JP2023177275A - Method for detection and detector for detecting abnormality of reception signal - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、GNSS(Global Navigation Satellite System の略;全球測位衛星システム)における受信信号の異常を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting abnormalities in received signals in GNSS (Global Navigation Satellite System).
従来、慣性航法装置とGNSS測位システムを用いて移動体の位置を計測する装置が知られている(特許文献1参照)。また、GNSSにおける受信信号の異常を検出する技術として、GPS(Global Positioning System,Global Positioning Satellite の略;全地球測位システム)衛星からの受信信号がマルチパスの影響を受けた信号であるか否かを判定する装置が知られている(特許文献2参照)。さらに、GNSSによる衛星測位が途切れた後にスプーフィングを検出する装置が知られている(特許文献3参照)。 BACKGROUND ART Devices that measure the position of a moving object using an inertial navigation device and a GNSS positioning system are conventionally known (see Patent Document 1). In addition, as a technology for detecting anomalies in received signals in GNSS, it is possible to detect whether or not received signals from GPS (Global Positioning System, Global Positioning Satellite) satellites are affected by multipath. There is a known device for determining (see Patent Document 2). Further, a device is known that detects spoofing after satellite positioning by GNSS is interrupted (see Patent Document 3).
ところで、GNSSにおける受信信号に異常が発生している場合には前記受信信号を使用して測位をすると誤った測位位置を示す可能性があるので、GNSSにおける受信信号の異常を的確に検出することが望まれる。 By the way, if an abnormality occurs in the received signal in GNSS, positioning using the received signal may indicate an incorrect position, so it is necessary to accurately detect the abnormality in the received signal in GNSS. is desired.
そこでこの発明は、GNSSにおける受信信号の異常を的確に検出することが可能な、受信信号の異常の検出方法および検出装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting an abnormality in a received signal, which can accurately detect an abnormality in a received signal in GNSS.
上記課題を解決するために、この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、複数の衛星それぞれから送信されるGNSS信号を少なくとも3個のアンテナを介して受信して、前記少なくとも3個のアンテナのうち3個以上のアンテナ各々の測位位置を用いて計算される前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの測位距離の標準偏差が所定の閾値よりも大きいとき、または、前記少なくとも3個のアンテナのうち3個以上のアンテナ各々の測位位置を用いて計算される前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの測位距離の平均値が前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの真距離の平均値よりも小さいときに、前記GNSS信号に異常が発生していると判断する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method for detecting an abnormality in a received signal according to the present invention receives GNSS signals transmitted from each of a plurality of satellites via at least three antennas, and When the standard deviation of the positioning distance between the three or more antennas calculated using the positioning positions of each of the three or more antennas is larger than a predetermined threshold, or the at least three antennas The average value of the positioning distances between the three or more antennas calculated using the positioning positions of each of the three or more antennas is the average value of the true distances between the three or more antennas. It is characterized in that it is determined that an abnormality has occurred in the GNSS signal when the value is smaller than .
この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、前記GNSS信号に含まれている当該のGNSS信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との比較に基づいて前記GNSS信号の前記送信時刻が異常であると判定した場合に、前記GNSS信号を受信している前記アンテナを異常に分類する、ようにしてもよい。 The method for detecting an abnormality in a received signal according to the present invention is such that the transmission time of the GNSS signal is abnormal based on a comparison between the transmission time of the GNSS signal included in the GNSS signal and a predetermined reference transmission time. If it is determined that there is, the antenna receiving the GNSS signal may be classified as abnormal.
この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、前記衛星の擬似距離と所定の基準衛星の擬似距離との比較に基づいて前記衛星の前記擬似距離が異常であると判定した場合に、前記衛星から送信されたGNSS信号を受信している前記アンテナを異常に分類する、ようにしてもよい。 The method for detecting an abnormality in a received signal according to the present invention includes detecting a problem with the satellite when it is determined that the pseudorange of the satellite is abnormal based on a comparison between the pseudorange of the satellite and the pseudorange of a predetermined reference satellite. The antenna receiving the GNSS signal transmitted from the antenna may be classified as abnormal.
この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、前記衛星から前記少なくとも3個のアンテナ各々までの行路の差を表す行路差指標が所定の行路差閾値以下のときに、前記衛星からの前記行路の差が異常であると判定して前記衛星から送信されたGNSS信号を受信している前記アンテナを異常に分類する、ようにしてもよい。 In the method for detecting an abnormality in a received signal according to the present invention, when a path difference index representing a difference in paths from the satellite to each of the at least three antennas is equal to or less than a predetermined path difference threshold, The antenna receiving the GNSS signal transmitted from the satellite may be classified as abnormal by determining that the difference is abnormal.
この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、前記GNSS信号に異常が発生しているか否かの判定を所定の周期で実行し、直前の周期に実行された前記判定において前記行路の差が異常であると判定された前記衛星は、前記所定の行路差閾値よりも大きな値を有する第2の行路差閾値を用いて次の周期の前記判定を実行する、ようにしてもよい。 The method for detecting an abnormality in a received signal according to the present invention includes determining whether or not an abnormality has occurred in the GNSS signal at a predetermined cycle, and determining whether or not there is a difference in the route in the determination performed in the previous cycle. The satellite determined to be abnormal may perform the determination in the next cycle using a second path difference threshold having a value larger than the predetermined path difference threshold.
この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、前記行路の差が異常であると判定された前記衛星の行路の差が正常であると判定された場合に、前記所定の行路差閾値を用いて次の周期の前記判定を実行する、ようにしてもよい。 The method for detecting an abnormality in a received signal according to the present invention uses the predetermined path difference threshold when it is determined that the path difference of the satellite is normal, and the path difference is determined to be abnormal. The determination may be performed in the next cycle.
この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、異常に分類されていないアンテナが有る場合、前記異常に分類されていないアンテナ各々の測位位置の平均値を算出し、前記平均値を当該処理時点における現在位置とする、ようにしてもよい。 In the method for detecting an abnormality in a received signal according to the present invention, when there is an antenna that is not classified as abnormal, the average value of the positioning positions of each of the antennas that are not classified as abnormal is calculated, and the average value is calculated at the processing point in time. The current position may be set to .
また、この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、複数の衛星それぞれから送信されるGNSS信号を受信する少なくとも3個のアンテナと、前記少なくとも3個のアンテナのうち3個以上のアンテナ各々の測位位置を用いて計算される前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの測位距離の標準偏差が所定の閾値よりも大きいとき、または、前記少なくとも3個のアンテナのうち3個以上のアンテナ各々の測位位置を用いて計算される前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの測位距離の平均値が前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの真距離の平均値よりも小さいときに、前記GNSS信号に異常が発生していると判断する手段と、を有する、ことを特徴とする。 Further, the reception signal abnormality detecting device according to the present invention includes at least three antennas that receive GNSS signals transmitted from each of a plurality of satellites, and each of three or more antennas among the at least three antennas. When the standard deviation of the positioning distance between the three or more antennas calculated using the positioning position is larger than a predetermined threshold, or when each of the three or more antennas among the at least three antennas When the average value of the positioning distance between the three or more antennas calculated using the positioning position is smaller than the average value of the true distance between the three or more antennas, the GNSS signal and means for determining that an abnormality has occurred.
この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、前記GNSS信号に含まれている当該のGNSS信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との比較に基づいて前記GNSS信号の前記送信時刻が異常であると判定した場合に、前記GNSS信号を受信している前記アンテナを異常に分類する、ようにしてもよい。 The abnormality detection device for a received signal according to the present invention determines whether the transmission time of the GNSS signal is abnormal based on a comparison between the transmission time of the GNSS signal included in the GNSS signal and a predetermined reference transmission time. If it is determined that there is, the antenna receiving the GNSS signal may be classified as abnormal.
この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、前記衛星の擬似距離と所定の基準衛星の擬似距離との比較に基づいて前記衛星の前記擬似距離が異常であると判定した場合に、前記衛星から送信されたGNSS信号を受信している前記アンテナを異常に分類する、ようにしてもよい。 The reception signal abnormality detection device according to the present invention detects the satellite when it is determined that the pseudorange of the satellite is abnormal based on a comparison between the pseudorange of the satellite and the pseudorange of a predetermined reference satellite. The antenna receiving the GNSS signal transmitted from the antenna may be classified as abnormal.
この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、前記衛星から前記少なくとも3個のアンテナ各々までの行路の差を表す行路差指標が所定の行路差閾値以下のときに、前記衛星からの前記行路の差が異常であると判定して前記衛星から送信されたGNSS信号を受信している前記アンテナを異常に分類する、ようにしてもよい。 The receiving signal abnormality detection device according to the present invention is configured to detect the path difference between the satellite and the at least three antennas when a path difference index representing a path difference from the satellite to each of the at least three antennas is equal to or less than a predetermined path difference threshold. The antenna receiving the GNSS signal transmitted from the satellite may be classified as abnormal by determining that the difference is abnormal.
この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、前記GNSS信号に異常が発生しているか否かの判定を所定の周期で実行し、直前の周期に実行された前記判定において前記行路の差が異常であると判定された前記衛星は、前記所定の行路差閾値よりも大きな値を有する第2の行路差閾値を用いて次の周期の前記判定を実行する、ようにしてもよい。 The abnormality detection device of the received signal according to the present invention determines whether or not an abnormality has occurred in the GNSS signal at a predetermined cycle, and the difference in the route is determined in the determination performed in the immediately preceding cycle. The satellite determined to be abnormal may perform the determination in the next cycle using a second path difference threshold having a value larger than the predetermined path difference threshold.
この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、前記行路の差が異常であると判定された前記衛星の行路の差が正常であると判定された場合に、前記所定の行路差閾値を用いて次の周期の前記判定を実行する、ようにしてもよい。 The reception signal abnormality detecting device according to the present invention uses the predetermined path difference threshold when it is determined that the path difference of the satellite whose path difference is abnormal is determined to be normal. The determination may be performed in the next cycle.
この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、異常に分類されていないアンテナが有る場合、前記異常に分類されていないアンテナ各々の測位位置の平均値を算出し、前記平均値を当該処理時点における現在位置とする、ようにしてもよい。 The reception signal abnormality detection device according to the present invention calculates the average value of the positioning positions of each of the antennas that are not classified as abnormal when there is an antenna that is not classified as abnormal, and calculates the average value at the processing point in time. The current position may be set to .
この発明に係る受信信号の異常の検出方法や受信信号の異常の検出装置によれば、アンテナ間の測位距離の標準偏差が所定の閾値よりも大きいか否かに基づいて、GNSS信号に異常が発生しているか否かを判断するようにしているので、GNSSにおける受信信号の異常を的確に検出することが可能となる。 According to the method for detecting an abnormality in a received signal and the apparatus for detecting an abnormality in a received signal according to the present invention, an abnormality is detected in a GNSS signal based on whether the standard deviation of the positioning distance between antennas is larger than a predetermined threshold. Since it is determined whether or not an abnormality has occurred, it is possible to accurately detect an abnormality in a received signal in GNSS.
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。この実施の形態では、この発明に係る受信信号の異常の検出装置がGNSSコンパスに組み込まれて前記GNSSコンパスにおいてこの発明に係る受信信号の異常の検出方法が実施される場合を例に挙げて説明する。 The present invention will be described below based on the illustrated embodiments. In this embodiment, an example will be described in which a received signal abnormality detection device according to the present invention is incorporated into a GNSS compass, and a received signal abnormality detection method according to the present invention is implemented in the GNSS compass. do.
(GNSSコンパスの全体構成)
図1は、この発明に係る受信信号の異常の検出装置を含む、実施の形態に係るGNSSコンパス1の概略構成を示す機能ブロック図である。GNSSコンパス1は、例えば、船舶,車両,および飛行体などの移動体に搭載されて使用される。
(Overall configuration of GNSS compass)
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a GNSS compass 1 according to an embodiment, including a receiving signal abnormality detection device according to the present invention. The GNSS compass 1 is used, for example, by being mounted on a moving body such as a ship, a vehicle, or an aircraft.
実施の形態に係るGNSSコンパス1は、GNSS(Global Navigation Satellite System の略;全球測位衛星システム)で用いられる複数の衛星(「GNSS衛星」と呼ぶ)それぞれから送信される衛星信号/測位信号(「GNSS信号」と呼ぶ)を受信してGNSSにおける受信信号であるGNSS信号の異常を検出する機能と少なくとも自機の位置を計算する機能とを備え、主に、制御ユニット2と、GNSSアンテナ3と、GNSS受信部4と、測位部5と、を有する。GNSSコンパス1を構成する各部は、バスを介して信号の送受を行って相互に情報伝達可能であるように接続される。 The GNSS compass 1 according to the embodiment uses satellite signals/positioning signals (" The control unit 2, the GNSS antenna 3 and the , a GNSS receiving section 4, and a positioning section 5. The respective parts constituting the GNSS compass 1 are connected to each other so that they can send and receive signals and transmit information to each other via a bus.
GNSSとしてはGPS(Global Positioning System,Global Positioning Satellite の略;全地球測位システム),GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System の略),およびBDS(BeiDou navigation satellite System の略;北斗衛星導航系統)などが挙げられる。 Examples of GNSS include GPS (abbreviation for Global Positioning System, Global Positioning Satellite; Global Positioning System), GLONASS (abbreviation for GLObal Navigation Satellite System), and BDS (abbreviation for BeiDou Navigation Satellite System). .
複数のGNSS衛星それぞれは、当該のGNSS衛星自身の現在位置を示すデータであるエフェメリスを含むGNSS信号を電波として送信する。複数のGNSS衛星それぞれから送信されるGNSS信号には、そのGNSS衛星が当該のGNSS信号を電波として送信した時刻を示す情報も含まれる。 Each of the plurality of GNSS satellites transmits a GNSS signal including ephemeris, which is data indicating the current position of the GNSS satellite, as a radio wave. The GNSS signal transmitted from each of the plurality of GNSS satellites also includes information indicating the time at which the GNSS satellite transmitted the GNSS signal as a radio wave.
制御ユニット2は、GNSSコンパス1を構成する各部の動作を制御する機能を備え、例えば、GNSS信号の異常の検出やGNSSコンパス1の位置の計算などに纏わる演算処理を行う中央処理装置(CPU:Central Processing Unit の略)を有する機序として構成される。 The control unit 2 has a function of controlling the operation of each part constituting the GNSS compass 1, and includes, for example, a central processing unit (CPU: Central Processing Unit (abbreviation for Central Processing Unit).
制御ユニット2は、また、中央処理装置(CPU)がGNSS信号の異常の検出やGNSSコンパス1の位置の計算などに纏わる演算処理を行う際に利用するプログラム,各種の情報,およびデータなどを記憶して格納などするための記憶領域となったり中央処理装置(CPU)が前記演算処理を行う際に生成されるデータや情報などを一時的に記憶などするための作業領域となったりする機能を備え、例えば、読み取り専用の記憶装置であるROM(Read Only Memory の略)、読み出しおよび書き込み可能な記憶装置であるRAM(Random Access Memory の略)、ならびにハードディスクのうちの少なくとも1つを有する機序として構成される。 The control unit 2 also stores programs, various information, data, etc. that the central processing unit (CPU) uses when performing arithmetic processing related to detecting abnormalities in GNSS signals and calculating the position of the GNSS compass 1. It functions as a storage area for storing data, etc., and a work area for temporarily storing data and information generated when the central processing unit (CPU) performs the arithmetic processing. For example, a mechanism having at least one of ROM (abbreviation of Read Only Memory) which is a read-only storage device, RAM (abbreviation of Random Access Memory) which is a readable and writable storage device, and a hard disk. Constructed as.
制御ユニット2は、GNSSコンパス1の動作を制御するためのプログラム(「制御プログラム」と呼ぶ)を中央処理装置(CPU)が実行することにより、制御プログラムに従ってGNSSコンパス1を構成する各部の処理の開始,内容,および終了を統制して制御する。 The control unit 2 controls the processing of each part of the GNSS compass 1 according to the control program by having a central processing unit (CPU) execute a program (referred to as a "control program") for controlling the operation of the GNSS compass 1. Discipline and control the beginning, content, and ending.
GNSS受信部4は、複数のGNSS衛星S‐i(但し、i:複数のGNSS衛星を相互に区別して各々を識別するための各衛星に固有の番号)それぞれから送信されるGNSS信号を受信するための機序であり、各々がGNSSアンテナを備える少なくとも3個のGNSS受信器から構成される(即ち、GNSSアンテナも少なくとも3個である)。この実施の形態では、GNSS受信部4が3個のGNSS受信器4A,4B,4Cから構成され、GNSS受信器4AがGNSSアンテナ3Aを備え、GNSS受信器4BがGNSSアンテナ3Bを備え、GNSS受信器4CがGNSSアンテナ3Cを備える。 The GNSS receiving unit 4 receives GNSS signals transmitted from each of a plurality of GNSS satellites S-i (where, i: a number unique to each satellite for distinguishing and identifying each of the plurality of GNSS satellites). is a mechanism for, consisting of at least three GNSS receivers each comprising a GNSS antenna (i.e. there are also at least three GNSS antennas). In this embodiment, the GNSS receiver 4 includes three GNSS receivers 4A, 4B, and 4C, the GNSS receiver 4A is equipped with a GNSS antenna 3A, the GNSS receiver 4B is equipped with a GNSS antenna 3B, and the GNSS receiver 4A is equipped with a GNSS antenna 3B. The device 4C is equipped with a GNSS antenna 3C.
3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cは、GNSSコンパス1が搭載される移動体上に、所定の間隔で相互に離間して配置されて固定される。この実施の形態では、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cが正三角形の頂点の位置それぞれに配置される(図2参照)。 The three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C are spaced apart from each other at predetermined intervals and fixed on the moving body on which the GNSS compass 1 is mounted. In this embodiment, three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C are arranged at the vertices of an equilateral triangle (see FIG. 2).
GNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしを結ぶ線分を「基線」と呼ぶ。GNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間の距離である基線の寸法は、各GNSSアンテナ3A,3B,3Cの配置の設計値として既知である。この実施の形態では、GNSSアンテナ3AとGNSSアンテナ3Bとの間の基線ABの寸法,GNSSアンテナ3BとGNSSアンテナ3Cとの間の基線BCの寸法,およびGNSSアンテナ3AとGNSSアンテナ3Cとの間の基線ACの寸法はいずれも既知である。GNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間の距離である基線の寸法は、GNSSアンテナ3A,3B,3C間の干渉を避けるため、1波長以上(具体的には、数波長程度)に設定される。 The line segment connecting the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C is called a "baseline." The baseline dimension, which is the distance between the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C, is known as a design value for the arrangement of each of the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C. In this embodiment, the dimensions of the base line AB between GNSS antenna 3A and GNSS antenna 3B, the dimension of base line BC between GNSS antenna 3B and GNSS antenna 3C, and the dimension between GNSS antenna 3A and GNSS antenna 3C are explained. The dimensions of the baseline AC are all known. The baseline dimension, which is the distance between the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C, is set to one wavelength or more (specifically, about several wavelengths) to avoid interference between the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C. .
各GNSS受信器4A,4B,4Cは、GNSS衛星S‐iそれぞれから送信されるGNSS信号をGNSSアンテナ3A,3B,3Cを介して受信して電気信号(特に、デジタル信号)に変換して出力する。 Each GNSS receiver 4A, 4B, 4C receives the GNSS signal transmitted from each GNSS satellite S-i via the GNSS antenna 3A, 3B, 3C, converts it into an electrical signal (in particular, a digital signal), and outputs it. do.
GNSS信号は、搬送波に重畳されて電波(「GNSS電波」と呼ぶ)としてGNSS衛星S‐iから逐次送信される。各GNSS受信器4A,4B,4Cは、GNSS電波を受信し、前記GNSS電波を復調してGNSS信号を取り出して出力する。 The GNSS signal is superimposed on a carrier wave and is sequentially transmitted as radio waves (referred to as "GNSS radio waves") from the GNSS satellite Si. Each GNSS receiver 4A, 4B, 4C receives a GNSS radio wave, demodulates the GNSS radio wave, extracts and outputs a GNSS signal.
各GNSS受信器4A,4B,4Cは、また、GNSS電波から取り出したGNSS信号を用いて自身に備えられているGNSSアンテナ(3A,3B,3C)の測位位置(即ち、GNSS信号の受信位置;具体的には、緯度,経度,および高度)を計算し、測位位置の計算が成功した場合に前記GNSSアンテナ(3A,3B,3C)の測位位置を出力する。各GNSS受信器4A,4B,4Cによる測位位置の計算処理は、周知の技術が適用され得るとともにこの発明では特定の手法などには限定されないので、詳細な説明を省略する。なお、各GNSS受信器4A,4B,4Cは、複数のGNSS衛星S‐iのGNSS信号を受信した場合は、前記複数のGNSS衛星S‐iのうちの特定のGNSS衛星S‐i(例えば、衛星の仰角が最も大きいGNSS衛星S‐i)のGNSS信号を用いて、自身に備えられているGNSSアンテナ(3A,3B,3C)の測位位置を計算する。 Each GNSS receiver 4A, 4B, 4C also uses the GNSS signal extracted from the GNSS radio waves to determine the position of the GNSS antenna (3A, 3B, 3C) provided therein (i.e., the receiving position of the GNSS signal; Specifically, the GNSS antenna (latitude, longitude, and altitude) is calculated, and if the positioning position calculation is successful, the positioning position of the GNSS antenna (3A, 3B, 3C) is output. A well-known technique can be applied to the calculation process of the measured position by each GNSS receiver 4A, 4B, 4C, and the present invention is not limited to a specific method, so a detailed explanation will be omitted. Note that, when each GNSS receiver 4A, 4B, 4C receives GNSS signals from a plurality of GNSS satellites S-i, each GNSS receiver 4A, 4B, 4C receives a specific GNSS satellite S-i from among the plurality of GNSS satellites S-i (for example, Using the GNSS signal of the GNSS satellite S-i) whose elevation angle is the largest, the positioning position of the GNSS antenna (3A, 3B, 3C) provided on the satellite itself is calculated.
GNSS受信部4は、すなわち、所定の周期で、GNSS受信器4A,4B,4C別の(言い換えると、GNSSアンテナ3A,3B,3C別の)GNSS衛星S‐iごとのGNSS信号を出力し、また、GNSSアンテナ3A,3B,3Cのうちの測位位置の計算が成功したGNSSアンテナ(3A,3B,3C)についての前記GNSSアンテナ(3A,3B,3C)別の測位位置を出力する。 That is, the GNSS receiving unit 4 outputs a GNSS signal for each GNSS satellite S-i for each of the GNSS receivers 4A, 4B, and 4C (in other words, for each of the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C) at a predetermined period, Moreover, the positioning position of each GNSS antenna (3A, 3B, 3C) of the GNSS antenna (3A, 3B, 3C) whose positioning position has been successfully calculated among the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C is output.
制御プログラムを制御ユニット2の中央処理装置(CPU)が実行することにより、制御ユニット2内に測位部5が構成される。 A central processing unit (CPU) of the control unit 2 executes the control program, thereby configuring the positioning section 5 within the control unit 2.
測位部5は、GNSS受信部4から出力されるGNSS信号の異常の有無を検証しつつ、GNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置に基づく自機の位置(即ち、測位部5を含むGNSSコンパス1の位置、延いては前記GNSSコンパス1が搭載されている移動体の位置)を計算して出力するための機序であり、GNSS受信部4から所定の周期で出力される、GNSS受信器4A,4B,4C別の(言い換えると、GNSSアンテナ3A,3B,3C別の)GNSS衛星S‐iごとのGNSS信号、および、測位位置の計算が成功したGNSSアンテナ(3A,3B,3C)についての前記GNSSアンテナ(3A,3B,3C)別の測位位置の入力を受け、GNSS信号の異常の検出とともに自機の位置の計算を行う。 The positioning unit 5 verifies the presence or absence of an abnormality in the GNSS signal output from the GNSS receiving unit 4, and determines the position of the own device based on the positioning positions of each of the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C (that is, the GNSS signal including the positioning unit 5). This is a mechanism for calculating and outputting the position of the compass 1, and by extension the position of the moving object on which the GNSS compass 1 is mounted, and is a mechanism for calculating and outputting the position of the compass 1, and the GNSS reception unit 4 outputs the GNSS receiver at a predetermined period. GNSS signals for each GNSS satellite S-i for different satellites 4A, 4B, and 4C (in other words, different for GNSS antennas 3A, 3B, and 3C), and GNSS antennas (3A, 3B, and 3C) for which the positioning position has been successfully calculated. Upon receiving the input of the positioning position of each of the GNSS antennas (3A, 3B, 3C), it detects an abnormality in the GNSS signal and calculates the position of the own aircraft.
(測位部の処理内容)
図3は、実施の形態に係るGNSSコンパス1における処理手順であるとともにこの発明の実施の形態に係る受信信号の異常の検出方法の処理手順を示すフローチャートである。
(Processing content of the positioning unit)
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure in the GNSS compass 1 according to the embodiment, as well as a processing procedure of a method for detecting an abnormality in a received signal according to the embodiment of the present invention.
実施の形態に係る受信信号の異常の検出方法は、複数のGNSS衛星S‐iそれぞれから送信されるGNSS信号を3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cを介して受信して、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置を用いて計算されるこれら3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごとの測位距離の標準偏差が所定の偏差閾値よりも大きいときに、GNSS信号に異常が発生していると判断する、ようにしている。 The method for detecting an abnormality in a received signal according to the embodiment includes receiving GNSS signals transmitted from each of a plurality of GNSS satellites S-i via three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C, and When the standard deviation of the positioning distance between these three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C calculated using the positioning positions of each of the antennas 3A, 3B, and 3C is larger than a predetermined deviation threshold, the GNSS signal It is determined that an abnormality has occurred.
また、上記の受信信号の異常の検出方法を実施する機器としての受信信号の異常の検出装置を含む、実施の形態に係るGNSSコンパス1は、複数のGNSS衛星S‐iそれぞれから送信されるGNSS信号を受信する3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cと、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置を用いて計算されるこれら3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごとの測位距離の標準偏差が所定の偏差閾値よりも大きいときに、GNSS信号に異常が発生していると判断する手段としての異常検出部54と、を有する、ようにしている。 Further, the GNSS compass 1 according to the embodiment, which includes a receiving signal abnormality detecting device as a device that implements the above-described method for detecting a received signal abnormality, is configured to detect GNSS signals transmitted from each of the plurality of GNSS satellites S-i. The three GNSS antennas 3A, 3B, 3C that receive signals and the distance between these three GNSS antennas 3A, 3B, 3C calculated using the measured positions of each of the three GNSS antennas 3A, 3B, 3C. When the standard deviation of each positioning distance is larger than a predetermined deviation threshold, an abnormality detection unit 54 is provided as means for determining that an abnormality has occurred in the GNSS signal.
測位部5は、GNSS受信部4から所定の周期で出力される、GNSS受信器4A,4B,4C別の(言い換えると、GNSSアンテナ3A,3B,3C別の)GNSS衛星S‐iごとのGNSS信号、および、測位位置の計算が成功したGNSSアンテナ(3A,3B,3C)についての前記GNSSアンテナ(3A,3B,3C)別の測位位置の入力を受け、前記GNSS信号および前記測位位置に基づいて、GNSSにおける受信信号である前記GNSS信号の異常を検出するための演算処理と、自機の位置を計算するための演算処理と、を実行する。周期的に実行される測位部5による処理(「測位処理」と呼ぶ)が実行される時点それぞれのことを「処理時点」と呼ぶ。GNSSアンテナ3A,3B,3Cのうちの測位位置の計算が成功したGNSSアンテナ(3A,3B,3C)のことを「位置計算アンテナ」と呼ぶ。 The positioning unit 5 receives GNSS signals for each GNSS satellite S-i for each of the GNSS receivers 4A, 4B, and 4C (in other words, for each of the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C), which is output from the GNSS receiving unit 4 at a predetermined period. Receiving input of the signal and the positioning position of each of the GNSS antennas (3A, 3B, 3C) for which the calculation of the positioning position was successful, and based on the GNSS signal and the positioning position; Then, arithmetic processing for detecting an abnormality in the GNSS signal, which is a received signal in GNSS, and arithmetic processing for calculating the position of the own aircraft are executed. Each point in time at which a periodic process by the positioning unit 5 (referred to as a "positioning process") is executed is referred to as a "processing point." Among the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C, the GNSS antenna (3A, 3B, 3C) whose positioning position has been successfully calculated is referred to as a "position calculation antenna."
測位部5は、測位数判定部51,測位位置算出部52,標準偏差判定部53,および異常検出部54を備える。 The positioning unit 5 includes a positioning number determination unit 51, a positioning position calculation unit 52, a standard deviation determination unit 53, and an abnormality detection unit 54.
測位数判定部51は、位置計算アンテナについてのGNSSアンテナ(3A,3B,3C)別の測位位置の入力を受け、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置が計算されているか否かを判断する(ステップS1)。 The positioning number determining unit 51 receives the input of the positioning position of each GNSS antenna (3A, 3B, 3C) regarding the position calculation antenna, and determines whether the positioning position of each of the three GNSS antennas 3A, 3B, 3C has been calculated. (Step S1).
ここで、GNSS受信部4が4個以上のGNSS受信器から構成されてGNSSアンテナが4個以上である場合は(4個以上のいくつであるかにかかわらず)、測位数判定部51は、ステップS1の処理において、3個以上のGNSSアンテナ各々の測位位置が計算されているか否かを判断する。 Here, if the GNSS receiving unit 4 is composed of four or more GNSS receivers and the number of GNSS antennas is four or more (regardless of the number of 4 or more), the number of positioning determination units 51, In the process of step S1, it is determined whether the positioning positions of each of three or more GNSS antennas have been calculated.
3個のGNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置が計算されていない場合、言い換えると、位置計算アンテナの個数が2個以下の場合(ステップS1:No)は、測位数判定部51は、続いて、1個以上のGNSSアンテナ(3A,3B,3C)各々の測位位置が計算されているか否かを判断する(ステップS2)。 If the positioning positions of each of the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C have not been calculated, in other words, if the number of position calculation antennas is 2 or less (step S1: No), the positioning number determination unit 51: Subsequently, it is determined whether the measured positions of each of the one or more GNSS antennas (3A, 3B, 3C) have been calculated (step S2).
1個以上のGNSSアンテナ(3A,3B,3C)各々の測位位置が計算されている場合(ステップS2:Yes)は、測位数判定部51は、前記1個以上のGNSSアンテナ(3A,3B,3C)各々の測位位置を測位位置算出部52へと出力する。 If the positioning position of each of the one or more GNSS antennas (3A, 3B, 3C) has been calculated (step S2: Yes), the positioning number determination unit 51 calculates the positioning position of each of the one or more GNSS antennas (3A, 3B, 3C). 3C) Output each positioning position to the positioning position calculation unit 52.
測位位置算出部52は、測位数判定部51から出力される1個以上のGNSSアンテナ(3A,3B,3C)各々の測位位置の入力を受けると、前記1個以上のGNSSアンテナ(3A,3B,3C)各々の測位位置の平均値を算出し、前記平均値を当該の処理時点におけるGNSSコンパス1の現在位置として出力する(ステップS3)。なお、測位位置算出部52は、1個のGNSSアンテナ(3A,3B,3C)の測位位置の入力を受けた場合は、前記1個のGNSSアンテナ(3A,3B,3C)の測位位置をそのまま当該の処理時点におけるGNSSコンパス1の現在位置として出力する。 When the positioning position calculation unit 52 receives the positioning position of each of the one or more GNSS antennas (3A, 3B, 3C) output from the positioning number determination unit 51, the positioning position calculation unit 52 calculates the positioning position of each of the one or more GNSS antennas (3A, 3B). , 3C) Calculate the average value of each positioning position, and output the average value as the current position of the GNSS compass 1 at the relevant processing time (step S3). In addition, when the positioning position calculation unit 52 receives the input of the positioning position of one GNSS antenna (3A, 3B, 3C), the positioning position calculation unit 52 directly inputs the positioning position of the one GNSS antenna (3A, 3B, 3C). It is output as the current position of the GNSS compass 1 at the relevant processing time.
そして、当該の処理時点における測位処理は終了し(RETURN)、ステップS1の処理に戻って次の処理時点の測位処理が行われる。 Then, the positioning process at the relevant processing point ends (RETURN), and the process returns to step S1 to perform the positioning process at the next processing point.
ステップS2の処理において、1個以上のGNSSアンテナ(3A,3B,3C)各々の測位位置が計算されていない場合、言い換えると、位置計算アンテナの個数が0個の場合(ステップS2:No)は、測位数判定部51は、測位位置が計算されていないために非測位とする。この場合、測位部5は自機の位置を更新することなく当該の処理時点における測位処理を終了し(RETURN)、ステップS1の処理に戻って次の処理時点の測位処理が行われる。 In the process of step S2, if the positioning position of each of one or more GNSS antennas (3A, 3B, 3C) is not calculated, in other words, if the number of position calculation antennas is 0 (step S2: No), , the positioning number determination unit 51 determines that the positioning is not performed because the positioning position has not been calculated. In this case, the positioning unit 5 ends the positioning process at the relevant processing time without updating the position of the own device (RETURN), returns to the process in step S1, and performs the positioning process at the next processing time.
ステップS1の処理において、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置が計算されている場合(ステップS1:Yes)は、測位数判定部51は、前記3個のGNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置を標準偏差判定部53へと出力する。 In the process of step S1, if the positioning positions of each of the three GNSS antennas 3A, 3B, 3C are calculated (step S1: Yes), the positioning number determination unit 51 calculates the positioning position of each of the three GNSS antennas 3A, 3B. , 3C are output to the standard deviation determination unit 53.
ここで、GNSS受信部4が4個以上のGNSS受信器から構成されてGNSSアンテナが4個以上である場合は(4個以上のいくつであるかにかかわらず)、測位数判定部51は、ステップS1の処理において、3個以上のGNSSアンテナ各々の測位位置が計算されている場合(ステップS1:Yes)は、前記3個以上のGNSSアンテナ各々の測位位置を標準偏差判定部53へと出力する。 Here, if the GNSS receiving unit 4 is composed of four or more GNSS receivers and the number of GNSS antennas is four or more (regardless of the number of 4 or more), the number of positioning determination units 51, In the process of step S1, if the positioning positions of each of three or more GNSS antennas have been calculated (step S1: Yes), the positioning positions of each of the three or more GNSS antennas are output to the standard deviation determination unit 53. do.
標準偏差判定部53は、測位数判定部51から出力される3個のGNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置の入力を受けると、前記測位位置を用いて、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごとの、つまり2個のGNSSアンテナ(3A,3B,3Cのうちのいずれか2個)の組み合わせごとの、測位距離を計算する(ステップS4)。 Upon receiving the input of the positioning positions of the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C output from the positioning number determining unit 51, the standard deviation determining unit 53 uses the positioning positions to determine the position of the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C using the positioning positions. The positioning distance is calculated for each interval between 3B and 3C, that is, for each combination of two GNSS antennas (any two of 3A, 3B, and 3C) (step S4).
具体的には、GNSSアンテナ3AとGNSSアンテナ3Bとの間の測位距離、GNSSアンテナ3BとGNSSアンテナ3Cとの間の測位距離、およびGNSSアンテナ3AとGNSSアンテナ3Cとの間の測位距離の3つの測位距離が計算される。測位位置は具体的には緯度,経度,および高度であり、前記測位距離はすなわち3次元座標どうしを結ぶ線分の長さである。 Specifically, there are three positioning distances: a positioning distance between GNSS antenna 3A and GNSS antenna 3B, a positioning distance between GNSS antenna 3B and GNSS antenna 3C, and a positioning distance between GNSS antenna 3A and GNSS antenna 3C. Positioning distance is calculated. Specifically, the positioning position is latitude, longitude, and altitude, and the positioning distance is the length of a line segment connecting three-dimensional coordinates.
標準偏差判定部53は、続いて、ステップS4の処理において計算される3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごとの測位距離の、つまり2個のGNSSアンテナ(3A,3B,3Cのうちのいずれか2個)の組み合わせごとの測位距離の、標準偏差(「アンテナ間測位距離の標準偏差」と呼ぶ)を計算し(ステップS5)、前記アンテナ間測位距離の標準偏差が所定の偏差閾値よりも大きいか否かを判断する(ステップS6)。 The standard deviation determining unit 53 then determines the positioning distance between the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C calculated in the process of step S4, that is, the positioning distance between the two GNSS antennas (3A, 3B, and 3C). The standard deviation (referred to as the "standard deviation of inter-antenna positioning distance") of the positioning distance for each combination of (any two of them) is calculated (step S5), and the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is determined to be a predetermined deviation. It is determined whether or not it is larger than a threshold value (step S6).
標準偏差判定部53は、アンテナ間測位距離の標準偏差が所定の偏差閾値よりも大きいか否かに基づいて、GNSS信号に異常が発生しているか否か(言い換えると、GNSS信号に異常が発生している可能性があるか否か)を判断する。 The standard deviation determination unit 53 determines whether or not an abnormality has occurred in the GNSS signal (in other words, an abnormality has occurred in the GNSS signal) based on whether the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is larger than a predetermined deviation threshold. whether or not there is a possibility that
ここで、GNSS受信部4が4個以上のGNSS受信器から構成されてGNSSアンテナが4個以上である場合は、標準偏差判定部53は、ステップS4の処理において、測位数判定部51から出力される3個以上のGNSSアンテナ各々の測位位置を用いて、前記3個以上のGNSSアンテナどうしの間ごとの、つまり2個のGNSSアンテナの組み合わせごとの、測位距離(尚、3つ以上である)を計算し、ステップS5の処理において前記3個以上のGNSSアンテナどうしの間ごとの測位距離の、つまり2個のGNSSアンテナの組み合わせごとの測位距離の、標準偏差を計算する。 Here, if the GNSS receiving unit 4 is composed of four or more GNSS receivers and the number of GNSS antennas is four or more, the standard deviation determining unit 53 determines the output from the positioning number determining unit 51 in the process of step S4. Using the positioning positions of each of the three or more GNSS antennas, the positioning distance (in addition, the positioning distance between each of the three or more GNSS antennas, that is, for each combination of two GNSS antennas) ), and in the process of step S5, the standard deviation of the positioning distance between the three or more GNSS antennas, that is, the positioning distance for each combination of two GNSS antennas is calculated.
偏差閾値は、特定の値に限定されるものではなく、例えばGNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間の距離である基線の寸法(尚、各GNSSアンテナ3A,3B,3Cの配置の設計値として既知である)や正常な状態であるとしても機械誤差などに起因して生じると想定される測位誤差が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。偏差閾値は、例えば100~600m程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。 The deviation threshold is not limited to a specific value; for example, the baseline dimension, which is the distance between the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C (as a design value for the arrangement of each GNSS antenna 3A, 3B, and 3C), the deviation threshold is not limited to a specific value. It is set to an appropriate value after taking into consideration positioning errors that are assumed to occur due to mechanical errors, etc., even if the position is known (known) or in a normal state. It is conceivable that the deviation threshold value is set to any value within a range of about 100 to 600 m, for example.
アンテナ間測位距離の標準偏差が偏差閾値以下である場合(ステップS6:No)は、標準偏差判定部53は、測位数判定部51から出力されて入力を受けた3個のGNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置を測位位置算出部52へと出力する。なお、アンテナ間測位距離の標準偏差が偏差閾値以下である場合は、GNSS信号に異常は発生していないと考えられる。 If the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is less than or equal to the deviation threshold (step S6: No), the standard deviation determination unit 53 selects the three GNSS antennas 3A and 3B that have received the output and input from the positioning number determination unit 51. , 3C are output to the measured position calculation section 52. Note that if the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is less than or equal to the deviation threshold, it is considered that no abnormality has occurred in the GNSS signal.
測位位置算出部52は、標準偏差判定部53から出力される3個のGNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置の入力を受けると、前記3個のGNSSアンテナ3A,3B,3C各々の測位位置の平均値を算出し、前記平均値を当該の処理時点におけるGNSSコンパス1の現在位置として出力する(ステップS7)。そして、当該の処理時点における測位処理は終了し(RETURN)、ステップS1の処理に戻って次の処理時点の測位処理が行われる。 Upon receiving the input of the positioning position of each of the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C output from the standard deviation determination unit 53, the positioning position calculation unit 52 calculates the positioning of each of the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C. An average value of the positions is calculated, and the average value is output as the current position of the GNSS compass 1 at the relevant processing time (step S7). Then, the positioning process at the relevant processing point ends (RETURN), and the process returns to step S1 to perform the positioning process at the next processing point.
ステップS6の処理において、アンテナ間測位距離の標準偏差が偏差閾値よりも大きい場合(ステップS6:Yes)は、標準偏差判定部53は、測位処理の処理手順をステップS8の処理へとすすめる。なお、アンテナ間測位距離の標準偏差が偏差閾値よりも大きい場合は、GNSS信号に異常が発生している可能性があると考えられる。 In the process of step S6, if the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is larger than the deviation threshold (step S6: Yes), the standard deviation determination unit 53 advances the procedure of the positioning process to the process of step S8. Note that if the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is larger than the deviation threshold, it is considered that an abnormality may have occurred in the GNSS signal.
異常検出部54は、GNSS信号の異常を検出するための構成であり、位置計算アンテナと接続されているGNSS受信器(4A,4B,4C)別の、GNSS衛星S‐iごとの、GNSS信号の入力を受け、前記GNSS信号に基づいてGNSSにおける受信信号であるGNSS信号の異常を検出するための演算処理(「異常検出演算処理」と呼ぶ)を実行する。 The anomaly detection unit 54 is configured to detect an anomaly in the GNSS signal, and detects the GNSS signal for each GNSS satellite S-i, which is different from the GNSS receiver (4A, 4B, 4C) connected to the position calculation antenna. In response to the input, arithmetic processing (referred to as "abnormality detection calculation processing") for detecting an abnormality in a GNSS signal, which is a received signal in GNSS, is executed based on the GNSS signal.
異常検出部54は、送信時刻判定部541,擬似距離判定部542,行路差計算部543,および行路差判定部544を備える。 The abnormality detection section 54 includes a transmission time determination section 541, a pseudo distance determination section 542, a path difference calculation section 543, and a path difference determination section 544.
(送信時刻の検証)
送信時刻判定部541は、当該の処理時点においてGNSS受信部4から出力される、位置計算アンテナと接続されているGNSS受信器(4A,4B,4C)別の、GNSS衛星S‐iごとの、GNSS信号の入力を受け、前記GNSS信号の送信時刻が正常であるか否かを判定する。送信時刻判定部541によって行われる処理のことを「送信時刻の判定処理」と呼ぶ。
(Verification of sending time)
The transmission time determination unit 541 determines, for each GNSS satellite S-i, the GNSS receiver (4A, 4B, 4C) connected to the position calculation antenna, which is output from the GNSS reception unit 4 at the relevant processing time. Upon receiving the input of the GNSS signal, it is determined whether the transmission time of the GNSS signal is normal. The processing performed by the transmission time determination unit 541 is referred to as "transmission time determination processing."
送信時刻判定部541は、位置計算アンテナと接続されているGNSS受信器(4A,4B,4C)別に、GNSS衛星S‐iごとに、GNSS信号に含まれている当該GNSS信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との差の絶対値が所定の時刻差閾値以上であるか否かを判断する。 The transmission time determination unit 541 determines the transmission time and predetermined time of the GNSS signal included in the GNSS signal for each GNSS satellite S-i for each GNSS receiver (4A, 4B, 4C) connected to the position calculation antenna. It is determined whether the absolute value of the difference from the reference transmission time is greater than or equal to a predetermined time difference threshold.
基準送信時刻は、GNSS衛星S‐iごとに設定されるようにしてもよく、或いは、すべてのGNSS衛星S‐iに共通のものとして設定されるようにしてもよい。 The reference transmission time may be set for each GNSS satellite S-i, or may be set as a common time for all GNSS satellites S-i.
