JP2681029B2 - Gps信号による位置決定方法およびその装置 - Google Patents
Gps信号による位置決定方法およびその装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は,米国のGPS人工衛
星やロシアのGLONASS人工衛星等からの電波を受
信して,航空機,船舶,自動車等の移動体の2次元およ
び3次元位置を決定する方法およびその装置に関するも
のである。
星やロシアのGLONASS人工衛星等からの電波を受
信して,航空機,船舶,自動車等の移動体の2次元およ
び3次元位置を決定する方法およびその装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来,米国の国防総省が管理運用するG
PS人工衛星やロシアの運用するGLONASS人工衛
星等からの電波を受信して航空機や船舶等の移動体の位
置を決定する航法システムがある。
PS人工衛星やロシアの運用するGLONASS人工衛
星等からの電波を受信して航空機や船舶等の移動体の位
置を決定する航法システムがある。
【0003】この内,日本で最も多く利用されているG
PS人工衛星の場合には,国防上の理由から民間利用者
の位置決定精度を水平方向100m,垂直方向150m
に劣化させて運用されている。この劣化の操作を選択利
用性(Selective Availability)という。一方,利用者
としては,航空機,船舶等の移動体に搭載されているG
PS受信機のみで高精度の連続的な位置決定を求めてい
る。
PS人工衛星の場合には,国防上の理由から民間利用者
の位置決定精度を水平方向100m,垂直方向150m
に劣化させて運用されている。この劣化の操作を選択利
用性(Selective Availability)という。一方,利用者
としては,航空機,船舶等の移動体に搭載されているG
PS受信機のみで高精度の連続的な位置決定を求めてい
る。
【0004】現在のGPS受信機で受信されたGPS信
号から位置決定を行う方法としては各種の方法が提案さ
れている。これは,(1)GPS受信機において受信可
能な人工衛星の内,幾何学的配置が最良のGPS人工衛
星を4個用いて位置の計算を行う方法,あるいは,
(2)4個以上の人工衛星からのGPS信号を利用する
場合には,線形結合により位置の計算を行う方法があ
る。
号から位置決定を行う方法としては各種の方法が提案さ
れている。これは,(1)GPS受信機において受信可
能な人工衛星の内,幾何学的配置が最良のGPS人工衛
星を4個用いて位置の計算を行う方法,あるいは,
(2)4個以上の人工衛星からのGPS信号を利用する
場合には,線形結合により位置の計算を行う方法があ
る。
【0005】その他に位置精度をあげる方法として,
(3)位置が特定されている場所に基地局を設置し,こ
の基地局においてGPS信号を受信して誤差を検出し,
この誤差情報を利用者に送信するデファレンシャル方
法,あるいは,(4)利用者がGPS人工衛星からの搬
送波位相を計測して位置精度を上げるキャリアフェイズ
計測方法(キネマテック方法)がある。
(3)位置が特定されている場所に基地局を設置し,こ
の基地局においてGPS信号を受信して誤差を検出し,
この誤差情報を利用者に送信するデファレンシャル方
法,あるいは,(4)利用者がGPS人工衛星からの搬
送波位相を計測して位置精度を上げるキャリアフェイズ
計測方法(キネマテック方法)がある。
【0006】
【発明が解決しようとする問題点】このように,各種の
方法が提案され,利用されているが,上記(1),
(2)の方法は,いずれもあまり位置精度が良好なのが
得られない。又,(3),(4)の方法のものは,いづ
れも地上に基地局が必要であるとともに,通信回線が必
要であり,システムが複雑となる等の問題があり,従っ
て,コストもかさむという問題がある。
方法が提案され,利用されているが,上記(1),
(2)の方法は,いずれもあまり位置精度が良好なのが
得られない。又,(3),(4)の方法のものは,いづ
れも地上に基地局が必要であるとともに,通信回線が必
要であり,システムが複雑となる等の問題があり,従っ
て,コストもかさむという問題がある。
【0007】
【問題点を解決するための手段】この発明は,受信可能
なN個のGPS信号をすべて受信し,少なくとも4個以
上のP個のGPS信号を1組として NCP 組の3次元位
置を求め,この NCP 組の3次元位置についてそれぞれ
位置精度の劣化係数を示すDOP値とP個のGPS人工
衛星のうち仰角最大に位置するGPS人工衛星を除くP
−1個のGPS人工衛星からの信号対雑音比(以下,S
NRと記す)の和の値とを求め, NCP 組のそれぞれD
OP値とSNRの和の値とをそれぞれファジ−処理して
NCP 組の位置の信頼度係数を求め,この NCP 組の位
置の信頼度の加重平均を求めて最終的な位置を決定する
ようにしたものである。
なN個のGPS信号をすべて受信し,少なくとも4個以
上のP個のGPS信号を1組として NCP 組の3次元位
置を求め,この NCP 組の3次元位置についてそれぞれ
位置精度の劣化係数を示すDOP値とP個のGPS人工
衛星のうち仰角最大に位置するGPS人工衛星を除くP
−1個のGPS人工衛星からの信号対雑音比(以下,S
NRと記す)の和の値とを求め, NCP 組のそれぞれD
OP値とSNRの和の値とをそれぞれファジ−処理して
NCP 組の位置の信頼度係数を求め,この NCP 組の位
置の信頼度の加重平均を求めて最終的な位置を決定する
ようにしたものである。
【0008】
【作用】GPS人工衛星からのGPS信号は,GPS受
信機2により解読され,GPS人工衛星の位置,信号の
SNR,擬似距離等のデ−タおよびこれらのデ−タを取
得した時刻等がそれぞれ出力される。これらのデ−タ
は,入力部6において,受信したGPS人工衛星からの
GPS信号について4個をひとまとめにした NCP組が
作成され,それぞれの組について3次元位置が求められ
る。
信機2により解読され,GPS人工衛星の位置,信号の
SNR,擬似距離等のデ−タおよびこれらのデ−タを取
得した時刻等がそれぞれ出力される。これらのデ−タ
は,入力部6において,受信したGPS人工衛星からの
GPS信号について4個をひとまとめにした NCP組が
作成され,それぞれの組について3次元位置が求められ
る。
【0009】この3次元位置について,DOPと仰角の
最も大きなGPS人工衛星を除く仰角の比較的低い位置
にある3個のGPS人工衛星からのGPS信号のSNR
の和の値が計算される。この2つの値は,ファジー化処
理部7でファジー処理される。この際,ファジー処理で
用いられるメンバーシップ関数は,知識処理部5におい
て作成される。
最も大きなGPS人工衛星を除く仰角の比較的低い位置
にある3個のGPS人工衛星からのGPS信号のSNR
の和の値が計算される。この2つの値は,ファジー化処
理部7でファジー処理される。この際,ファジー処理で
用いられるメンバーシップ関数は,知識処理部5におい
て作成される。
【0010】DOP値からPS,PM,PLの帰属度が
0〜1の間の値に決定される。同様に,SNRの和の値
からZR,PS,PM,PLの帰属度が0と1の間の値
として決定される。これらの値に基づいて,知識処理部
5において,プロダクション・ル−ルに当てはめ,ロジ
ック処理部8において,ミニマックス法により位置の信
頼度のメンバ−シップ関数のZR,PS,PM,PLの
値が0と1の間の値に決まる。
0〜1の間の値に決定される。同様に,SNRの和の値
からZR,PS,PM,PLの帰属度が0と1の間の値
として決定される。これらの値に基づいて,知識処理部
5において,プロダクション・ル−ルに当てはめ,ロジ
ック処理部8において,ミニマックス法により位置の信
頼度のメンバ−シップ関数のZR,PS,PM,PLの
値が0と1の間の値に決まる。
【0011】DOP値およびSNRの和の値,位置の信
頼度のそれぞれメンバ−シップ関数が取り込まれDOP
値およびSNRの和の値の帰属度が計算される。このよ
うにして,DOP値およびSNRの和の値の帰属度が決
定されると,プロダクション・ル−ルを適用して,位置
の信頼度の帰属度が決定される。
頼度のそれぞれメンバ−シップ関数が取り込まれDOP
値およびSNRの和の値の帰属度が計算される。このよ
うにして,DOP値およびSNRの和の値の帰属度が決
定されると,プロダクション・ル−ルを適用して,位置
の信頼度の帰属度が決定される。
【0012】次いで,デファジー化部9において,これ
らの3つの値の重心を求めるデファジー化演算を行い,
位置の信頼度が求められ,出力処理部10において,こ
のようにして得られた位置の信頼度の内,最大値を示す
信頼度で他の信頼度を正規化した値により,緯度方向,
経度方向および高さ方向について加重平均値を算出し,
この値が最終的な位置として求められる。のである。
らの3つの値の重心を求めるデファジー化演算を行い,
位置の信頼度が求められ,出力処理部10において,こ
のようにして得られた位置の信頼度の内,最大値を示す
信頼度で他の信頼度を正規化した値により,緯度方向,
経度方向および高さ方向について加重平均値を算出し,
この値が最終的な位置として求められる。のである。
【0013】
【発明の実施例】この発明の実施例を,図1〜図11に
基づいて詳細に説明する。図1はこの発明によるGPS
信号による位置決定装置のブロック図,図2〜図4はそ
れぞれDOP,SNR,結論部のメンバ−シップ関数を
示す説明図,図5はGPS信号デ−タ処理のフロ−チャ
−ト図,図6〜図7は図5に示すファジ−処理のさらに
詳細なフロ−チャ−ト図,図8はDOP値の帰属度,S
NRの和の値の帰属度および結論部の帰属度のメンバ−
シップ関数とプロダクション・ル−ルについての一例を
示すファジ−処理の説明図,図9〜図11は時間と誤差
との関係について経度,緯度,高さ方向に関する実験デ
−タを示すグラフである。
基づいて詳細に説明する。図1はこの発明によるGPS
信号による位置決定装置のブロック図,図2〜図4はそ
れぞれDOP,SNR,結論部のメンバ−シップ関数を
示す説明図,図5はGPS信号デ−タ処理のフロ−チャ
−ト図,図6〜図7は図5に示すファジ−処理のさらに
詳細なフロ−チャ−ト図,図8はDOP値の帰属度,S
NRの和の値の帰属度および結論部の帰属度のメンバ−
シップ関数とプロダクション・ル−ルについての一例を
示すファジ−処理の説明図,図9〜図11は時間と誤差
との関係について経度,緯度,高さ方向に関する実験デ
−タを示すグラフである。
【0014】GPS航法システムは,現在,24個のG
PS人工衛星で構成されており,全衛星が運用中であ
る。そして,実際上は,常時6個〜10個程度のGPS
人工衛星からのGPS信号が利用可能な状態になってい
る。しかしながら,従来のGPS受信機では,4個のG
PS人工衛星からのGPS信号を受信して3次元位置が
求められるように構成されており,5個目以降のGPS
人工衛星からのGPS信号は,位置決定に有効利用され
ていない。
PS人工衛星で構成されており,全衛星が運用中であ
る。そして,実際上は,常時6個〜10個程度のGPS
人工衛星からのGPS信号が利用可能な状態になってい
る。しかしながら,従来のGPS受信機では,4個のG
PS人工衛星からのGPS信号を受信して3次元位置が
求められるように構成されており,5個目以降のGPS
人工衛星からのGPS信号は,位置決定に有効利用され
ていない。
【0015】そこで,この発明では,それぞれのGPS
人工衛星から送信されるGPS信号の内,受信可能なG
PS人工衛星からのGPS信号を全て受信することによ
り,それぞれGPS人工衛星から送信されるGPS信号
から取得出来るすべてのデ−タを位置決定に利用するも
のである。
人工衛星から送信されるGPS信号の内,受信可能なG
PS人工衛星からのGPS信号を全て受信することによ
り,それぞれGPS人工衛星から送信されるGPS信号
から取得出来るすべてのデ−タを位置決定に利用するも
のである。
【0016】即ち,精度はあまり高くないが,このデー
タから取得出来る2つの値の内,GPS人工衛星の幾何
学的配置に基づく位置精度の劣化係数であるDOP(D
ilution Of Precision)値(以
下,DOP値と記す)と,GPS受信機内で処理する信
号の信号対雑音比(以下,SNRの和の値と記す)とを
計測し,得られたこれらの値についてすべてファジー処
理して位置の信頼度をそれぞれすべて求め,この信頼度
により位置の加重平均をとることにより,位置決定の精
度を上げるようにしたものである。
タから取得出来る2つの値の内,GPS人工衛星の幾何
学的配置に基づく位置精度の劣化係数であるDOP(D
ilution Of Precision)値(以
下,DOP値と記す)と,GPS受信機内で処理する信
号の信号対雑音比(以下,SNRの和の値と記す)とを
計測し,得られたこれらの値についてすべてファジー処
理して位置の信頼度をそれぞれすべて求め,この信頼度
により位置の加重平均をとることにより,位置決定の精
度を上げるようにしたものである。
【0017】以下,詳細に説明する。図1において,1
はアンテナ,2はGPS受信機で,受信されたGPS信
号が解読され,GPS人工衛星の位置,SNR,擬似距
離(アンテナ1から各GPS人工衛星までの誤差を含ん
だ距離),時刻等のデ−タが出力される。3はGPSデ
−タ処理部で,GPS信号をファジ−処理するファジ−
処理部4とファジ−処理されたGPS信号のデ−タを最
終的な位置のデ−タに処理している出力処理部10とに
より構成されている。
はアンテナ,2はGPS受信機で,受信されたGPS信
号が解読され,GPS人工衛星の位置,SNR,擬似距
離(アンテナ1から各GPS人工衛星までの誤差を含ん
だ距離),時刻等のデ−タが出力される。3はGPSデ
−タ処理部で,GPS信号をファジ−処理するファジ−
処理部4とファジ−処理されたGPS信号のデ−タを最
終的な位置のデ−タに処理している出力処理部10とに
より構成されている。
【0018】ファジ−処理部4は,入力部6,知識処理
部5,ファジ−化処理部7,ロジック処理部8,デファ
ジ−化部9とにより構成されている。入力部6では,受
信可能なN個のGPS人工衛星からN個のGPS信号を
少なくとも4個以上のP個を一組とする NCP 組が作成
されるとともに,この NCP組の3次元位置について,
P個のGPS人工衛星の幾何学的配置に基づく位置精度
の劣化係数を示すDOP値と,天頂に位置する(仰角が
最大の位置にある)GPS人工衛星以外の他の(P−
1)個のGPS人工衛星のSNRの和の値が計算され
る。
部5,ファジ−化処理部7,ロジック処理部8,デファ
ジ−化部9とにより構成されている。入力部6では,受
信可能なN個のGPS人工衛星からN個のGPS信号を
少なくとも4個以上のP個を一組とする NCP 組が作成
されるとともに,この NCP組の3次元位置について,
P個のGPS人工衛星の幾何学的配置に基づく位置精度
の劣化係数を示すDOP値と,天頂に位置する(仰角が
最大の位置にある)GPS人工衛星以外の他の(P−
1)個のGPS人工衛星のSNRの和の値が計算され
る。
【0019】ファジー化処理部7では,DOP値とSN
Rの和の値の2つの量がファジー処理される。知識処理
部5では,ファジー処理において用いるメンバーシップ
関数とプロダクション・ルールとが作成される。ロジッ
ク処理部8では,位置の信頼度のメンバーシップ関数を
決定し,位置の信頼度の帰属度の値が求められる。デフ
ァジー化部9では,ロジック処理部8で求めた位置の信
頼度の帰属度の値からこの帰属度の重心が求められ,位
置の信頼度が求められる。
Rの和の値の2つの量がファジー処理される。知識処理
部5では,ファジー処理において用いるメンバーシップ
関数とプロダクション・ルールとが作成される。ロジッ
ク処理部8では,位置の信頼度のメンバーシップ関数を
決定し,位置の信頼度の帰属度の値が求められる。デフ
ァジー化部9では,ロジック処理部8で求めた位置の信
頼度の帰属度の値からこの帰属度の重心が求められ,位
置の信頼度が求められる。
【0020】次に,作用動作について,図1のブロック
図,図5に示すGPS信号のデ−タ処理の全体的なフロ
−チャ−ト図および図6,図7に示すファジ−処理部4
のフロ−チャ−ト図に基づいて説明する。なお,この実
施例では,6個のGPS人工衛星からのGPS信号を受
信し,4個を一組とする場合を例にとり説明する。
図,図5に示すGPS信号のデ−タ処理の全体的なフロ
−チャ−ト図および図6,図7に示すファジ−処理部4
のフロ−チャ−ト図に基づいて説明する。なお,この実
施例では,6個のGPS人工衛星からのGPS信号を受
信し,4個を一組とする場合を例にとり説明する。
【0021】アンテナ1から受信された6個のGPS人
工衛星からのそれぞれ6個のGPS信号は,GPS受信
機2により解読され,受信中のGPS人工衛星の位置,
GPS受信機2内で処理する信号のSNR,アンテナ1
から各GPS人工衛星までの誤差を含んだ距離(擬似距
離)等のデ−タおよびこれらのデ−タを取得した時刻等
がそれぞれ出力される(ステップ20)。
工衛星からのそれぞれ6個のGPS信号は,GPS受信
機2により解読され,受信中のGPS人工衛星の位置,
GPS受信機2内で処理する信号のSNR,アンテナ1
から各GPS人工衛星までの誤差を含んだ距離(擬似距
離)等のデ−タおよびこれらのデ−タを取得した時刻等
がそれぞれ出力される(ステップ20)。
【0022】GPS受信機2から得られたこれらのデ−
タは,入力部6に入力され,この入力部6において,G
PS信号が受信できた6個のGPS人工衛星について4
個をひとまとめにした組が作成される。即ち,同時に6
個のGPS人工衛星からのGPS信号が受信され利用出
来るから, 6C4 =15組が作成され,15組の3次元
位置が求められる。
タは,入力部6に入力され,この入力部6において,G
PS信号が受信できた6個のGPS人工衛星について4
個をひとまとめにした組が作成される。即ち,同時に6
個のGPS人工衛星からのGPS信号が受信され利用出
来るから, 6C4 =15組が作成され,15組の3次元
位置が求められる。
【0023】このようにして得られた15の3次元位置
について,4個のGPS人工衛星の幾何学的配置に基づ
く位置精度の劣化係数であるDOPと仰角の最も大きな
GPS人工衛星,即ち,天頂に位置するGPS人工衛星
を除く仰角の比較的低い位置にある3個のGPS人工衛
星からのGPS信号のSNRの和の値が計算される(ス
テップ21)。
について,4個のGPS人工衛星の幾何学的配置に基づ
く位置精度の劣化係数であるDOPと仰角の最も大きな
GPS人工衛星,即ち,天頂に位置するGPS人工衛星
を除く仰角の比較的低い位置にある3個のGPS人工衛
星からのGPS信号のSNRの和の値が計算される(ス
テップ21)。
【0024】なお,1組の単位としては少なくとも4個
のGPS人工衛星からのGPS信号が必要であり,この
実施例では,4個のGPS人工衛星を組の単位とした
が,この発明はこれに限定されることもなく,1組が5
個であっても6個であってもあるいはそれ以上であって
も良く,1組の人工衛星の数を多くすれば,それだけ位
置精度はあがる。
のGPS人工衛星からのGPS信号が必要であり,この
実施例では,4個のGPS人工衛星を組の単位とした
が,この発明はこれに限定されることもなく,1組が5
個であっても6個であってもあるいはそれ以上であって
も良く,1組の人工衛星の数を多くすれば,それだけ位
置精度はあがる。
【0025】上記のDOP値とSNRの和の値との2つ
の値は,ファジー化処理部7でファジー処理される。こ
の際,ファジー処理で用いられるメンバーシップ関数
は,知識処理部5において作成される。このメンバーシ
ップ関数は,図2〜図4に示すように,三角形を用い
た。図2はDOP値のメンバーシップ関数で,DOP値
からPS,PM,PLの帰属度が0〜1の間の値に決定
される。
の値は,ファジー化処理部7でファジー処理される。こ
の際,ファジー処理で用いられるメンバーシップ関数
は,知識処理部5において作成される。このメンバーシ
ップ関数は,図2〜図4に示すように,三角形を用い
た。図2はDOP値のメンバーシップ関数で,DOP値
からPS,PM,PLの帰属度が0〜1の間の値に決定
される。
【0026】図3はSNRの和の値のメンバ−シップ関
数で,ZR,PS,PM,PLの帰属度が0と1の間の
値として決定される(ステップ22)。なお,ここで,
ZR,PS,PM,PLは,それぞれ下記の表1のよう
に定義される。又,この実施例では,メンバ−シップ関
数は三角型を用いたが,釣り鐘型でも同様な作用効果が
ある。
数で,ZR,PS,PM,PLの帰属度が0と1の間の
値として決定される(ステップ22)。なお,ここで,
ZR,PS,PM,PLは,それぞれ下記の表1のよう
に定義される。又,この実施例では,メンバ−シップ関
数は三角型を用いたが,釣り鐘型でも同様な作用効果が
ある。
【0027】
【表1】
【0028】これらの値に基づいて,知識処理部5にお
いて,下記の表2に示すプロダクション・ル−ルに当て
はめて(ステップ23),ロジック処理部8において,
図4に示す結論部のメンバ−シップ関数,即ち,位置の
信頼度のメンバ−シップ関数のZR,PS,PM,PL
の値が0と1の間の値に決まる。この際,2通りの値が
ある場合には,ミニマックス法の内,ミニマム法で小さ
い方が選択され,位置の信頼度の帰属度が決定される
(ステップ24)。なお,この実施例では,メンバ−シ
ップ関数の例として棒状(シングルトン)を用いた。
いて,下記の表2に示すプロダクション・ル−ルに当て
はめて(ステップ23),ロジック処理部8において,
図4に示す結論部のメンバ−シップ関数,即ち,位置の
信頼度のメンバ−シップ関数のZR,PS,PM,PL
の値が0と1の間の値に決まる。この際,2通りの値が
ある場合には,ミニマックス法の内,ミニマム法で小さ
い方が選択され,位置の信頼度の帰属度が決定される
(ステップ24)。なお,この実施例では,メンバ−シ
ップ関数の例として棒状(シングルトン)を用いた。
【0029】
【表2】
【0030】ここで,上記の表2に示すプロダクション
・ル−ルに基づいて位置の信頼度に関して整理すると,
下記の表3のように表される。
・ル−ルに基づいて位置の信頼度に関して整理すると,
下記の表3のように表される。
【0031】
【表3】
【0032】ここで,ファジ−処理の詳細について,図
6〜図7に示すファジ−処理のフロ−チャ−ト図および
図8に示す説明図に基づいて実際に例を挙げてさらに詳
細に説明する。
6〜図7に示すファジ−処理のフロ−チャ−ト図および
図8に示す説明図に基づいて実際に例を挙げてさらに詳
細に説明する。
【0033】図8において,DOPの帰属度を示すグラ
フ部分30,SNRの和の値の帰属度を示すグラフ部分
31,結論部の帰属度を示すグラフ部分32,プロダク
ション・ル−ルを示す表部分33とする。図6は図5に
示すステップ22におけるさらに詳細なフロ−チャ−ト
図を示し,図7は図5のステップ23およびステップ2
4のさらに詳細なフロ−チャ−ト図を示している。
フ部分30,SNRの和の値の帰属度を示すグラフ部分
31,結論部の帰属度を示すグラフ部分32,プロダク
ション・ル−ルを示す表部分33とする。図6は図5に
示すステップ22におけるさらに詳細なフロ−チャ−ト
図を示し,図7は図5のステップ23およびステップ2
4のさらに詳細なフロ−チャ−ト図を示している。
【0034】そこで,図5に示すステップ21において
処理されたDOP値の計算した値が,図8にグラフ部分
30として示すように,例えば,DOP値=3とする
と,この値が取り込まれるとともに,DOP値およびS
NRの和の値,位置の信頼度のそれぞれメンバ−シップ
関数が取り込まれ(ステップ40,41),まず,DO
P値の帰属度が計算される。
処理されたDOP値の計算した値が,図8にグラフ部分
30として示すように,例えば,DOP値=3とする
と,この値が取り込まれるとともに,DOP値およびS
NRの和の値,位置の信頼度のそれぞれメンバ−シップ
関数が取り込まれ(ステップ40,41),まず,DO
P値の帰属度が計算される。
【0035】図6に示すように,DOP≧5であるか否
かが判断され(ステップ42),YESの場合には,P
MとPLのメンバ−シップ関数が参照され,DOP値の
帰属度が決定される(ステップ43)。NOの場合に
は,DOP値は5より小であるからPMとPSのメンバ
−シップ関数が参照されてDOP値の帰属度が決定され
る(ステップ44)。その結果,DOP値の帰属度は,
図8にグラフ部分30として示すように,PS=0.
3,PM=0.7,PLは決まらない,として決定され
る(ステップ45)。
かが判断され(ステップ42),YESの場合には,P
MとPLのメンバ−シップ関数が参照され,DOP値の
帰属度が決定される(ステップ43)。NOの場合に
は,DOP値は5より小であるからPMとPSのメンバ
−シップ関数が参照されてDOP値の帰属度が決定され
る(ステップ44)。その結果,DOP値の帰属度は,
図8にグラフ部分30として示すように,PS=0.
3,PM=0.7,PLは決まらない,として決定され
る(ステップ45)。
【0036】次に,ステップ21(図5)において処理
されたSNRの和の値の計算した値が,図8にグラフ部
分31として示すように,例えば,SNRの和の値=4
5(dB)とすると,この値が取り込まれるとともに,
DOP値およびSNRの和の値,位置の信頼度のそれぞ
れメンバ−シップ関数が取り込まれ(ステップ46,4
7),SNRの和の値の帰属度が計算される。
されたSNRの和の値の計算した値が,図8にグラフ部
分31として示すように,例えば,SNRの和の値=4
5(dB)とすると,この値が取り込まれるとともに,
DOP値およびSNRの和の値,位置の信頼度のそれぞ
れメンバ−シップ関数が取り込まれ(ステップ46,4
7),SNRの和の値の帰属度が計算される。
【0037】まず,SNR<30であるか否かが判断さ
れ(ステップ48),YESの場合には,ZR=1と決
定される(ステップ49)。一方,NOの場合には,S
NR<40であるか否かが判断され(ステップ50),
YESの場合には,ZRとPSのメンバ−シップ関数が
参照されてZRとPSの帰属度ZRは決まらない,PS
=0.5が決定される(ステップ51)。
れ(ステップ48),YESの場合には,ZR=1と決
定される(ステップ49)。一方,NOの場合には,S
NR<40であるか否かが判断され(ステップ50),
YESの場合には,ZRとPSのメンバ−シップ関数が
参照されてZRとPSの帰属度ZRは決まらない,PS
=0.5が決定される(ステップ51)。
【0038】一方,NOの場合には,SNR<50であ
るか否かが判断され(ステップ52),YESの場合に
は,PSとPMのメンバ−シップ関数が参照されてPS
とPMの帰属度PS=0.5,PM=0.5が決定され
る(ステップ53)。
るか否かが判断され(ステップ52),YESの場合に
は,PSとPMのメンバ−シップ関数が参照されてPS
とPMの帰属度PS=0.5,PM=0.5が決定され
る(ステップ53)。
【0039】一方,NOの場合には,SNR<60であ
るか否かが判断され(ステップ54),YESの場合に
は,PMとPLのメンバ−シップ関数が参照されてPM
とPLの帰属度PM=0.5,PLは決まらない(ステ
ップ55)。一方,NOの場合には,PL=1が決定さ
れる(ステップ56)。このようにして,図8のグラフ
部分31に示すように,SNRの和の帰属度が決定され
る(ステップ57)。
るか否かが判断され(ステップ54),YESの場合に
は,PMとPLのメンバ−シップ関数が参照されてPM
とPLの帰属度PM=0.5,PLは決まらない(ステ
ップ55)。一方,NOの場合には,PL=1が決定さ
れる(ステップ56)。このようにして,図8のグラフ
部分31に示すように,SNRの和の帰属度が決定され
る(ステップ57)。
【0040】このようにして,DOP値およびSNRの
和の値の帰属度が決定されると,図7に示すように,プ
ロダクション・ル−ルを適用して,位置の信頼度の帰属
度が決定される(ステップ23)。
和の値の帰属度が決定されると,図7に示すように,プ
ロダクション・ル−ルを適用して,位置の信頼度の帰属
度が決定される(ステップ23)。
【0041】即ち,図8に示すように,プロダクション
・ル−ルの例を示す表部分33から,DOP値のPS=
0.3,SNRの和の値のPS=0.5であるから,ミ
ニマックス法の内,ミニマム法を用いると,結論部の帰
属度のPS=0.3となる。同様に,DOP値のPM=
0.7,SNRの和の値のPM=0.5であるから,結
論部の帰属度のPM=0.5となる(ステップ23)。
・ル−ルの例を示す表部分33から,DOP値のPS=
0.3,SNRの和の値のPS=0.5であるから,ミ
ニマックス法の内,ミニマム法を用いると,結論部の帰
属度のPS=0.3となる。同様に,DOP値のPM=
0.7,SNRの和の値のPM=0.5であるから,結
論部の帰属度のPM=0.5となる(ステップ23)。
【0042】このようにして,グラフ部分32に示すよ
うに,結論部の帰属度の値は,ZR=0.5,PS=
0.5,PM=0.3,PLは決まらない,となる。次
いで,デファジー化部9において,これらの3つの値の
重心を求めるデファジー化演算を行い,位置の信頼度=
0.3が求められる(ステップ24)。
うに,結論部の帰属度の値は,ZR=0.5,PS=
0.5,PM=0.3,PLは決まらない,となる。次
いで,デファジー化部9において,これらの3つの値の
重心を求めるデファジー化演算を行い,位置の信頼度=
0.3が求められる(ステップ24)。
【0043】出力処理部10において,このようにして
得られた15組の位置の信頼度の内,最大値を示す信頼
度で他の信頼度を正規化した値により,緯度方向,経度
方向および高さ方向について加重平均値を算出し(ステ
ップ25),この値が最終的な位置として求められる
(ステップ26)。
得られた15組の位置の信頼度の内,最大値を示す信頼
度で他の信頼度を正規化した値により,緯度方向,経度
方向および高さ方向について加重平均値を算出し(ステ
ップ25),この値が最終的な位置として求められる
(ステップ26)。
【0044】図9〜図11は,本願による方法とDOP
値が最小とする従来方法との誤差について,時間に対す
るそれぞれ経度方向X,緯度方向Y,高さ方向Zについ
て求めた実験デ−タで,実線は本願による方法,点線は
従来方法の場合を示している。なお,黒丸線は,従来よ
り最も位置精度が高い方法であるといわれている8個の
GPS人工衛星を利用した測量用受信機法による結果を
示している。
値が最小とする従来方法との誤差について,時間に対す
るそれぞれ経度方向X,緯度方向Y,高さ方向Zについ
て求めた実験デ−タで,実線は本願による方法,点線は
従来方法の場合を示している。なお,黒丸線は,従来よ
り最も位置精度が高い方法であるといわれている8個の
GPS人工衛星を利用した測量用受信機法による結果を
示している。
【0045】又,下記の表4〜表6は,時間0〜28分
の間の平均値と標準偏差の2倍(2σ)値をそれぞれ経
度方向X,緯度方向Y,高さ方向Zについて求めた結果
をまとめたものである。
の間の平均値と標準偏差の2倍(2σ)値をそれぞれ経
度方向X,緯度方向Y,高さ方向Zについて求めた結果
をまとめたものである。
【0046】
【表4】
【0047】
【表5】
【0048】
【表6】
【0049】次に,実際の実験デ−タについて説明す
る。それぞれ図9〜図11に示すグラフからも明らかで
あるように,経度方向X,緯度方向Y,高さ方向Zの誤
差は,従来方法の場合には50mを越す場合があるのに
対して,本願の方法の場合には,25m以下であった。
る。それぞれ図9〜図11に示すグラフからも明らかで
あるように,経度方向X,緯度方向Y,高さ方向Zの誤
差は,従来方法の場合には50mを越す場合があるのに
対して,本願の方法の場合には,25m以下であった。
【0050】本願方法と従来方法とを平均値で比較する
と,図9および表4に示すように,経度方向Xは従来方
法では34m,本願方法では7mとなり,従来方法の略
1/5に改善されている。又,図10および表5に示す
ように,緯度方向Yは従来方法では20m,本願方法で
は5mとなり,従来方法の略1/4に改善されている。
図11および表6に示すように,高さ方向Zは,従来方
法では27m,本願方法では9mとなり,従来方法の略
1/3に改善されている。
と,図9および表4に示すように,経度方向Xは従来方
法では34m,本願方法では7mとなり,従来方法の略
1/5に改善されている。又,図10および表5に示す
ように,緯度方向Yは従来方法では20m,本願方法で
は5mとなり,従来方法の略1/4に改善されている。
図11および表6に示すように,高さ方向Zは,従来方
法では27m,本願方法では9mとなり,従来方法の略
1/3に改善されている。
【0051】次に,標準偏差の2倍(2σ)値で比較す
ると,図9および表4に示すように,経度方向Xは従来
方法では53m,本願方法では11mとなり,従来方法
の略1/5に改善されている。又,図10および表5に
示すように,緯度方向Yは従来方法では30m,本願方
法では10mとなり,従来方法の略1/3に改善されて
いる。図11および表6に示すように,高さ方向Zは,
従来方法では53m,本願方法では16mとなり,従来
方法の略1/3に改善されている。
ると,図9および表4に示すように,経度方向Xは従来
方法では53m,本願方法では11mとなり,従来方法
の略1/5に改善されている。又,図10および表5に
示すように,緯度方向Yは従来方法では30m,本願方
法では10mとなり,従来方法の略1/3に改善されて
いる。図11および表6に示すように,高さ方向Zは,
従来方法では53m,本願方法では16mとなり,従来
方法の略1/3に改善されている。
【0052】
【発明の効果】この発明は,受信可能なN個のGPS信
号をすべて受信し,少なくとも4個以上のP個のGPS
信号を1組としてNCP組の3次元位置を求め,このN
CP組の3次元位置についてそれぞれ位置精度の劣化係
数を示すDOP値とP個のGPS人工衛星のうち仰角最
大に位置するGPS人工衛星を除くP−1個のGPS人
工衛星からの信号対雑音比(以下,SNRと記す)の和
の値とを求め,NCP組のそれぞれDOP値とSNRの
和の値とをそれぞれファジー処理してNCP組の位置の
信頼度を求め,このNCP組の位置の信頼度の加重平均
を求めて最終的な位置を決定するようにしたので,位置
決定精度を従来方法に比較して飛躍的に向上させること
が出来る。
号をすべて受信し,少なくとも4個以上のP個のGPS
信号を1組としてNCP組の3次元位置を求め,このN
CP組の3次元位置についてそれぞれ位置精度の劣化係
数を示すDOP値とP個のGPS人工衛星のうち仰角最
大に位置するGPS人工衛星を除くP−1個のGPS人
工衛星からの信号対雑音比(以下,SNRと記す)の和
の値とを求め,NCP組のそれぞれDOP値とSNRの
和の値とをそれぞれファジー処理してNCP組の位置の
信頼度を求め,このNCP組の位置の信頼度の加重平均
を求めて最終的な位置を決定するようにしたので,位置
決定精度を従来方法に比較して飛躍的に向上させること
が出来る。
【0053】さらに,全世界あらゆる場所で,地上から
の援助なしに受信した信号の処理のみで高い精度で,且
つ実時間で位置決定が可能である。又,RAIM(Rece
iver Autonomous Integrity Monitor :受信機自動イン
テグリティ−モニタ−方法)にも応用することが出来
る。
の援助なしに受信した信号の処理のみで高い精度で,且
つ実時間で位置決定が可能である。又,RAIM(Rece
iver Autonomous Integrity Monitor :受信機自動イン
テグリティ−モニタ−方法)にも応用することが出来
る。
【図1】この発明の実施例を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施例を示すもので,DOPのメン
バ−シップ関数を示す説明図である。
バ−シップ関数を示す説明図である。
【図3】この発明の実施例を示すもので,SNRの和の
メンバ−シップ関数を示す説明図である。
メンバ−シップ関数を示す説明図である。
【図4】この発明の実施例を示すもので,結論部のメン
バ−シップ関数を示す説明図である。
バ−シップ関数を示す説明図である。
【図5】この発明に実施例を示すもので,GPS信号デ
−タ処理のフロ−チャ−ト図である。
−タ処理のフロ−チャ−ト図である。
【図6】この発明の実施例を示すもので,図5に示すフ
ァジ−処理のさらに詳細なフロ−チャ−ト図である。
ァジ−処理のさらに詳細なフロ−チャ−ト図である。
【図7】この発明の実施例を示すもので,図5に示すフ
ァジ−処理のさらに詳細なフロ−チャ−ト図である。
ァジ−処理のさらに詳細なフロ−チャ−ト図である。
【図8】この発明の実施例を示すもので,DOP値の帰
属度,SNRの和の値の帰属度および結論部の帰属度の
メンバ−シップ関数とプロダクション・ル−ルについて
の一例を示すファジ−処理の説明図である。
属度,SNRの和の値の帰属度および結論部の帰属度の
メンバ−シップ関数とプロダクション・ル−ルについて
の一例を示すファジ−処理の説明図である。
【図9】この発明の実施例を示すもので,時間と誤差と
の関係についての経度方向Xの実験デ−タを示すグラフ
である。
の関係についての経度方向Xの実験デ−タを示すグラフ
である。
【図10】この発明の実施例を示すもので,時間と誤差
との関係についての緯度方向Yの実験デ−タを示すグラ
フである。
との関係についての緯度方向Yの実験デ−タを示すグラ
フである。
【図11】この発明の実施例を示すもので,時間と誤差
との関係についての高さ方向Zの実験デ−タを示すグラ
フである。
との関係についての高さ方向Zの実験デ−タを示すグラ
フである。
2 GPS受信機 3 GPSデ−タ処理部 4 ファジ−処理部 5 知識処理部 6 入力部 7 ファジ−化処理部 8 ロジック処理部 9 デファジ−化部 10 出力処理部
Claims (4)
- 【請求項1】 GPS人工衛星からのGPS信号をGP
S受信機で受信し,このGPS受信機により解読された
データから位置を決定するGPS信号による位置決定方
法において, 受信可能なN個のGPS信号をすべて受信し,少なくと
も4個以上のP個のGPS信号を1組としてNCP組の
3次元位置を求め, このNCP組の3次元位置についてそれぞれ位置精度の
劣化係数を示すDOP値と前記4個のGPS人工衛星の
うち仰角最大に位置するGPS人工衛星を除くP−1個
のGPS人工衛星からの信号対雑音比(以下,SNRと
記す)の和の値とを求め, 前記NCP組のそれぞれ前記DOP値と前記SNRの和
の値とをそれぞれファジー処理してNCP組の位置の信
頼度を求め, このNCP組の位置の信頼度の加重平均を求めて最終的
な位置を決定することを特徴とするGPS信号による位
置決定方法。 - 【請求項2】 前記NCP組のそれぞれについてすべて
前記DOP値のメンバーシップ関数と前記SNRの和の
値のメンバーシップ関数を用いて,それぞれ前記DOP
値と前記SNRの和の値との帰属度を決定し, このNCP組の前記DOP値の帰属度と前記SNRの和
の値の帰属度とをプロダクション・ルールに対応させて
前記NCP組の位置の信頼度のメンバーシップ関数を求
めて前記位置の信頼度の帰属度の値をそれぞれ前記NC
P組求め, このNCP組の前記位置の信頼度の帰属度の値からこの
帰属度の重心を求めて前記NCP組の位置の信頼度を求
めるファジー処理を行うことを特徴とする請求項1に記
載のGPS信号による位置決定方法。 - 【請求項3】 前記NCP組の位置の信頼度のなかで,
最大値を基準としてその他の組の位置の信頼度を正規化
し, これら正規化した位置の信頼度の加重平均を求めて最終
的な位置を決定することを特徴とする請求項2に記載の
GPS信号による位置決定方法。 - 【請求項4】 GPS人工衛星からのGPS信号をGP
S受信機で受信し,このGPS受信機により解読された
データから位置を決定するGPS信号による位置決定装
置において, 受信可能なN個のGPS信号からP個を1組とするNC
P組を作成する入力部と,DOP値とSNRの和の値と
をファジー処理するファジー処理部と,メンバーシップ
関数とプロダクション・ルールとを作成する知識処理部
と,位置の信頼度の帰属度を求めるロジック処理部と,
前記位置の信頼度の帰属度の値から重心を求め,位置の
信頼度を求めるデファジー化部とからなるファジー処理
部と, このファジー処理部で求められた前記NCP組の前記位
置の信頼度のなかで最大値を基準としてその他を正規化
して加重平均値を求める出力部と, を備えたことを特徴とするGPS信号による位置決定装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6025694A JP2681029B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | Gps信号による位置決定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6025694A JP2681029B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | Gps信号による位置決定方法およびその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07244151A JPH07244151A (ja) | 1995-09-19 |
JP2681029B2 true JP2681029B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=13136915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6025694A Expired - Lifetime JP2681029B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | Gps信号による位置決定方法およびその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2681029B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2003901463A0 (en) * | 2003-03-31 | 2003-04-17 | Qx Corporation Pty Ltd | A method and device for multipath mitigation in positioning systems using clustered positioning signals |
JP2005017198A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Seiko Epson Corp | Gps受信機 |
JP2005069743A (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Cyber Creative Institute Co Ltd | 測位装置 |
JP2008096110A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-24 | Alpine Electronics Inc | 測位装置、カーナビゲーション装置及び測位方法 |
JP4982773B2 (ja) * | 2007-03-26 | 2012-07-25 | 学校法人慶應義塾 | 位置推定システム及びプログラム |
JP2008292262A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Keio Gijuku | 位置推定システム及びプログラム |
JP2011013132A (ja) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Univ Of Tokyo | 衛星からの測位データを用いた測位方法及び測位装置 |
-
1994
- 1994-03-04 JP JP6025694A patent/JP2681029B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07244151A (ja) | 1995-09-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |