JP2661078B2 - Ｇｐｓ受信機の測位計算方法 - Google Patents
Ｇｐｓ受信機の測位計算方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、全世界測位衛星システムのナブスター（以
後NAVSTARという）衛星の電波を利用して、測位を行う
ジー、ピー、エス（以後GPSという）受信機の測位計算
方法に関するものである。 従来の技術 最近,GPS受信機の測位計算方式は車用のナビゲーショ
ンシステムに利用する位置センサに利用されるようにな
ってきた。 以下、第１図と第４図を参照して、従来のGPS受信機
の測位計算方法について説明する。 GPS受信機は、３個または４個のNAVSTAR衛星の電波を
受信して、２次元又は３次元の位置を測定する装置であ
る。車用のGPS受信機としは、同時に受信できる衛星の
数が多い方が優れている。ここでは５個の衛星を同時に
受信できる５チャンネルの受信機について説明する。 第１図は５個のチャンネルにおいて、それぞれSV1〜S
V5で示される衛星を受信している状況を示している。車
で走行中は、地形や建造物等に衛星電波が遮蔽されて、
受信できなくなる事がある。第１図（イ）〜（ホ）は、
それぞれ第１のチャンネルから第５のチャンネルが、衛
星SV1〜SV5の電波を受信している状況であって、斜線部
は受信できない期間を示している。第１図（ヘ）は、測
位計算に利用する衛星の組合せを示している。５個の衛
星が受信できる期間a1a2、a3、a4においては、４個の衛
星を結ぶ組合せは５種類あるが、最も測位精度が高い組
合せSV2、SV3、SV4、SV5を選ぶ。また、１個の衛星が受
信できないb1、d1、e1の期間は受信可能な４衛星をそれ
ぞれ選び、２個の衛星が受信できないc1の期間は受信可
能な３衛星を選ぶ。 第４図は実際の走行経路と、測位結果の関係を示した
もので、a1〜a4、b1、c1、d1、e1の各衛星の組合せによ
る測位結果を示している。測位結果は、電波の伝播速度
の誤差等による位置の誤差が発生する。この誤差は、電
波の伝播経路に依存する等のため、衛星の組合せによる
変化が大きい。 発明が解決しようとする問題点 しかし、以上のような構成では、衛星の組合せが変わ
っても、そのまま測位結果を出力するので、測位結果で
示される経路は非常に不自然なものになってしまう。こ
の衛星の切換による位置の変化は、数十メートルと大き
な位となる。また、測位結果をα−βトラッカ等のフィ
ルタを通すと、かえって不自然な経路になってしまう。
また、不自然な走行経路は、地図の道路とパターンマッ
チングにより、測位精度を高めようとした場合に、大き
な障害となる問題点がある。 本発明は、従来技術の以上のような問題を解決するも
ので、衛星の組合せの変化にほとんど影響されず、実際
の走行経路パターンを求めることのできるGPS受信機の
測位計算方法を提供することを目的とするものである。 問題点を解決するための手段 本発明は、衛星の組合せによる測位結果のずれの大き
さは電波の伝播経路に依存する等、時間に対する変化が
ゆるやかである点に着目し、測位計算の中間結果を保存
し、衛星の組合せを変更する場合、保存している中間結
果を利用して、以前の衛星の組合せと新しい衛星の組合
せの間の測位結果の差を求め、以後、新しい衛星の組合
せによる測位結果に、この補正を加え結果として出力す
ることにより、上記目的を達成するものである。 作 用 衛星の組合せによる測位結果のずれは、電波の伝播経
路によって、伝播速度が違っている事等に起因する。こ
のずれの大きさは、測位点から見た衛星の方位や時刻等
に依存するが、その時間変化はゆるやかである。従っ
て、衛星の組合せによるずれの量は、10分程度の期間で
はほぼ一定と考えてもさしつかえない。 本発明は上記方法により、保存しておいた測位の中間
結果を利用して、組合せの変更による結果のずれの値を
求め、新しい組合せの測位結果に補正を加えることによ
って、衛星の組合せの変更による測位結果のバラツキを
除くようにしたものである。 実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。 第１図は、本発明の一実施例におけるGPS受信機の測
位計算方法を実施する５チャンネルのGPS受信機におけ
る衛星の受信状況を説明する図である。図において、
（イ）〜（ホ）は、第１のチャンネルが、それぞれSV1
からSV5の衛星の電波を受信している状況を示し、斜線
部は受信できない期間を示している。まだ第１図（ヘ）
は、受信中の衛星の内で最も測位精度が得られる衛星の