基準送信時刻がGNSS衛星S‐iごとに設定される場合、GNSS衛星S‐iについての基準送信時刻として、過去に当該GNSS衛星S‐iから送信されたGNSS信号に含まれていて取得されて記憶された送信時刻に前記GNSS信号を受信した時点からの経過時間が加えられた時刻が用いられるようにしてもよい。 When the reference transmission time is set for each GNSS satellite S-i, the reference transmission time for the GNSS satellite S-i is the time that was included in the GNSS signal transmitted from the GNSS satellite S-i in the past and was acquired. A time obtained by adding the elapsed time from the time when the GNSS signal was received to the stored transmission time may be used.
経過時間は、例えば、経過時間の計測機器としてGNSS受信部4に温度補償水晶発振器(TCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillators の略)が搭載され、前記温度補償水晶発振器が用いられて計測される。この場合、時間経過とともに変化する、経過時間の計測機器(例えば、温度補償水晶発振器)の誤差やGNSS衛星S‐iのドップラーシフトのずれが考慮されて経過時間が補正されるようにしてもよい。なお、ドップラーシフトは、ドップラー効果によって生じる、GNSS衛星S‐iから送信されるGNSS電波の搬送波周波数とGNSS受信部4(具体的には、GNSS受信器4A,4B,4C)における受信周波数との周波数差として求められる。 The elapsed time is measured using, for example, a temperature-compensated crystal oscillator (TCXO) mounted on the GNSS receiver 4 as a measuring device for elapsed time. In this case, the elapsed time may be corrected by taking into account the error of the elapsed time measuring device (for example, a temperature-compensated crystal oscillator) or the Doppler shift deviation of the GNSS satellite S-i, which changes over time. . Note that the Doppler shift is caused by the Doppler effect, which is caused by the difference between the carrier frequency of the GNSS radio waves transmitted from the GNSS satellite S-i and the reception frequency at the GNSS receiver 4 (specifically, the GNSS receivers 4A, 4B, and 4C). It is determined as a frequency difference.
GNSS信号の送信時刻が正常であるか否かを判定する際には(即ち、送信時刻の判定処理では)、GNSS信号の送信時刻の小数部のみが使用されるようにしてもよい When determining whether the transmission time of the GNSS signal is normal (that is, in the transmission time determination process), only the decimal part of the transmission time of the GNSS signal may be used.
時刻差閾値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば機械誤差などに起因して生じると想定される誤差が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。時刻差閾値は、GNSS衛星S‐iについての基準送信時刻として当該GNSS衛星S‐iについて過去に取得された送信時刻に経過時間が加えられた時刻が用いられる場合は、例えば1~3ミリ秒程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。 The time difference threshold is not limited to a specific value, but is appropriately set to an appropriate value, taking into account errors that are assumed to occur due to, for example, mechanical errors. The time difference threshold is, for example, 1 to 3 milliseconds when the time obtained by adding the elapsed time to the transmission time acquired in the past for the GNSS satellite S-i is used as the reference transmission time for the GNSS satellite S-i. It is conceivable that the value may be set to any value within a range of degrees.
送信時刻判定部541は、GNSS信号に含まれている当該GNSS信号の送信時刻と基準送信時刻との差の絶対値が時刻差閾値以上であるとき、前記GNSS信号は送信時刻が異常であるとして、前記GNSS信号を受信しているGNSSアンテナ(3A,3B,3C)(言い換えると、前記GNSS信号を出力しているGNSS受信器(4A,4B,4C))を受信信号異常に分類する。 When the absolute value of the difference between the transmission time of the GNSS signal and the reference transmission time included in the GNSS signal is equal to or greater than the time difference threshold, the transmission time determination unit 541 determines that the transmission time of the GNSS signal is abnormal. , the GNSS antenna (3A, 3B, 3C) that is receiving the GNSS signal (in other words, the GNSS receiver (4A, 4B, 4C) that is outputting the GNSS signal) is classified as having a received signal abnormality.
一方、基準送信時刻がすべてのGNSS衛星S‐iに共通のものとして設定される場合、GNSS衛星S‐iについての基準送信時刻として、他のGNSS衛星S‐j(但し、j:複数のGNSS衛星を相互に区別して各々を識別するための各衛星に固有の番号であり、i≠j;以下同じ)から送信されるGNSS信号に含まれている当該GNSS信号の送信時刻が用いられるようにしてもよい。他のGNSS衛星S‐jとしては、例えば、当該の(若しくは、直近の)異常検出演算処理の実行時点においてGNSS受信部4によってGNSS信号が受信されている複数のGNSS衛星S‐iの中から、衛星の仰角が最も大きいGNSS衛星S‐iが選択される。 On the other hand, when the reference transmission time is set as common to all GNSS satellites S-i, the reference transmission time for GNSS satellite S-i is set as the reference transmission time for other GNSS satellites S-j (where j: multiple GNSS satellites). It is a unique number for each satellite to distinguish and identify each satellite, and the transmission time of the GNSS signal included in the GNSS signal transmitted from i≠j; the same applies hereinafter) is used. You can. The other GNSS satellites S-j may be selected from among the plurality of GNSS satellites S-i whose GNSS signals are being received by the GNSS receiver 4 at the time of execution of the relevant (or most recent) abnormality detection calculation process, for example. , the GNSS satellite S-i with the largest satellite elevation angle is selected.
この場合は、送信時刻判定部541は、GNSS衛星S‐iごとに、当該のGNSS衛星S‐iから送信されるGNSS信号に含まれている当該GNSS信号の送信時刻と前記GNSS信号の受信時刻との差と、他のGNSS衛星S‐jから送信されるGNSS信号に含まれている当該GNSS信号の送信時刻と前記GNSS信号の受信時刻との差と、の差の絶対値が所定の時刻差閾値以上であるか否かを判断する。GNSS信号の受信時刻は、GNSS受信部4が保有する時計機能/時刻情報によって特定される。GNSS受信部4が保有する時計機能/時刻情報は、複数のGNSS受信器4A,4B,4Cに共通の機器としてGNSS受信部4に搭載される例えば温度補償水晶発振器(TCXO)から供給される。 In this case, the transmission time determination unit 541 determines, for each GNSS satellite S-i, the transmission time of the GNSS signal included in the GNSS signal transmitted from the GNSS satellite S-i, and the reception time of the GNSS signal. The absolute value of the difference between the transmission time of the GNSS signal included in the GNSS signal transmitted from another GNSS satellite S-j and the reception time of the GNSS signal is the predetermined time. It is determined whether the difference is greater than or equal to the difference threshold. The reception time of the GNSS signal is specified by the clock function/time information held by the GNSS receiving unit 4. The clock function/time information held by the GNSS receiver 4 is supplied from, for example, a temperature compensated crystal oscillator (TCXO) installed in the GNSS receiver 4 as a device common to the plurality of GNSS receivers 4A, 4B, and 4C.
時刻差閾値は、GNSS衛星S‐iについての基準送信時刻として他のGNSS衛星S‐jから送信されるGNSS信号に含まれている当該GNSS信号の送信時刻が用いられる場合は、前記GNSS衛星S‐iのGNSSの種類(例えば、GPS,GLONASS,BDS)と前記他のGNSS衛星S‐jのGNSSの種類との組み合わせに応じて異なる値に設定されるようにしてもよい。例えば、GPSどうしの組み合わせの場合は時刻差閾値が20~30ミリ秒程度の範囲のうちのいずれかの値に設定され、GPSとBDSとの組み合わせの場合は時刻差閾値が90~110ミリ秒程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。 When the transmission time of the GNSS signal included in the GNSS signal transmitted from another GNSS satellite S-j is used as the reference transmission time for the GNSS satellite S-i, the time difference threshold It may be set to different values depending on the combination of the GNSS type of -i (for example, GPS, GLONASS, BDS) and the GNSS type of the other GNSS satellite S-j. For example, in the case of a combination of GPS, the time difference threshold is set to a value in the range of about 20 to 30 milliseconds, and in the case of a combination of GPS and BDS, the time difference threshold is set to a value of 90 to 110 milliseconds. It is conceivable that the value may be set to any value within a range of degrees.
送信時刻判定部541は、GNSS衛星S‐iから送信されるGNSS信号に含まれている当該GNSS信号の送信時刻と前記GNSS信号の受信時刻との差と、他のGNSS衛星S‐jから送信されるGNSS信号に含まれている当該GNSS信号の送信時刻と前記GNSS信号の受信時刻との差と、の差の絶対値が時刻差閾値以上であるとき、GNSS衛星S‐iから送信されるGNSS信号は送信時刻が異常であるとして、前記GNSS信号を受信しているGNSSアンテナ(3A,3B,3C)(言い換えると、前記GNSS信号を出力しているGNSS受信器(4A,4B,4C))を受信信号異常に分類する。 The transmission time determination unit 541 calculates the difference between the transmission time of the GNSS signal included in the GNSS signal transmitted from the GNSS satellite S-i and the reception time of the GNSS signal, and the difference between the transmission time and the reception time of the GNSS signal transmitted from the other GNSS satellite S-j. When the absolute value of the difference between the transmission time of the GNSS signal contained in the GNSS signal and the reception time of the GNSS signal is greater than or equal to the time difference threshold, the GNSS signal is transmitted from the GNSS satellite S-i. Assuming that the transmission time of the GNSS signal is abnormal, the GNSS antenna (3A, 3B, 3C) that is receiving the GNSS signal (in other words, the GNSS receiver (4A, 4B, 4C) that is outputting the GNSS signal) ) is classified as a received signal abnormality.
(擬似距離の検証)
擬似距離判定部542は、当該の処理時点においてGNSS受信部4から出力される、位置計算アンテナと接続されているGNSS受信器(4A,4B,4C)別の、GNSS衛星S‐iごとの、GNSS信号の入力を受け、前記GNSS信号を送信したGNSS衛星S‐iの擬似距離が正常であるか否かを判定する。擬似距離判定部542によって行われる処理のことを「擬似距離の判定処理」と呼ぶ。
(Verification of pseudorange)
The pseudorange determination unit 542 determines the following information for each GNSS satellite S-i for each GNSS receiver (4A, 4B, 4C) connected to the position calculation antenna, which is output from the GNSS reception unit 4 at the relevant processing time. Upon receiving the input of the GNSS signal, it is determined whether the pseudorange of the GNSS satellite S-i that transmitted the GNSS signal is normal. The process performed by the pseudorange determination unit 542 is referred to as "pseudorange determination process."
擬似距離は、GNSS衛星S‐iから送信されてGNSSアンテナ3A,3B,3Cを介して受信されるGNSS信号の伝搬距離であり、受信したGNSS信号(別言すると、GNSS電波)がGNSS衛星S‐iから送信された時刻とGNSSアンテナ3A,3B,3Cを介して受信された時刻との差(謂わば、GNSS信号の伝搬時間)から定まる距離である。 The pseudorange is the propagation distance of the GNSS signal transmitted from the GNSS satellite S-i and received via the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C, and the received GNSS signal (in other words, GNSS radio waves) -i and the time received via the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C (so-called propagation time of the GNSS signal).
GNSS衛星S‐iの擬似距離ρ‐iは、GNSS衛星S‐iからGNSS信号(GNSS電波)が送信された時刻と、GNSSアンテナ3A,3B,3Cを介して前記GNSS信号(GNSS電波)が受信された時刻との差に、電波の伝搬速度(具体的には、光速)を乗じることで算出される。 The pseudorange ρ-i of the GNSS satellite S-i is based on the time when the GNSS signal (GNSS radio wave) is transmitted from the GNSS satellite S-i and the time when the GNSS signal (GNSS radio wave) is transmitted via the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C. It is calculated by multiplying the difference from the received time by the propagation speed of radio waves (specifically, the speed of light).
GNSS衛星S‐iからGNSS信号が送信された時刻は当該GNSS信号に含まれている。また、GNSSアンテナ3A,3B,3Cを介してGNSS信号が受信された時刻は、GNSS受信部4が保有する時計機能/時刻情報によって特定される。GNSS受信部4が保有する時計機能/時刻情報は、複数のGNSS受信器4A,4B,4Cに共通の機器としてGNSS受信部4に搭載される例えば温度補償水晶発振器(TCXO)から供給される。なお、GNSS信号が送信された時刻と受信された時刻との差に相当するGNSS信号の伝搬時間は、C/Aコードの位相のずれ量に基づいて特定されるようにしてもよい。なお、C/Aコードは、GNSS衛星S‐iごとに固有のコードであり、送信元を示す情報として機能する。 The time at which the GNSS signal was transmitted from the GNSS satellite S-i is included in the GNSS signal. Further, the time when the GNSS signal is received via the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C is specified by the clock function/time information held by the GNSS receiving unit 4. The clock function/time information held by the GNSS receiver 4 is supplied from, for example, a temperature compensated crystal oscillator (TCXO) installed in the GNSS receiver 4 as a device common to the plurality of GNSS receivers 4A, 4B, and 4C. Note that the propagation time of the GNSS signal, which corresponds to the difference between the time when the GNSS signal was transmitted and the time when the GNSS signal was received, may be specified based on the amount of phase shift of the C/A code. Note that the C/A code is a code unique to each GNSS satellite S-i, and functions as information indicating the transmission source.
擬似距離判定部542は、GNSS衛星S‐iごとに、当該GNSS衛星S‐iの擬似距離ρ‐iと所定の基準衛星Srの擬似距離ρrとの差の絶対値が所定の擬似距離差閾値よりも大きいか否かを判断する。基準衛星Srとしては、例えば、当該の(若しくは、直近の)異常検出演算処理の実行時点においてGNSS受信部4によってGNSS信号が受信されている複数のGNSS衛星S‐iの中から、衛星の仰角が最も大きいGNSS衛星S‐iが選択される。 The pseudorange determination unit 542 determines, for each GNSS satellite S-i, that the absolute value of the difference between the pseudorange ρ-i of the GNSS satellite S-i and the pseudorange ρr of a predetermined reference satellite Sr is a predetermined pseudorange difference threshold. Determine whether it is greater than or not. As the reference satellite Sr, for example, the elevation angle of a satellite is selected from among the plurality of GNSS satellites S-i whose GNSS signals are being received by the GNSS receiver 4 at the time of execution of the relevant (or most recent) abnormality detection calculation process. The GNSS satellite S-i with the largest is selected.
擬似距離差閾値は、特定の値に限定されるものではなく、例えばGNSS衛星の軌道を前提としたときにGNSS衛星どうしの擬似距離の差として想定される最大値が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。擬似距離差閾値は、例えば1~2km程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。 The pseudorange difference threshold is not limited to a specific value; for example, the maximum value assumed as the difference in pseudoranges between GNSS satellites is taken into account when assuming the orbits of GNSS satellites. , is appropriately set to an appropriate value. It is conceivable that the pseudo distance difference threshold is set to any value within a range of, for example, about 1 to 2 km.
擬似距離判定部542は、GNSS衛星S‐iの擬似距離ρ‐iと基準衛星Srの擬似距離ρrとの差の絶対値が擬似距離差閾値よりも大きいとき、前記GNSS衛星S‐iは擬似距離が異常であるとして、前記GNSS衛星S‐iを擬似距離異常に分類する。 The pseudorange determination unit 542 determines that the GNSS satellite S-i is a pseudorange when the absolute value of the difference between the pseudorange ρ-i of the GNSS satellite S-i and the pseudorange ρr of the reference satellite Sr is larger than a pseudorange difference threshold. Since the distance is abnormal, the GNSS satellite S-i is classified as a pseudorange abnormality.
擬似距離判定部542は、GNSS衛星S‐iの擬似距離ρ‐iと基準衛星Srの擬似距離ρrとの差の絶対値が擬似距離差閾値よりも大きいことに加えて、前記GNSS衛星S‐iから送信されるGNSS信号の信号強度/受信強度が所定の閾値よりも高いときに、前記GNSS衛星S‐iは擬似距離が異常であるとして、前記GNSS衛星S‐iを擬似距離異常に分類するようにしてもよい。 The pseudorange determination unit 542 determines that the absolute value of the difference between the pseudorange ρ-i of the GNSS satellite S-i and the pseudorange ρr of the reference satellite Sr is larger than the pseudorange difference threshold, and that the GNSS satellite S-i is larger than the pseudorange difference threshold. When the signal strength/reception strength of the GNSS signal transmitted from i is higher than a predetermined threshold, the GNSS satellite S-i classifies the GNSS satellite S-i as having an abnormal pseudorange. You may also do so.
そして、擬似距離判定部542は、擬似距離異常に分類したGNSS衛星S‐iから送信されたGNSS信号を受信しているGNSSアンテナ(3A,3B,3C)(言い換えると、擬似距離異常に分類したGNSS衛星S‐iから送信されたGNSS信号を出力しているGNSS受信器(4A,4B,4C))を受信信号異常に分類する。 Then, the pseudorange determining unit 542 determines whether the GNSS antennas (3A, 3B, 3C) that are receiving the GNSS signal transmitted from the GNSS satellite S-i that has been classified as having a pseudorange anomaly (in other words, the GNSS antenna that has been classified as a pseudorange anomaly) The GNSS receivers (4A, 4B, 4C) that are outputting GNSS signals transmitted from GNSS satellite S-i are classified as having received signal abnormalities.
(行路差の検証)
行路差計算部543は、当該の処理時点においてGNSS受信部4から出力される、位置計算アンテナと接続されているGNSS受信器(4A,4B,4C)別の、GNSS衛星S‐iごとの、GNSS信号の入力を受け、前記GNSS信号の情報を用いてGNSS衛星S‐iから各位置計算アンテナ(具体的には、GNSSアンテナ3A,3B,3C)までの行路の差を計算する。行路差計算部543によって行われる処理のことを「行路差の計算処理」と呼ぶ。
(Verification of route difference)
The route difference calculation unit 543 calculates the information for each GNSS satellite S-i for each GNSS receiver (4A, 4B, 4C) connected to the position calculation antenna, which is output from the GNSS reception unit 4 at the relevant processing time. Upon receiving the input of the GNSS signal, the difference in path from the GNSS satellite S-i to each position calculation antenna (specifically, the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C) is calculated using the information of the GNSS signal. The process performed by the path difference calculation unit 543 is referred to as "path difference calculation process."
行路差計算部543は、複数のGNSSアンテナ3A,3B,3Cが所定の間隔で相互に離間して配置されていることに起因して生じる、GNSS衛星S‐iから各GNSSアンテナ3A,3B,3Cまでの行路の差(絶対値)を、GNSS衛星S‐i別に、GNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごと(言い換えると、基線AB,BC,ACごと)に、つまり2個のGNSSアンテナ(3A,3B,3Cのうちのいずれか2個)の組み合わせごとに、計算する。 The path difference calculation unit 543 calculates the distance between each GNSS antenna 3A, 3B, and 3C from the GNSS satellite S-i, which is caused by the fact that the plurality of GNSS antennas 3A, 3B, and 3C are spaced apart from each other at a predetermined interval. The difference (absolute value) in the path to 3C is calculated for each GNSS satellite S-i and between GNSS antennas 3A, 3B, and 3C (in other words, for each baseline AB, BC, and AC), that is, for each GNSS antenna. Calculate for each combination of (any two of 3A, 3B, and 3C).
図4は行路の差を説明する図である。行路の差は実際には3次元で求められるが、行路の差の原理の説明として図4では2次元で説明する。図4に示す例では、GNSS衛星S‐1とGNSS衛星S‐2とのそれぞれについて、GNSSアンテナ3Aまでの行路とGNSSアンテナ3Bまでの行路との差(即ち、GNSSアンテナ3AとGNSSアンテナ3Bとの間における行路差)を取り上げて説明する。 FIG. 4 is a diagram illustrating the difference in routes. Although the path difference is actually determined in three dimensions, the principle of the path difference will be explained in two dimensions in FIG. 4. In the example shown in FIG. 4, for each of GNSS satellite S-1 and GNSS satellite S-2, the difference between the route to GNSS antenna 3A and the route to GNSS antenna 3B (i.e., the difference between the route to GNSS antenna 3A and GNSS antenna 3B) The difference in path between
GNSS衛星S‐1からGNSSアンテナ3Aまでの行路とGNSSアンテナ3Bまでの行路との差C‐1ABは下記の数式1のように表され、GNSS衛星S‐2からGNSSアンテナ3Aまでの行路とGNSSアンテナ3Bまでの行路との差C‐2ABは下記の数式2のように表される(図4(A)参照)。
(数1) C‐1AB = L‐AB×cos(θ‐1)
(数2) C‐2AB = L‐AB×cos(θ‐2)
ここに、
L‐AB:GNSSアンテナ3AとGNSSアンテナ3Bとの間の基線ABの寸法
θ‐1:GNSS衛星S‐1の仰角
θ‐2:GNSS衛星S‐2の仰角
The difference C-1AB between the path from GNSS satellite S-1 to GNSS antenna 3A and the path to GNSS antenna 3B is expressed as the following formula 1, and the difference between the path from GNSS satellite S-2 to GNSS antenna 3A and the path to GNSS antenna 3B is The difference C-2AB from the path to the antenna 3B is expressed as in the following equation 2 (see FIG. 4(A)).
(Math. 1) C-1AB = L-AB×cos(θ-1)
(Math. 2) C-2AB = L-AB×cos(θ-2)
Here,
L-AB: Dimension of base line AB between GNSS antenna 3A and GNSS antenna 3B θ-1: Elevation angle of GNSS satellite S-1 θ-2: Elevation angle of GNSS satellite S-2
上記の数式1のように表されるGNSS衛星S‐1からGNSSアンテナ3Aまでの行路とGNSSアンテナ3Bまでの行路との差C‐1ABは下記の数式3に従って計算される。また、上記の数式2のように表されるGNSS衛星S‐2からGNSSアンテナ3Aまでの行路とGNSSアンテナ3Bまでの行路との差C‐2ABは下記の数式4に従って計算される。
(数3) C‐1AB = λ‐1×(N‐1+P‐1AB)
(数4) C‐2AB = λ‐2×(N‐2+P‐2AB)
ここに、
λ‐1:GNSS衛星S‐1のGNSS電波の搬送波の波長
λ‐2:GNSS衛星S‐2のGNSS電波の搬送波の波長
N‐1:GNSS衛星S‐1のGNSS電波の整数値バイアス(サイクル以上)
N‐2:GNSS衛星S‐2のGNSS電波の整数値バイアス(サイクル以上)
P‐1AB:GNSS衛星S‐1のGNSS電波のアンテナ間一重差(サイクル未満)
P‐2AB:GNSS衛星S‐2のGNSS電波のアンテナ間一重差(サイクル未満)
The difference C-1AB between the path from the GNSS satellite S-1 to the GNSS antenna 3A and the path to the GNSS antenna 3B, expressed as in Equation 1 above, is calculated according to Equation 3 below. Further, the difference C-2AB between the path from the GNSS satellite S-2 to the GNSS antenna 3A and the path to the GNSS antenna 3B, expressed as in Equation 2 above, is calculated according to Equation 4 below.
(Math 3) C-1AB = λ-1×(N-1+P-1AB)
(Math. 4) C-2AB = λ-2×(N-2+P-2AB)
Here,
λ-1: Wavelength of carrier wave of GNSS radio wave of GNSS satellite S-1 λ-2: Wavelength of carrier wave of GNSS radio wave of GNSS satellite S-2 N-1: Integer bias (cycle) of GNSS radio wave of GNSS satellite S-1 that's all)
N-2: Integer bias of GNSS radio waves of GNSS satellite S-2 (more than one cycle)
P-1AB: Single difference between antennas of GNSS radio waves of GNSS satellite S-1 (less than a cycle)
P-2AB: Single difference between antennas of GNSS radio waves of GNSS satellite S-2 (less than a cycle)
GNSS衛星S‐iについてのアンテナ間一重差P‐iXYは(但し、X,Y:複数のGNSSアンテナを相互に区別して各々を識別するためのアンテナ記号であり、X≠Y;以下同じ)、2個のGNSSアンテナ(図4に示す例では、GNSSアンテナ3AとGNSSアンテナ3B)に対する1個のGNSS衛星S‐iの搬送波位相積算値の差である。 The inter-antenna single difference P-iXY for the GNSS satellite S-i (where, X, Y: antenna symbols for mutually distinguishing multiple GNSS antennas and identifying each one; This is the difference in carrier phase integrated value of one GNSS satellite Si with respect to two GNSS antennas (in the example shown in FIG. 4, GNSS antenna 3A and GNSS antenna 3B).
行路差計算部543は、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cのうちの2個のGNSSアンテナの組み合わせごと(言い換えると、基線AB,BC,ACごと)に、GNSS衛星S‐i別の、当該のGNSS衛星S‐iからGNSSアンテナXまでの行路とGNSSアンテナYまでの行路との差(絶対値)C‐iXYを計算する。 The path difference calculation unit 543 calculates the difference for each GNSS satellite S-i for each combination of two GNSS antennas among the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C (in other words, for each baseline AB, BC, and AC). The difference (absolute value) C-iXY between the path from the GNSS satellite S-i to the GNSS antenna X and the path to the GNSS antenna Y is calculated.
行路差計算部543によって計算される、GNSSアンテナXとGNSSアンテナYとの組み合わせにおける、GNSS衛星S‐iについての、当該のGNSS衛星S‐iからGNSSアンテナXまでの行路とGNSSアンテナYまでの行路との差(絶対値)C‐iXYのことを「GNSS衛星S‐iのGNSSアンテナX-Y間における行路差C‐iXY」と呼ぶ。 The path from the GNSS satellite S-i to the GNSS antenna X and the path to the GNSS antenna Y for the GNSS satellite S-i in the combination of the GNSS antenna X and the GNSS antenna Y calculated by the path difference calculation unit 543. The difference (absolute value) C-iXY from the path is called "path difference C-iXY between the GNSS antennas X and Y of the GNSS satellite S-i."
行路差計算部543は、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cのうちの2個のGNSSアンテナの組み合わせごと(言い換えると、基線AB,BC,ACごと)に、GNSS衛星S‐i別の、当該のGNSS衛星S‐iのGNSSアンテナX-Y間における行路差C‐iXYを計算する。 The path difference calculation unit 543 calculates the difference for each GNSS satellite S-i for each combination of two GNSS antennas among the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C (in other words, for each baseline AB, BC, and AC). Calculate the path difference C-iXY between the GNSS antennas X and Y of the GNSS satellite S-i.
次に、行路差判定部544は、行路差計算部543によって計算される、GNSS衛星S‐iのGNSSアンテナX-Y間における行路差C‐iXYが正常であるか否かを判定する。行路差判定部544によって行われる処理のことを「行路差の判定処理」と呼ぶ。 Next, the path difference determination unit 544 determines whether the path difference C-iXY between the GNSS antennas X and Y of the GNSS satellite S-i, which is calculated by the path difference calculation unit 543, is normal. The process performed by the path difference determination unit 544 is referred to as "path difference determination process."
ここで、図4に示す例において、GNSS衛星S‐1とGNSS衛星S‐2とは通常は相互に異なる空間位置に存在するのでGNSSコンパス1(具体的には、GNSSアンテナ3)からみた衛星各々の仰角θ‐1と仰角θ‐2とが相互に異なる。そして、GNSS衛星S‐1の仰角θ‐1とGNSS衛星S‐2の仰角θ‐2とが相互に異なるので、GNSS衛星S‐1についての行路の差C‐1ABとGNSS衛星S‐2についての行路の差C‐2ABとは相互に異なる(図4(A)ならびに上記の数式1,数式2参照)。 Here, in the example shown in FIG. 4, since GNSS satellite S-1 and GNSS satellite S-2 are usually located at different spatial positions, the satellites viewed from GNSS compass 1 (specifically, GNSS antenna 3) Each elevation angle θ-1 and elevation angle θ-2 are different from each other. Since the elevation angle θ-1 of GNSS satellite S-1 and the elevation angle θ-2 of GNSS satellite S-2 are different from each other, the difference in path C-1AB for GNSS satellite S-1 and GNSS satellite S-2 is The path difference C-2AB is mutually different (see FIG. 4(A) and Equations 1 and 2 above).
これに対し、GNSS衛星S‐1とGNSS衛星S‐2とがどちらも同じ空間位置に存在する場合にはGNSSコンパス1(具体的には、GNSSアンテナ3)からみた衛星各々の仰角θ‐1と仰角θ‐2とが同じになる(図4(B)参照)。そして、GNSS衛星S‐1の仰角θ‐1とGNSS衛星S‐2の仰角θ‐2とが同じ場合は、GNSS衛星S‐1についての行路の差C‐1ABとGNSS衛星S‐2についての行路の差C‐2ABとは同じになる(上記の数式1,数式2参照)。 On the other hand, if both GNSS satellite S-1 and GNSS satellite S-2 exist at the same spatial position, the elevation angle θ-1 of each satellite as seen from GNSS compass 1 (specifically, GNSS antenna 3) and the elevation angle θ-2 are the same (see Fig. 4(B)). If the elevation angle θ-1 of GNSS satellite S-1 and the elevation angle θ-2 of GNSS satellite S-2 are the same, then the difference in path C-1AB for GNSS satellite S-1 and the difference in trajectory for GNSS satellite S-2 is calculated. The path difference C-2AB is the same (see Equations 1 and 2 above).
