JP2020085824A

JP2020085824A - 測位システム、サーバ、測位方法、測位対象の装置及び移動体

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Publication number: JP2020085824A
Application number: JP2018224696A
Authority: JP
Inventors: 正浩浅子; Masahiro Asako; 前島　康仁; Yasuhito Maejima; 康仁前島; 長谷川　誠; Makoto Hasegawa; 誠長谷川
Original assignee: Ales Corp
Current assignee: Ales Corp
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-30
Also published as: JP6634142B1

Abstract

【課題】測位対象が広域エリアを移動する場合でも、測位対象の高精度リアルタイム測位を行うことができる測位システムを提供する。
【解決手段】複数の既知の基準点それぞれに配置された複数の基準局４０から、人工衛星５０の電波を基準局４０が受信して生成した観測情報を受信する。複数の基準局４０それぞれについて基準局４０から受信した前記観測情報に基づいて測位補正情報を作成し、基準局４０の位置情報と関連付けて記憶する。前記基準局４０が人工衛星５０の電波を受信して生成した観測情報を測位対象２０から受信し、その観測情報に基づいて測位対象２０に近い位置に配置されている複数の基準局４０を選択する。選択した複数の基準局４０の観測情報、測位補正情報及び位置情報と測位対象２０の観測情報とに基づいて測位対象２０の複数の位置情報を計算し、複数の位置情報の計算結果から、いずれか一つの位置情報の計算結果を選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動する測位対象の位置測定を行う測位システム、サーバ、測位方法、測位対象の装置及び移動体に関するものである。

従来、既知の位置に配置された基準局（固定局）を用いて、ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）の人工衛星から電波を受信し、測位対象の位置測定をリアルタイムに行う実時間キネマティック（ＲＴＫ）測位法が知られている（例えば特許文献１参照）。このＲＴＫ測位法では、人工衛星から電波を受信した基準局が搬送波観測データを測位対象に送信する。測位対象では、基準局から受信した搬送波観測データと、人工衛星から電波を受信した自機の搬送波観測データと、予め初期化処理により決定された測位補正情報としての補正データ（整数値バイアス）とに基づいて、移動体の位置座標を計算する。ＲＴＫ測位法によれば、数ｃｍ程度の高い精度で測位対象の測位ができるとされている。

国際公開第２０１６／１４７５６９号

上記従来のＲＴＫ測位法では、測位対象が複数の基準局をまたいで移動することは想定されておらず、測位対象が移動して基準局をまたぐ際に補正データ（整数値バイアス）が初期化されてしまい、高精度測位状態が維持できず、測位精度が低下してしまう、という課題がある。

本発明の一態様に係るサーバは、移動する測位対象の位置測定に用いるサーバである。サーバは、互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信する基準局通信部と、前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成する補正情報作成部と、前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶する情報記憶部と、前記人工衛星の電波を前記測位対象が受信して生成した観測情報を前記測位対象から受信する測位対象通信部と、前記測位対象から受信した前記観測情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている複数の基準局を選択する基準局選択部と、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と、前記測位対象の観測情報とに基づいて、前記測位対象の位置情報を計算する位置情報計算部と、を備える。
前記サーバにおいて、前記位置情報計算部は、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と、前記測位対象の観測情報とに基づいて、前記測位対象の複数の位置情報を計算し、前記複数の位置情報の計算結果から、いずれか一つの位置情報の計算結果を選択してもよい。ここで、前記複数の位置情報の計算結果から最も精度が高い位置情報の計算結果を選択してもよい。
前記サーバにおいて、前記測位対象通信部は、前記測位対象の位置情報の計算結果を前記測位対象に送信してもよい。

本発明の他の態様に係るサーバは、移動する測位対象の位置測定に用いるサーバである。サーバは、互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信する基準局通信部と、前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成する補正情報作成部と、前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶する情報記憶部と、前記人工衛星の電波を前記測位対象が受信して生成した観測情報を前記測位対象から受信する測位対象通信部と、前記測位対象から受信した前記観測情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている複数の基準局を選択する基準局選択部と、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報を前記測位対象に送信する選択基準局情報送信部と、を備える。

前記サーバにおいて、前記基準局から受信する観測情報は、前記人工衛星から受信した電波の搬送波位相観測データと、前記基準局の位置座標データとを含んでもよい。
前記サーバにおいて、前記基準局の観測情報及び前記測位対象の観測情報の少なくとも一方は、前記人工衛星の電波の搬送波の位相を複数の受信機で同時に観測して得られた複数の位相差により生成された情報であってもよい。
前記サーバにおいて、前記情報記憶部は、前記測位補正情報を複数種類のフォーマットで記憶してもよい。
前記サーバにおいて、前記測位対象は、移動通信の移動局又は無線ＬＡＮの端末装置であってもよい。
前記サーバにおいて、前記基準局は、移動通信の基地局又は無線ＬＡＮのアクセスポイント装置に設けてもよい。

