JP3127042B2

JP3127042B2 - 高機能測位端末装置

Info

Publication number: JP3127042B2
Application number: JP04155545A
Authority: JP
Inventors: 功次山脇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-01
Filing date: 1992-05-01
Publication date: 2001-01-22
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JPH05346459A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、位置座標が正確に知
られた複数の測距信号源から時間的に同期して送信され
た測距信号の伝搬時間に測距信号の伝搬速度を掛けるこ
とにより算出される複数の測距信号源・受信機間レンジ
を主要な測定データとし、かつ地図または高度計により
得られる受信機の地球表面からの高度、測位較正基準点
との位置関係から測定される位置座標または測距信号源
より測距信号が送信される時刻基準と受信機が測距信号
の伝搬時間を測定するための時刻基準とのずれ、即ちク
ロック・オフセットから成る３種の測定値を補正用測定
データとして、時々刻々に変化する上記測距信号の受信
環境やさまざまな運用条件に対応して高精度な測位情報
を提供することを目的とする高機能測位端末装置に関す
る。さらに具体的には、たとえば船舶、航空機、自動車
などの航法援助システムとして米国が開発整備を推進し
ているＮＡＶＳＴＡＲ／ＧＰＳの測距衛星の測距電波を
受信して受信端末装置の位置を決定する際、測距電波の
到達時間より測定される測距電波源・受信機間レンジの
中から最良の測定精度が得られる組み合わせの測定レン
ジ・データを取捨選択して用いることはせず、利用可能
なすべての測定レンジ・データを有効に使用すると共
に、利用可能であれば上記補正用測定データ（測定高
度、測定位置座標および測定レンジ・オフセット）を用
いて、最良の測位精度を達成すると同時に、高度やレン
ジ・オフセット等の補正用データの測定が一時的に中断
することがあっても、既に保存されている最新の補正用
測定データを有効に利用して、測距電波数が少なくなっ
た場合や測距電波源の幾何学的配置関係が測位精度上不
利な場合でも適切な測位精度を維持するように配慮され
ており、さらに電波だけでなく光波や音波などの利用に
よりロボットなどの限定域の航法にも適用可能な高機能
測位端末装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】位置座標が正確に知られた複数の測距信
号源から送信された測距信号の伝搬時間を利用する測位
の分野において、現在最も有望視されている航法援助シ
ステムはＮＡＶＳＴＡＲ／ＧＰＳ（以下では、これを単
にＧＰＳと呼ぶ）である。

【０００３】ＧＰＳの基本的な測位方式では、ＧＰＳ衛
星が測距電波を送信する時刻基準と受信機が測距電波を
受信して測距電波の伝搬時間を測定する際の時刻基準に
ずれ（以下では、このずれをクロック・オフセットと呼
ぶ）がある、すなわち非同期型のレンジ測定法であるた
めに、伝搬時間より決定されたレンジには上記クロック
・オフセットに起因するレンジ・オフセット（以下では
これをレンジ偏位と呼ぶことがある）が含まれる。従っ
て、測位計算では受信機の位置座標と同時に上記のレン
ジ偏位を決定しなければならないため、３次元測位が可
能となるには少なくとも４つ衛星に関するレンジ・デー
タが測定される必要があり、受信機の高度などのデータ
が利用できる場合でも３つのレンジ・データが必要であ
る。

【０００４】ところで、ＧＰＳでは最終的に配備される
衛星数が２４機であるため、航空機や船舶などの視界に
制約の少ない運用環境では、概ね６機を越えるＧＰＳ衛
星からの測距電波を常時受信することができる。従っ
て、このような運用条件では３次元測位機能が中断する
ことはまれであり、また良好な測位精度が得られる配置
関係にある衛星を選択して高精度な測位精度を維持する
ことができる。

【０００５】しかし、市街地や山間部などの陸上運用で
は視界を遮る障害物が多いため、良好な測位精度の得ら
れる配置関係にある衛星を選択することのできなくなる
頻度が増加するばかりか、最小必要な測距電波数の受信
も不可能となり、頻繁に測位機能の中断する可能性が高
くなる。このため、２４機程度の衛星を配置する現状の
ＧＰＳ整備計画では、市街地などの陸上運用において高
精度な測位を維持することはやや困難であると予想され
る。

【０００６】また、従来のＧＰＳ測位方式では、良好な
測位精度を達成するために、測距衛星・受信機間単位ベ
クトルを用いて、すべての衛星組み合わせに対する測位
劣化指標（以下ではこれをＤＯＰと呼ぶ）を算出して、
最小のＤＯＰとなる配置関係にある衛星レンジ・データ
を選択し、測位計算に適用していた（以下ではこの測位
処理方式を最適選定法と呼ぶ）。しかし上記の最適選定
法では、受信した測距信号数が増加しても計算処理の量
が増加するだけであり、多数の測定レンジ・データを利
用して不規則なレンジ誤差を統計的に低減するといった
測位精度上の効果は期待できなかった。

【０００７】さらに、ＧＰＳのような非同期型の測位方
式では、低仰角の衛星からの測距電波の受信ができなく
なると、たとえ天頂近傍に多くの衛星があっても、理論
的にはレンジ偏位や鉛直方向位置の高精度な測定が困難
になる。従って、市街地や山間部で高精度な測位精度を
維持するには、受信機の高度データを使用して、その測
位機能を２次元測位に限定せざるを得なかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、将
来の最も有望な測位システムであるＧＰＳと言えども、
陸上車両への利用においては、特に市街地で受信可能な
視野が制限されるために、衛星配置上の制約が増大し測
距電波の受信数が減少することから、測位精度の著しい
劣化と測位中断頻度の増加が予想された。逆に、通信衛
星や気象衛星等のＧＰＳ衛星以外の衛星からの測距電波
が受信できるようになり、測距電波源が大幅に増加する
場合は、これらから得られるレンジ・データを最適に活
用して最良の測位精度を達成する簡便な手段が必要とな
った。

【０００９】市街地や山間部等でのＧＰＳ測位方式の測
位精度上の弱点を大幅に改善する方法として、まず高度
データを測距データの代替として利用するいわゆる２次
元測位方式の併用が有効である。また、同類の代替デー
タとして市街地道路などに配置された路上電波局などの
位置座標が利用できるならば、これを測位較正基準点と
して、市街地での測位機能の中断頻度を低減したり、高
度データやレンジ偏位に係わる誤差パラメータを補正す
る情報として活用することができる。さらに、衛星との
双方向通信により、測距電波源・受信機間のクロック・
オフセットが推定できるならば、上記レンジ偏位を直接
に補正することも可能となる。

【００１０】この発明が解決しようとする課題は、これ
らの情報をフルに活用して最良の測位精度を維持するた
めに、利用可能なすべての測定レンジ・データを適用す
る手段および方式と、上記高度データや上記測位較正基
準点の利用による２次元測位方式や測位較正方式と、何
らかの方法で測定した上記クロック・オフセットの利用
による同期型測位方式を統合して、変動する受信環境や
様々な運用条件に対応できる手段と機能を具備する高機
能な測位端末装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】位置座標が正確に知られ
た複数の測距信号源の送信する測距信号の伝搬時間を測
定して、前記測距信号を受信する受信機の位置座標を幾
何学的に決定する測位方式において、前記受信機に内蔵
されたクロックが維持する時刻を基準として測定した前
記測距信号の伝搬時間から求められる測距信号源・受信
機間の測定レンジと前記受信機が算出した最新の計算位
置座標を用いて求められる測距信号源・受信機間の計算
レンジとの差であるレンジ偏差を決定するレンジ偏差決
定手段と、測位基準となる地図上での３次元位置座標の
すべての成分あるいは一部の成分が既知である測位較正
基準点と前記受信機との幾何学的な位置関係より前記受
信機の位置が正確に測定されるとき、これを最新の測定
位置座標として保存かつ使用して、前記測定位置座標と
前記受信機が算出する最新の計算位置座標との差である
測位較正基準偏差を決定する測位較正基準偏差決定手段
と、測位基準となる地図上での地球表面上の前記受信機
の位置が既知であるとき、地球表面上の前記位置から地
球中心までの距離が求められ、かつ前記受信機から地球
表面上の前記位置までの高度が測定される場合は、これ
を最新の測定高度として保存かつ使用して、前記受信機
から地球中心までの測定地心レンジと前記受信機が算出
する計算位置座標の最新の値を用いて求められる計算地
心レンジとの差である高度偏差を決定する高度偏差決定
手段と、前記測距電波源が前記測距信号を送信する時刻
基準と前記受信機の前記クロックが維持する時刻基準と
の時間差、即ちクロック・オフセットが測定される場合
は、前記クロック・オフセットに測距信号の伝搬速度を
掛けて算出される値を最新の測定レンジ・オフセットと
して保存かつ使用して、測定レンジ・オフセットと計算
レンジ・オフセットとの差であるレンジ・オフセット偏
差を決定するレンジ・オフセット偏差決定手段と、前記
測定位置座標、前記測定高度および前記測定レンジ・オ
フセットからなる補正用測定データの各誤差の標準偏差
と前記測定レンジの誤差の標準偏差との偏差比率と、前
記補正用測定データの各々が測定によって取得され、最
新の測定データとして保存した時点からの経過時間およ
び保存した時点からの前記補正用測定データの予想され
る変動量の分散値を用いて定義されたパラメータである
誤差特性係数を決定する誤差特性係数決定手段と、前記
受信機と前記測距電波源とを結ぶ方向の単位ベクトル並
びに前記誤差特性係数を用いて、前記レンジ偏差、前記
測位較正基準偏差、前記高度偏差および前記レンジ・オ
フセット偏差から成る測定データ偏差値と、前記受信機
が算出した最新の計算位置座標と前記受信機の真の位置
座標との偏差即ち位置偏差、および前記受信機が算出し
た最新の計算レンジ・オフセットと真のレンジ・オフセ
ットとの偏差即ちレンジ・オフセット偏差から成る測位
計算データ偏差値との関係を規定する回帰モデルを構成
し、前記受信機の前記計算位置座標および計算レンジ・
オフセットを最良に更新する最適測位計算処理手段を具
備して成り、前記測定レンジ数の増減、前記補正用測定
データの有無、測定データの誤差の統計的性質および補
正用データの測定の頻度に関わらず、統計的処理によっ
て最良の測位精度の達成を可能とする高機能測位端末装
置である。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。

【００１３】図１は、この発明の一実施例である高機能
測位端末装置（以下では単に本装置、または受信の位置
を示す場合は受信機と呼ぶ）の利用形態の一例を示すも
ので、本装置は船舶、航空機、自動車等の広範囲に移動
する乗り物に搭載されるか、または人（以下では本装置
を利用する乗り物や人を総称してユーザと呼ぶ）が携帯
して、ＧＰＳ衛星等から送信された測距電波だけでな
く、ユーザ高度データや特定の場所に定義された測位較
正基準点との位置関係データ、またはＧＰＳ衛星とユー
ザ装置とのクロック・オフセットの推定データを利用す
ることによりユーザの位置を決定する機能を有するもの
である。

【００１４】もちろん、測距信号の手段としては電波だ
けでなく光波等のあらゆる電磁波や音波の利用も可能で
あるが、本装置の構成形態、測位処理の方式と手段は、
信号の受信処理を行うハードウェアを除き、上記の信号
伝達手段にほとんど左右されない。従って、以下では測
距信号伝達手段を電波に限定してこの発明の実施例を説
明するが、この発明の応用においては測距信号伝達手段
を図１に示すような電波に限定するものではない。

【００１５】また、測距信号源としても衛星だけでなく
一般の建物、タワー、電柱、交通信号灯等に装着された
電波や音波等の信号源あるいは中継手段が考えられ、こ
の場合は空港や港湾での船舶や航空機の交通管制のため
の測位手段、限定された作業域でのロボット等の航法手
段としての利用形態も考えられる。図１においては、本
装置の一実施例として測距信号源をＧＰＳ衛星とした
が、この発明においては測距信号源をＧＰＳ衛星に限定
する理由はなく、測距信号を送信または中継する手段が
提供されるならば、測距信号源として通信衛星や放送衛
星、あるいは上記のタワーや交通信号灯であってもよ
い。利用形態についても、図１では自動車等の乗り物の
広域航法手段に限定して記述されているが、たとえば限
定域で作業を行うロボットの制御に利用する形態も考え
られる。

【００１６】図２はこの発明の一実施例に係わる本装置
の機能構成を示すものである。以下ではこれらの図を参
考にして説明する。

【００１７】まず図１を参考にして説明するならば、こ
の発明の一実施例に係わる高機能測位端末装置１の基本
的な測定値は、測距電波源２から同期して送信されたＮ
個の測距電波の到達時刻であり、本装置はこれにより内
蔵する自分のクロックの時刻基準からの経過時間Ｔ
_ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）、即ちクロック・オフセッ
トがなければ測距電波の伝搬時間となる測定値をそれぞ
れの測距電波に対して測定する。これらに電波伝搬速度
Ｃを掛けることにより、測距電波源・受信機間の擬似レ
ンジＳ_１が算出される。ただし、数式の形式上の都合の
ため、ここでは擬似レンジを測距電波源・受信機間の実
際のレンジＰ_１からクロック・オフセットによって生じ
るレンジ偏位Ｑを引いた値、即ち

【００１８】

【数１】とする。また、地球中心を原点として、ユーザの位置ベ
クトルをＲ、第ｉ番衛星の位置ベクトルをＬ_１とすれ
ば、第ｉ番衛星とユーザを結ぶ方向の単位ベクトルｍ_１
は、

【００１９】

【数２】で示されるから、第ｉ番衛星までの擬似レンジＳ_１の変
分δＳ_１とユーザ位置ベクトルＲおよびレンジ偏位Ｑの
変分δＲおよびδＱの関係は、

【００２０】

【数３】となることが容易に導かれる。ただし、記号・はベクト
ルの内積、添字^Ｔは行列またはベクトルの転置を意味す
る。また、ここではすべてのベクトルはユーザ位置での
鉛直方向（Ｕ／Ｄ）、東西方向（Ｅ／Ｗ）および北南方
向（Ｎ／Ｓ）を成分とする局地水平座標軸で表現するも
のとする。さらに、実際の測位計算では変分δＳ_１は測
定値と計算値の差であり、後述するようにＲとＱの更新
に必要なδＲとδＱの算出に使用される。

【００２１】つぎに、位置座標の既知な特定の地点の近
傍を通過したとき、通過信号の印可等により本装置１の
位置座標を正確に入力できるならば、これを測位較正情
報源３として、２次元測位における高度データや同期型
測位におけるレンジ偏位データ等の間欠的な補正手段と
してを利用することができる。そこで、測位較正情報源
３が示す位置座標と本装置１が示す位置座標の差δＲ_ｃ
が求められ、これが上記の局地水平座標系において、

【００２２】

【数４】と表現されるならば、以下の関係式

【００２３】

【数５】が与えられる。

【００２４】また、地図情報や高度計等により受信機の
高度、即ち鉛直方向の位置が規定できる高度情報源４が
利用できるならば、地球中心・ユーザ間レンジ、即ち測
定地心レンジＰ_ｈが求められる。そこで、Ｐ_ｈと最新の
ユーザ位置ベクトルＲから計算される地球中心・ユーザ
間レンジ、即ち計算地心レンジとの差をδＰ_ｈとすれ
ば、

【００２５】

【数６】が与えられる。

【００２６】さらに、測距電波源・受信機間のクロック
・オフセット・データを提供するクロック同期情報源５
が利用できるならば、クロック同期情報源５より得られ
る測定レンジ偏位と最新の計算レンジ偏位の差δＱ_ｍを
用いて、レンジ偏位誤差を直接に修正することができ
る。そこで、上記のδＱ_ｍとレンジ偏位の変分δＱは以
下の式で関係付けられる。

【００２７】

【数７】

【００２８】この発明の一実施例に係わる高機能測位端
末装置１の基本機能構成図は図２に示されている。

【００２９】まず、誤差特性係数決定手段６では、本装
置１に入力される各種測定データの統計的性質から、最
適測位計算処理手段１１の最良の計算処理を可能とする
ために使用する誤差特性係数を作成する。

【００３０】説明を簡略にするため、いま、すべての測
距信号源・受信機間レンジ・データ、即ち測定レンジの
測定誤差の平均値を零、その標準偏差をσ_ｒとする。そ
して、高度データ、測位較正データの３成分およびレン
ジ偏位測定データの測定誤差の平均値も零とし、それら
の標準偏差σ_ｈ、σ_ｘ、σ_ｙ、σ_ｚ、およびσ_ｃをそれ
ぞれ以下の比例関係で表現するものとする。

【００３１】

【数８】

【００３２】

【数９】

【００３３】

【数１０】

【００３４】

【数１１】

【００３５】

【数１２】ここで、係数κ_ｈ、κ_ｘ、κ_ｙ、κ_ｚ、およびκ_ｃはレ
ンジ・データの測定誤差の標準偏差σ_ｒに対する各標準
偏差の比例係数であり、前記誤差特性係数と同義であ
る。ところで、これらの誤差特性係数は補正用測定デー
タの誤差レベルを示すものであり、測定が中断して測定
値が更新されない場合は中断時間とともに増加するもの
である。即ち、測定によって更新されない場合は、保存
されている測定データの不確かさが増大するものとみな
すことになる。

【００３６】そこで、この発明の一実施例として、上記
補正用測位データの測定直後の誤差特性係数、即ちバイ
アス項をそれぞれκ_ｈ０、κ_ｘ０、κ_ｙ０、κ_ｚ０、お
よびκ_ｃ０、これらの係数の時間的変化率、即ち１次項
をそれぞれκ_ｈ１、κ_ｘ１、κ_ｙ１、κ_ｚ１およびκ
_ｃ１とし、上記のバイアス項と１次項が統計的に独立で
あるとすれば、それぞれの測定中断時間ｔ_ｈ，ｔ_ｘ、ｔ
_ｙ，ｔ_ｚおよびｔ_ｃでの誤差特性係数は、

【００３７】

【数１３】

【００３８】

【数１４】

【００３９】

【数１５】

【００４０】

【数１６】

【００４１】

【数１７】なる数式で表現される。ただし、計算処理上、これらの
係数には上限値を設けることが望ましい。従って、それ
ぞれの測位中断時間が増大して（１３）〜（１７）式の
値が上限値を越えた場合、それぞれの誤差特性係数をこ
れら上限値に設定するものとする。

【００４２】上述の説明をさらに明確にするために、例
えば（１７）式に関する具体的な数値を検討してみよ
う。

【００４３】いま、仮に測定レンジ誤差の標準誤差を３
メートル、測定レンジ・オフセット誤差の標準偏差を
４．５メートル、本装置１内蔵のクロック安定性を１×
１０^−１０とすれば、

【００４４】

【数１８】となる。従って、ｔ_ｃが１５０秒であれば、κ_ｃは約
２．１となる。

【００４５】また、位置座標や高度が急激に変化する場
合は、直ちに上限値に達するように上記時間的変化率を
大きく設定すればよい。

【００４６】以上の例のように、すべての誤差特性係数
は誤差の性質に応じた時間関数として定義することがで
きる。

【００４７】つぎに、レンジ偏差決定手段７では、測距
電波源２から送信された測距電波を受信し、測距電波の
伝搬時間、測距電波に重畳されたＧＰＳ衛星の軌道デー
タおよび最適測位計算処理手段１１において算出された
最新の位置ベクトルＲおよびレンジ偏位Ｑを用いて、

【００４８】

【数１９】よりレンジ偏差δＳ_１を計算する。ただし、Ｓ_ｍ１は測
定されたレンジ・データ、Ｓ_１は（１）式により計算さ
れる計算上の擬似レンジである。

【００４９】また、測位較正基準偏差決定手段８では、
測位較正情報源３から得た基準位置座標データおよび最
適測位計算処理手段１１において算出された最新の位置
ベクトルＲを用いて（４）式の位置偏差ベクトルδＲ_ｃ
を算出し、後述する最小自乗法処理に適用する回帰モデ
ルを単純に表現するために、４次元ベクトル

【００５０】

【数２０】を定義すれば、（５）式の関係は

【００５１】

【数２１】

【００５２】

【数２２】

【００５３】

【数２３】なる式で置き換えられる。従って、δＳ_ｘ，δＳ_ｙおよ
びδＳ_ｚはレンジ偏差δＳ_１と同一の標準偏差を持つ不
規則変数として扱える。

【００５４】高度情報源４より得られる高度データが使
用できる場合は、高度偏差決定手段９が利用される。こ
の場合、（６）式にレンジ偏差δＳ_１と同一の標準偏差
を持つ不規則変数δＳ_ｈを適用して、（２１）式と類似
の関係式

【００５５】

【数２４】が導出される。

【００５６】クロック同期情報源５より得られる測定さ
れたクロック偏位が使用できる場合は、レンジ・オフセ
ット偏差決定手段１０が利用される。この場合、（７）
式にレンジ偏差δＳ_１と同一の標準偏差を持つ不規則変
数δＳ_ｃを適用して、

【００５７】

【数２５】が導出される。

【００５８】以上、レンジ偏差決定手段７、測位較正基
準偏差決定手段８、高度偏差決定手段９およびレンジ・
オフセット偏差決定手段１０を使用して導出した数値よ
り、（１９）式と（２１）〜（２５）式の左辺で表され
る各種測定データの偏差とユーザ位置ベクトルＲおよび
レンジ偏位Ｑの変分δＲおよびδＱの関係は、以下の回
帰モデルによって表現される。

【００５９】

【数２６】

【００６０】

【数２７】

【００６１】

【数２８】ただし、添字Ｎは測距データ数、εは残差ベクトルであ
る。

【００６２】さて、残差ベクトルεの自乗和が最小とな
る意味で最適であるＸの変分δＸは、

【００６３】

【数２９】より求められることは周知のことであるから、最適測位
計算処理手段１１では、

【００６４】

【数３０】によってＸが更新される。ただし、（）^−１は逆行列
を意味する。

【００６５】以上、測定された各種のデータと計算され
た各種のデータとの偏差を用いて、受信機の位置とレン
ジ偏位を更新する高機能かつ汎用的な測位方式とその手
段を理論的に詳述したが、測定データがない入力につい
ては、これに対応する関係を（２７）式から削除するこ
とも考えられる。一例として、高度とレンジ偏位の測定
データがない場合を考えると、（２７）式および（２
８）式は、

【００６６】

【数３１】

【００６７】

【数３２】となり、計算処理が簡略になる。しかし、この場合の測
位精度は対応する誤差特性係数を上限値まで大きくした
場合と同じである。従って、本装置を搭載する移動体の
運動状態や本装置内蔵のクロックの特性を測位補正計算
処理に有効利用していないことになり、測位計算精度は
低下する。

【００６８】

【発明の効果】測距信号源として、ＧＰＳ衛星だけでな
く通信衛星や地上設備など多種多様な手段が測距信号源
あるいは測位較正手段として利用できるようになると、
従来の固定した測位方式・手段では最良の測位性能を達
成するのに不便であった。また、市街地等の陸上での運
用においては、測距電波の受信に空間的な制約が加わる
ため、測位精度の著しい劣化と、場合によっては測位機
能の中断が頻繁に生じる可能性があった。

【００６９】しかるに、この発明によれば、従来の測位
端末装置に有りがちな上記の問題を、例えば最小自乗法
を適用した測位計算処理の方式において根本的に解消す
るとともに、通信衛星を利用した同期型の測位方式、地
上のサインポストなどの位置座標を提供する設備を利用
した測位補正、および高度データを利用した２次元測位
を、端末装置の構成と計算処理方式において統合するこ
とにより、変化する運用環境に最適に適合する高機能測
位端末装置を実現する。もちろん、達成できる測位精度
は方式において最良の高機能測位端末装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例である高機能測位端
末装置と各種測位補正情報源との関係とその利用形態を
示すものである。

【図２】図２はこの発明の一実施例である高機能測位端
末装置の機能的構成を示したものである。

【符号の説明】

１…高機能測位端末装置、２…測距電波源、３…測位較
正情報源、４…高度情報源、５…クロック同期情報源、
６…誤差特性係数決定手段、７…レンジ偏差決定手段、
８…測位較正基準偏差決定手段、９…高度偏差決定手
段、１０…レンジ・オフセット偏差決定手段、１１…最
適測位計算処理手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−882（ＪＰ，Ａ) 特開平２−176587（ＪＰ，Ａ) 特開平３−291584（ＪＰ，Ａ) 特開平４−265879（ＪＰ，Ａ) 特開平４−369492（ＪＰ，Ａ) 山脇功次，「最小自乗推定に基づく衛星測位の精度解析」，日本航空宇宙学会誌，1992年10月，第40巻，第465号，ｐｐ．543−552 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/14 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】位置座標が正確に知られた複数の測距信号
源の送信する測距信号の伝搬時間を測定して、前記測距
信号を受信する受信機の位置座標を幾何学的に決定する
測位方式において、前記受信機に内蔵されたクロックが維持する時刻を基準
として測定した前記測距信号の伝搬時間から求められる
測距信号源・受信機間の測定レンジと前記受信機が算出
した最新の計算位置座標を用いて求められる測距信号源
・受信機間の計算レンジとの差であるレンジ偏差を決定
するレンジ偏差決定手段と、測位基準となる地図上での３次元位置座標のすべての成
分あるいは一部の成分が既知である測位較正基準点と前
記受信機との幾何学的な位置関係より前記受信機の位置
が正確に測定されるとき、これを最新の測定位置座標と
して保存かつ使用して、前記測定位置座標と前記受信機
が算出する最新の計算位置座標との差である測位較正基
準偏差を決定する測位較正基準偏差決定手段と、測位基準となる地図上での地球表面上の前記受信機の位
置が既知であるとき、地球表面上の前記位置から地球中
心までの距離が求められ、かつ前記受信機から地球表面
上の前記位置までの高度が測定される場合は、これを最
新の測定高度として保存かつ使用して、前記受信機から
地球中心までの測定地心レンジと前記受信機が算出する
計算位置座標の最新の値を用いて求められる計算地心レ
ンジとの差である高度偏差を決定する高度偏差決定手段
と、前記測距電波源が前記測距信号を送信する時刻基準と前
記受信機の前記クロックが維持する時刻基準との時間
差、即ちクロック・オフセットが測定される場合は、前
記クロック・オフセットに測距信号の伝搬速度を掛けて
算出される値を最新の測定レンジ・オフセットとして保
存かつ使用して、測定レンジ・オフセットと計算レンジ
・オフセットとの差であるレンジ・オフセット偏差を決
定するレンジ・オフセット偏差決定手段と、前記測定位置座標、前記測定高度および前記測定レンジ
・オフセットからなる補正用測定データの各誤差の標準
偏差と前記測定レンジの誤差の標準偏差との偏差比率
と、前記補正用測定データの各々が測定によって取得さ
れ、最新の測定データとして保存した時点からの経過時
間および保存した時点からの前記補正用測定データの予
想される変動量の分散値を用いて定義されたパラメータ
である誤差特性係数を決定する誤差特性係数決定手段
と、前記受信機と前記測距電波源とを結ぶ方向の単位ベクト
ル並びに前記誤差特性係数を用いて、前記レンジ偏差、
前記測位較正基準偏差、前記高度偏差および前記レンジ
・オフセット偏差から成る測定データ偏差値と、前記受
信機が算出した最新の計算位置座標と前記受信機の真の
位置座標との偏差即ち位置偏差、および前記受信機が算
出した最新の計算レンジ・オフセットと真のレンジ・オ
フセットとの偏差即ちレンジ・オフセット偏差から成る
測位計算データ偏差値との関係を規定する回帰モデルを
構成し、前記受信機の前記計算位置座標および計算レン
ジ・オフセットを最良に更新する最適測位計算処理手段
を具備して成り、前記測定レンジ数の増減、前記補正用
測定データの有無、測定データの誤差の統計的性質およ
び補正用データの測定の頻度に関わらず、統計的処理に
よって最良の測位精度の達成を可能とする高機能測位端
末装置。