GNSS衛星S‐1の仰角θ‐1とGNSS衛星S‐2の仰角θ‐2とが同じになる場合として、例えば、複数のGNSS衛星の測位情報および軌道情報を含んだ信号が単一の送信アンテナから発信されている場合が考えられ、言い換えると、複数のGNSS衛星からGNSS信号(別言すると、GNSS電波)が送信されているように見せかけたうえで単一の送信アンテナ(言い換えると、同一の地点;尚、地上に設置されているアンテナ局を含む)から複数のGNSS衛星のGNSS信号が発信されている場合が考えられ、つまり単一の送信アンテナ/同一の地点から複数の偽のGNSS信号が送信されている場合が挙げられる。この点において、この発明における「複数のGNSS衛星S‐iそれぞれから送信されるGNSS信号」は、複数のGNSS衛星S‐iそれぞれからGNSS信号が送信されているように見せかけたうえで単一の送信アンテナ/同一の地点から発信される信号を含む。 For example, when the elevation angle θ-1 of GNSS satellite S-1 and the elevation angle θ-2 of GNSS satellite S-2 are the same, for example, a signal containing positioning information and orbit information of multiple GNSS satellites is transmitted in a single transmission. In other words, GNSS signals (in other words, GNSS radio waves) may be transmitted from a single transmitting antenna (in other words, GNSS radio waves) from multiple GNSS satellites. It is possible that GNSS signals from multiple GNSS satellites are being transmitted from a point (including antenna stations installed on the ground), that is, a single transmitting antenna/multiple fake GNSS signals from the same point. An example is when a signal is being transmitted. In this respect, the "GNSS signal transmitted from each of the plurality of GNSS satellites S-i" in this invention is a single Transmitting antenna/contains signals originating from the same point.
そこで、行路差判定部544は、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cのうちの2個のGNSSアンテナ(3A,3B,3Cのうちのいずれか2個)の組み合わせにおける、GNSS衛星S‐i別の、当該のGNSS衛星S‐iのGNSSアンテナX-Y間における行路差C‐iXYを用いて下記の処理を行う。 Therefore, the path difference determination unit 544 determines whether the GNSS satellite S-i The following process is performed using the path difference C-iXY between the GNSS antennas X and Y of another GNSS satellite S-i.
行路差判定部544は、2個のGNSSアンテナ(3A,3B,3Cのうちのいずれか2個)の組み合わせごとに、当該の2個のGNSSアンテナが当該の処理時点において同時に追尾しているGNSS衛星S‐iのうちの2個のGNSS衛星S‐iの組み合わせごとに、当該の2個のGNSS衛星S‐i各々のGNSSアンテナX-Y間における行路差C‐iXYどうしの差の絶対値が所定の行路差閾値以下であるとき、当該の2個のGNSS衛星S‐iはGNSS信号の到来方向が異常であるとして、当該の2個のGNSS衛星S‐iを行路差異常に分類する。この処理は、2個のGNSSアンテナ(3A,3B,3Cのうちのいずれか2個)の組み合わせごとに、当該の2個のGNSSアンテナが当該の処理時点において同時に追尾しているGNSS衛星S‐iのうちの2個のGNSS衛星S‐iの組み合わせのすべてについて行われる。 For each combination of two GNSS antennas (any two of 3A, 3B, and 3C), the route difference determination unit 544 determines the GNSS that the two GNSS antennas are simultaneously tracking at the processing time. For each combination of two GNSS satellites S-i among the satellites S-i, the absolute value of the difference in path difference C-iXY between the GNSS antennas X-Y of each of the two GNSS satellites S-i. is less than a predetermined path difference threshold, the two GNSS satellites S-i are considered to have abnormal arrival directions of GNSS signals, and the two GNSS satellites S-i are always classified as having a path difference. This process is performed for each combination of two GNSS antennas (any two of 3A, 3B, and 3C), and the GNSS satellite S- This is done for all combinations of two GNSS satellites S-i of i.
行路差閾値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば実際には単一の送信アンテナ/同一の地点から複数のGNSS衛星のGNSS信号が送信されているとしても機械誤差などに起因して生じると想定される誤差が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。 The track difference threshold is not limited to a specific value; for example, even if GNSS signals from multiple GNSS satellites are actually transmitted from a single transmitting antenna/same point, it may be due to mechanical errors, etc. It is set to an appropriate value after taking into account the errors that are expected to occur.
ここで、複数のGNSS衛星S‐iが相互に異なる空間位置に存在する場合には前記複数のGNSS衛星S‐i各々についてのアンテナ間一重差P‐iXYは通常は相互に異なるのに対して、単一の送信アンテナ/同一の地点から複数のGNSS衛星のGNSS信号が送信されている場合には複数のGNSS衛星S‐i各々についてのアンテナ間一重差P‐iXYは同じになる。そこで、GNSS衛星S‐iごとの行路差の判定処理において、複数のGNSS衛星S‐i各々についてのアンテナ間一重差P‐iXYが検証されるようにしてもよい(上記の数式3,数式4参照)。 Here, when a plurality of GNSS satellites S-i exist in mutually different spatial positions, the inter-antenna singlet difference P-iXY for each of the plurality of GNSS satellites S-i is usually different from each other. If the GNSS signals of multiple GNSS satellites are transmitted from a single transmitting antenna/same point, the inter-antenna singlet difference P-iXY for each of the multiple GNSS satellites S-i will be the same. Therefore, in the process of determining the path difference for each GNSS satellite S-i, the single antenna difference P-iXY for each of the plurality of GNSS satellites S-i may be verified (Formula 3, Formula 4 reference).
なお、GNSS衛星S‐1とGNSS衛星S‐2とが相互に異なる空間位置に存在してGNSS衛星S‐1についての行路の差C‐1ABとGNSS衛星S‐2についての行路の差C‐2ABとが実際には相互に異なるにもかかわらず、上記の数式3,数式4から分かるように、整数値バイアスN‐1,N‐2は異なるものの前記2個のGNSS衛星S‐1,S‐2についてのアンテナ間一重差P‐1AB,P‐2ABが偶さか同じになることも考えられる。しかしながら、GNSS衛星S‐1,S‐2は移動しているので、前記の状態が長く(例えば、数秒以上)続くことはない。また、GNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごとに基線の方向が異なるので、例えば、GNSSアンテナ3AとGNSSアンテナ3Bとの組み合わせにおいて2個のGNSS衛星S‐1,S‐2についてのアンテナ間一重差P‐1AB,P‐2ABが偶さか同じになったとしても、GNSSアンテナ3AとGNSSアンテナ3Cとの組み合わせにおいて前記2個のGNSS衛星S‐1,S‐2についてのアンテナ間一重差P‐1AB,P‐2ACは同じにはならない。 Note that GNSS satellite S-1 and GNSS satellite S-2 exist in mutually different spatial positions, and the difference in path C-1AB for GNSS satellite S-1 and the difference in path C-1AB for GNSS satellite S-2. 2AB are actually different from each other, as can be seen from Equations 3 and 4 above, although the integer biases N-1 and N-2 are different, the two GNSS satellites S-1 and S It is also conceivable that the inter-antenna singlet differences P-1AB and P-2AB for -2 may be even or the same. However, since the GNSS satellites S-1 and S-2 are moving, this state will not last for a long time (for example, more than a few seconds). Furthermore, since the direction of the baseline differs between the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C, for example, in the combination of the GNSS antenna 3A and the GNSS antenna 3B, the direction between the antennas for the two GNSS satellites S-1 and S-2 is different. Even if the singleness differences P-1AB and P-2AB are even or the same, the singleness difference P between the antennas for the two GNSS satellites S-1 and S-2 in the combination of the GNSS antenna 3A and the GNSS antenna 3C is -1AB and P-2AC are not the same.
複数のGNSS衛星S‐i各々についてのアンテナ間一重差P‐iXYを検証する場合は、行路差判定部544は、2個のGNSSアンテナ(3A,3B,3Cのうちのいずれか2個)の組み合わせごとに、当該の2個のGNSSアンテナが当該の処理時点において同時に追尾しているGNSS衛星S‐iのうちの2個のGNSS衛星S‐iの組み合わせごとに、当該の2個のGNSS衛星S‐i各々についてのアンテナ間一重差P‐iXYどうしの差の絶対値が所定の行路差閾値以下であるとき、当該の2個のGNSS衛星S‐iはGNSS信号の到来方向が異常であるとして、当該の2個のGNSS衛星S‐iを行路差異常に分類する。 When verifying the inter-antenna singlet difference P-iXY for each of the plurality of GNSS satellites S-i, the path difference determination unit 544 verifies the inter-antenna singlet difference P-iXY of each of the two GNSS antennas (any two of 3A, 3B, and 3C). For each combination, two GNSS satellites S-i of the GNSS satellites S-i that the two GNSS antennas are simultaneously tracking at the time of the processing. When the absolute value of the difference between the single antenna differences P-iXY for each S-i is less than or equal to a predetermined path difference threshold, the directions of arrival of the GNSS signals of the two GNSS satellites S-i are abnormal. As such, the two GNSS satellites S-i are always classified according to their path difference.
この場合の行路差閾値も、特定の値に限定されるものではなく、例えば実際には単一の送信アンテナ/同一の地点から複数のGNSS衛星のGNSS信号が送信されているとしても機械誤差などに起因して生じると想定される誤差が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。 The path difference threshold in this case is not limited to a specific value; for example, even if GNSS signals from multiple GNSS satellites are actually transmitted from a single transmitting antenna/same point, mechanical errors etc. It is set to an appropriate value after taking into consideration the error that is assumed to occur due to the above.
GNSS衛星S‐iごとの行路差の判定処理に用いられる、GNSS衛星S‐iから各GNSSアンテナ3A,3B,3Cまでの行路の差を表す、GNSS衛星S‐iについてのアンテナ間における行路の差C‐iXYやアンテナ間一重差P‐iXYのことを「行路差指標」と呼ぶ。 The path difference between antennas for GNSS satellite S-i, which represents the difference in path from GNSS satellite S-i to each GNSS antenna 3A, 3B, and 3C, is used to determine the path difference for each GNSS satellite S-i. The difference C-iXY and the single difference between antennas P-iXY are called "path difference index."
そして、行路差判定部544は、行路差異常(言い換えると、GNSS信号の到来方向異常)に分類したGNSS衛星S‐iから送信されたGNSS信号を受信しているGNSSアンテナ(3A,3B,3C)(言い換えると、行路差異常に分類したGNSS衛星S‐iから送信されたGNSS信号を出力しているGNSS受信器(4A,4B,4C))を受信信号異常に分類する。 Then, the path difference determination unit 544 determines whether the GNSS antenna (3A, 3B, 3C ) (In other words, the GNSS receivers (4A, 4B, 4C) that are outputting the GNSS signal transmitted from the GNSS satellite S-i, which has always been classified as having a path difference) are classified as receiving signal abnormalities.
異常検出部54は、上記の送信時刻の判定処理,擬似距離の判定処理,および行路差の判定処理によって受信信号異常に分類されたGNSSアンテナ(3A,3B,3C)が有るか否かを判断する(ステップS8)。 The abnormality detection unit 54 determines whether there is a GNSS antenna (3A, 3B, 3C) classified as receiving signal abnormality by the above-described transmission time determination processing, pseudorange determination processing, and route difference determination processing. (Step S8).
受信信号異常に分類されたGNSSアンテナ(3A,3B,3C)が無い場合(ステップS8:No)は、異常検出部54は、アンテナ間測位距離の標準偏差が偏差閾値よりも大きい(ステップS6:Yes)ことと受信信号異常に分類されたGNSSアンテナ(3A,3B,3C)が無いこととは整合しない(言い換えると、正しい測位位置は得られていないと考えられる)ために非測位とする。この場合、測位部5は自機の位置を更新することなく当該の処理時点における測位処理を終了し(RETURN)、ステップS1の処理に戻って次の処理時点の測位処理が行われる。 If there are no GNSS antennas (3A, 3B, 3C) classified as receiving signal abnormalities (Step S8: No), the abnormality detection unit 54 determines that the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is larger than the deviation threshold (Step S6: Yes) and the fact that there are no GNSS antennas (3A, 3B, 3C) classified as receiving signal abnormalities do not match (in other words, it is considered that the correct positioning position has not been obtained), so the positioning is determined to be non-positioning. In this case, the positioning unit 5 ends the positioning process at the relevant processing time without updating the position of the own device (RETURN), returns to the process in step S1, and performs the positioning process at the next processing time.
一方、受信信号異常に分類されたGNSSアンテナ(3A,3B,3C)が有る場合(ステップS8:Yes)は、異常検出部54は、続いて、受信信号異常に分類されていない(つまり、正常な)GNSSアンテナ(3A,3B,3C)が有るか否かを判断する(ステップS9)。 On the other hand, if there is a GNSS antenna (3A, 3B, 3C) classified as receiving signal abnormality (step S8: Yes), the abnormality detection unit 54 determines that the receiving signal is not classified as abnormal (that is, normal). ) It is determined whether or not there is a GNSS antenna (3A, 3B, 3C) (step S9).
受信信号異常に分類されていない(つまり、正常な)GNSSアンテナ(3A,3B,3C)が有る場合(ステップS9:Yes)は、異常検出部54は、前記受信信号異常に分類されていない(つまり、正常な)GNSSアンテナ(3A,3B,3C)各々の測位位置を測位位置算出部52へと出力する。 If there is a GNSS antenna (3A, 3B, 3C) that is not classified as receiving signal abnormality (that is, normal) (step S9: Yes), the abnormality detection unit 54 detects that the received signal is not classified as receiving signal abnormality ( That is, the positioning position of each normal) GNSS antenna (3A, 3B, 3C) is output to the positioning position calculation unit 52.
測位位置算出部52は、異常検出部54から出力されるGNSSアンテナ(3A,3B,3C)各々の測位位置の入力を受けると、前記GNSSアンテナ(3A,3B,3C)各々の測位位置の平均値を算出し、前記平均値を当該の処理時点におけるGNSSコンパス1の現在位置として出力する(ステップS10)。なお、測位位置算出部52は、1個のGNSSアンテナ(3A,3B,3C)の測位位置の入力を受けた場合は、前記1個のGNSSアンテナ(3A,3B,3C)の測位位置をそのまま当該の処理時点におけるGNSSコンパス1の現在位置として出力する。これにより、受信信号異常に分類されていない(つまり、正常な)GNSSアンテナ(3A,3B,3C)のみを使って正しく測位することが可能となる。 Upon receiving the input of the positioning position of each of the GNSS antennas (3A, 3B, 3C) output from the abnormality detection unit 54, the positioning position calculation unit 52 calculates the average position of each of the GNSS antennas (3A, 3B, 3C). The average value is output as the current position of the GNSS compass 1 at the processing time (step S10). In addition, when the positioning position calculation unit 52 receives the input of the positioning position of one GNSS antenna (3A, 3B, 3C), the positioning position calculation unit 52 directly inputs the positioning position of the one GNSS antenna (3A, 3B, 3C). It is output as the current position of the GNSS compass 1 at the relevant processing time. This makes it possible to perform correct positioning using only the GNSS antennas (3A, 3B, 3C) that are not classified as receiving signal abnormalities (that is, normal).
そして、当該の処理時点における測位処理は終了し(RETURN)、ステップS1の処理に戻って次の処理時点の測位処理が行われる。 Then, the positioning process at the relevant processing point ends (RETURN), and the process returns to step S1 to perform the positioning process at the next processing point.
ステップS9の処理において、受信信号異常に分類されていない(つまり、正常な)GNSSアンテナ(3A,3B,3C)が無い場合(ステップS9:No)は、異常検出部54は、正しい測位位置が不明であるために非測位とする。この場合、測位部5は自機の位置を更新することなく当該の処理時点における測位処理を終了し(RETURN)、ステップS1の処理に戻って次の処理時点の測位処理が行われる。 In the process of step S9, if there is no GNSS antenna (3A, 3B, 3C) that is not classified as receiving signal abnormality (that is, normal) (step S9: No), the abnormality detection unit 54 detects the correct positioning position. Since it is unknown, positioning is not performed. In this case, the positioning unit 5 ends the positioning process at the relevant processing time without updating the position of the own device (RETURN), returns to the process in step S1, and performs the positioning process at the next processing time.
GNSSコンパス1に付随する、例えばモニタやスピーカを備える出力装置(図示していない)が設けられて、当該出力装置のモニタに、測位部5の測位位置算出部52から出力されるGNSSコンパス1の現在位置が表示されるようにしてもよい。また、GNSS信号に異常が発生したことが、出力装置のモニタに警報画面が表示されたり出力装置のスピーカから警報が発出されたりして、ユーザへと通知されるようにしてもよい。また、GNSS信号を利用する他の機器(例えば、レーダ,慣性航法装置)に対してGNSS信号に異常が発生したことが通知されるようにしてもよい。 An output device (not shown), which is attached to the GNSS compass 1 and includes, for example, a monitor and a speaker, is provided, and the GNSS compass 1 outputted from the positioning position calculation section 52 of the positioning section 5 is displayed on the monitor of the output device. The current location may also be displayed. Further, the occurrence of an abnormality in the GNSS signal may be notified to the user by displaying an alarm screen on the monitor of the output device or emitting an alarm from the speaker of the output device. Further, other devices that use GNSS signals (for example, radar, inertial navigation device) may be notified that an abnormality has occurred in the GNSS signals.
実施の形態に係る受信信号の異常の検出方法やGNSSコンパス1によれば、アンテナ間測位距離の標準偏差が偏差閾値よりも大きいか否かに基づいて、GNSS信号に異常が発生しているか否か(言い換えると、GNSS信号に異常が発生している可能性があるか否か)を判断するようにしているので、GNSSにおける受信信号の異常を的確に検出することが可能となる。 According to the method for detecting an abnormality in a received signal and the GNSS compass 1 according to the embodiment, it is possible to determine whether an abnormality has occurred in the GNSS signal based on whether the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is larger than the deviation threshold. (In other words, whether or not there is a possibility that an abnormality has occurred in the GNSS signal), it is possible to accurately detect an abnormality in the received signal in the GNSS.
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。 Although the embodiments of this invention have been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiments, and even if there are changes in the design within the scope of the gist of this invention, Included in invention.
例えば、上記の実施の形態では図1に概略構成を示すGNSSコンパス1にこの発明に係る受信信号の異常の検出装置が組み込まれて前記GNSSコンパス1においてこの発明に係る受信信号の異常の検出方法が実施されるようにしているが、この発明に係る受信信号の異常の検出装置が組み込まれたりこの発明に係る受信信号の異常の検出方法が適用されたりする機器/装置は図1に概略構成を示すGNSSコンパス1に限定されるものではなく、他の構成を備えるGNSSコンパスにこの発明に係る受信信号の異常の検出装置が組み込まれたりこの発明に係る受信信号の異常の検出方法が適用されたりするようにしてもよく、さらに言えば、この発明に係る受信信号の異常の検出装置が、GNSSを利用する他の種類の機器や装置に組み込まれたり、また、この発明に係る受信信号の異常の検出方法が、GNSSを利用する他の種類の機器や装置に適用されたりするようにしてもよい。 For example, in the above embodiment, a receiving signal abnormality detecting device according to the present invention is incorporated in the GNSS compass 1 whose schematic configuration is shown in FIG. The apparatus/device in which the apparatus for detecting an abnormality in a received signal according to the present invention is incorporated or the method for detecting an abnormality in a received signal according to the present invention is applied is shown in FIG. The present invention is not limited to the GNSS compass 1 showing the above, but the received signal abnormality detection device according to the present invention may be incorporated into a GNSS compass having other configurations, or the received signal abnormality detection method according to the present invention may be applied. Furthermore, the device for detecting abnormalities in received signals according to the present invention may be incorporated into other types of equipment or devices that utilize GNSS, or the device for detecting abnormalities in received signals according to the present invention may be incorporated into The abnormality detection method may be applied to other types of equipment or devices that utilize GNSS.
また、上記の実施の形態では標準偏差判定部53によってアンテナ間測位距離の標準偏差が偏差閾値よりも大きいか否か(ステップS6)に基づいてGNSS信号に異常が発生しているか否か(言い換えると、GNSS信号に異常が発生している可能性があるか否か)を判断するようにしているが、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごとの測位距離の平均値が3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごとの真距離の平均値(即ち、基線ABの寸法と基線BCの寸法と基線ACの寸法との平均値)よりも小さいか否かに基づいてGNSS信号に異常が発生しているか否かを判断するようにしてもよい。なお、例えば、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cのすべてが単一の送信アンテナ/同一の地点から送信されている複数のGNSS衛星のGNSS信号(尚、偽のGNSS信号である)を受信して測位位置を計算した場合は、前記GNSSアンテナ3A,3B,3Cのそれぞれが同一の衛星情報(尚、偽の情報である)による同一地点を測位位置として計算し、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごとの測位距離の平均値は0に近くなる。一方で、既知であるGNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごとの真距離(即ち、基線ABの寸法,基線BCの寸法,および基線ACの寸法)は上述のとおり1波長以上であり、測位距離の平均値と既知の基線の寸法の平均値とが乖離することとなるので、GNSS信号に異常が発生している可能性があることを検出することができる。測位距離の平均値を用いる場合は、標準偏差判定部53は、ステップS5の処理において、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cどうしの間ごとの測位距離の、つまり2個のGNSSアンテナ(3A,3B,3Cのうちのいずれか2個)の組み合わせごとの測位距離の、平均値を計算する。また、測位距離の平均値を用いる場合で、GNSS受信部4が4個以上のGNSS受信器から構成されてGNSSアンテナが4個以上である場合は、標準偏差判定部53は、ステップS4の処理において、測位数判定部51から出力される3個以上のGNSSアンテナ各々の測位位置を用いて、前記3個以上のGNSSアンテナどうしの間ごとの、つまり2個のGNSSアンテナの組み合わせごとの、測位距離(尚、3つ以上である)を計算し、ステップS5の処理において、前記3個以上のGNSSアンテナどうしの間ごとの測位距離の、つまり2個のGNSSアンテナの組み合わせごとの測位距離の、平均値を計算するとともに、前記3個以上のGNSSアンテナどうしの間ごとの真距離の平均値(即ち、各基線の寸法の平均値)を計算して、前記の2つの平均値を比較する。 Further, in the above embodiment, the standard deviation determining unit 53 determines whether an abnormality has occurred in the GNSS signal based on whether the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is larger than the deviation threshold (step S6). However, the average value of the positioning distance between the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C is 3. Based on whether it is smaller than the average value of the true distance between each of the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C (i.e., the average value of the dimensions of base line AB, base line BC, and base line AC) It may be determined whether an abnormality has occurred in the GNSS signal. For example, all three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C receive GNSS signals (which are fake GNSS signals) from multiple GNSS satellites transmitted from a single transmitting antenna/same point. When the positioning position is calculated using the same method, each of the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C calculates the same point based on the same satellite information (which is false information) as the positioning position, and the three GNSS antennas 3A , 3B, and 3C are close to 0. On the other hand, the known true distance between each of the GNSS antennas 3A, 3B, and 3C (i.e., the dimensions of the base line AB, the dimensions of the base line BC, and the dimensions of the base line AC) is one wavelength or more as described above, and the positioning Since the average value of the distance and the average value of the dimensions of the known baseline will deviate, it is possible to detect that an abnormality may have occurred in the GNSS signal. When using the average value of the positioning distances, the standard deviation determining unit 53 calculates the positioning distances between the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C, that is, the average value of the two GNSS antennas (3A , 3B, and 3C). Further, in the case where the average value of the positioning distance is used, and the GNSS receiving unit 4 is composed of four or more GNSS receivers and the number of GNSS antennas is four or more, the standard deviation determining unit 53 performs the processing in step S4. In this step, positioning is performed between each of the three or more GNSS antennas, that is, for each combination of two GNSS antennas, using the positioning position of each of the three or more GNSS antennas output from the positioning number determination unit 51. The distances (three or more) are calculated, and in the process of step S5, the positioning distance for each of the three or more GNSS antennas, that is, the positioning distance for each combination of two GNSS antennas, is calculated. In addition to calculating the average value, the average value of the true distance between the three or more GNSS antennas (ie, the average value of the dimensions of each baseline) is calculated, and the two average values are compared.
また、上記の実施の形態では標準偏差判定部53によってアンテナ間測位距離の標準偏差が偏差閾値よりも大きいか否か(ステップS6)に基づいてGNSS信号に異常が発生しているか否か(言い換えると、GNSS信号に異常が発生している可能性があるか否か)が判断されたうえで、GNSS信号に異常が発生している可能性があると考えられる場合(ステップS6:Yes)に異常検出部54によってGNSS信号の異常が検出される(ステップS8)ようにしているが、アンテナ間測位距離の標準偏差が偏差閾値以下である場合にはGNSSコンパス1の現在位置が計算され、また、アンテナ間測位距離の標準偏差が偏差閾値よりも大きい場合にはGNSS信号に異常が発生しているので非測位とするようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the standard deviation determining unit 53 determines whether an abnormality has occurred in the GNSS signal based on whether the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is larger than the deviation threshold (step S6). and whether there is a possibility that an abnormality has occurred in the GNSS signal), and if it is considered that there is a possibility that an abnormality has occurred in the GNSS signal (step S6: Yes). The abnormality detection unit 54 detects an abnormality in the GNSS signal (step S8), but if the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is less than or equal to the deviation threshold, the current position of the GNSS compass 1 is calculated, and If the standard deviation of the inter-antenna positioning distance is larger than the deviation threshold, an abnormality has occurred in the GNSS signal, so positioning may be determined as non-positioning.
また、上記の実施の形態では異常検出部54が送信時刻の判定処理,擬似距離の判定処理,および行路差の判定処理を行ってGNSS信号の異常を検出するようにしているが、異常検出部54は送信時刻の判定処理,擬似距離の判定処理,および行路差の判定処理のうちの少なくとも1つの判定処理を行ってGNSS信号の異常を検出するようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the abnormality detection unit 54 performs transmission time determination processing, pseudo-range determination processing, and route difference determination processing to detect abnormality in the GNSS signal. 54 may detect an abnormality in the GNSS signal by performing at least one of a transmission time determination process, a pseudo distance determination process, and a route difference determination process.
また、上記の実施の形態で説明したGNSSコンパス1によれば、GNSS受信器4A,4B,4C間の時刻同期が不十分であったり、GNSS信号にマルチパスや雑音が発生していたり、あるいは各衛星の周回方向などの違いによって衛星ごとにGNSS信号のドップラー周波数が異なる場合に、その影響を受けてGNSS受信器4A,4B,4C間の行路差に微小なばらつきやオフセットが生じてしまうことがある。行路差に微小なばらつきやオフセットが生じると、上記の行路差の判定処理では、直前の周期の判定において行路差指標が所定の行路差閾値以下(すなわち、行路差一致)であるとして行路差異常に分類された衛星が、次の周期の判定では行路差指標が微小なばらつきやオフセットによって所定の行路差閾値よりも大きくなり(すなわち、行路差不一致)、正常なGNSS信号であると誤判定される可能性がある。このような誤判定を抑制するには、行路差に生じる微小なばらつきやオフセットを予め考慮して行路差閾値を緩めればよいが(すなわち、大きな値に設定)、行路差閾値を緩めてしまうと、行路差に微小なばらつきやオフセットが生じていないときに誤判定が発生してしまう。 Further, according to the GNSS compass 1 described in the above embodiment, the time synchronization between the GNSS receivers 4A, 4B, and 4C is insufficient, multipath or noise occurs in the GNSS signal, or If the Doppler frequency of the GNSS signal differs for each satellite due to differences in the orbiting direction of each satellite, this may cause slight variations or offsets in the path difference between the GNSS receivers 4A, 4B, and 4C. There is. When a slight variation or offset occurs in the path difference, the path difference determination process described above assumes that the path difference index in the previous cycle is less than or equal to the predetermined path difference threshold (that is, the path difference matches), and the path difference is always determined. When a classified satellite is judged for the next cycle, the track difference index becomes larger than the predetermined track difference threshold due to minute variations or offsets (i.e., a track difference mismatch), and it is incorrectly determined to be a normal GNSS signal. there is a possibility. In order to suppress such misjudgments, it is possible to loosen the path difference threshold by considering in advance the minute variations and offsets that occur in the path difference (in other words, set it to a large value), but In this case, an erroneous determination occurs when there are no minute variations or offsets in the path difference.
上記の問題を解決するために、上述した所定の行路差閾値(以下では、第1の行路差閾値という)と、この第1の行路差閾値よりも大きな値を有する第2の行路差閾値とを適宜切り替えて行路差の判定処理を行なうことが好ましい。第1の行路差閾値と第2の行路差閾値との関係は、「第1の行路差閾値<第2の行路差閾値」となる。より具体的には、GNSS信号に異常が発生しているか否かの判定を所定の周期で実行し、直前の周期に実行された行路差の判定処理において行路差異常に分類された衛星は、第1の行路差閾値よりも大きな値を有する第2の行路差閾値を用いて次の周期の行路差の判定処理を実行する。また、行路差異常に分類されている衛星の行路差が正常であると判定された場合には、第1の行路差閾値を用いて次の周期の行路差の判定処理を実行する。 In order to solve the above problem, the predetermined path difference threshold described above (hereinafter referred to as a first path difference threshold) and a second path difference threshold having a value larger than this first path difference threshold are used. It is preferable to perform the path difference determination process by appropriately switching the path difference. The relationship between the first path difference threshold and the second path difference threshold is “first path difference threshold<second path difference threshold”. More specifically, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the GNSS signal at a predetermined cycle, and satellites that are always classified as having a track difference in the track difference determination process performed in the previous cycle are A second path difference threshold having a value larger than the first path difference threshold is used to execute the process of determining the path difference in the next cycle. Further, when it is determined that the path difference of a satellite whose path difference is always classified is normal, the path difference determination process for the next cycle is executed using the first path difference threshold.
図5は、上記の行路差の判定処理の手順を示すフローチャートである。行路差判定部544は、具体的には、当該の処理時点において行路差計算部543から出力される、3個のGNSSアンテナ3A,3B,3Cのうちの2個のGNSSアンテナの組み合わせごと(言い換えると、基線AB,BC,ACごと)の、GNSS衛星S_i別の、当該のGNSS衛星S_iのGNSSアンテナX-Y間における行路差C_iXYの入力を受け、それを用いて下記の処理を行う。 FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the above-mentioned path difference determination process. Specifically, the route difference determination unit 544 determines each combination of two GNSS antennas among the three GNSS antennas 3A, 3B, and 3C (in other words, and each base line AB, BC, AC), the path difference C_iXY between the GNSS antennas X and Y of the GNSS satellite S_i is input, and the following processing is performed using it.
行路差判定部544は、2個のGNSSアンテナ(3A,3B,3Cのうちのいずれか2個)の組み合わせごとに、当該の2個のGNSSアンテナが当該の処理時点において同時に追尾しているGNSS衛星S_iのうちの2個のGNSS衛星S_iの組み合わせごとに、直前の周期の判定で行路差異常に分類された衛星か否かを確認する(ステップS1)。 For each combination of two GNSS antennas (any two of 3A, 3B, and 3C), the route difference determination unit 544 determines the GNSS that the two GNSS antennas are simultaneously tracking at the processing time. For each combination of two GNSS satellites S_i among the satellites S_i, it is confirmed whether the satellites are always classified as having route differences based on the determination of the immediately preceding cycle (step S1).
行路差判定部544は、ステップS1にて行路差異常に分類されていない衛星であると確認できた場合には(ステップS1でNO)、当該の2個のGNSS衛星S_i各々のGNSSアンテナX-Y間における行路差C_iXYどうしの差の絶対値が第1の行路差閾値以下であるか否かを判定する(ステップS2)。当該の2個のGNSS衛星S_i各々のGNSSアンテナX-Y間における行路差C_iXYどうしの差の絶対値が第1の行路差閾値以下であるときには(ステップS2でYES)、当該の2個のGNSS衛星S_iはGNSS信号の到来方向が異常であるとして、当該の2個のGNSS衛星S_iを行路差異常に分類する(ステップS3)。 If it is confirmed in step S1 that the satellite is not always classified as having a track difference (NO in step S1), the track difference determining unit 544 determines the GNSS antennas X-Y of each of the two GNSS satellites S_i. It is determined whether the absolute value of the difference between the path differences C_iXY between them is less than or equal to a first path difference threshold (step S2). When the absolute value of the difference in path difference C_i Satellite S_i determines that the direction of arrival of the GNSS signal is abnormal, and classifies the two GNSS satellites S_i as having different routes (step S3).
行路差判定部544は、次の周期のステップS1において、直前の周期の判定で行路差異常に分類された衛星か否かを確認し、行路差異常に分類されている衛星であると確認できた場合には(ステップS1でYES)、当該の2個のGNSS衛星S_i各々のGNSSアンテナX-Y間における行路差C_iXYどうしの差の絶対値が、第1の行路差閾値よりも大きな値を有する第2の行路差閾値以下であるか否かを判定する(ステップS4)。当該の2個のGNSS衛星S_i各々のGNSSアンテナX-Y間における行路差C_iXYどうしの差の絶対値が第2の行路差閾値以下であるときには(ステップS4でYES)、当該の2個のGNSS衛星S_iはGNSS信号の到来方向が異常であるとして、当該の2個のGNSS衛星S_iを行路差異常に分類する(ステップS3)。 In step S1 of the next cycle, the track difference determination unit 544 checks whether the satellite is always classified as having a track difference in the previous cycle, and if it is confirmed that the satellite is always classified as having a track difference. (YES in step S1), the absolute value of the difference between the path differences C_iXY between the GNSS antennas It is determined whether or not the path difference is less than or equal to the path difference threshold value of 2 (step S4). When the absolute value of the difference between the track differences C_i Satellite S_i determines that the direction of arrival of the GNSS signal is abnormal, and classifies the two GNSS satellites S_i as having different routes (step S3).
また、ステップS4の判定において、当該の2個のGNSS衛星S_i各々のGNSSアンテナX-Y間における行路差C_iXYどうしの差の絶対値が第2の行路差閾値よりも大きいときには(ステップS4でNO)、当該の2個のGNSS衛星S_iはGNSS信号の到来方向が正常であるとして、当該の2個のGNSS衛星S_iを行路差正常に分類する(ステップS5)。 Further, in the determination in step S4, if the absolute value of the difference between the path differences C_iXY between the GNSS antennas X and Y of the two GNSS satellites S_i is larger than the second path difference threshold (NO in step S4 ), the two GNSS satellites S_i are classified as having normal course differences, assuming that the directions of arrival of the GNSS signals are normal (step S5).
ステップS5にて行路差正常に分類された当該の2個のGNSS衛星S_iは、次の周期の行路差の判定処理において、各々のGNSSアンテナX-Y間における行路差C_iXYどうしの差の絶対値が第1の行路差閾値以下であるか否かが判定される(ステップS1、S2)。 The two GNSS satellites S_i whose track difference is classified as normal in step S5 are determined by the absolute value of the difference between the track difference C_iXY between each GNSS antenna X-Y in the next cycle's track difference determination process. It is determined whether or not is less than or equal to a first path difference threshold (steps S1 and S2).
第1の行路差閾値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば実際には単一の送信アンテナ/同一の地点から複数のGNSS衛星のGNSS信号が送信されているとしても機械誤差などに起因して生じると想定される誤差が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。また、第2の行路差閾値は、GNSS受信器4A,4B,4Cの時刻同期精度や、マルチパスまたは雑音の発生頻度や発生量、GNSS信号のドップラー周波数の変化、GNSSコンパス1ごとの個体差などに基づいて、行路差に生じる微小なばらつきやオフセットを特定し、これらの影響を受けないように第1の行路差閾値よりも大きな値に適宜設定される。 The first path difference threshold is not limited to a specific value; for example, even if GNSS signals from multiple GNSS satellites are actually transmitted from a single transmitting antenna/same point, mechanical errors etc. It is set to an appropriate value after taking into consideration the error that is assumed to occur due to the above. In addition, the second path difference threshold value is determined by the time synchronization accuracy of the GNSS receivers 4A, 4B, and 4C, the frequency and amount of multipath or noise occurrence, changes in the Doppler frequency of the GNSS signal, and individual differences between each GNSS compass. Based on the above, minute variations and offsets occurring in the path difference are identified, and the value is appropriately set to a value larger than the first path difference threshold so as not to be influenced by these.
このように、第1の行路差閾値と第2の行路差閾値とを適宜切り替えて行路差の判定処理を行なうことにより、行路差に生じる微小なばらつきやオフセットを原因として発生する誤判定を抑制することが可能である。 In this way, by appropriately switching between the first path difference threshold value and the second path difference threshold value and performing the path difference determination process, it is possible to suppress erroneous judgments that occur due to minute variations or offsets that occur in the path difference. It is possible to do so.
1 GNSSコンパス
2 制御ユニット
3 GNSSアンテナ
3A,3B,3C GNSSアンテナ
4 GNSS受信部
4A,4B,4C GNSS受信器
5 測位部
51 測位数判定部
52 測位位置算出部
53 標準偏差判定部
54 異常検出部
541 送信時刻判定部
542 擬似距離判定部
543 行路差計算部
544 行路差判定部
1 GNSS compass 2 Control unit 3 GNSS antenna 3A, 3B, 3C GNSS antenna 4 GNSS receiver 4A, 4B, 4C GNSS receiver 5 Positioning unit 51 Positioning number determination unit 52 Positioning position calculation unit 53 Standard deviation determination unit 54 Abnormality detection unit 541 Transmission time determination unit 542 Pseudo distance determination unit 543 Route difference calculation unit 544 Route difference determination unit
Claims (14)
前記少なくとも3個のアンテナのうち3個以上のアンテナ各々の測位位置を用いて計算される前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの測位距離の標準偏差が所定の閾値よりも大きいとき、または、前記少なくとも3個のアンテナのうち3個以上のアンテナ各々の測位位置を用いて計算される前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの測位距離の平均値が前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの真距離の平均値よりも小さいときに、前記GNSS信号に異常が発生していると判断する、
ことを特徴とする受信信号の異常の検出方法。 Receiving GNSS signals transmitted from each of a plurality of satellites via at least three antennas,
When the standard deviation of the positioning distance between the three or more antennas calculated using the positioning positions of each of three or more antennas among the at least three antennas is larger than a predetermined threshold, or The average value of the positioning distance between the three or more antennas calculated using the positioning positions of each of three or more antennas among the at least three antennas is the average value of the positioning distance between the three or more antennas. determining that an abnormality has occurred in the GNSS signal when the true distance is smaller than the average value of the true distance;
A method for detecting an abnormality in a received signal, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1に記載の受信信号の異常の検出方法。 When it is determined that the transmission time of the GNSS signal is abnormal based on a comparison between the transmission time of the GNSS signal included in the GNSS signal and a predetermined reference transmission time, the GNSS signal is received. classifying said antenna as abnormal;
2. The method for detecting an abnormality in a received signal according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の受信信号の異常の検出方法。 The antenna receiving the GNSS signal transmitted from the satellite when it is determined that the pseudorange of the satellite is abnormal based on a comparison between the pseudorange of the satellite and the pseudorange of a predetermined reference satellite. classify as abnormal,
2. The method for detecting an abnormality in a received signal according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の受信信号の異常の検出方法。 When a path difference index indicating a difference in paths from the satellite to each of the at least three antennas is less than or equal to a predetermined path difference threshold, it is determined that the difference in the path from the satellite is abnormal, and the path difference from the satellite is determined to be abnormal. classifying the antenna receiving transmitted GNSS signals as abnormal;
2. The method for detecting an abnormality in a received signal according to claim 1.
ことを特徴とする請求項4に記載の受信信号の異常の検出方法。 A determination as to whether or not an abnormality has occurred in the GNSS signal is performed at a predetermined cycle, and the satellite for which the difference in path is determined to be abnormal in the determination performed in the immediately preceding cycle is performing the determination in the next cycle using a second path difference threshold having a value larger than the path difference threshold;
5. The method for detecting an abnormality in a received signal according to claim 4.
ことを特徴とする請求項5に記載の受信信号の異常の検出方法。 performing the determination in the next cycle using the predetermined path difference threshold when it is determined that the path difference of the satellite for which the path difference is determined to be abnormal is normal;
6. The method for detecting an abnormality in a received signal according to claim 5.
ことを特徴とする請求項1に記載の受信信号の異常の検出方法。 If there are antennas that are not classified as abnormal, calculate the average value of the measured positions of each of the antennas that are not classified as abnormal, and set the average value as the current position at the time of the processing;
2. The method for detecting an abnormality in a received signal according to claim 1.
前記少なくとも3個のアンテナのうち3個以上のアンテナ各々の測位位置を用いて計算される前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの測位距離の標準偏差が所定の閾値よりも大きいとき、または、前記少なくとも3個のアンテナのうち3個以上のアンテナ各々の測位位置を用いて計算される前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの測位距離の平均値が前記3個以上のアンテナどうしの間ごとの真距離の平均値よりも小さいときに、前記GNSS信号に異常が発生していると判断する手段と、を有する、
ことを特徴とする受信信号の異常の検出装置。 at least three antennas receiving GNSS signals transmitted from each of the plurality of satellites;
When the standard deviation of the positioning distance between the three or more antennas calculated using the positioning positions of each of three or more antennas among the at least three antennas is larger than a predetermined threshold, or The average value of the positioning distance between the three or more antennas calculated using the positioning positions of each of three or more antennas among the at least three antennas is the average value of the positioning distance between the three or more antennas. means for determining that an abnormality has occurred in the GNSS signal when the true distance is smaller than the average value of the true distance;
A device for detecting an abnormality in a received signal, characterized in that:
ことを特徴とする請求項8に記載の受信信号の異常の検出装置。 When it is determined that the transmission time of the GNSS signal is abnormal based on a comparison between the transmission time of the GNSS signal included in the GNSS signal and a predetermined reference transmission time, the GNSS signal is received. classifying said antenna as abnormal;
The apparatus for detecting an abnormality in a received signal according to claim 8.
ことを特徴とする請求項8に記載の受信信号の異常の検出装置。 The antenna receiving the GNSS signal transmitted from the satellite when it is determined that the pseudorange of the satellite is abnormal based on a comparison between the pseudorange of the satellite and the pseudorange of a predetermined reference satellite. classify as abnormal,
The apparatus for detecting an abnormality in a received signal according to claim 8.
ことを特徴とする請求項8に記載の受信信号の異常の検出装置。 When a path difference index indicating a difference in paths from the satellite to each of the at least three antennas is less than or equal to a predetermined path difference threshold, it is determined that the difference in the path from the satellite is abnormal, and the path difference from the satellite is determined to be abnormal. classifying the antenna receiving transmitted GNSS signals as abnormal;
The apparatus for detecting an abnormality in a received signal according to claim 8.
ことを特徴とする請求項11に記載の受信信号の異常の検出装置。 A determination as to whether or not an abnormality has occurred in the GNSS signal is performed at a predetermined cycle, and the satellite for which the difference in path is determined to be abnormal in the determination performed in the immediately preceding cycle is performing the determination in the next cycle using a second path difference threshold having a value larger than the path difference threshold;
The apparatus for detecting an abnormality in a received signal according to claim 11.
ことを特徴とする請求項12に記載の受信信号の異常の検出装置。 performing the determination in the next cycle using the predetermined path difference threshold when it is determined that the path difference of the satellite for which the path difference is determined to be abnormal is normal;
The apparatus for detecting an abnormality in a received signal according to claim 12.
ことを特徴とする請求項8に記載の受信信号の異常の検出装置。 If there are antennas that are not classified as abnormal, calculate the average value of the measured positions of each of the antennas that are not classified as abnormal, and set the average value as the current position at the time of the processing;
The apparatus for detecting an abnormality in a received signal according to claim 8.
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