本発明の更に他の態様に係る測位システムは、前記いずれかのサーバと、互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局と、を含む。
本発明の更に他の態様に係る測位システムは、前記いずれかのサーバと、測位対象と、を含む。
本発明の更に他の態様に係る測位システムは、前記いずれかのサーバと、互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局と、測位対象と、を含む。

本発明の更に他の態様に係る測位方法は、移動する測位対象の位置測定を行う測位方法である。測位方法は、互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信することと、前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成することと、前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶することと、前記人工衛星の電波を前記測位対象が受信して生成した観測情報を前記測位対象から受信することと、前記測位対象から受信した前記観測情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている複数の基準局を選択することと、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と、前記測位対象の観測情報とに基づいて、前記測位対象の位置情報を計算することと、を含む。
本発明の更に他の態様に係る測位方法は、移動する測位対象の位置測定を行う測位方法である。測位方法は、互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信することと、前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成することと、前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶することと、前記人工衛星の電波を前記測位対象が受信して生成した観測情報を前記測位対象から受信することと、前記測位対象から受信した前記観測情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている複数の基準局を選択することと、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報を前記測位対象に送信することと、を含む。
本発明の更に他の態様に係る測位方法は、移動する測位対象の位置測定を行う測位方法である。測位方法は、互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信することと、前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成することと、前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶することと、前記人工衛星の電波を受信して観測情報を生成することと、前記測位対象の前記観測情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている複数の基準局を選択することと、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と、前記測位対象の観測情報とに基づいて、前記測位対象の位置情報を計算することと、を含む。

前記測位方法において、前記測位対象の位置情報を計算することは、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と、前記測位対象の観測情報とに基づいて、前記測位対象の複数の位置情報を計算することと、前記複数の位置情報の計算結果から、いずれか一つの位置情報の計算結果を選択することと、を含んでもよい。
前記測位方法において、前記基準局から受信する観測情報は、前記人工衛星から受信した電波の搬送波位相観測データと、前記基準局の位置座標データとを含んでもよい。
前記測位方法において、前記基準局の観測情報及び前記測位対象の観測情報の少なくとも一方は、前記人工衛星の電波の搬送波の位相を複数の受信機で同時に観測して得られた複数の位相差により生成してもよい。

本発明の更に他の態様に係る測位対象の装置は、互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信する基準局通信部と、前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、自装置の位置測定に用いる測位補正情報を作成する補正情報作成部と、前記複数の基準局それぞれの記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶する情報記憶部と、前記人工衛星の電波を受信して観測情報を生成する観測情報生成部と、前記自装置の観測情報に基づいて前記自装置に近い位置に配置されている複数の基準局を選択する基準局選択部と、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と前記自装置の観測情報とに基づいて、前記自装置の位置情報を計算する位置情報計算部と、を備える。
前記測位対象の装置において、前記位置情報計算部は、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と前記自装置の観測情報とに基づいて、前記自装置の複数の位置情報を計算し、前記複数の位置情報の計算結果から、いずれか一つの位置情報の計算結果を選択してもよい。
前記測位対象の装置において、前記基準局から受信する観測情報は、前記人工衛星から受信した電波の搬送波位相観測データと、前記基準局の位置座標データとを含んでもよい。
前記測位対象の装置において、前記基準局の観測情報及び前記自装置の観測情報の少なくとも一方は、前記人工衛星の電波の搬送波の位相を複数の受信機で同時に観測して得られた複数の位相差により生成してもよい。
前記測位対象の装置は移動通信の移動局又は無線ＬＡＮの端末装置であってもよい。

本発明の更に他の態様に係る移動体は、前記測位対象の装置を備える移動体である。

本発明によれば、測位対象が広域エリアを移動する場合でも、測位対象の高精度リアルタイム測位を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る測位システムの主要な構成の一例を示す機能ブロック図。図１の測位システムにおける測位処理の一例を示すシーケンス図。本発明の他の実施形態に係る対象装置の主要な構成の一例を示す機能ブロック図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る測位システムの主要な構成の一例を示す機能ブロック図である。図１において、測位システム１０は、移動する測位対象の装置（以下「対象装置」という。）２０の位置測定に用いるサーバ３０と、互いに異なる複数の既知の位置座標（基準点）それぞれに配置された複数の基準局４０とを備える。既知の位置座標は、例えば、既知の緯度、経度及び高度である。既知の位置座標は、例えば基準点を定義された直交座標系における座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）であってもよい。

なお、本実施形態では、対象装置２０の測位方法としてＲＴＫ（実時間キネマティック）測位法を用いた場合について説明するが、本発明は、移動する対象装置の現在位置の位置情報を人工衛星の電波を受信する基準局の観測情報を用いて計算する、ＲＴＫ測位法以外の測位法を用いる場合にも適用できる。

本実施形態における対象装置２０は、例えばＧＰＳ（全地球測位システム）等のＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）の一又は複数の人工衛星（例えば４つの人工衛星）５０から電波を受信するＧＮＳＳ受信機２１０と受信信号から観測情報を生成する観測情報生成部２２０とを有する装置（以下「ＧＮＳＳユーザ装置」ともいう。）である。

対象装置２０は、例えば、移動通信網を介して通信可能な移動局（「移動機」、「ユーザ装置」等ともいう。）又は、移動型の基地局（「ｅＮｏｄｅＢ」、「ｇ−ＮｏｄｅＢ」等ともいう。）であってもよい。また、対象装置２０は、移動する移動体そのものであってもよいし、移動体に組み込まれた装置であってもよい。移動体は、例えば、地上を移動する車両、上空を移動する航空機、海などの水上を移動する船舶などであってもよい。

対象装置２０は、無線ＬＡＮ（例えば、ＷｉＦｉ）の端末装置であってもよい。この場合、サーバ３０の測位補正情報（例えば、整数値バイアス）や測位対象の位置情報の計算結果は、サーバ３０から無線ＬＡＮのアクセスポイント装置（例えば、ＷｉＦｉルータ）を経由して無線ＬＡＮの端末装置に送信することができる。

人工衛星５０は、ＧＰＳ用の人工衛星のほか、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＢｅｉＤｏｕ等のグローバル軌道衛星群の人工衛星でもよいし、ＱＺＳＳやＩＲＮＳＳなどの特定地域衛星群の人工衛星でもよい。また、人工衛星５０は、ＷＡＡＳ，ＥＧＮＯＳ、ＭＳＡＳ、ＧＡＧＡＮなどの補強衛星群の人工衛星であってもよい。

人工衛星５０から受信する電波は、例えば、１．１ＧＨｚ帯、１．２ＧＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯又は２．４ＧＨｚ帯における所定周波数の電波である。例えば、ＧＰＳの人工衛星の場合、Ｌ１電波（周波数：１５７５．４２ＭＨｚ，波長：約０．１９ｍ）及びＬ２電波（１２２７．６０ＭＨｚ：約０．２４ｍ）を受信することができる。人工衛星５０から送信される電波は、例えば、所定の時間タイミングで測位符号（Ｃ／Ａコード、Ｐコード）や航法メッセージ等を含む所定データにより所定周波数の搬送波をコード変調したものである。例えば、ＧＰＳの人工衛星の場合、Ｌ１電波が測位符号（Ｃ／Ａコード及びＰコード）及び航法メッセージデコード変調され、Ｌ２電波が測位符号のＰコードのみでコード変調されている。

人工衛星５０から同時に受信する電波は、１周波数の電波でもよいし、２周波数（例えば、１．５ＧＨｚ，１．２ＧＨｚ）又は３周波数以上の電波でもよい。例えば、２周波数の電波を受信する場合は、基準局４０と対象装置２０との距離が１０ｋｍ以上の場合（例えば、基準局４０を中心として２０ｋｍ〜４０ｋｍ程度の広域エリアを対象装置が移動している場合）でも、ＲＴＫ（実時間キネマティック）測位法で測位される対象装置２０の位置精度が数ｃｍ程度（例えば、２ｃｍ＋１ｐｐｍ）の高精度になる。

複数の基準局４０（以下「ＧＮＳＳ基準局装置」ともいう。）は、対象装置２０が移動する可能性があるエリアに分散されて配置される。複数の基準局４０は、移動中の対象装置２０との距離が所定距離以下（例えば、２０ｋｍ以下、又は、４０ｋｍ以下）である基準局４０の数が２以上になるように配置される。前記所定距離は、例えば、ＲＴＫ測位法で測位される対象装置２０の位置精度が数ｃｍ程度（例えば、２ｃｍ＋１ｐｐｍ）になる距離である。複数の基準局４０はそれぞれ、移動通信の基地局の位置又は無線ＬＡＮのアクセスポイント装置（例えば、ＷｉＦｉルータ）の位置に設けてもよい。この場合、基準局４０は、移動通信の基地局の基地局装置に組み込んでもよいし、無線ＬＡＮのアクセスポイント装置に組み込んでもよい。

複数の基準局４０はそれぞれ、所定の観測タイミングに、ＧＰＳ等のＧＮＳＳの一又は複数の人工衛星（例えば４つの人工衛星）５０から電波を受信して観測情報を生成する。複数の基準局４０それぞれの観測タイミングは、対象装置２０がＧＰＳ等のＧＮＳＳの一又は複数の人工衛星（例えば４つの人工衛星）５０から電波を受信して観測情報を生成する観測タイミングと同期している。この観測タイミングは、例えば、２秒間隔、１秒間隔、又は１秒未満の時間間隔の時間タイミングである。

基準局４０が生成する観測情報は、例えば、ＲＴＫ測位法で用いられる情報であり、基準局４０が人工衛星５０から電波を受信して生成した受信ＲＡＷデータである搬送波位相観測データを含む。複数の基準局４０それぞれの観測情報は、基準局４０の位置座標データとともにサーバ３０に送信される。基準局４０が生成する観測情報は、基準局４０が人工衛星５０から受信した電波の受信結果に基づいて算出した人工衛星５０と基準局４０との間の疑似距離観測データを含んでもよい。

サーバ３０は、基準局情報処理部３１と測位対象情報処理部３２とを備える。基準局情報処理部３１は、基準局通信部３１０と補正情報作成部３２０と基準局情報作成部３３０と情報記憶部３４０とを有する。測位対象情報処理部３２は、測位対象通信部３５０と基準局選択部３６０と位置情報計算部３７０とを有する。

基準局通信部３１０は、高速の通信回線（例えば、専用の光通信回線）を介して、複数の基準局４０それぞれから搬送波位相観測データを含む情報を受信する。

複数の基準局４０それぞれから受信する情報は、例えば、人工衛星５０から受信した電波の搬送波位相観測データと基準局４０の位置座標データとを含む。基準局４０から受信する情報は、前述の疑似距離観測データを含んでもよい。

補正情報作成部３２０は、複数の基準局４０それぞれについて、基準局４０から受信した観測情報に基づいて、対象装置２０の位置測定に用いる所定フォーマットの測位補正情報、状態情報（例えば、測位補正情報が使用可能か否かを識別する情報）等を作成する。測位補正情報は、例えば、ＲＴＫ測位法で用いられる情報であり、予め決定された測位補正情報としての整数値バイアスのデータを含む。整数値バイアスは、人工衛星５０と受信機との間の距離における搬送波の波数の数の整数部分の値であり、搬送波の位相の観測だけでは確定することができない値である。

整数値バイアスは、各種方法で決定して作成することができる。例えば、整数値バイアスは、人工衛星５０の移動を利用して次のように決定することができる。基準局４０の既知の位置情報と人工衛星５０の軌道情報とに基づいて、ある初期化処理時間（例えば）に移動している人工衛星５０の複数位置について人工衛星５０と基準局４０（受信機）との間の距離の複数の候補点を算出し、人工衛星５０が移動しても変化しない候補点の距離を真の距離として選択し、その選択した候補点の距離から整数値バイアスを決定することができる。

測位補正情報のフォーマットは、例えば、ＲＴＫ測位法で用いられる搬送波位相観測データと基準局４０の位置座標データとを含むＲＴＣＭ（Radio Technical Commission for Maritime Services）フォーマットであってもよい。測位補正情報のフォーマットは複数種類のフォーマットであってもよい。

基準局情報作成部３３０は、複数の基準局４０それぞれについて、基準局４０から受信した観測情報に基づいて、基準局４０が設置されている基準点の名称、位置情報（例えば、経度、緯度、高度）、状態情報（例えば、基準局４０が使用可能か否かを識別する情報）等の基準局情報を作成する。

情報記憶部（ＤＢ）３４０は、複数の基準局４０それぞれについて、表１の基準局データテーブルに例示するように、管理番号に対応づけて、基準局又は基準点の名称、既知の位置情報及び状態情報を互いに関連付けて記憶する。

また、情報記憶部（ＤＢ）３４０は、複数の基準局４０それぞれについて、表２の補正データテーブルに例示するように、管理番号に対応づけて、複数種類のフォーマット（例えば、３種類のＲＴＣＭフォーマット）による測位補正情報及び状態情報を互いに関連付けて記憶する。

表１及び表２の状態情報の「１」はそれぞれ、対応する基準局４０及び測位補正情報が利用可能なアクティブ状態であることを示し、「２」は対応する基準局４０及び測位補正情報が利用不可の状態であることを示している。また、表１の各基準局の名称及び既知の位置情報と表２の測位補正情報とは、管理番号を介して互いに関連付けられている。

