JP2923904B2 - Dgps - Google Patents

Dgps

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JP2923904B2
JP2923904B2 JP8537396A JP8537396A JP2923904B2 JP 2923904 B2 JP2923904 B2 JP 2923904B2 JP 8537396 A JP8537396 A JP 8537396A JP 8537396 A JP8537396 A JP 8537396A JP 2923904 B2 JP2923904 B2 JP 2923904B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DGPS(Differ
ential Global Positionning System )に関し、特に基
地局を複数設置して多数決判定、平均化によるDGPS
補正値作成を利用する多局設置型DGPSに関する。
【0002】
【従来の技術】DGPSは、GPS衛星から送信される
情報に基づいて、車、飛行機、船等の移動体や、測量点
等の位置測定を行うシステム(GPS)において、測定
精度の向上を図ったシステムである。このような、DG
PSは、例えば、特開平6−289120号公報や、特
開平6−3431号公報に記載されている。
【0003】従来のDGPSでは、図4に示すように、
基準局41に、GPS受信機42とデータ送信機43を
設け、移動局44にGPS受信機45とデータ受信機4
6を設けている。そして、絶対位置が明らかな基準局4
1において測定位置と絶対位置との差を求め、誤差情報
として移動局44に与えることにより、移動局44にお
ける位置測定結果に含まれる誤差を修正し、精度の向上
を達成している。
【0004】詳述すると、基準局41のGPS受信機4
2には、予め、その受信アンテナ(基準局41)の絶対
位置を表わす位置(X41,Y41,Z41)が与えられてい
る。そして、このGPS受信機42は、GPS衛星47
から送られてくる情報(GPS衛星47の位置及び時刻
情報等)を受信し、この情報に基づいて、基準局41の
位置(X41′,Y41′,Z41′)、または、各GPS衛
星との距離(RA41 ,RB41 ,RC41 ,RD41 ,…)を
求める。こうしてGPS受信機42で求めた位置
(X41′,Y41′,Z41′)や距離(RA41 ,RB41
C41 ,RD41 ,…)には、各GPS衛星47において
生じる誤差や、電離層や大気中を伝搬する際に生じる誤
差などが含まれている。そこで、GPS受信機42は、
求めた位置(距離)と、予め与えられた絶対値位置とを
比較して、位置誤差(ΔX41,ΔY41,ΔZ41)あるい
は距離誤差(ΔRA41 ,ΔRB41 ,ΔRC41 ,Δ
D41 )を算出する。この後、算出された位置誤差ある
いは距離誤差を表わす情報は、データ送信機43に入力
され、移動局44へ送信される。
【0005】移動局44では、データ受信機46が基準
局41からの位置誤差あるいは距離誤差を表わす情報を
受信する。データ受信機46において受信された位置誤
差あるいは距離誤差を表わす情報は、GPS受信機45
に入力される。
【0006】GPS受信機45は、基準局41のGPS
受信機42と同様にして、移動局44の位置(X44′,
44′,Z44′)、または、各GPS衛星と移動局44
との距離(RA44 ,RB44 ,RC44 ,RD44 ,…)を求
める。そして、求めた位置あるいは距離を、基準局41
からの誤差情報に基づいて修正し、より精度の高い測定
位置(X44,Y44,Z44)を求める。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
DGPSでは、基準局に絶対位置を与えることにより、
測定位置に含まれる誤差を求め、移動局における測定位
置からこの誤差を取り除くようにしたことで、基準局と
移動局とにおいて共通の誤差を取り除くことができ、移
動局における位置測定の精度を向上させることができ
る。
【0008】しかしながら、従来のDGPSでは、基準
局において発生する誤差を修正するための手段がなく、
基準局で発生する誤差はそのまま移動局の測定位置に含
まれてしまうという問題点がある。また、基準局におい
て何らかの障害が発生した場合、その障害が直ちにシス
テム全体の障害となってしまうという問題点もある。
【0009】本発明は、基準局で生じる誤差や、障害に
かかわらず、より精度の高い測位を継続的に行うことが
できるDGPSを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第1の
GPS受信機及びデータ送信機を備え、予め与えられた
絶対位置と前記第1のGPS受信機により測定した位置
との誤差を求めて前記データ送信機から誤差情報を送信
する基準局と、前記誤差情報を受信するデータ受信機と
第2のGPS受信機とを備え、該第2のGPS受信機に
より測定した位置を前記誤差情報により修正する移動局
とを備えたDGPSにおいて、前記基準局を3つ以上設
置するとともに、これら基準局からの前記誤差情報を受
信して多数決判定及び平均化処理を行い、新たな誤差情
報を作成するデータ処理手段を設けたことを特徴とする
DGPSが得られる。
【0011】ここで、前記データ処理手段は、前記基準
局及び前記移動局のいずれからも独立して設けられてい
ても、前記基準局のうちのいずれかに含まれるように設
けられていても、前記移動局に含まれるように設けられ
ていてもよい。
【0012】
【作用】複数の基準局からの位置誤差のなかから、多数
決判定により突出する位置誤差を排除する。そして、残
りの位置誤差の平均を求め、移動局における測定位置の
誤差修正に用いる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図1に本発明の一実施の形態
を示す。図1のDGPSは、複数の基準局11a、11
b、及び11cと、マスター局12、及び少なくとも1
つの移動局13を備えている。複数の基準局11の各々
は、従来の基準局と同様に、GPS受信機14a、14
b、及び14cと、データ送信機15a、15b、及び
15cとをそれぞれ有している。また、移動局13も従
来の移動局と同様に、GPS受信機16とデータ受信機
17とを有している。そして、マスター局12は、デー
タ受信機18、データ処理部19、及び、データ送信機
20を有している。
【0014】次に図1のDGPSの動作について説明す
る。まず、複数の基準局11a、11b、及び11c
は、従来の基準局と同様に動作する。例えば、基準局1
1aのGPS受信機14aには、予め自局の絶対位置
(X11a ,Y11a ,Z11a )が与えられている。そし
て、GPS受信機14aは、GPS衛星21から送信さ
れてくる情報を受信して、各GPS衛星との距離(R
A11a′,RB11a′,RC11a′,RD11a′,…)を求め
る。ここで、各GPS衛星21との距離は、受信した情
報に含まれる時刻情報と、実際にこの情報受信した時刻
とに基づいて求めることができる。また、GPS受信機
14aは、受信した情報に含まれる衛星の位置情報と自
局に与えられた絶対位置とに基づいて、基準局11aと
GPS衛星21との絶対距離(RA11a,RB11a
C11a,RD11a,…)を求める。最後に、GPS受信機
14aは、求めた距離(RA11a′,RB11a′,
C11a′,RD11a′,…)と絶対距離(RA11a
B11a,RC11a,RD11a,…)とから距離誤差(ΔR
A11a,ΔRB11a,ΔRC11a,ΔRD11a,…)を求める。
ここで、距離誤差ΔRは、数式1で求められる。
【0015】
【数1】 こうして求められた距離誤差(ΔRA11a,ΔRB11a,Δ
C11a,ΔRD11a,…)は、データ送信機15aに入力
され、モニター局12へ送信される。
【0016】基準局11b及び11cにおいても、基準
局11aと同様に、絶対位置(X11b ,Y11b
11b )及び(X11c ,Y11c ,Z11c )がそれぞれ与
えられており、距離誤差(ΔRA11b,ΔRB11b,ΔR
C11b,ΔRD11b,…)と距離誤差(ΔRA11c,Δ
B11c,ΔRC11c,ΔRD11c,…)とが、それぞれ求め
られ、マスター局12へ送信される。
【0017】マスター局12では、データ受信機18
が、基準局11から送信されて来る距離誤差データを受
信する。そして、データ受信機18は、受信した距離誤
差データをデータ処理部19へ出力する。データ処理部
19では、図2に示すようなフローチャートに従って、
データ処理が行われる。以下、詳述する。
【0018】まず、データ処理部19は、ステップS2
1において、入力された距離誤差データをGPS衛星毎
のデータの組に組み替える。すなわち、距離誤差データ
の組(ΔRA11a,ΔRA11b,ΔRA11c)、(ΔRB11a
ΔRB11b,ΔRB11c),(ΔRC11a,ΔRC11b,ΔR
C11c)、(ΔRD11a,ΔRD11b,ΔRD11c)、・・・、
を作る。
【0019】次に、データ処理部19は、1組の距離誤
差データに対し、ステップS22とステップS23とで
多数決判定を行う。つまり、構成要素相互間の差(絶対
値)を求め、予め定められたしきい値δと、ステップS
22で比較する。本実施の形態の場合、各組の構成要素
は3個である。従って、構成要素相互間の差も3個得ら
れる。比較の結果、これら3個の差が全てしきい値δ以
下の場合(全ての構成要素がほぼ同じ値の場合)は、ス
テップS24で、全ての要素の平均を求めて、新たな距
離誤差ΔRi とする。すなわち、新たな距離誤差ΔRi
は数式2で表わされる。
【0020】
【数2】 上記以外の場合は、ステップS23で、しきい値δ以下
となる構成要素相互間の差が1個であるか否か判定す
る。しきい値δ以下となる構成要素相互間の差が1個の
場合(2個の構成要素がほぼ同じ値の場合)は、ステッ
プS25において、差がしきい値δ以下の構成要素の平
均を求め、新たな距離誤差ΔRi とする。この場合、距
離誤差ΔRi は数式3で表わされる。
【0021】
【数3】 上記以外の場合、即ち、しきい値δ以下となる構成要素
相互間の差が0個または2個の場合は、距離誤差ΔRi
を求めない。なお、しきい値δ以下となる構成要素相互
間の差が2個の場合は、しきい値δ以下となる構成要素
相互間の差が0個の状態に近い場合と、しきい値δ以下
となる構成要素相互間の差が1個の状態に近い場合とが
存在し、これらの区別を行うと処理工程が複雑になるの
で、本実施の形態ではこのような区別を行わないことと
したが、このような区別を行うようにしてもよい。
【0022】データ処理部19は、上述のようにして、
1組の距離誤差データの処理を終えると、ステップS2
5からステップS22へと戻り次の距離誤差データの組
の処理を行う。そして、このような動作を繰り返して、
全てのGPS衛星21に対する距離誤差データの処理を
終えると、ステップS27において、新たな距離誤差デ
ータ(ΔRA ,ΔRB ,ΔRC ,ΔRD ,…)をデータ
送信機20へ出力する。データ送信機20は、この新た
な距離誤差データ(ΔRA ,ΔRB ,ΔRC ,ΔRD
…)を移動局13へ送信する。
【0023】移動局13では、従来の移動局と同様にし
て、GPS受信機16が、GPS衛星21からの情報を
受信して、各GPS衛星21との距離(RA13 ′,R
B13 ′,RC13 ′,RD13 ′,…)を求め、これに、デ
ータ受信機17で受信した距離誤差(ΔRA ,ΔRB
ΔRC ,ΔRD ,…)を加算して、より精度の高い距離
i13 を得る。即ち、移動局13と各GPS衛星との距
離Ri13 は、数式4で与えられる。
【0024】
【数4】 そして、GPS受信機16は、この距離(RA13 ,R
B13 ,RC13 ,RD13 ,…)から、移動局13の位置
(X13,Y13,Z13)を求める。こうして、本実施の形
態のDGPSでは、移動局において、より精度の高い位
置測定を行うことができる。
【0025】なお、上記実施の形態では、3つの基準局
を利用する場合について説明したが、より多くの基準局
を利用するようにしてもよい。また、この場合、多数決
判定の方法として、最大値及び最小値を取り除くという
より簡単な方法を採用することもできる。
【0026】また、上記実施の形態では、基準局からマ
スター局へのデータ転送を無線によって行うようにした
が、有線でも構わない。マスター局から移動局へのデー
タ転送についても同様である。
【0027】さらにまた、上記実施の形態では、距離誤
差を用いて測定位置の誤差修正を行う場合について説明
したが、位置誤差を用いて測定位置の修正を行うように
してもよい。
【0028】次に、図3を参照して本発明の他の実施の
形態について説明する。図3のDGPSは、基本的に図
1のDGPSと同じであるが、図1の基準局の内の1つ
が、マスター局としての機能を兼ね備えている。つま
り、このDGPSでは、主基準局31と、複数の副基準
局11a、11bとを有し、主基準局31が、GPS受
信機14c、データ受信機18、データ処理部19、及
びデータ送信機20を備え、複数の副基準局11a、1
1bは、それぞれGPS受信機14a、14bとデータ
送信機15a、15bを有している。このDGPSの動
作は、ほぼ図1のDGPSと同じなので、その説明を省
略する。
【0029】なお、上記2つの実施の形態では、マスタ
ー局または主基準局が1つしかなく、これらの障害が発
生するとシステム全体の障害となるので、各移動局にデ
ータ処理部19の機能を持たせるようにしてもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、3以上の基準局を設
け、各基準局で得た誤差情報に対して多数決判定し、平
均化処理するようにしたことで、移動局においてより精
度の高い測位を行うことができる。
【0031】また、1つの基準局に依存しないので、い
ずれかの基準局に発生した障害が、システム全体の障害
を招くのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のDGPSの一実施の形態を示すブロッ
ク図である。
【図2】図1のデータ処理部の動作を説明するためのフ
ローチャートである。
【図3】本発明のDGPSの他の実施の形態を示すブロ
ック図である。
【図4】従来のDPGSを示すブロック図である。
【符号の説明】
11a,11b,11c 基準局 12 マスター局 13 移動局 14a,14b,14c GPS受信機 15a,15b,15c データ送信機 16 GPS受信機 17 データ受信機 18 データ受信機 19 データ処理部 20 データ送信機 21 GPS衛星 31 主基準局 41 基準局 42 GPS受信機 43 データ送信機 44 移動局 45 GPS受信機 46 データ受信機

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のGPS受信機及びデータ送信機を
    備え、予め与えられた絶対位置と前記第1のGPS受信
    機により測定した位置との誤差を求めて前記データ送信
    機から誤差情報を送信する基準局と、前記誤差情報を受
    信するデータ受信機と第2のGPS受信機とを備え、該
    第2のGPS受信機により測定した位置を前記誤差情報
    により修正する移動局とを備えたDGPSにおいて、前
    記基準局を3つ以上設置するとともに、これら基準局か
    らの前記誤差情報を受信して多数決判定及び平均化処理
    を行い、新たな誤差情報を作成するデータ処理手段を設
    けたことを特徴とするDGPS。
  2. 【請求項2】 前記データ処理手段が、前記基準局及び
    前記移動局のいずれからも独立して設けられていること
    を特徴とする請求項1のDGPS。
  3. 【請求項3】 前記データ処理手段が、前記基準局のう
    ちのいずれかに含まれていることを特徴とする請求項1
    のDGPS。
  4. 【請求項4】 前記データ処理手段が、前記移動局に含
    まれていることを特徴とする請求項1のDGPS。
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