JP2017219542A - 時刻同期装置及び測位装置、その方法並びにプログラム - Google Patents
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(1−1)仰角マスクによる方法
航法衛星信号の仰角に閾値を設定し、これに基づいて測位、時刻同期に使用する航法衛星信号を選択する方法である。この方法では、本来は時刻同期精度の向上に貢献する、直接波として受信可能な可視衛星信号をも排除してしまう可能性がある。このため、時刻同期に使用するのに適切な衛星信号が選択されないことがあった。
受信した航法衛星信号の受信信号強度や信号対雑音比等に閾値を設定し、測位、時刻同期に使用する衛星信号を選択する方法である。この方法では、閾値を設定する上での最適値が航法衛星信号アンテナの受信特性、航法衛星信号アンテナの設置環境、航法衛星受信装置の感度等に依存する。また、閾値の設定値が厳格な場合(受信信号強度や信号対雑音比等の閾値が大きい場合)には受信可能な可視衛星信号数が少ない時間帯などにおいて測位、時刻同期に必要な4つの航法衛星信号が確保できない懸念が生じる。一方、閾値の設定値が緩い場合(受信信号強度や信号対雑音比等の閾値が小さい場合)には直接波を伴わないマルチパス信号として受信される不可視衛星信号を十分に排除することができない可能性がある。このため、時刻同期に使用するのに適切な衛星信号と、適切でない衛星信号の選択が正しく行えないことがあった。
(2−1)SNRに基づく重みづけによる方法
受信した航法衛星信号の受信信号強度や信号対雑音比等によって測位、時刻同期に使用する衛星信号に対して信号処理の際に重み付けをする方法である。この方法では、直接波として受信可能な可視衛星信号の数よりも直接波を伴わないマルチパス信号として受信される不可視衛星信号の数の方が大きい場合、相対的に不可視衛星信号の寄与が大きくなる可能性があり、結果的に、時刻同期に適切でない衛星信号が選択されたことによる時刻同期精度の劣化を回避できないことがあった。
(3−1)偏波アイソレーションによる方法
反射信号の円偏波の旋転方向が反転することを利用し、円偏波に依存するアイソレーション特性を有する航法衛星信号アンテナによって奇数回反射した航法衛星信号の信号強度を減衰させる方法である。この方法では、ある程度信号の受信強度を減衰することは可能であるが、航法衛星信号受信回路の受信感度以上の信号は受信できてしまう。つまりマルチパス信号の影響を排除できない可能性がある方法であり、2回反射する信号に対しては旋転方向がさらに反転して元に戻るので減衰は得られない。そのため、時刻同期に使用するのに適切でない信号を選択することがあった。
航法衛星信号アンテナの鉛直方向の指向性により地面や低仰角からの反射波を減衰させる方法である。この方法は、上記と同様、反射波の受信信号強度をある程度減衰することはできても、マルチパス信号の影響により、時刻同期に使用するのに適切でない信号を選択することがあった。上記のように、従来技術(1)〜(3)では、時刻同期に使用するのに適切な衛星信号と、適切でない衛星信号の選択が正しく行えないことがあった。
固定位置推定モードでは、以下の手順(A)又は(B)の何れかにより時刻情報を生成する。どちらを実装・利用するかは任意であり、両者を実装しておき一方を任意で利用するようにしてもよい。
(ア)受信したn個の航法衛星信号のうち抽出される4つの衛星信号のnC4通りの組み合わせのそれぞれに対し測位・時刻同期を行う。
(イ)得られたnC4個の時刻値から最も早い時刻T0が得られる衛星信号の組み合わせを抽出する。
(ウ)次にあらかじめ設定部5において設定した許容誤差値dT1によりT0+dT1の基準時刻を設定する。
(エ)前記(イ)で得られたnC4個の時刻値のうち値がT0+dT1より早くなる衛星信号の全ての組み合わせを抽出する。
(オ)以下、受信したn個の航法衛星信号のうち5,6,7,8,…,n個の衛星信号のそれぞれの組み合わせ(nC5,nC6,nC7,nC8…,nCn通りの組み合わせ)に対して同様に測位・時刻同期の結果、得られた時刻がT0+dT1より早くなる航法衛星信号の全ての組み合わせを抽出する。
(カ)前記(エ)及び(オ)で抽出された衛星信号を使用して測位、時刻同期を行い、得られた時刻情報を、受信した航法衛星信号で生成された時刻情報とする。
(ア)受信したn個の航法衛星信号のうち抽出される4つの衛星信号のnC4通りの組み合わせのそれぞれに対し測位・時刻同期を行う。
(イ)得られたnC4個の時刻値から最も早い時刻T0が得られる衛星信号の組み合わせを抽出する。
(ウ)次にあらかじめ設定部5において設定した許容誤差値dT2によりT0+dT2基準時刻を設定する。
(エ)前記(イ)で得られたnC4個の時刻値のうち値がT0+dT2より遅くなる、受信した衛星信号の全ての組み合わせを抽出する。
(オ)前記(エ)で得られた衛星の組み合わせのうち、前記(イ)の衛星を除く航法衛星信号を測位・時刻同期に使用する衛星信号から除外して測位、時刻同期を行い、得られた時刻情報を、受信した航法衛星信号で生成された時刻情報とする。
手順(C)
(ア)受信したn個の航法衛星信号それぞれを使用して時刻同期を行う。
(イ)得られたn個の時刻値から最早の時刻T0が得られる衛星を抽出する。
(ウ)次にあらかじめ設定部5において設定した許容誤差値dT3によりT0+dT3の基準時刻を設定する。
(エ)得られた時刻値がT0+dT3より早くなる衛星を抽出する。
(オ)前記(エ)で抽出した衛星信号を使用して測位、時刻同期を行い、得られた時刻情報を受信した航法衛星信号で生成された時刻情報とする。
可視衛星信号数が3以下の場合は、各時刻において不可視衛星を含む4基の衛星信号の組み合わせのうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号の組み合わせが(イ)により選択される。dT1を適切に設定することにより(エ)及び(オ)により不可視衛星信号のうち、時刻同期精度を大きく劣化させる可能性が高い、伝搬遅延時間の大きい反射波、回折波として受信される航法衛星信号を排除することができ、時刻同期精度を向上することができる。
可視衛星信号数が3以下の場合は、各時刻において不可視衛星を含む4基の衛星信号の組み合わせのうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号の組み合わせが(イ)により選択される。dT2を適切に設定することにより(エ)及び(オ)により不可視衛星信号のうち、時刻同期精度を大きく劣化させる可能性が高い、伝搬遅延時間の大きい反射波、回折波として受信される航法衛星信号を排除することができ、時刻同期精度を向上することができる。
可視衛星信号数が0の場合には、各時刻において不可視衛星のうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号が(イ)により選択される。dT3を適切に設定することにより(エ)により不可視衛星信号のうち、時刻同期精度を大きく劣化させる可能性が高い、伝搬遅延時間の大きい反射波、回折波として受信される航法衛星信号を排除することができ、時刻同期精度を向上することができる。
Claims (13)
- 航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻同期装置であって、
4つ以上の航法衛星から同時に受信した航法衛星信号に基づき航法衛星に同期した時刻情報を生成する航法衛星信号受信部と、
航法衛星信号受信部で生成された時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御する制御部とを備えた
ことを特徴とする時刻同期装置。 - 前記制御部は、同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報のうち最も早い時刻を基準時刻として、基準時刻に所定の許容時間を足した時刻より早い時刻情報を生成した組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御する
ことを特徴とする請求項1記載の時刻同期装置。 - 前記制御部は、同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報のうち最も早い時刻を基準時刻として、基準時刻に所定の許容時間を足した時刻より遅い時刻情報を生成した組み合わせに係る複数の航法衛星信号を特定し、特定した航法衛星信号のうち前記基準時刻が生成された航法衛星信号を除外したものを除外航法衛星信号として、同時受信可能な各航法衛星信号から前記除外航法衛星信号を除外したものを抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御する
ことを特徴とする請求項1記載の時刻同期装置。 - 航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻同期装置であって、
1つ又は複数の航法衛星から単独に又は同時に受信した航法衛星信号及び所定の受信位置の位置情報に基づき航法衛星に同期した時刻情報を生成する航法衛星信号受信部と、
航法衛星信号受信部で生成された時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
同時受信可能な複数の航法衛星からの航法衛星信号のそれぞれに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御する制御部とを備えた
ことを特徴とする時刻同期装置。 - 前記制御部は、同時受信可能な1つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報のうち最も早い時刻を基準時刻として、基準時刻に所定の許容時間を足した時刻より早い時刻情報を生成した組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御する
ことを特徴とする請求項4記載の時刻同期装置。 - 航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻同期装置における時刻情報生成方法であって、
時刻同期装置は、4つ以上の航法衛星から同時に受信した航法衛星信号に基づき航法衛星に同期した時刻情報を生成する航法衛星信号受信部と、航法衛星信号受信部で生成された時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻情報生成部と、航法衛星信号受信部及び時刻情報生成部を制御する制御部とを備え、
時刻情報生成方法は、制御部が、
同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得するよう制御するステップと、
取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出するよう制御するステップと、
抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御するステップとを備えた
ことを特徴とする時刻同期装置における時刻情報生成方法。 - 航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻同期装置における時刻情報生成方法であって、
時刻同期装置は、1つ又は複数の航法衛星から単独に又は同時に受信した航法衛星信号及び所定の受信位置の位置情報に基づき航法衛星に同期した時刻情報を生成する航法衛星信号受信部と、航法衛星信号受信部で生成された時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻情報生成部と、航法衛星信号受信部及び時刻情報生成部を制御する制御部とを備え、
時刻情報生成方法は、制御部が、
同時受信可能な複数の航法衛星からの航法衛星信号のそれぞれに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得するよう制御するステップと、
取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い複数の航法衛星信号を抽出するよう制御するステップと、
抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御するステップとを備えた
ことを特徴とする時刻同期装置における時刻情報生成方法。 - コンピュータを、請求項1乃至5何れか1項記載の時刻同期装置の各部として機能させることを特徴とする時刻情報生成プログラム。
- 航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報および衛星の位置情報に基づき受信位置情報を生成する測位装置であって、
4つ以上の航法衛星から同時に受信した航法衛星信号に基づき航法衛星に同期した時刻情報および受信位置情報を生成する航法衛星信号受信部と、
同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて受信位置情報を生成して、得られた受信位置情報を出力するよう制御する制御部とを備えた
ことを特徴とする測位装置。 - 前記制御部は、同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報のうち最も早い時刻を基準時刻として、基準時刻に所定の許容時間を足した時刻より早い時刻情報を生成した組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて受信位置情報を生成して、得られた受信位置情報を出力するよう制御する
ことを特徴とする請求項9記載の測位装置。 - 前記制御部は、同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報のうち最も早い時刻を基準時刻として、基準時刻に所定の許容時間を足した時刻より遅い時刻情報を生成した組み合わせに係る複数の航法衛星信号を特定し、特定した航法衛星信号のうち前記基準時刻が生成された航法衛星信号を除外したものを除外航法衛星信号として、同時受信可能な各航法衛星信号から前記除外航法衛星信号を除外したものを抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて受信位置情報を生成し、得られた受信位置情報を出力するよう制御する
ことを特徴とする請求項9記載の測位装置。 - 航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報および衛星の位置情報に基づき受信位置情報を生成する測位装置における測位方法であって、
測位装置は、4つ以上の航法衛星から同時に受信した航法衛星信号に基づき航法衛星に同期した時刻情報および受信位置情報を生成する航法衛星信号受信部と、航法衛星信号受信部を制御する制御部とを備え、
測位方法は、制御部が、
同時受信可能な複数の航法衛星からの航法衛星信号のそれぞれに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得するよう制御するステップと、
取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い複数の航法衛星信号を抽出するよう制御するステップと、
抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて受信位置情報を生成して、得られた受信位置情報を出力するよう制御するステップとを備えた
ことを特徴とする測位装置における測位方法。 - コンピュータを、請求項9乃至11何れか1項記載の測位装置の各部として機能させることを特徴とする測位プログラム。
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