表２に示すように複数種類のフォーマットで測位補正情報を記憶しておくことにより、対象装置２０の種類等によって対象装置２０の現在位置の計算に用いる測位補正情報のフォーマットが異なる場合でも、対応するフォーマットの測位補正情報を選択して対象装置２０の現在位置を確実に計算することができる。

測位対象通信部３５０は、対象装置（ＧＮＳＳユーザ装置）２０が人工衛星５０からの電波を受信して生成した観測情報を、通信網（例えば、インターネット、移動通信網）６０を介して対象装置２０から受信する。対象装置２０から受信する観測情報は、例えば、対象装置２０が人工衛星５０から電波を受信して生成した受信ＲＡＷデータである搬送波位相観測データを含む。観測情報は、対象装置（ＧＮＳＳユーザ装置）２０の識別情報（ＩＤ）を含んでもよい。

対象装置２０が人工衛星５０から電波を受信して搬送波位相観測データを生成する観測タイミングは、複数の基準局４０が人工衛星５０から電波を受信して搬送波位相観測データを生成する観測タイミングに同期している。この観測タイミングは、例えば、２秒間隔、１秒間隔、又は１秒未満の時間間隔の時間タイミングである。

また、測位対象通信部３５０は、対象装置２０の位置情報（例えば、緯度、経度、高度）の計算結果を、通信網（例えば、インターネット、移動通信網）６０を介して対象装置２０に送信する。

基準局選択部３６０は、対象装置２０から受信した観測情報に基づいて対象装置２０に近い位置に配置されている少なくとも２以上の複数の基準局４０を選択する。基準局４０の選択は、対象装置２０の移動予測エリアに位置する基準局４０を含めるように行ってもよい。例えば、対象装置２０の位置情報を取得し、その位置情報の変化から対象装置２０の移動予測エリアを決定し、その移動予測エリアに位置する基準局４０を含めるように基準局４０を選択してもよい。

位置情報計算部３７０は、前記選択した複数の基準局４０の搬送波位相観測データと、測位補正情報及び位置情報と、対象装置２０の観測情報とに基づいて、対象装置２０の位置情報（例えば、緯度、経度、高度）を計算する。計算対象の対象装置２０の位置情報は、例えば基準点を定義された直交座標系における座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）であってもよい。

対象装置２０の位置情報は、例えば次のように計算することができる。まず、選択した基準局４０の搬送波位相観測データ及び整数値バイアスと対象装置２０の搬送波位相観測データとに基づいて、人工衛星５０と基準局４０及び対象装置２０それぞれとの間の電波の行路差を算出し、その行路差の算出値から、基準局４０から対象装置２０に向かう基線ベクトルを決定する。この基線ベクトルと基準局４０の既知の位置情報とに基づいて、対象装置２０の位置情報を算出する。

位置情報計算部３７０は、前記選択した複数の基準局４０の測位補正情報及び位置情報と対象装置２０の観測情報とに基づいて、対象装置２０の複数の位置情報を計算し、その複数の位置情報の計算結果から、いずれか一つの位置情報の計算結果を選択してもよい。例えば、前記複数の位置情報の計算結果から最も精度が高い位置情報の計算結果を選択してもよい。位置情報の計算結果を選択する際、計算結果の信頼性を担保するために、例えばカルマンフィルタ又は最適化処理を選択処理に組み合わせてもよい。

なお、サーバ３０が位置情報を計算しないで、対象装置２０が自装置の位置情報を計算する場合は、サーバ３０の測位対象通信部３５０は、前記選択した複数の基準局４０の測位補正情報及び位置情報を対象装置２０に送信する選択基準局情報送信部として機能してもよい。

上記構成の測位システム１０において、基準局４０の観測情報及び対象装置２０の観測情報の少なくとも一方は、人工衛星５０から所定の時間タイミングで繰り返し送信される電波の搬送波の位相を複数の受信機で同時に観測して得られた複数の位相差（例えば、２重位相差の情報）により生成された情報であってもよい。２重位相差の情報を用いることにより、人工衛星５０の時計誤差並びに基準局４０及び対象装置２０の時計誤差を除去することができる。更に、人工衛星５０からの電波を受信する受信機をそれぞれ有する基準局４０と対象装置２０との間の距離（基線長）が十分に短い距離（例えば４０ｋｍ以下）の場合、基準局４０及び対象装置２０それぞれの疑似距離観測データに同一値の誤差として含まれる、人工衛星５０からの電波が通過する電離層及び対流層における伝搬遅延誤差並びに人工衛星５０の軌道誤差を除去することができる。

図２は、図１の測位システム１０における測位処理の一例を示すシーケンス図である。図２において、本実施形態の測位処理は、基準局情報の受信・格納処理（Ｓ１００）と、対象装置２０の現在位置の高精度リアルタイム測位処理（Ｓ２００）とを含む。なお、図２では、図示の簡略化のため、サーバ３０の基準局通信部３１０、情報記憶部（ＤＢ）３４０及び測位対象通信部３５０を省略している。

図２の基準局情報の受信・格納処理（Ｓ１００）において、管理対象の複数の基準局４０それぞれについて基準局４０の基準局情報及び観測情報（受信ＲＡＷデータである搬送波位相観測データ）をサーバ３０が受信すると（Ｓ１０１、Ｓ１０２）、サーバ３０の基準局情報作成部３３０は、基準局４０から受信した観測情報に基づいて基準局情報を作成し、基準局４０を識別可能な管理番号に対応付けて情報記憶部（ＤＢ）３４０に格納する（Ｓ１０３）。

また、サーバ３０の補正情報作成部３２０は、基準局４０から受信した観測情報に基づいて、対象装置２０の位置測定に用いる所定フォーマットの測位補正情報を作成し、基準局４０を識別可能な管理番号に対応付けて情報記憶部（ＤＢ）３４０に格納する（Ｓ１０４）。

図２の高精度リアルタイム測位処理（Ｓ２００）において、人工衛星５０からの電波を基準局４０と同じタイミングで受信して作成した観測情報をサーバ３０が受信すると（Ｓ２０１）、サーバ３０の位置情報計算部３７０は、対象装置２０の概略位置を計算し（Ｓ２０２）、その概略位置の計算結果に基づいて、対象装置２０の近く及び移動予測エリアに位置する複数の基準局４０の選択を基準局選択部３６０に要求する（Ｓ２０３）。

位置情報計算部３７０からの基地局選択要求を受信した基準局選択部３６０は、対象装置２０の概略位置の計算結果に基づいて情報記憶部（ＤＢ）３４０を検索し、対象装置２０の近く及び移動予測エリアに位置する複数の基準局４０の選択し、その選択した複数の基準局４０の基準局情報（基準局名、搬送波位相観測データ、位置情報）及び測位補正情報を情報記憶部（ＤＢ）３４０から抽出して取得する（Ｓ２０４〜Ｓ２０６）。基準局選択部３６０は、選択した複数の基準局４０の基地局情報及び測位補正情報を位置情報計算部３７０に送る（Ｓ２０７）。

位置情報計算部３７０は、前記選択した複数の基準局４０の観測情報（搬送波位相観測データ）、位置情報及び測位補正情報と、対象装置２０の観測情報（搬送波位相観測データ）とに基づいて、対象装置２０の高精度位置情報を計算する（Ｓ２０８）。

位置情報計算部３７０は、上記高精度位置情報の計算結果を対象装置（ユーザＧＮＳＳ装置）２０に送信する（Ｓ２０９）。

対象装置２０は、サーバ３０から受信した自装置の高精度の現在位置情報を出力してユーザに提供することができる（Ｓ２１０）。サーバ３０から受信した自装置の高精度の現在位置情報は、対象装置２０で起動している各種アプリケーションで利用することもできる。

以上、本実施形態によれば、移動中の対象装置（測位対象）２０の現在位置を測定する測位処理時に、その対象装置２０に近い第１基準局と対象装置２０の移動予測エリアに位置する第２基準局とを含む複数の基準局４０を選択してＲＴＫ測位法による現在位置を計算している。従って、測位処理時に対象装置２０が第１基準局に近い位置から第２基準局に近い位置に移動するように複数の基準局をまたぐ広域エリアの移動を行うときでも、時間を要する基準局の初期化処理を行うことなく、移動先に近い第２基準局について計算した高精度の位置情報を利用できる。このように対象装置２０が複数の基準局をまたぐように広域エリアを移動する場合でも、対象装置２０の高精度リアルタイム測位を行うことができる。

なお、上記図１及び図２のサーバ３０の機能は、移動通信網の基地局に設けられるデータ処理装置としてのＭＥＣ（Mobile Edge Computing）サーバに持たせてもよい。

図３は、本発明の他の実施形態に係る対象装置（ユーザＧＮＳＳ装置）２０の主要な構成の一例を示す機能ブロック図である。図１の実施形態では、複数の基準局４０の測位補正情報などの基準局情報を管理するサーバ３０を対象装置２０とは別に設けているが、図３の実施形態では、サーバ３０の機能を、移動可能な対象装置２０内に設けている。

