスがキネマティック測位に引き継がれ、また、キネマティック測位で算出された整数値バイアスがスタティック測位に引き継がれる。つまり、算出された整数値バイアスは、双方向に引き継がれる。

このように、ある一つの測位方法で算出された整数値バイアスが他の測位方法に引き継がれることによって、整数値バイアスの算出過程において整数値バイアスの収束が早くなり、測位部３１２は、測位を迅速に行うことができる。

＜６．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明した。なお、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属する。

例えば、移動局３００が車両である場合、移動局３００の状態判定は、車両の車速を検知する車速センサの計測に基づいて判定されてもよい。一般的に車速センサは、エンジンのクランク軸または車軸の回転を計測し、車速センサは、制御回路にパルス信号を送ることによって車速を計測している。つまり、上述した加速度センサ３１４などとは異なる計測対象から対象物の速度などを判定している。

このように、車速センサを移動局３００の状態判定に用いることによって、例えば、エンジンの振動が大きく、加速度センサ３１４などでは正しく状態判定ができない場合であっても正しく移動局３００の状態判定が行われる。

また、赤外線およびレーザなどの光、または超音波などの音波を対象物に発射し、その光や音波の反射を計測して対象物との距離を算出する距離センサが、移動局３００の状態判定に用いられてもよい。この場合、移動局３００と対象物との距離が一定であると設定部３１０が判定した場合、移動局３００は静状態であると、設定部３１０は判定してもよい。

なお、距離センサを用いる場合、光などを照射している対象物が移動することにより、移動局３００と対象物の距離が変わってしまうことが考えられる。この場合、移動局３００が動状態であると設定部３１０が誤って判定することを防ぐため、複数の距離センサが異なる方向の対象物を検知するように、距離センサは、移動局３００の異なる面に配置される。

このように、複数の距離センサが異なる方向の対象物を検知するように移動局３００の異なる面に配置されることによって、設定部３１０は、複数の方向の対象物と移動局３００との距離を計測できる。これによって、たとえ一方の対象物が移動しても他の方向の対象物は移動していないため、移動局３００と対象物の間の距離は一定であり、処理部３０８は、正しく移動局３００の状態判定を行うことができる。

また、設定部３１０は、整数値バイアスの精度が悪化したときにスタティック測位を選択するように構成されてもよい。干渉測位においては、時間の経過により、または測位環境によって整数値バイアスの算出精度が悪化することがある。よって、設定部３１０は、整数値バイアスが所定の条件以下に悪化したときにスタティック測位を選択してもよい。また、設定部３１０は、所定の時間が経過するとスタティック測位を行うように構成されてもよい。また、設定部３１０は、定期的にスタティック測位を行うように構成されてもよい。このように設定部３１０が構成されることにより、設定部３１０は、精度よく整数値バイアスが算出されているときにスタティック測位を行う必要がなくなる。

また、設定部３１０および測位部３１２を含む処理部３０８を、上述したように動作させるためのコンピュータプログラムが提供されてもよい。また、このようなプログラムが記憶された記憶媒体が提供されてもよい。

＜７．むすび＞
以上説明したように、本開示の第１の動作例および第２の動作例によれば、設定部３１０は、静状態に対応する測位方法または動状態に対応する測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を選択する。より詳細にいえば、設定部３１０は、移動局３００の状態に適した測位方法を選択し、測位部３１２は、設定部３１０が選択した測位方法で測位を行う。このとき、測位部３１２は、既知の整数値バイアスが存在する場合、その整数値バイアスを使用して測位を行う。

ここで、既知の整数値バイアスは、スタティック測位を用いて算出された整数値バイアスであってもよく、また、キネマティック測位を用いて算出された整数値バイアスであってもよい。つまり、測位部３１２は、スタティック測位で算出された整数値バイアスをキネマティック測位で使用してもよく、また、キネマティック測位で算出された整数値バイアスをスタティック測位で使用してもよい。

このように、整数値バイアスが双方向に引き継がれることによって、整数値バイアスの算出過程において、整数値バイアスの収束が早くなり、測位部３１２は、測位を迅速に行うことができる。また、例えば、キネマティック測位において、測位部３１２が整数値バイアスを算出できない場合、測位部３１２はスタティック測位で算出された整数値バイアスをキネマティック測位に用いることによって、確実にキネマティック測位を行うことができる。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで例示であって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
衛星から電波を受信する受信部と、
静状態に対応する第１の測位方法、および動状態に対応する第２の測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を選択する設定部と、
前記設定部により選択された測位方法により、前記衛星からの電波に基づいて測位を行う測位部と、
を備える、測位装置。
（２）
前記静状態に対応する第１の測位方法はスタティック測位方法であり、前記動状態に対応する第２の測位方法はキネマティック測位方法である、前記（１）に記載の測位装置。
（３）
前記測位部は、前記第１の測位方法または前記第２の測位方法で用いられた情報を、もう一方の測位方法に引き継いで測位を行う、前記（１）または（２）に記載の測位装置。
（４）
前記引き継がれる情報は整数値バイアスである、前記（１）から３のいずれか１項に記載の測位装置。
（５）
前記測位装置の状態を検知するセンサをさらに備え、
前記設定部は、前記センサの計測情報に基づいて前記測位装置が静止していると判定すると、
前記キネマティック測位方法から前記スタティック測位方法に設定する、前記（２）に記載の測位装置。
（６）
前記センサはジャイロセンサおよび加速度センサであり、
前記設定部は、前記ジャイロセンサおよび前記加速度センサを用いて前記測位装置が静止していると判定する、前記（５）に記載の測位装置。
（７）
前記センサはカメラであり、
前記設定部は、前記カメラを用いて前記測位装置が静止していると判定する、前記（５）に記載の測位装置。
（８）
衛星から電波を受信し、
静状態に対応する第１の測位方法、および動状態に対応する第２の測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を設定し、
前記設定された測位方法により、前記衛星からの電波に基づいて測位を行う、
測位方法。
（９）
位置が既知であり、衛星から電波を受信する基準局と、
前記基準局から情報を取得し、測位を行う測位装置と、を有し、
前記測位装置は、衛星から電波を受信する受信部と、
静状態に対応する第１の測位方法、および動状態に対応する第２の測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を設定する設定部と、
前記設定部により設定された測位方法により、前記衛星からの電波に基づいて測位を行う測位部と、を備える、
測位システム。

１００ ＧＰＳ衛星
２００ 基準局
２０２ ＧＰＳ受信機
３００ 移動局
３０２ ＧＰＳ受信機
３０４ 無線通信機
３０６ 記憶部
３０８ 処理部
３１０ 設定部
３１２ 測位部
３１４ 加速度センサ
３１６ ジャイロセンサ
３１８ 地磁気センサ
３２０ 気圧センサ
３２２ カメラ
４００ ネットワーク

Claims (9)

1. 衛星から電波を受信する受信部と、
   静状態に対応する第１の測位方法、および動状態に対応する第２の測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を選択する設定部と、
   前記設定部により選択された測位方法により、前記衛星からの電波に基づいて測位を行う測位部と、
   を備える、測位装置。
2. 前記静状態に対応する第１の測位方法はスタティック測位方法であり、前記動状態に対応する第２の測位方法はキネマティック測位方法である、請求項１に記載の測位装置。
3. 前記測位部は、前記第１の測位方法または前記第２の測位方法で用いられた情報を、もう一方の測位方法に引き継いで測位を行う、請求項２に記載の測位装置。
4. 前記引き継がれる情報は整数値バイアスである、請求項３に記載の測位装置。
5. 前記測位装置の状態を検知するセンサをさらに備え、
   前記設定部は、前記センサの計測情報に基づいて前記測位装置が静止していると判定すると、
   前記キネマティック測位方法から前記スタティック測位方法に設定する、請求項３に記載の測位装置。
6. 前記センサはジャイロセンサおよび加速度センサであり、
   前記設定部は、前記ジャイロセンサおよび前記加速度センサを用いて前記測位装置が静止していると判定する、請求項５に記載の測位装置。
7. 前記センサはカメラであり、
   前記設定部は、前記カメラを用いて前記測位装置が静止していると判定する、請求項５に記載の測位装置。
8. 衛星から電波を受信し、
   静状態に対応する第１の測位方法、および動状態に対応する第２の測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を設定し、
   前記設定された測位方法により、前記衛星からの電波に基づいて測位を行う、
   測位方法。
9. 位置が既知であり、衛星から電波を受信する基準局と、
   前記基準局から情報を取得し、測位を行う測位装置と、を有し、
   前記測位装置は、衛星から電波を受信する受信部と、
   静状態に対応する第１の測位方法、および動状態に対応する第２の測位方法を含む複数の測位方法から測位方法を設定する設定部と、
   前記設定部により設定された測位方法により、前記衛星からの電波に基づいて測位を行う測位部と、を備える、
   測位システム。
   

Images