組合せを示している。a1、a2、a3、a4の期間は５個の衛
星を受信出来ているが、その場合はSV2、SV3、SV4、SV5
の４衛星の組合せが最も測位精度が得られる組合せとな
っている。第２図は衛星の各組合せによる測位結果の変
化を示している曲線ａは衛星SV2、SV3、SV4、SV5の組合
せ、曲線ｂは衛星SV1、SV3、SV4、SV5の組合せ、曲線ｃ
は衛星SV2、SV4、SV5の組合せ、曲線ｄは衛星SV1、SV
2、SV4、SV5の組合せ、曲線ｅは衛星SV1、SV2、SV3、SV
5の組合せで測位した場合の結果のｙ方向成分である。
なお、測位結果は原点を地球の中心とするｘ−ｙ−ｚ座
標で求めている。また、図中実線は測位可能な組合せに
よる測位計算結果、破線は電波が遮蔽されなかったなら
ば得られていた測位結果である。期間a1においては５衛
星全部受信しており、ａの組合せによる測位計算の結果
を第３図a1に示すように出力する。さらに、測位計算の
中間結果である、各衛星の方位と各衛星と順位点までの
距離に対応する値を保存更新する。次に、b1の期間に入
る時点で、衛星の組合せをａからｂに変更する。この
時、a1の期間の最後に保存した測位の中間結果よりｂの
組合せによる測位計算を行い、実際に出力した値との差
を求める。この差の値を補正値として、以後新しいｂの
組合せによる測位結果にこの補正を加えて、第３図b1に
示すように出力する。そして、この補正量は約10分間で
０になるように、等しい割合で順次小さくする。それと
ともに、a1と同様に測位計算の中間結果である受信可能
な全衛星と測位点までの距離に対応する値と、各衛星の
方位を保存する。次にa2の期間では、はじめに測位可能
となったａの組合せとｂの組合せで測位計算し、b1の組
合せの補正値とａの組合せによる測位結果の間の差を求
め、新しい補正値とする。そして、補正値は約10分程度
で０になるように、等しい割合で小さくする。以後、同
様に、c1、d1、a3、e1、a4の期間について測位を行う。
なお、このような補正値及びその減少はGPS受信機に備
えつけられたマイクロコンピュータで行う。 次に第２の実施例について説明する。この実施例にお
いては、保存する測位の中間結果と出力した測位結果
の、最新の４回分を保存する。そして、衛星の組合せが
変わった時に、衛星数が減少した場合は過去４回分につ
いて組合せによる測位結果の差を求め、これらの平均値
を補正値とする。この場合は、補正値を平均により求め
るので、衛星電波のS/Nが悪い場合にも適用できる。 なお、測位計算の中間結果の距離に対応する値とは、
測位点の予測値と、各衛星と予測点との距離と実測され
た距離の間の差であり、衛星の方位とは地球の中心を原
点の座標として表す値である。 以上、各衛星の組合せについてすべて十分な測位精度
が得られると仮定して説明したが、十分な精精度が得ら
れない場合は、測位を中止したり、４衛星の組合せに代
わってより高い精度が得られる３衛星による２次元測位
を行うこともできる。 さらに、５チャンネルのGPS受信機について説明した
が、本発明は４チャンネル以上の受信機又は、等価的に
４チャンネル以上の機能を持ったGPS受信機に適用でき
る。 補正値の減少のさせ方は、衛星の方位が変化する速さ
から決めた、10分程度とし、等しい割合で減少させた
が、測位結果の用途や、電波が遮蔽される頻度、期間等
の性質に応じて、違った特性で減少させてもよい。 なお、具体的な回路構成はデータに対する補正部のみ
であるので、説明は省略する。 発明の効果 以上のように本発明は、測位計算の中間結果を保存
し、一部の衛星が遮蔽された場合に、衛星の組合せを変
更し、測位結果に対して、保存している測位の中間結果
から、衛星の組合せによる測位結果のずれの量を求め、
この値によって補正を加えることにより、衛星の組合せ
が変わったことによよる、測位点が示す移動経路の不自
然な動きを除くことができると共に、地図等とのパター
ンマッチングによって測位精度を向上させることも容易
となるので、その効果は大きい。
後NAVSTARという）衛星の電波を利用して、測位を行う
ジー、ピー、エス（以後GPSという）受信機の測位計算
方法に関するものである。 従来の技術 最近,GPS受信機の測位計算方式は車用のナビゲーショ
ンシステムに利用する位置センサに利用されるようにな
ってきた。 以下、第１図と第４図を参照して、従来のGPS受信機
の測位計算方法について説明する。 GPS受信機は、３個または４個のNAVSTAR衛星の電波を
受信して、２次元又は３次元の位置を測定する装置であ