図３において、対象装置２０は、例えば、移動通信網を介して通信可能な移動局又は移動型の基地局であってもよい。また、対象装置２０は、移動する移動体そのものであってもよいし、移動体に組み込まれた装置であってもよい。移動体は、例えば、地上を移動する車両、上空を移動する航空機、海などの水上を移動する船舶などであってもよい。

図３の対象装置２０の基準局情報処理部２３１における補正情報作成部２３２０、基準局情報作成部２３３０及び情報記憶部２３４０並びに測位対象情報処理部２３２における基準局選択部２３６０は、前述のサーバ３０の基準局情報処理部３１における補正情報作成部３２０、基準局情報作成部３３０及び情報記憶部３４０並びに測位対象情報処理部３２における基準局選択部３６０と同様な構成であるので、それらの説明は省略する。

図３において、対象装置２０は移動可能な装置であるため、基準局通信部２３１０は、高速の無線通信回線を含む高速データ通信可能な移動通信網７０を介して、複数の基準局４０それぞれから搬送波位相観測データを含む情報を受信する。

位置情報計算部２３７０は、前記選択した複数の基準局４０の搬送波位相観測データと、測位補正情報及び位置情報と、人工衛星５０からの電波を受信するＧＮＳＳ受信機２１０の観測情報とに基づいて、対象装置２０の位置情報を計算する。

位置情報出力部２３８０は、位置情報計算部２３７０で計算した自装置の高精度位置情報を出力してユーザに提供することができる。

図３の実施形態によれば、対象装置２０が複数の基準局をまたぐように広域エリアを移動する場合でも、対象装置２０はサーバを介さずに自装置の高精度リアルタイム測位を行うことができる。

なお、本明細書で説明された処理工程並びにサーバ、対象装置（ユーザ装置、移動局、通信端末、端末装置など）、基準局、基地局などの構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

ハードウェア実装については、実体（例えば、中継通信局、フィーダ局、ゲートウェイ局、基地局、基地局装置、中継通信局装置、端末装置（ユーザ装置、移動局、通信端末）、管理装置、監視装置、遠隔制御装置、サーバ、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、前記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

１０測位システム
２０対象装置（測位対象）
３０サーバ
３１基準局情報処理部
３２測位対象情報処理部
４０基準局
５０人工衛星
２１０ＧＮＳＳ受信機
２２０観測情報生成部
２３１基準局情報処理部
２３２測位対象情報処理部
３１０基準局通信部
３２０補正情報作成部
３３０基準局情報作成部
３４０情報記憶部（ＤＢ）
３５０測位対象通信部
３６０基準局選択部
３７０位置情報計算部
２３１０基準局通信部
２３２０補正情報作成部
２３３０基準局情報作成部
２３４０情報記憶部（ＤＢ）
２３６０基準局選択部
２３７０位置情報計算部
２３８０位置情報出力部

Claims

移動する測位対象の位置測定に用いるサーバであって、
互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信する基準局通信部と、
前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成する補正情報作成部と、
前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶する情報記憶部と、
前記人工衛星の電波を前記測位対象が受信して生成した観測情報を前記測位対象から受信する測位対象通信部と、
前記測位対象から受信した前記観測情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている複数の基準局を選択する基準局選択部と、
前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と、前記測位対象の観測情報とに基づいて、前記測位対象の位置情報を計算する位置情報計算部と、
を備えることを特徴とするサーバ。
請求項１のサーバにおいて、
前記位置情報計算部は、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と、前記測位対象の観測情報とに基づいて、前記測位対象の複数の位置情報を計算し、前記複数の位置情報の計算結果から、いずれか一つの位置情報の計算結果を選択することを特徴とするサーバ。
請求項２のサーバにおいて、
前記複数の位置情報の計算結果から最も精度が高い位置情報の計算結果を選択することを特徴とするサーバ。
請求項１乃至３のいずれかのサーバにおいて、
前記測位対象通信部は、前記測位対象の位置情報の計算結果を前記測位対象に送信することを特徴とするサーバ。
移動する測位対象の位置測定に用いるサーバであって、
互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信する基準局通信部と、
前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成する補正情報作成部と、
前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶する情報記憶部と、
前記人工衛星の電波を前記測位対象が受信して生成した観測情報を前記測位対象から受信する測位対象通信部と、
前記測位対象から受信した前記観測情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている複数の基準局を選択する基準局選択部と、
前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報を前記測位対象に送信する選択基準局情報送信部と、
を備えることを特徴とするサーバ。
請求項１乃至５のいずれかのサーバにおいて、
前記基準局から受信する観測情報は、前記人工衛星から受信した電波の搬送波位相観測データと、前記基準局の位置座標データとを含むことを特徴とするサーバ。
請求項１乃至６のいずれかのサーバにおいて、
前記基準局の観測情報及び前記測位対象の観測情報の少なくとも一方は、前記人工衛星の電波の搬送波の位相を複数の受信機で同時に観測して得られた複数の位相差により生成された情報であることを特徴とするサーバ。
請求項１乃至７のいずれかのサーバにおいて、
前記情報記憶部は、前記測位補正情報を複数種類のフォーマットで記憶することを特徴とするサーバ。
請求項１乃至８のいずれかのサーバにおいて、
前記測位対象は、移動通信の移動局であることを特徴とするサーバ。
請求項１乃至９のいずれかのサーバにおいて、
前記基準局は、移動通信の基地局に設けられていることを特徴とするサーバ。
請求項１乃至１０のいずれかのサーバと、互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局及び測定対象の少なくとも一方とを含む測位システム。
移動する測位対象の位置測定を行う測位方法であって、
互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信することと、
前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成することと、
前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶することと、
前記人工衛星の電波を前記測位対象が受信して生成した観測情報を前記測位対象から受信することと、
前記測位対象から受信した前記観測情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている複数の基準局を選択することと、
前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と、前記測位対象の観測情報とに基づいて、前記測位対象の複数の位置情報を計算することと、
前記複数の位置情報の計算結果から、いずれか一つの位置情報の計算結果を選択することと、
を含むことを特徴とする測位方法。
移動する測位対象の位置測定を行う測位方法であって、
互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信することと、
前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成することと、
前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶することと、
前記人工衛星の電波を前記測位対象が受信して生成した観測情報を前記測位対象から受信することと、
前記測位対象から受信した前記観測情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている複数の基準局を選択することと、
前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報を前記測位対象に送信することと、
を含むことを特徴とする測位方法。
移動する測位対象の位置測定を行う測位方法であって、
互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信することと、
前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成することと、
前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶することと、
前記人工衛星の電波を受信して観測情報を生成することと、
前記測位対象の前記観測情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている複数の基準局を選択することと、
前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と、前記測位対象の観測情報とに基づいて、前記測位対象の複数の位置情報を計算することと、
前記複数の位置情報の計算結果から、いずれか一つの位置情報の計算結果を選択することと、
を含むことを特徴とする測位方法。
請求項１２又は１４の測位方法において、
前記測位対象の位置情報を計算することは、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と、前記測位対象の観測情報とに基づいて、前記測位対象の複数の位置情報を計算することと、前記複数の位置情報の計算結果から、いずれか一つの位置情報の計算結果を選択することと、を含むことを特徴とする測位方法。
請求項１２乃至１５のいずれかの測位方法において、
前記基準局から受信する観測情報は、前記人工衛星から受信した電波の搬送波位相観測データと、前記基準局の位置座標データとを含むことを特徴とする測位方法。
請求項１２乃至１６のいずれかの測位方法において、
前記基準局の観測情報及び前記測位対象の観測情報の少なくとも一方は、前記人工衛星の電波の搬送波の位相を複数の受信機で同時に観測して得られた複数の位相差により生成することを特徴とする測位方法。
測位対象の装置であって、
互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測情報を受信する基準局通信部と、
前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測情報に基づいて、自装置の位置測定に用いる測位補正情報を作成する補正情報作成部と、
前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を前記基準局の位置情報と関連付けて記憶する情報記憶部と、
前記人工衛星の電波を受信して観測情報を生成する観測情報生成部と、
前記自装置の観測情報に基づいて前記自装置に近い位置に配置されている複数の基準局を選択する基準局選択部と、
前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と前記自装置の観測情報とに基づいて、前記自装置の位置情報を計算する位置情報計算部と、
を備えることを特徴とする測位対象の装置。
請求項１８の測位対象の装置において、
前記位置情報計算部は、前記選択した複数の基準局の観測情報、測位補正情報及び位置情報と前記自装置の観測情報とに基づいて、前記自装置の複数の位置情報を計算し、前記複数の位置情報の計算結果から、いずれか一つの位置情報の計算結果を選択することを特徴とする測位対象の装置。
請求項１８又は１９の測位対象の装置において、
前記基準局から受信する観測情報は、前記人工衛星から受信した電波の搬送波位相観測データと、前記基準局の位置座標データとを含むことを特徴とする測位対象の装置。
請求項１８乃至２０のいずれかの測位対象の装置において、
前記基準局の観測情報及び前記自装置の観測情報の少なくとも一方は、前記人工衛星の電波の搬送波の位相を複数の受信機で同時に観測して得られた複数の位相差により生成することを特徴とする測位対象の装置。
請求項１８乃至２１のいずれかの測位対象の装置を備える移動体。