JP3019719B2 - 位置測定方法 - Google Patents
位置測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカーナビゲーションシス
テムや、車両のロケータ等、移動体の位置を測定する装
置に利用される、位置測定方法に関するものである。
テムや、車両のロケータ等、移動体の位置を測定する装
置に利用される、位置測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、衛星航法受信機を位置センサとし
て利用するカーナビゲーションシステムはカーエレクト
ロニクスの分野で注目されている。
て利用するカーナビゲーションシステムはカーエレクト
ロニクスの分野で注目されている。
【０００３】以下に従来の衛星航法受信機を用いたカー
ナビゲーションシステムについて説明する。図１５は、
特開平４−２６５８７９号公報記載の従来のカーナビゲ
ーションシステムを示すものである。図１５において、
１４は複数の衛星について電波により送られてくる時刻
情報を測定し、この時刻差から位置を測定する衛星航法
受信機であるＧＰＳ受信機、１５はＣＤ−ＲＯＭ装置
で、蓄えられた地図情報を読み取り出力する。１６は表
示部で測定結果を表示する。１７は演算部で受信装置１
４による測定結果に応じて、ＣＤ−ＲＯＭ装置１５より
地図情報を読み取り、地図と測位結果を描画し、表示部
１６に出力する。
ナビゲーションシステムについて説明する。図１５は、
特開平４−２６５８７９号公報記載の従来のカーナビゲ
ーションシステムを示すものである。図１５において、
１４は複数の衛星について電波により送られてくる時刻
情報を測定し、この時刻差から位置を測定する衛星航法
受信機であるＧＰＳ受信機、１５はＣＤ−ＲＯＭ装置
で、蓄えられた地図情報を読み取り出力する。１６は表
示部で測定結果を表示する。１７は演算部で受信装置１
４による測定結果に応じて、ＣＤ−ＲＯＭ装置１５より
地図情報を読み取り、地図と測位結果を描画し、表示部
１６に出力する。
【０００４】以上のように構成されたカーナビゲーショ
ンシステムにおける動作について、図１６の処理の流れ
図を用いて説明する。受信装置１４より複数の衛星の測
定結果を受け取り、演算部１７に入力する（ステップＳ
４６）。測定結果について位置の決定に必要な衛星が揃
っているかを判定する（ステップＳ４７）。必要な衛星
が揃っている場合、得られた測定結果より演算を行い、
現在位置を決定する（ステップＳ４９）。測位に必要な
衛星が揃っていない場合は、測定不能となる以前に測位
に利用していた衛星を用いて、以前の測位結果を基に予
測する（ステップＳ４８）。この予測結果を用いて、測
位演算を実行する（ステップＳ４９）。ＣＤ−ＲＯＭ装
置１５より、測位結果に応じた地図データを読み込む
（ステップＳ５０）。入力した地図を描画し、得られた
測位結果を地図上に表示し、表示部１６に出力する（ス
テップＳ５１、ステップＳ５２）。
ンシステムにおける動作について、図１６の処理の流れ
図を用いて説明する。受信装置１４より複数の衛星の測
定結果を受け取り、演算部１７に入力する（ステップＳ
４６）。測定結果について位置の決定に必要な衛星が揃
っているかを判定する（ステップＳ４７）。必要な衛星
が揃っている場合、得られた測定結果より演算を行い、
現在位置を決定する（ステップＳ４９）。測位に必要な
衛星が揃っていない場合は、測定不能となる以前に測位
に利用していた衛星を用いて、以前の測位結果を基に予
測する（ステップＳ４８）。この予測結果を用いて、測
位演算を実行する（ステップＳ４９）。ＣＤ−ＲＯＭ装
置１５より、測位結果に応じた地図データを読み込む
（ステップＳ５０）。入力した地図を描画し、得られた
測位結果を地図上に表示し、表示部１６に出力する（ス
テップＳ５１、ステップＳ５２）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】測位できたときだけ位
置を表示するという従来のようなシステムでは、測位不
能である場合には、以前の結果が表示されておりどのく
らい前の測位結果であるかわからず、利用者を混乱させ
るという問題点を有していた。
置を表示するという従来のようなシステムでは、測位不
能である場合には、以前の結果が表示されておりどのく
らい前の測位結果であるかわからず、利用者を混乱させ
るという問題点を有していた。
【０００６】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、測位に必要な衛星が揃っていないときでも、より
狭い範囲に位置を限定することにより、利用者が正しい
判断で利用できるだけの情報を与える位置測定方法を提
供することを目的とする。
ので、測位に必要な衛星が揃っていないときでも、より
狭い範囲に位置を限定することにより、利用者が正しい
判断で利用できるだけの情報を与える位置測定方法を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の位置測定方法は、現在位置が測定できなくな
った場合に、測定可能な衛星のうち、誤差の評価値が最
小となる衛星を選択し、現在位置の存在範囲の限定と移
動体の速度成分を算出する。また、この速度成分と移動
体の移動距離から移動体の速度ベクトルを推測し、これ
を用いて移動体の移動量を求め現在位置を推測する演算
を行う構成を有している。
に本発明の位置測定方法は、現在位置が測定できなくな
った場合に、測定可能な衛星のうち、誤差の評価値が最
小となる衛星を選択し、現在位置の存在範囲の限定と移
動体の速度成分を算出する。また、この速度成分と移動
体の移動距離から移動体の速度ベクトルを推測し、これ
を用いて移動体の移動量を求め現在位置を推測する演算
を行う構成を有している。
【０００８】
【作用】この構成によって、本発明の位置測定方法では
測位ができなくなった場合にも速度成分を測定し、現在
位置を予測し提示することで、利用者により高い精度で