る。車用のGPS受信機としは、同時に受信できる衛星の
数が多い方が優れている。ここでは５個の衛星を同時に
受信できる５チャンネルの受信機について説明する。 第１図は５個のチャンネルにおいて、それぞれSV1〜S
V5で示される衛星を受信している状況を示している。車
で走行中は、地形や建造物等に衛星電波が遮蔽されて、
受信できなくなる事がある。第１図（イ）〜（ホ）は、
それぞれ第１のチャンネルから第５のチャンネルが、衛
星SV1〜SV5の電波を受信している状況であって、斜線部
は受信できない期間を示している。第１図（ヘ）は、測
位計算に利用する衛星の組合せを示している。５個の衛
星が受信できる期間a1a2、a3、a4においては、４個の衛
星を結ぶ組合せは５種類あるが、最も測位精度が高い組
合せSV2、SV3、SV4、SV5を選ぶ。また、１個の衛星が受
信できないb1、d1、e1の期間は受信可能な４衛星をそれ
ぞれ選び、２個の衛星が受信できないc1の期間は受信可
能な３衛星を選ぶ。 第４図は実際の走行経路と、測位結果の関係を示した
もので、a1〜a4、b1、c1、d1、e1の各衛星の組合せによ
る測位結果を示している。測位結果は、電波の伝播速度
の誤差等による位置の誤差が発生する。この誤差は、電
波の伝播経路に依存する等のため、衛星の組合せによる
変化が大きい。 発明が解決しようとする問題点 しかし、以上のような構成では、衛星の組合せが変わ
っても、そのまま測位結果を出力するので、測位結果で
示される経路は非常に不自然なものになってしまう。こ
の衛星の切換による位置の変化は、数十メートルと大き
な位となる。また、測位結果をα−βトラッカ等のフィ
ルタを通すと、かえって不自然な経路になってしまう。
また、不自然な走行経路は、地図の道路とパターンマッ
チングにより、測位精度を高めようとした場合に、大き
な障害となる問題点がある。 本発明は、従来技術の以上のような問題を解決するも
ので、衛星の組合せの変化にほとんど影響されず、実際
の走行経路パターンを求めることのできるGPS受信機の
測位計算方法を提供することを目的とするものである。 問題点を解決するための手段 本発明は、衛星の組合せによる測位結果のずれの大き
さは電波の伝播経路に依存する等、時間に対する変化が
ゆるやかである点に着目し、測位計算の中間結果を保存
し、衛星の組合せを変更する場合、保存している中間結
果を利用して、以前の衛星の組合せと新しい衛星の組合
せの間の測位結果の差を求め、以後、新しい衛星の組合
せによる測位結果に、この補正を加え結果として出力す
ることにより、上記目的を達成するものである。 作 用 衛星の組合せによる測位結果のずれは、電波の伝播経
路によって、伝播速度が違っている事等に起因する。こ
のずれの大きさは、測位点から見た衛星の方位や時刻等
に依存するが、その時間変化はゆるやかである。従っ
て、衛星の組合せによるずれの量は、10分程度の期間で
はほぼ一定と考えてもさしつかえない。 本発明は上記方法により、保存しておいた測位の中間
結果を利用して、組合せの変更による結果のずれの値を
求め、新しい組合せの測位結果に補正を加えることによ
って、衛星の組合せの変更による測位結果のバラツキを
除くようにしたものである。 実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。 第１図は、本発明の一実施例におけるGPS受信機の測
位計算方法を実施する５チャンネルのGPS受信機におけ
る衛星の受信状況を説明する図である。図において、
（イ）〜（ホ）は、第１のチャンネルが、それぞれSV1
からSV5の衛星の電波を受信している状況を示し、斜線
部は受信できない期間を示している。まだ第１図（ヘ）
は、受信中の衛星の内で最も測位精度が得られる衛星の
組合せを示している。a1、a2、a3、a4の期間は５個の衛
星を受信出来ているが、その場合はSV2、SV3、SV4、SV5
の４衛星の組合せが最も測位精度が得られる組合せとな
っている。第２図は衛星の各組合せによる測位結果の変
化を示している曲線ａは衛星SV2、SV3、SV4、SV5の組合
せ、曲線ｂは衛星SV1、SV3、SV4、SV5の組合せ、曲線ｃ
は衛星SV2、SV4、SV5の組合せ、曲線ｄは衛星SV1、SV
2、SV4、SV5の組合せ、曲線ｅは衛星SV1、SV2、SV3、SV
5の組合せで測位した場合の結果のｙ方向成分である。
なお、測位結果は原点を地球の中心とするｘ−ｙ−ｚ座
標で求めている。また、図中実線は測位可能な組合せに
よる測位計算結果、破線は電波が遮蔽されなかったなら
ば得られていた測位結果である。期間a1においては５衛
星全部受信しており、ａの組合せによる測位計算の結果
を第３図a1に示すように出力する。さらに、測位計算の
中間結果である、各衛星の方位と各衛星と順位点までの
距離に対応する値を保存更新する。次に、b1の期間に入
る時点で、衛星の組合せをａからｂに変更する。この
時、a1の期間の最後に保存した測位の中間結果よりｂの
組合せによる測位計算を行い、実際に出力した値との差
を求める。この差の値を補正値として、以後新しいｂの
組合せによる測位結果にこの補正を加えて、第３図b1に
示すように出力する。そして、この補正量は約10分間で
０になるように、等しい割合で順次小さくする。それと
ともに、a1と同様に測位計算の中間結果である受信可能
な全衛星と測位点までの距離に対応する値と、各衛星の
方位を保存する。次にa2の期間では、はじめに測位可能
となったａの組合せとｂの組合せで測位計算し、b1の組
合せの補正値とａの組合せによる測位結果の間の差を求
め、新しい補正値とする。そして、補正値は約10分程度
で０になるように、等しい割合で小さくする。以後、同
様に、c1、d1、a3、e1、a4の期間について測位を行う。
なお、このような補正値及びその減少はGPS受信機に備
えつけられたマイクロコンピュータで行う。 次に第２の実施例について説明する。この実施例にお
いては、保存する測位の中間結果と出力した測位結果
の、最新の４回分を保存する。そして、衛星の組合せが
変わった時に、衛星数が減少した場合は過去４回分につ
いて組合せによる測位結果の差を求め、これらの平均値
を補正値とする。この場合は、補正値を平均により求め
るので、衛星電波のS/Nが悪い場合にも適用できる。 なお、測位計算の中間結果の距離に対応する値とは、
測位点の予測値と、各衛星と予測点との距離と実測され
た距離の間の差であり、衛星の方位とは地球の中心を原
点の座標として表す値である。 以上、各衛星の組合せについてすべて十分な測位精度
が得られると仮定して説明したが、十分な精精度が得ら
れない場合は、測位を中止したり、４衛星の組合せに代
わってより高い精度が得られる３衛星による２次元測位
を行うこともできる。 さらに、５チャンネルのGPS受信機について説明した
が、本発明は４チャンネル以上の受信機又は、等価的に
４チャンネル以上の機能を持ったGPS受信機に適用でき
る。 補正値の減少のさせ方は、衛星の方位が変化する速さ
から決めた、10分程度とし、等しい割合で減少させた
が、測位結果の用途や、電波が遮蔽される頻度、期間等
の性質に応じて、違った特性で減少させてもよい。 なお、具体的な回路構成はデータに対する補正部のみ
であるので、説明は省略する。 発明の効果 以上のように本発明は、測位計算の中間結果を保存
し、一部の衛星が遮蔽された場合に、衛星の組合せを変
更し、測位結果に対して、保存している測位の中間結果
から、衛星の組合せによる測位結果のずれの量を求め、
この値によって補正を加えることにより、衛星の組合せ
が変わったことによよる、測位点が示す移動経路の不自
然な動きを除くことができると共に、地図等とのパター
ンマッチングによって測位精度を向上させることも容易
となるので、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第１図（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）、
（ヘ）、は本発明のGPS受信機の測位計算方法による衛
星の受信状況を示す図、第２図は衛星の組合せによる測
位結果の違いを示すグラフ、第３図は本発明の一実施例
におけるGPS受信機の測位計算方法により補正を加えた
測位結果を示すグラフ、第４図は従来のGPS受信機の測
位計算方法による測位結果を示すグラフである。 SV1、SV2、SV3、SV4、SV5……衛星。
（ヘ）、は本発明のGPS受信機の測位計算方法による衛
星の受信状況を示す図、第２図は衛星の組合せによる測
位結果の違いを示すグラフ、第３図は本発明の一実施例
におけるGPS受信機の測位計算方法により補正を加えた
測位結果を示すグラフ、第４図は従来のGPS受信機の測
位計算方法による測位結果を示すグラフである。 SV1、SV2、SV3、SV4、SV5……衛星。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．複数の衛星からの電波を受信し、この受信中の衛星
から、いくつかの衛星を選択し、この選択した測位に利
用する衛星によって測位計算すると共に、この時に求め
た受信中の衛星に関する測位計算の中間結果のうち、測
位に利用する衛星の組合せをかえて、再度同じ中間結果
を使って、測位計算するために必要な、各衛星の測位計
算の中間結果を保存更新し、続いて時が経過した時点の
測位を行う時、受信中の衛星の一部が受信できなくなっ
た場合、経過した時点の測位を行う際に測位に利用する
衛星の組合せを変更し、経過した時点について測位計算
すると共に、前記の以前に保存した測位計算の中間結果
から、経過した時点に変更した衛星の組合せと同じ組合
せの、以前の測位計算の中間結果を使って、以前の位置
について再度測位計算を行い、この際計算した以前の位
置の測位結果と、すでに出力した以前位置の測位結果と
の差を求め、この差の値で新しい衛星の組合せによる経
過した時点についての測位結果を補正し出力することを
特徴とするGPS受信機の測位計算方法。 ２．測位に利用する衛星の組合せを変更した場合に、測
位結果を補正する補正値を、暫時減少させることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のGPS受信機の測位計
算方法。 ３．保存更新する測位の中間結果を複数の測位回数分と
して、それらに対応する測位結果を保存更新し、測位に
利用する衛星の組合せを変更した場合の、変更した衛星
の組合で再計算した以前の位置の測位結果と、すでに出
力した以前位置の測位結果との差を、保存している複数
回の中間結果についてそれぞれ計算し、得られた複数の
測位結果の差の平均を補正値とすることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のGPS受信機の測位計算方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309017A JP2661078B2 (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Ｇｐｓ受信機の測位計算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309017A JP2661078B2 (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Ｇｐｓ受信機の測位計算方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01148983A JPH01148983A (ja) | 1989-06-12 |
| JP2661078B2 true JP2661078B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=17987878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62309017A Expired - Fee Related JP2661078B2 (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Ｇｐｓ受信機の測位計算方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2661078B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5063023B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-10-31 | キヤノン株式会社 | 位置姿勢補正装置、位置姿勢補正方法 |
| JP2008281551A (ja) * | 2007-04-09 | 2008-11-20 | Seiko Epson Corp | 現在位置測位方法、プログラム、記憶媒体、測位装置及び電子機器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63111484A (ja) * | 1986-10-28 | 1988-05-16 | Furuno Electric Co Ltd | 航跡表示装置 |
-
1987
- 1987-12-07 JP JP62309017A patent/JP2661078B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01148983A (ja) | 1989-06-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |