JP3182198B2 - GPS receiver - Google Patents

GPS receiver

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、GPS(Global Posit
ioning System )衛星から電波を受信し擬似距離を求め
て測位を行うGPS受信装置に関する。
The present invention relates to a GPS (Global Posit
The present invention relates to a GPS receiver that receives a radio wave from a satellite and obtains a pseudorange to perform positioning.

【0002】[0002]

【従来の技術】GPSは、所定個数のGPS衛星(以
下、単に衛星という)を地球周回軌道上に打ち上げてお
き、移動体の測位を行うシステムである。このシステム
では、測位の対象となる移動体(船舶等)側にGPS受
信装置を搭載する。各GPS受信装置は、測位に用いる
衛星の選択、選択した衛星との擬似距離の計測、計測し
た擬似距離を用いた自位置の算出という一連の動作によ
り、搭載される移動体の自位置を求める。
2. Description of the Related Art GPS is a system for launching a predetermined number of GPS satellites (hereinafter simply referred to as satellites) in orbit around the earth and positioning a mobile object. In this system, a GPS receiver is mounted on a moving object (such as a ship) to be positioned. Each GPS receiving device obtains its own position of a mounted mobile body through a series of operations of selecting a satellite to be used for positioning, measuring a pseudo distance to the selected satellite, and calculating its own position using the measured pseudo distance. .

【0003】測位に用いる衛星の選択手法としては、可
視衛星の内最も高い測位精度が見込まれる組み合わせを
選択する手法がある。可視衛星とは現在電波を受信可能
な位置にある衛星をいい、測位精度は例えばGDOP
(Geometrical Dilution Of Precision )等の指標で評
価する。このような指標を用いると、可視衛星の内、測
位に必要な個数の衛星の最適な組み合わせを選択でき
る。
As a method of selecting a satellite used for positioning, there is a method of selecting a combination that is expected to have the highest positioning accuracy among visible satellites. The visible satellite is a satellite at a position where radio waves can be received at present, and the positioning accuracy is, for example, GDOP.
(Geometrical Dilution Of Precision). By using such an index, it is possible to select an optimal combination of the number of satellites required for positioning from among the visible satellites.

【0004】ここに、電波の伝搬時間から各衛星との距
離を(オフセットなしに)計測できるとするならば、3
次元位置を決定するには3個の衛星を選択すればよく、
2次元の位置を決定するにはこれより1個少ない2個の
衛星を選択すればよい。しかし、実際には、計測によっ
て得られる距離(擬似距離)は電波の遅延、クロックの
誤差等の原因によるオフセット分を含んでいる。従っ
て、実際には、GPS衛星として3乃至4個の衛星を選
択する必要がある。
If the distance to each satellite can be measured (without offset) from the propagation time of radio waves, 3
To determine the three-dimensional position, select three satellites,
In order to determine the two-dimensional position, two satellites one less than this may be selected. However, actually, the distance (pseudo distance) obtained by the measurement includes an offset due to a radio wave delay, a clock error, or the like. Therefore, actually, it is necessary to select three or four satellites as GPS satellites.

【0005】また、衛星が軌道上を移動するに従って、
GPS受信装置と衛星との位置関係が変化する。この場
合、GPS受信装置は測位に用いる衛星の選択をあらた
めて行い、新たに選択した衛星の組み合わせにより好適
な測位精度を確保するようにしている。
As the satellite moves in orbit,
The positional relationship between the GPS receiver and the satellite changes. In this case, the GPS receiver again selects a satellite to be used for positioning, and secures a suitable positioning accuracy by combining a newly selected satellite.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のGPS
受信装置においては、測位によって得られる自位置が不
連続的に変化してしまうことがある。これは、特に、測
位に用いる衛星の組み合わせを変更した場合に生じる。
However, the conventional GPS
In the receiving device, the own position obtained by positioning may change discontinuously. This occurs particularly when the combination of satellites used for positioning is changed.

【0007】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、測位に用いる衛星
の組み合わせを変更した場合に測位によって得られる自
位置が不連続的に変化しないGPS受信装置を実現する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and a GPS which does not discontinuously change its own position obtained by positioning when the combination of satellites used for positioning is changed. It is intended to realize a receiving device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、図1に示される構成を備えること
を特徴とする。すなわち、本発明は、測位に用いる衛星
を所定の論理で所定個数選択し、選択した衛星の組み合
わせを示す選択衛星情報を出力する衛星選択演算部A
と、選択衛星情報に係る衛星から信号を受信し、これに
基づき各衛星との擬似距離を求め擬似距離データとして
出力する受信部Bと、選択衛星情報及び擬似距離データ
に基づき、自位置を求め位置データとして出力する測位
演算部Cと、を備えるGPS受信装置において、選択衛
星情報に基づき測位に用いる衛星の組み合わせが変化し
たか否かを判定し、変化した場合には新たに選択された
衛星について変化前の自位置を基準とした擬似距離補正
量を求め、これを擬似距離補正データとして出力する距
離補正値演算部Dを備え、測位演算部Cが、新たに選択
された衛星に係る擬似距離データを擬似距離補正データ
により補正し、自位置を演算することを特徴とする。
In order to achieve such an object, the present invention is characterized by having the structure shown in FIG. That is, according to the present invention, a satellite selection operation unit A selects a predetermined number of satellites to be used for positioning with predetermined logic, and outputs selected satellite information indicating a combination of the selected satellites.
And a receiving unit B that receives a signal from a satellite related to the selected satellite information, calculates a pseudorange with each satellite based on the signal, and outputs the pseudorange data as pseudorange data, and obtains its own position based on the selected satellite information and pseudorange data. A GPS receiving device comprising: a positioning operation unit C that outputs the position data; determining whether a combination of satellites used for positioning has changed based on the selected satellite information. , A distance correction value calculation unit D that calculates a pseudo distance correction amount based on the own position before the change and outputs the calculated pseudo distance correction amount as pseudo distance correction data. The distance data is corrected by the pseudo distance correction data, and the own position is calculated.

【0009】また、請求項2は、擬似距離補正量を経時
的に減少させることを特徴とする。
A second aspect of the present invention is characterized in that the pseudo distance correction amount is reduced with time.

【0010】[0010]

【作用】本発明においては、測位に用いる衛星の組み合
わせが変化したか否かが判定され、変化した場合に新た
に選択された衛星について擬似距離データの補正が行わ
れる。すなわち、新たに選択された衛星について、変化
前の自位置を基準とした擬似距離補正量が求められ、求
めた擬似距離補正量を示す擬似距離補正データにより新
たに選択された衛星の擬似距離データが補正される。こ
れにより、新たな衛星を用いたことによる自位置の不連
続的変化が抑制される。
In the present invention, it is determined whether or not the combination of satellites used for positioning has changed, and when the combination has changed, the pseudorange data is corrected for the newly selected satellite. That is, for the newly selected satellite, a pseudo-range correction amount based on the own position before the change is obtained, and the pseudo-range correction data indicating the obtained pseudo-range correction amount provides pseudo-range data of the newly selected satellite. Is corrected. Thereby, the discontinuous change of the own position due to the use of the new satellite is suppressed.

【0011】また、新たな衛星を選択してからある程度
の時間が経過した後の時点を考えると、その時点での前
記新たな衛星に係る擬似距離に含まれる誤差は、選択直
後の擬似距離に含まれる誤差と相関を有している。この
相関は、時間の経過に伴い減少する。そこで、請求項2
においては、擬似距離補正量を経時的に減少させ、相関
の減少と整合させている。これにより、測位精度が維持
される。
Considering a point in time after a certain period of time has elapsed since the selection of a new satellite, the error included in the pseudorange relating to the new satellite at that point in time is determined by the pseudorange immediately after the selection. It has a correlation with the included error. This correlation decreases over time. Therefore, claim 2
In, the pseudo-range correction amount is reduced with time to match the reduction in correlation. Thereby, the positioning accuracy is maintained.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図2には、本発明の一実施例に係るGPS
受信装置の構成が示されている。この装置は、受信空中
線1、受信部2、擬似距離計測部3、測位計算部4、距
離計算部5、補正量計算部6及び衛星選択部7から構成
されている。
FIG. 2 shows a GPS according to an embodiment of the present invention.
The configuration of the receiving device is shown. This device comprises a receiving antenna 1, a receiving unit 2, a pseudo distance measuring unit 3, a positioning calculating unit 4, a distance calculating unit 5, a correction amount calculating unit 6, and a satellite selecting unit 7.

【0014】受信部2は、衛星から無線送信される信号
を受信空中線1により受信し復調する。衛星選択部7
は、その際、受信すべき衛星の組み合わせを選択し、受
信部2はこれに応じて受信・復調を実行する。受信部2
によって復調された信号は擬似距離計測部3に供給さ
れ、擬似距離計測部3は、装置に内蔵するクロック(図
示せず)と受信部2により得られる信号のタイミングと
の差から、各衛星との擬似距離を求める。求めた擬似距
離は、測位計算部4に擬似距離データとして供給され
る。
The receiving section 2 receives and demodulates a signal transmitted by radio from a satellite via the receiving antenna 1. Satellite selector 7
At this time, a combination of satellites to be received is selected, and the receiving unit 2 performs reception and demodulation in accordance with the combination. Receiver 2
The demodulated signal is supplied to the pseudorange measuring unit 3, and the pseudorange measuring unit 3 determines each satellite based on a difference between a clock (not shown) incorporated in the device and a signal timing obtained by the receiving unit 2. Is calculated. The obtained pseudo distance is supplied to the positioning calculation unit 4 as pseudo distance data.

【0015】図3には、この実施例における測位計算部
4、距離計算部5及び補正量計算部6の動作が示されて
いる。この図に示される動作のうち、新たに選択した衛
星に係る擬似距離の補正が、本実施例の特徴たる処理で
ある。
FIG. 3 shows the operations of the positioning calculation unit 4, the distance calculation unit 5, and the correction amount calculation unit 6 in this embodiment. Among the operations shown in this figure, the correction of the pseudorange related to the newly selected satellite is a characteristic process of the present embodiment.

【0016】まず、距離計算部5は、衛星選択部7によ
って選択される衛星が切り換えられたか否か、すなわち
測位に用いる衛星の組み合わせが切り換えられたか否か
を、衛星選択部7の出力に基づき判定する(100)。
First, the distance calculation unit 5 determines whether or not the satellite selected by the satellite selection unit 7 has been switched, that is, whether or not the combination of satellites used for positioning has been switched, based on the output of the satellite selection unit 7. A determination is made (100).

【0017】切り換えられたと認められる場合、距離計
算部5は、切り換え前の衛星の組み合わせにより自位置
を求める(102)。3次元測位を行っている場合、求
められる自位置は3次元座標(X,Y,Z)の他、固有
の時計誤差ΔRを含んでいる。距離計算部5は、このよ
うにして求めた自位置から、新たに選択された衛星まで
の距離Rを計算する(104)。
If it is determined that the switching has been performed, the distance calculation unit 5 obtains its own position from the combination of the satellites before the switching (102). When three-dimensional positioning is performed, the obtained self-position includes a unique clock error ΔR in addition to the three-dimensional coordinates (X, Y, Z). The distance calculation unit 5 calculates a distance R from the own position obtained in this way to the newly selected satellite (104).

【0018】補正量計算部6は、擬似距離R´、距離R
及び固有誤差ΔRから補正量Δを求める(106)。新
たに選択された衛星までの擬似距離R´は、擬似距離計
算部3によって得られる数値であり、固有誤差ΔRを無
視して図示した場合、図4のようになる。補正量計算部
6は、距離Rから擬似距離R´(−固有誤差ΔR)を減
算し、擬似距離補正量Δを求める。
The correction amount calculator 6 calculates a pseudo distance R 'and a distance R
Then, a correction amount Δ is obtained from the inherent error ΔR (106). The pseudo distance R 'to the newly selected satellite is a numerical value obtained by the pseudo distance calculation unit 3, and is shown in FIG. The correction amount calculation unit 6 obtains a pseudo distance correction amount Δ by subtracting the pseudo distance R ′ (−specific error ΔR) from the distance R.

【0019】測位計算部4は、この擬似距離補正量Δを
用いて擬似距離の補正を行う(108)。すなわち、新
たに選択された衛星について逐次求められる擬似距離に
擬似距離補正量Δを加算することにより、当該擬似距離
を補正する。測位計算部4は、補正後の擬似距離を用い
て測位計算を行い自位置を求める(110)。
The positioning calculation unit 4 corrects the pseudo distance using the pseudo distance correction amount Δ (108). That is, the pseudo-range is corrected by adding the pseudo-range correction amount Δ to the pseudo-range sequentially obtained for the newly selected satellite. The positioning calculation section 4 performs positioning calculation using the corrected pseudorange to obtain its own position (110).

【0020】このような補正により、衛星の選択が切り
換えられても自位置が不連続的に変化しなくなる。すな
わち、切り換え前後で自位置がほぼ一致するように、新
たに選択された衛星について擬似距離の補正が行われて
いるため、自位置の不連続的変化という問題は生じな
い。これは、GPS受信装置を漁船に搭載した場合等
に、操業時の自船位置を連続的に把握できるという利点
につながる。
By such a correction, the own position does not change discontinuously even when the selection of the satellite is switched. That is, since the pseudo-range is corrected for the newly selected satellite so that the own position substantially matches before and after the switching, the problem of discontinuous change of the own position does not occur. This leads to the advantage that, when the GPS receiver is mounted on a fishing boat, the position of the own ship during operation can be continuously grasped.

【0021】なお、以上の説明では、衛星の選択の切り
換えの際新たに選択される衛星が1個である場合を考え
た。通常、新たに選択される衛星が1個であることによ
る。また、衛星の切り換え後にあらためて自位置を求め
るようにしているが、場合によっては前回測位により得
られた自位置を用いてもよい。例えば測位を1秒間隔で
実行している場合、低速船舶では1秒間にさほど移動し
ないため、前回測位により得られた自位置で足りる。
In the above description, the case where only one satellite is newly selected when switching the selection of the satellite is considered. Usually, this is because one newly selected satellite is used. Although the own position is obtained again after the satellite is switched, the own position obtained by the previous positioning may be used in some cases. For example, when positioning is performed at one-second intervals, a low-speed ship does not move much in one second, so that the own position obtained by the previous positioning is sufficient.

【0022】さらに、擬似距離補正量Δを、時間に応じ
て漸減させることがより好ましい。これは、新たに選択
された衛星の擬似距離に含まれる誤差を時系列で観測す
ると、切り換え時点からの経過時間が増大するにつれ相
関が低下していく。擬似距離補正量Δをこれに対応して
減少させれば、測位精度が好適となる。減少カーブとし
ては、指数関数等を用いることができる。
Further, it is more preferable that the pseudo distance correction amount Δ is gradually reduced with time. This is because when errors included in the pseudorange of the newly selected satellite are observed in a time series, the correlation decreases as the elapsed time from the switching time increases. If the pseudo distance correction amount Δ is reduced correspondingly, the positioning accuracy becomes favorable. An exponential function or the like can be used as the decreasing curve.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測位に用いる衛星の組み合わせが変化した場合に新たに
選択された衛星について擬似距離データの補正を行うよ
うにしたため、自位置の不連続的変化を防止できる。
As described above, according to the present invention,
Since the pseudorange data is corrected for a newly selected satellite when the combination of satellites used for positioning changes, it is possible to prevent a discontinuous change in the own position.

【0024】また、擬似距離補正量を経時的に減少させ
ることにより、測位精度を維持・向上できる。
Further, the positioning accuracy can be maintained and improved by decreasing the pseudo distance correction amount over time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係るGPS受信装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a GPS receiver according to one embodiment of the present invention.

【図3】この実施例の動作の流れを示すフローチャート
である。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of the operation of the embodiment.

【図4】擬似距離補正量の意味を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the meaning of a pseudo distance correction amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 衛星選択演算部 B,2 受信部 C,4 測位計算部 D 距離補正値演算部 3 擬似距離計測部 5 距離計算部 6 補正量計算部 7 衛星選択部 X,Y,Z,ΔR 自位置 R 新たに選択した衛星との距離 R´ 新たに選択した衛星との擬似距離 Δ 新たに選択した衛星の擬似距離補正量 A satellite selection calculation unit B, 2 reception unit C, 4 positioning calculation unit D distance correction value calculation unit 3 pseudo distance measurement unit 5 distance calculation unit 6 correction amount calculation unit 7 satellite selection unit X, Y, Z, ΔR own position R Distance to newly selected satellite R 'Pseudo distance to newly selected satellite Δ Pseudo distance correction amount of newly selected satellite

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 5/00 - 5/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 5/00-5/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 測位に用いるGPS衛星を所定の論理で
所定個数選択し、選択したGPS衛星の組み合わせを示
す選択衛星情報を出力する衛星選択演算部と、選択衛星
情報に係るGPS衛星から信号を受信し、これに基づき
各GPS衛星との擬似距離を求め擬似距離データとして
出力する受信部と、選択衛星情報及び擬似距離データに
基づき、自位置を求め位置データとして出力する測位演
算部と、を備えるGPS受信装置において、 選択衛星情報に基づき測位に用いるGPS衛星の組み合
わせが変化したか否かを判定し、変化した場合には新た
に選択されたGPS衛星について変化前の自位置を基準
とした擬似距離補正量を求め、これを擬似距離補正デー
タとして出力する距離補正値演算部を備え、 測位演算部が、新たに選択されたGPS衛星に係る擬似
距離データを擬似距離補正データにより補正し、自位置
を演算することを特徴とするGPS受信装置。
1. A satellite selection operation unit for selecting a predetermined number of GPS satellites to be used for positioning with a predetermined logic, outputting selected satellite information indicating a combination of the selected GPS satellites, and outputting a signal from the GPS satellite related to the selected satellite information. A receiving unit that receives and obtains a pseudo-range with each GPS satellite based on the received information and outputs the obtained pseudo-range data as a pseudo-range data; The provided GPS receiving device determines whether or not the combination of GPS satellites used for positioning has changed based on the selected satellite information. If the combination has changed, the newly selected GPS satellite is determined based on its own position before the change. A distance correction value calculation unit that calculates a pseudo distance correction amount and outputs the obtained pseudo distance correction data as pseudo distance correction data; The pseudorange data according to star corrected by pseudorange correction data, GPS receiving apparatus, characterized by calculating the current position.
【請求項2】 請求項1記載のGPS受信装置におい
て、擬似距離補正量を経時的に減少させることを特徴と
するGPS受信装置。
2. The GPS receiving apparatus according to claim 1, wherein the pseudo distance correction amount is reduced with time.
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