新しい位置情報を提供することができる。
測位ができなくなった場合にも速度成分を測定し、現在
位置を予測し提示することで、利用者により高い精度で
新しい位置情報を提供することができる。
【０００９】
（実施例１）以下本発明の第１の実施例について、図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００１０】図１は、本発明の第１の実施例の位置検出
装置の構成図である。図１において、１は衛星からの信
号が示す時刻を測定する受信装置、２はＣＤ−ＲＯＭ装
置で、高度情報を含む地図情報が格納されている。３は
演算部、４は演算結果を出力する表示部である。従来と
同様の構成であるが、演算部３の処理が異なる。以上の
ように構成された位置検出装置において、以下本発明に
よる位置測定方法を図２の処理の流れ図を用いて説明す
る。
装置の構成図である。図１において、１は衛星からの信
号が示す時刻を測定する受信装置、２はＣＤ−ＲＯＭ装
置で、高度情報を含む地図情報が格納されている。３は
演算部、４は演算結果を出力する表示部である。従来と
同様の構成であるが、演算部３の処理が異なる。以上の
ように構成された位置検出装置において、以下本発明に
よる位置測定方法を図２の処理の流れ図を用いて説明す
る。
【００１１】まず、受信装置１で復調した複数衛星の測
定結果を入力し（ステップＳ１）、通常の測位で位置の
決定に十分な精度が得られるような衛星が揃っていると
判定したとき（ステップＳ２）、測定データより測位演
算を行い、現在位置、速度を算出する（ステップＳ
３）。ステップＳ２において、通常の測位で十分な精度
が確保できないような場合で、２個以上の衛星が揃って
いると判定したとき、ステップＳ４において、測位可能
な２個の衛星から現在位置が存在する領域を２つの直線
にはさまれた領域に限定する２衛星測位演算を行う。測
位演算の結果を表示部から出力する（ステップＳ５）。
定結果を入力し（ステップＳ１）、通常の測位で位置の
決定に十分な精度が得られるような衛星が揃っていると
判定したとき（ステップＳ２）、測定データより測位演
算を行い、現在位置、速度を算出する（ステップＳ
３）。ステップＳ２において、通常の測位で十分な精度
が確保できないような場合で、２個以上の衛星が揃って
いると判定したとき、ステップＳ４において、測位可能
な２個の衛星から現在位置が存在する領域を２つの直線
にはさまれた領域に限定する２衛星測位演算を行う。測
位演算の結果を表示部から出力する（ステップＳ５）。
【００１２】次に、２衛星測位演算の詳細な説明を図３
を使用して説明する。図３において５が受信装置を搭載
した移動体、６がｎ番目の航法衛星である。移動体５の
予測位置を原点として、東をｘ軸、北をｙ軸、天頂方向
をｚ軸とする直交座標系を仮定する。衛星の位置座標を
（Ｘn,Ｙn,Ｚn）、移動体から衛星までの距離をｒnとす
ると、
を使用して説明する。図３において５が受信装置を搭載
した移動体、６がｎ番目の航法衛星である。移動体５の
予測位置を原点として、東をｘ軸、北をｙ軸、天頂方向
をｚ軸とする直交座標系を仮定する。衛星の位置座標を
（Ｘn,Ｙn,Ｚn）、移動体から衛星までの距離をｒnとす
ると、
【００１３】
【数１】
【００１４】が成り立つ。次に、高さが一定であると仮
定して予測位置と真値との誤差を（△ｘ0,△ｙ0,０）と
する。また、仮定したＧＰＳ時間ｔgと真の時刻との差
を△ｔ、衛星が示す時刻をｔnとすると、
定して予測位置と真値との誤差を（△ｘ0,△ｙ0,０）と
する。また、仮定したＧＰＳ時間ｔgと真の時刻との差
を△ｔ、衛星が示す時刻をｔnとすると、
【００１５】
【数２】
【００１６】の関係が成り立つ。△ｘ0,△ｙ0,△ｔがｒ
nと比較し十分に小さいことから、（数１）、（数２）
から近似的に
nと比較し十分に小さいことから、（数１）、（数２）
から近似的に
【００１７】
【数３】
【００１８】が求められる。ｄｔnは各衛星の測定結果
より得られるので既知、△ｘ0,△ｙ0が未知数となる。
２個の衛星(n=1、2)について（数３）が成り立ち、この
２つの式から△ｔを消去すると
より得られるので既知、△ｘ0,△ｙ0が未知数となる。
２個の衛星(n=1、2)について（数３）が成り立ち、この
２つの式から△ｔを消去すると
【００１９】
【数４】
【００２０】が得られる。（数４）で表される直線上に
現在位置を限定することができるが、実際は、伝搬路の
誤差や、高さの誤差によってこの直線の位置に誤差が含
まれる。次にこれらの誤差による直線の位置の変化を評
価する。
現在位置を限定することができるが、実際は、伝搬路の
誤差や、高さの誤差によってこの直線の位置に誤差が含
まれる。次にこれらの誤差による直線の位置の変化を評
価する。
【００２１】衛星までの疑似距離の誤差を△ｅn、それ
に伴う予測位置と真値との誤差を（△ｘen,△ｙen,０）
としたとき（数１）より
に伴う予測位置と真値との誤差を（△ｘen,△ｙen,０）
としたとき（数１）より
【００２２】
【数５】
【００２３】の関係が成り立つ。△ｘen,△ｙen,△ｅn
がｒnと比較し十分に小さいことから、近似的に
がｒnと比較し十分に小さいことから、近似的に
【００２４】
【数６】
【００２５】が求められる。次に仮定した予測位置の高
さと実際の高さとの誤差△ｚhによって生じる衛星まで
の疑似距離の誤差を△ｈ、これに伴う予測位置と真値と
のずれ分を（△ｘh,△ｙh,△ｚh）としたとき（数１）
より
さと実際の高さとの誤差△ｚhによって生じる衛星まで
の疑似距離の誤差を△ｈ、これに伴う予測位置と真値と
のずれ分を（△ｘh,△ｙh,△ｚh）としたとき（数１）
より
【００２６】
【数７】
【００２７】の関係が成り立つ。△ｘh,△ｙh,△ｚh,△
ｈがｒnと比較し十分に小さいことから、近似的に
ｈがｒnと比較し十分に小さいことから、近似的に
【００２８】
【数８】
【００２９】が求められる。（数８）は２個の衛星につ
いて成り立つ。また、高さ誤差による疑似距離の誤差△
ｈはどの衛星に於いても等しくなることから△ｈを消去
するように式を導くと
いて成り立つ。また、高さ誤差による疑似距離の誤差△
ｈはどの衛星に於いても等しくなることから△ｈを消去
するように式を導くと
【００３０】
【数９】
【００３１】が得られる。以上のように誤差を評価した
場合、（数４）で表される直線はそれぞれの誤差により
場合、（数４）で表される直線はそれぞれの誤差により
【００３２】
【数１０】
【００３３】
【数１１】
【００３４】
【数１２】
【００３５】の３つの式で表される位置に変化する。こ
の時、最大にずれたときの直線を式で示すと
の時、最大にずれたときの直線を式で示すと
【００３６】
【数１３】
【００３７】のようになる。△Ｅは、この時の直線の最
大のずれの大きさで
大のずれの大きさで
【００３８】
【数１４】
【００３９】で求められる。（数１３）で表される２つ
の直線にはさまれた領域に現在位置を限定することがで
きる。
の直線にはさまれた領域に現在位置を限定することがで
きる。
【００４０】以上のように本実施例によれば、衛星航法
による現在位置特定を行うために必要な衛星が揃ってい
ない場合でも、２個の衛星からの電波から現在位置の存
在領域を限定することができる。
による現在位置特定を行うために必要な衛星が揃ってい
ない場合でも、２個の衛星からの電波から現在位置の存
在領域を限定することができる。
【００４１】本実施例ではＣＤ−ＲＯＭ装置２から高度
情報をうけとるものとするが、これに限るものでなく前
回の測位結果を利用してもよい。また、直線の算出方法
は本実施例で示す方法に限定するものではない。直線の
位置に含まれる誤差要因も本実施例で示すものに限定す
るものではない。
情報をうけとるものとするが、これに限るものでなく前
回の測位結果を利用してもよい。また、直線の算出方法
は本実施例で示す方法に限定するものではない。直線の
位置に含まれる誤差要因も本実施例で示すものに限定す
るものではない。
【００４２】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００４３】本発明の実施例で使用する位置検出装置の
構成図は、実施例１と同様に図１である。図１におい
て、１は衛星からの信号が示す時刻を測定する受信装
置、２はＣＤ−ＲＯＭ装置で、蓄えられた地図情報を読
み取り出力する。３は演算部、４は演算結果を出力する
表示部である。以上のように構成された位置検出装置に
おいて、以下本発明による位置測定方法を図４の処理の
流れ図を用いて説明する。
構成図は、実施例１と同様に図１である。図１におい
て、１は衛星からの信号が示す時刻を測定する受信装
置、２はＣＤ−ＲＯＭ装置で、蓄えられた地図情報を読
み取り出力する。３は演算部、４は演算結果を出力する
表示部である。以上のように構成された位置検出装置に
おいて、以下本発明による位置測定方法を図４の処理の
流れ図を用いて説明する。
【００４４】まず、受信装置１で復調した複数衛星の測
定結果を受け取り（ステップＳ６）、ついで、通常の測
位で位置の決定に十分な精度が得られるような衛星が揃
っていると判定したとき（ステップＳ７）、測定結果よ
り測位演算を行い、現在位置、速度を算出する（ステッ
プＳ８）。ステップＳ７において、通常の測位で十分な
精度が確保できないような場合で、２つ以上の衛星が揃
っていると判定したとき、ステップＳ９において、２個
の衛星を選択する。この選択方法について図５を参照し
ながら説明する。ステップＳ１２で測位可能な衛星の測
定結果を受け取り、測位可能な衛星の数を判定する（ス
テップＳ１３）。３個以上ある場合、ステップＳ１４に
移り、測定可能な衛星の全ての組み合わせについて、誤
差を評価する。先ず、実施例１で求めた（数４）で表さ
れる直線の位置のずれを評価した△Ｅを求める。△Ｅは
実施例１と同様に（数１４）で求められる。但し、誤差
の評価方法はこれに限るものではない。次に、ステップ
Ｓ１５で△Ｅが最小となる２つの衛星の組み合わせを選
ぶ。ステップＳ１３で測位可能な衛星が２個しかない場
合は、ステップＳ１５に移り、測位可能な２個の衛星を
選ぶ。次に図４のステップＳ１０で選択した２個の衛星
の測定結果から現在位置を２つの直線で囲まれた領域に
限定する。この演算方法は実施例１と同様である。表示
部４から演算結果を出力する（ステップＳ１１）。
定結果を受け取り（ステップＳ６）、ついで、通常の測
位で位置の決定に十分な精度が得られるような衛星が揃
っていると判定したとき（ステップＳ７）、測定結果よ
り測位演算を行い、現在位置、速度を算出する（ステッ
プＳ８）。ステップＳ７において、通常の測位で十分な
精度が確保できないような場合で、２つ以上の衛星が揃
っていると判定したとき、ステップＳ９において、２個
の衛星を選択する。この選択方法について図５を参照し
ながら説明する。ステップＳ１２で測位可能な衛星の測
定結果を受け取り、測位可能な衛星の数を判定する（ス
テップＳ１３）。３個以上ある場合、ステップＳ１４に
移り、測定可能な衛星の全ての組み合わせについて、誤
差を評価する。先ず、実施例１で求めた（数４）で表さ
れる直線の位置のずれを評価した△Ｅを求める。△Ｅは
実施例１と同様に（数１４）で求められる。但し、誤差
の評価方法はこれに限るものではない。次に、ステップ
Ｓ１５で△Ｅが最小となる２つの衛星の組み合わせを選
ぶ。ステップＳ１３で測位可能な衛星が２個しかない場
合は、ステップＳ１５に移り、測位可能な２個の衛星を
選ぶ。次に図４のステップＳ１０で選択した２個の衛星
の測定結果から現在位置を２つの直線で囲まれた領域に
限定する。この演算方法は実施例１と同様である。表示
部４から演算結果を出力する（ステップＳ１１）。
【００４５】以上のように本実施例によれば、２個の衛
星からの電波から現在位置の存在領域が限定できる場合
に、その領域が最小となる組み合わせの衛星を選択する
ことで、より小さい範囲に限定できる。本実施例では、
現在位置が存在する最小の領域を選択する方法の一つと
して、直線の位置のずれを評価する方法を用いたが、こ
の方法に限るものでない。
星からの電波から現在位置の存在領域が限定できる場合
に、その領域が最小となる組み合わせの衛星を選択する
ことで、より小さい範囲に限定できる。本実施例では、
現在位置が存在する最小の領域を選択する方法の一つと
して、直線の位置のずれを評価する方法を用いたが、こ
の方法に限るものでない。
【００４６】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００４７】本発明の実施例で使用する位置検出装置の
構成図は、実施例２と同様に図１である。図１におい
て、１は衛星からの信号が示す時刻を測定する受信装
置、２はＣＤ−ＲＯＭ装置で、蓄えられた地図情報を読
み取り出力する。３は演算部、４は演算結果を出力する
表示部である。本実施例における演算部３の動作は実施
例２における図４の流れ図と同様である。実施例２と異
なるのはステップＳ９の２個の衛星の選択方法である。
以下にその方法について図６を参照しながら説明する。
構成図は、実施例２と同様に図１である。図１におい
て、１は衛星からの信号が示す時刻を測定する受信装
置、２はＣＤ−ＲＯＭ装置で、蓄えられた地図情報を読
み取り出力する。３は演算部、４は演算結果を出力する
表示部である。本実施例における演算部３の動作は実施
例２における図４の流れ図と同様である。実施例２と異
なるのはステップＳ９の２個の衛星の選択方法である。
以下にその方法について図６を参照しながら説明する。
【００４８】ステップＳ１６で測位可能な衛星の測定結
果を受け取り、測位可能な衛星の数を判定する（ステッ
プＳ１７）。３個以上ある場合、ステップＳ１８に移
り、測定可能な衛星の全ての組み合わせについて、２つ
の直線で囲まれた現在位置が存在する領域を求める。こ
の存在領域の算出方法は実施例１と同様である。次に、
ステップＳ１８で得られた領域の両端の２つの直線の間
の距離を算出する（ステップＳ１９）。この距離が最小
となる２つの衛星の組み合わせを選ぶ（ステップＳ２
０）。ステップＳ１７で測位可能な衛星が２個しかない
場合は、ステップＳ２０に移り、測位可能な２個の衛星
を利用する。
果を受け取り、測位可能な衛星の数を判定する（ステッ
プＳ１７）。３個以上ある場合、ステップＳ１８に移
り、測定可能な衛星の全ての組み合わせについて、２つ
の直線で囲まれた現在位置が存在する領域を求める。こ
の存在領域の算出方法は実施例１と同様である。次に、
ステップＳ１８で得られた領域の両端の２つの直線の間
の距離を算出する（ステップＳ１９）。この距離が最小
となる２つの衛星の組み合わせを選ぶ（ステップＳ２
０）。ステップＳ１７で測位可能な衛星が２個しかない
場合は、ステップＳ２０に移り、測位可能な２個の衛星
を利用する。
【００４９】以上のようにして２つの直線の間の距離を
比較することで、厳格に、２つの直線で囲まれた領域が
最小となる２個の衛星を選択できる。
比較することで、厳格に、２つの直線で囲まれた領域が
最小となる２個の衛星を選択できる。
【００５０】（実施例４）以下本発明の第４の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００５１】本発明の実施例で使用する位置検出装置の
構成は、実施例１の図１と同様である。図１において、
１は複数の衛星からの信号が示す時刻を測定する受信装
置。２はＣＤ−ＲＯＭ装置で、蓄えられた地図情報を読
み取り出力する。３は演算部で受信装置１による測定結
果に応じて、ＣＤ−ＲＯＭ装置２より地図情報を読み取
り、地図と測位結果を表示部４に出力する。なお、この
装置は移動体に搭載されているものとする。
構成は、実施例１の図１と同様である。図１において、
１は複数の衛星からの信号が示す時刻を測定する受信装
置。２はＣＤ−ＲＯＭ装置で、蓄えられた地図情報を読
み取り出力する。３は演算部で受信装置１による測定結
果に応じて、ＣＤ−ＲＯＭ装置２より地図情報を読み取
り、地図と測位結果を表示部４に出力する。なお、この
装置は移動体に搭載されているものとする。
【００５２】以上のように構成された位置検出装置にお
いて、以下本発明による位置測定方法を図７の処理の流
れ図を用いて説明する。まず、図１の受信装置１より複
数の衛星の測定結果を受け取る（ステップＳ２１）。つ
いで通常の測位で位置の決定に十分な精度が得られるよ
うな衛星が揃っているかを判定し分岐する（ステップＳ
２２）。その結果、測位可能な場合には測位演算を行
い、得られた測定結果より現在位置を決定すると共に、
測定誤差を評価する（ステップＳ２３）。通常の測位で
十分な精度が確保できないような場合で、２個以上の衛
星が揃っていると判定したとき、速度ベクトル成分演算
を行う（ステップＳ２４）。
いて、以下本発明による位置測定方法を図７の処理の流
れ図を用いて説明する。まず、図１の受信装置１より複
数の衛星の測定結果を受け取る（ステップＳ２１）。つ
いで通常の測位で位置の決定に十分な精度が得られるよ
うな衛星が揃っているかを判定し分岐する（ステップＳ
２２）。その結果、測位可能な場合には測位演算を行
い、得られた測定結果より現在位置を決定すると共に、
測定誤差を評価する（ステップＳ２３）。通常の測位で
十分な精度が確保できないような場合で、２個以上の衛
星が揃っていると判定したとき、速度ベクトル成分演算
を行う（ステップＳ２４）。
【００５３】図８、図９は速度ベクトル成分を求めるた
めの方法を説明する図である。図８において７は受信装
置１を搭載した移動体、８はｎ番目の航法衛星である。
移動体７の予測位置を原点として、東をｘ軸、北をｙ
軸、天頂方向をｚ軸とする直交座標系を仮定する。衛星
の速度ベクトルを（Ｖx,Ｖy,Ｖz）n、移動体の速度ベク
トルをｚ軸方向への速度を０と仮定し（△ｖpx,△ｖpy,
0）とする。移動体から見た衛星の相対速度ベクトルＶn
は
めの方法を説明する図である。図８において７は受信装
置１を搭載した移動体、８はｎ番目の航法衛星である。
移動体７の予測位置を原点として、東をｘ軸、北をｙ
軸、天頂方向をｚ軸とする直交座標系を仮定する。衛星
の速度ベクトルを（Ｖx,Ｖy,Ｖz）n、移動体の速度ベク
トルをｚ軸方向への速度を０と仮定し（△ｖpx,△ｖpy,
0）とする。移動体から見た衛星の相対速度ベクトルＶn
は
【００５４】
【数１５】
【００５５】で求められる。また、ｎ番目の衛星の位置
座標を（Ｘn,Ｙn,Ｚn）とすると、移動体から見たｎ番
目の衛星方向の単位方位ベクトルｒnは
座標を（Ｘn,Ｙn,Ｚn）とすると、移動体から見たｎ番
目の衛星方向の単位方位ベクトルｒnは
【００５６】
【数１６】
【００５７】で表される。よって航法衛星８の相対的な
移動速度ベクトルの航法衛星方向成分はｒnとＶnの内積
であるから
移動速度ベクトルの航法衛星方向成分はｒnとＶnの内積
であるから
【００５８】
【数１７】
【００５９】のようになる。そして、この相対速度によ
るドップラーシフトＤnはｎ番目の航法衛星の搬送波周
波数をｆn、光速をｃとして
るドップラーシフトＤnはｎ番目の航法衛星の搬送波周
波数をｆn、光速をｃとして
【００６０】
【数１８】
【００６１】で求められる。さらに、内部発信器の誤差
を△ｆとすると（数１８）は
を△ｆとすると（数１８）は
【００６２】
【数１９】
【００６３】のようになる。測位に必要な衛星が２つ揃
っていれば、（数１９）についてｎ＝１、２の２つの式
が成り立つ。内部発信器の誤差△ｆを消去するように式
を整理すると
っていれば、（数１９）についてｎ＝１、２の２つの式
が成り立つ。内部発信器の誤差△ｆを消去するように式
を整理すると
【００６４】
【数２０】
【００６５】が得られる。（数２０）は、速度ベクトル
の始点を原点としたときにその終点を解にもつ。すなわ
ち、図９のように無数のベクトルの集合で表わされる。
の始点を原点としたときにその終点を解にもつ。すなわ
ち、図９のように無数のベクトルの集合で表わされる。
【００６６】以上のような方法で本実施例によれば、衛
星航法による現在位置特定を行うために必要な衛星が揃
っていない場合でも、２個の衛星からの電波から無数に
ある速度ベクトルを求めることができる。
星航法による現在位置特定を行うために必要な衛星が揃
っていない場合でも、２個の衛星からの電波から無数に
ある速度ベクトルを求めることができる。
【００６７】（実施例５）以下本発明の第５の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００６８】図１０は、本発明の第５の実施例における
位置検出装置の構成図である。図１０において、９は衛
星からの信号を受信し復調する受信装置、１０は車速セ
ンサで移動体の走行距離を検出し、その結果を演算部１
１に出力する。１１は演算部、１２はＣＤ−ＲＯＭ装置
で、蓄えられた地図情報を読み取り出力する。１３は演
算結果を出力する表示部である。図１１は同実施例にお
ける演算部１１の動作を示す流れ図である。以上のよう
に構成された位置検出装置において、以下本発明による
位置測定方法を図１１の処理の流れ図を用いて説明す
る。
位置検出装置の構成図である。図１０において、９は衛
星からの信号を受信し復調する受信装置、１０は車速セ
ンサで移動体の走行距離を検出し、その結果を演算部１
１に出力する。１１は演算部、１２はＣＤ−ＲＯＭ装置
で、蓄えられた地図情報を読み取り出力する。１３は演
算結果を出力する表示部である。図１１は同実施例にお
ける演算部１１の動作を示す流れ図である。以上のよう
に構成された位置検出装置において、以下本発明による
位置測定方法を図１１の処理の流れ図を用いて説明す
る。
【００６９】まず、ステップＳ２６で受信装置９で復調
した複数衛星の測定結果を入力する。次に、測位に必要
な衛星が揃っているかを判定し（ステップＳ２７）、通
常の測位で位置の決定に十分な精度が得られるような衛
星が揃っている場合は、測定結果より測位演算を行い、
現在位置、速度、測位誤差評価値を算出する（ステップ
Ｓ２８、ステップＳ２９）。また、この結果得られた速
度ベクトルを保存する（ステップＳ３０）。保存期間は
３０秒以内とする。この時間をこえたデータは更新す
る。累積された速度ベクトルによって、移動体の次の走
行の方向が推測できる。ステップ２７で、通常の測位で
十分な精度が確保できないような場合で、２個以上の衛
星が揃っていると判定した場合には、ステップＳ３１に
移り、２個の衛星からの測定結果をもとに速度成分演算
を行う。この演算方法については実施例４と同様であ
る。従って、求める速度ベクトルはこの速度成分を持っ
ていることになる。次に、図１０の車速センサ１０から
移動体の走行距離Ｌを入力する（ステップＳ３２）。次
にステップＳ３３に移り、ステップＳ３１で求めた成分
をもつ速度ベクトルから大きさがＬのものをえらぶ。ま
た、高さ方向の速度成分を０と見なすことで、図１２で
示すような２方向の速度ベクトルＶt1、Ｖt2が得られ
る。ステップ３０で保存した速度ベクトルの平均を求
め、この方向に移動体が移動しているという予測のもと
に、得られたＶt1、Ｖt2のうち平均の速度ベクトルが示
す方向に近い方を、現在の移動体の速度ベクトルとす
る。ステップ３３で最終的に得られた速度ベクトルの終
点を現在位置とし、この結果を出力する（ステップＳ３
４、ステップＳ３５）。
した複数衛星の測定結果を入力する。次に、測位に必要
な衛星が揃っているかを判定し（ステップＳ２７）、通
常の測位で位置の決定に十分な精度が得られるような衛
星が揃っている場合は、測定結果より測位演算を行い、
現在位置、速度、測位誤差評価値を算出する（ステップ
Ｓ２８、ステップＳ２９）。また、この結果得られた速
度ベクトルを保存する（ステップＳ３０）。保存期間は
３０秒以内とする。この時間をこえたデータは更新す
る。累積された速度ベクトルによって、移動体の次の走
行の方向が推測できる。ステップ２７で、通常の測位で
十分な精度が確保できないような場合で、２個以上の衛
星が揃っていると判定した場合には、ステップＳ３１に
移り、２個の衛星からの測定結果をもとに速度成分演算
を行う。この演算方法については実施例４と同様であ
る。従って、求める速度ベクトルはこの速度成分を持っ
ていることになる。次に、図１０の車速センサ１０から
移動体の走行距離Ｌを入力する（ステップＳ３２）。次
にステップＳ３３に移り、ステップＳ３１で求めた成分
をもつ速度ベクトルから大きさがＬのものをえらぶ。ま
た、高さ方向の速度成分を０と見なすことで、図１２で
示すような２方向の速度ベクトルＶt1、Ｖt2が得られ
る。ステップ３０で保存した速度ベクトルの平均を求
め、この方向に移動体が移動しているという予測のもと
に、得られたＶt1、Ｖt2のうち平均の速度ベクトルが示
す方向に近い方を、現在の移動体の速度ベクトルとす
る。ステップ３３で最終的に得られた速度ベクトルの終
点を現在位置とし、この結果を出力する（ステップＳ３
４、ステップＳ３５）。
【００７０】以上のように本実施例によれば、測位がで
きなくなった場合でも、２個の衛星の電波と移動体の移
動距離から現在位置を予測することができる。
きなくなった場合でも、２個の衛星の電波と移動体の移
動距離から現在位置を予測することができる。
【００７１】本実施例では速度ベクトルの保存期間を３
０秒以内としたがこの数字に限定するものではない。ま
た、移動体の移動距離Ｌを得るために車速センサを用い
たが、このセンサに限るものではなく、移動距離が得ら
れるものであればよい。
０秒以内としたがこの数字に限定するものではない。ま
た、移動体の移動距離Ｌを得るために車速センサを用い
たが、このセンサに限るものではなく、移動距離が得ら
れるものであればよい。
【００７２】（実施例６） 以下本発明の第６の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。図１３は本実施例の位置測定方法の処理の
流れ図である。実施例１、４または５と異なるのは、実
施例１の測位演算で説明した２個の衛星のかわり１個の
衛星を利用していることである。
ら説明する。図１３は本実施例の位置測定方法の処理の
流れ図である。実施例１、４または５と異なるのは、実
施例１の測位演算で説明した２個の衛星のかわり１個の
衛星を利用していることである。
【００７３】まず、ステップＳ３６で複数衛星の測定結
果を入力する。次に、測位に必要な衛星が揃っているか
を判定し（ステップＳ３７）、通常の測位で位置の決定
に十分な精度が得られるような衛星が揃っている場合
は、測定結果より測位演算を行う（ステップＳ３８）。
ステップＳ３７で、通常の測位で十分な精度が確保でき
ないような場合は、ステップＳ３９で２衛星測位で所定
の精度で測位ができるかを判定する。精度が得られる場
合は、ステップＳ４０に移り、現在位置が存在する領域
を算出し、速度ベクトルを推測する。これらの算出方法
は実施例１、４または５と同様である。ステップＳ３９
で精度が得られない場合は、２個の衛星にかわり１個の
衛星により、位置が存在する領域叉は速度成分を求める
処理を行う。先ず、ステップＳ４１に移る。現在のＧＰ
Ｓ時間が正しいとして実施例１と同様な直交座標系にお
いて、高さを仮定して式をたてると
果を入力する。次に、測位に必要な衛星が揃っているか
を判定し（ステップＳ３７）、通常の測位で位置の決定
に十分な精度が得られるような衛星が揃っている場合
は、測定結果より測位演算を行う（ステップＳ３８）。
ステップＳ３７で、通常の測位で十分な精度が確保でき
ないような場合は、ステップＳ３９で２衛星測位で所定
の精度で測位ができるかを判定する。精度が得られる場
合は、ステップＳ４０に移り、現在位置が存在する領域
を算出し、速度ベクトルを推測する。これらの算出方法
は実施例１、４または５と同様である。ステップＳ３９
で精度が得られない場合は、２個の衛星にかわり１個の
衛星により、位置が存在する領域叉は速度成分を求める
処理を行う。先ず、ステップＳ４１に移る。現在のＧＰ
Ｓ時間が正しいとして実施例１と同様な直交座標系にお
いて、高さを仮定して式をたてると
【００７４】
【数２１】
【００７５】が成り立つ。このとき、予測位置と真値と
の誤差を（△ｘ0,△ｙ0,０）、衛星の位置座標を（Ｘ1,
Ｙ1,Ｚ1）、衛星までの距離をｒ1、現在の時刻をｔk、
衛星が示す時間をｔ1、光速をｃとする。△ｘ0,△ｙ0が
ｒ1と比較し十分に小さいことから、近似的に
の誤差を（△ｘ0,△ｙ0,０）、衛星の位置座標を（Ｘ1,
Ｙ1,Ｚ1）、衛星までの距離をｒ1、現在の時刻をｔk、
衛星が示す時間をｔ1、光速をｃとする。△ｘ0,△ｙ0が
ｒ1と比較し十分に小さいことから、近似的に
【００７６】
【数２２】
【００７７】が求められる。（数２２）で表される直線
上に現在位置を限定することができるが、実際は、この
直線の位置に誤差が含まれる。誤差要因としては、実施
例１と同様な伝搬路の誤差や、高さの誤差の他に、内部
発振器の誤差がある。次にステップＳ４２で、これらの
誤差による直線の位置の変化を評価する。伝搬路の誤差
については実施例１と同様に（数６）の関係が成り立
つ。但し、衛星の数が１個なのでｎ＝１である。次に、
高さ誤差による直線の位置の変化を図１４を使用して説
明する。予測した高さで測位したときの移動体の位置を
ｐ1、実際の移動体の位置をｐ2、また、衛星の位置をＰ
とする。（数２２）で表される直線は、移動体と衛星を
通る平面と垂直な直線であるから、△εhの大きさだけ
ｐ2をとおる位置に平行移動する。△εhは、予測した高
さの誤差を△ｚh、衛星の仰角をφとし、Δｚhに比べて
ｒ1が十分に大きいとすれば
上に現在位置を限定することができるが、実際は、この
直線の位置に誤差が含まれる。誤差要因としては、実施
例１と同様な伝搬路の誤差や、高さの誤差の他に、内部
発振器の誤差がある。次にステップＳ４２で、これらの
誤差による直線の位置の変化を評価する。伝搬路の誤差
については実施例１と同様に（数６）の関係が成り立
つ。但し、衛星の数が１個なのでｎ＝１である。次に、
高さ誤差による直線の位置の変化を図１４を使用して説
明する。予測した高さで測位したときの移動体の位置を
ｐ1、実際の移動体の位置をｐ2、また、衛星の位置をＰ
とする。（数２２）で表される直線は、移動体と衛星を
通る平面と垂直な直線であるから、△εhの大きさだけ
ｐ2をとおる位置に平行移動する。△εhは、予測した高
さの誤差を△ｚh、衛星の仰角をφとし、Δｚhに比べて
ｒ1が十分に大きいとすれば
【００７８】
【数２３】
【００７９】で求められる。次に、内部発振器の誤差に
よる伝搬時間の誤差Δｔを次のように評価する。以前に
測定できたときの最新の測位時刻をｔj、現在の時刻を
ｔkとする。時刻ｔjのときの測定結果であるＧＰＳ時間
の誤差を△ｔj、内部発振器の誤差を△ｆjとする。ま
た、内部発振器の誤差が時間とともに一定の割合αで増
加するとすると△ｔは
よる伝搬時間の誤差Δｔを次のように評価する。以前に
測定できたときの最新の測位時刻をｔj、現在の時刻を
ｔkとする。時刻ｔjのときの測定結果であるＧＰＳ時間
の誤差を△ｔj、内部発振器の誤差を△ｆjとする。ま
た、内部発振器の誤差が時間とともに一定の割合αで増
加するとすると△ｔは
【００８０】
【数２４】
【００８１】で求められる。この時間の誤差Δｔによ
り、衛星までの疑似距離が（Δｔ＊ｃ）だけ変わる。こ
れにともなう直線の位置の変化量Δεtは、衛星の仰角
をφとすると
り、衛星までの疑似距離が（Δｔ＊ｃ）だけ変わる。こ
れにともなう直線の位置の変化量Δεtは、衛星の仰角
をφとすると
【００８２】
【数２５】
【００８３】で求められる。以上のような誤差によっ
て、（数２２）で表される直線の位置の最大の変化量Δ
εは
て、（数２２）で表される直線の位置の最大の変化量Δ
εは
【００８４】
【数２６】
【００８５】で求めれる。従って、図１３のステップＳ
４３で求める位置が存在する領域は
４３で求める位置が存在する領域は
【００８６】
【数２７】
【００８７】で表される２つの直線ではさまれた領域と
なる。次に、ステップＳ４４に移り速度成分演算を行
う。速度成分の算出方法は実施例１と同様に（数１９）
で求められる。但し、ｎ＝１であるため、内部発振器の
誤差△ｆが残る。△ｆは
なる。次に、ステップＳ４４に移り速度成分演算を行
う。速度成分の算出方法は実施例１と同様に（数１９）
で求められる。但し、ｎ＝１であるため、内部発振器の
誤差△ｆが残る。△ｆは
【００８８】
【数２８】
【００８９】で表されるように、測位できた時点からの
経過時間に伴って大きくなる。ステップＳ４５で結果を
出力する。
経過時間に伴って大きくなる。ステップＳ４５で結果を
出力する。
【００９０】以上のように本実施例によれば、１個の衛
星からでも現在位置が存在する領域と速度成分を求める
ことができる。但し、１個以上の衛星がある場合の衛星
の選択方法は示さなかったが、実施例２または３と同様
の評価で選択することができる。
星からでも現在位置が存在する領域と速度成分を求める
ことができる。但し、１個以上の衛星がある場合の衛星
の選択方法は示さなかったが、実施例２または３と同様
の評価で選択することができる。
【００９１】
【発明の効果】以上のように本発明は、通常の測位で十
分な精度が確保できないような場合でも、１個以上の衛
星が揃っていれば、２つの直線にはさまれた領域に位置
を限定することができる。さらに、現在位置の存在領域
が最小になるような衛星を選択することで、より小さい
範囲に限定できる。また、速度成分が求められること
で、移動体の移動距離が得られれば、現在位置をさらに
限定することができる。
分な精度が確保できないような場合でも、１個以上の衛
星が揃っていれば、２つの直線にはさまれた領域に位置
を限定することができる。さらに、現在位置の存在領域
が最小になるような衛星を選択することで、より小さい
範囲に限定できる。また、速度成分が求められること
で、移動体の移動距離が得られれば、現在位置をさらに
限定することができる。
【図１】本発明の第１乃至４の実施例における位置検出
装置の構成図
装置の構成図
【図２】本発明の第１の実施例における位置測定方法の
流れ図
流れ図
【図３】本発明の第２の実施例における位置測定方法を
説明する概念図
説明する概念図
【図４】本発明の第２の実施例における位置測定方法の
流れ図
流れ図
【図５】本発明の第２の実施例における衛星選択方法の
流れ図
流れ図
【図６】本発明の第３の実施例における衛星選択方法の
流れ図
流れ図
【図７】本発明の第４の実施例における位置測定方法の
流れ図
流れ図
【図８】本発明の第４の実施例における方位測定方法を
説明する概念図
説明する概念図
【図９】本発明の第４の実施例において得られた速度成
分を説明する概念図
分を説明する概念図
【図１０】本発明の第５の実施例における位置検出装置
の構成図
の構成図
【図１１】本発明の第５の実施例における位置測定方法
の流れ図
の流れ図
【図１２】本発明の第５の実施例における速度ベクトル
の決定方法を説明する概念図
の決定方法を説明する概念図
【図１３】本発明の第６の実施例における位置測定方法
の流れ図
の流れ図
【図１４】本発明の第６の実施例における直線の位置の
変化を説明する概念図
変化を説明する概念図
【図１５】本発明の従来の実施例における位置検出装置
の構成図
の構成図
【図１６】本発明の従来の実施例における位置測定方法
の流れ図
の流れ図
１ 受信装置 ２ ＣＤ−ＲＯＭ装置 ３ 演算部 ４ 表示部 ５ 移動体 ６ 航法衛星 ７ 移動体 ８ 航法衛星 ９ 受信装置 １０ 車速センサ １１ 演算部 １２ ＣＤ−ＲＯＭ装置 １３ 表示部 １４ 受信装置 １５ ＣＤ−ＲＯＭ装置 １６ 表示部 １７ 演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−12287（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−11560（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−265364（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 21/00 - 21/24 G01C 23/00 - 25/00 G01S 5/00 - 5/14
Claims (6)
- 【請求項１】 航法衛星からの信号を受信し、この信号
が示す時刻を測定する受信装置と、この測定結果より現
在位置と速度を算出する測位演算手段と、この測位演算
結果を外部に出力する出力部を備えたＧＰＳ受信機にお
いて、２個以上の衛星について測定結果が得られた場
合、２個の衛星から求められた予測位置の高度を正しい
と仮定することにより１直線上に位置を限定し、誤差に
よって前記直線の位置の変化を評価し、この位置変化の
最大ずれに相当する２つの直線にはさまれた領域を測位
結果とする位置測定方法。 - 【請求項２】 ２個の衛星の測定結果と予測位置の高度
を正しいと仮定して、誤差による２つの直線にはさまれ
た領域を現在位置の存在領域とする測位において、２個
以上の測定できた衛星の内で２個の衛星を選ぶ組み合わ
せについて、前記存在領域の大きさを評価し、この評価
が最小となる２個の衛星を選択する請求項１に記載の位
置測定方法。 - 【請求項３】 ２つの直線の距離が最小となるような２
個の衛星を選択する請求項２に記載の位置測定方法。 - 【請求項４】 受信装置により搬送波のドップラーシフ
トを測定し、衛星と移動体を通る平面に垂直な方向の速
度成分を算出する請求項１、２、３のいずれかに記載の
位置測定方法。 - 【請求項５】 ドップラーシフトにより算出した衛星と
移動体を通る平面に垂直な方向の速度成分と、別に測定
した移動体の移動距離とから、２つの速度ベクトルの候
補を算出し、以前に測定した速度ベクトルをもとに、現
在の移動体の速度ベクトルとして前記候補から選択し、
この選択した速度ベクトルと経過時間により移動体の現
在位置を算出する請求項４に記載の位置測定方法。 - 【請求項６】 ２個以上の衛星による測位で所定の精度
で位置を限定できない場合に、以前に測定した時刻と内
部発振器の周波数を用いるとともに、仮定したＧＰＳ時
間と内部発振器の誤差を評価し、請求項１に記載の２個
の衛星から１個の衛星に変えて位置の存在する範囲を限
定する、または速度ベクトルを推測する請求項１、４ま
たは５に記載の位置測定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12365894A JP3019719B2 (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 位置測定方法 |
| US08/281,215 US5563608A (en) | 1993-07-27 | 1994-07-27 | Position measuring system and method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12365894A JP3019719B2 (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 位置測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07332990A JPH07332990A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3019719B2 true JP3019719B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=14866077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12365894A Expired - Fee Related JP3019719B2 (ja) | 1993-07-27 | 1994-06-06 | 位置測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3019719B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3656144B2 (ja) * | 1996-02-21 | 2005-06-08 | アイシン精機株式会社 | Ｇｐｓ衛星を利用する測位装置 |
| JP3290133B2 (ja) * | 1998-04-21 | 2002-06-10 | 株式会社ケンウッド | カーナビゲーションシステム |
| JP2001124572A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-05-11 | Nippon Seiki Co Ltd | 車両用ナビゲーション装置 |
| EP1677124B1 (en) * | 2004-12-31 | 2012-12-19 | Alcatel Lucent | System and method for improving GPS signal processing in a mobile phone by using MEMS |
| JP5222814B2 (ja) * | 2009-09-04 | 2013-06-26 | クラリオン株式会社 | 測位方法および装置 |
-
1994
- 1994-06-06 JP JP12365894A patent/JP3019719B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07332990A (ja) | 1995-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |