JP3513029B2 - Positioning terminal - Google Patents
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- JP3513029B2 JP3513029B2 JP26305298A JP26305298A JP3513029B2 JP 3513029 B2 JP3513029 B2 JP 3513029B2 JP 26305298 A JP26305298 A JP 26305298A JP 26305298 A JP26305298 A JP 26305298A JP 3513029 B2 JP3513029 B2 JP 3513029B2
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、位置基準局との
距離を電波を利用して測定し、その距離から未知の位置
を求める測位端末装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning terminal device for measuring a distance from a position reference station using radio waves and obtaining an unknown position from the distance.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は、従来の代表的な測位システムで
あるGlobal Positioning System（以下、ＧＰＳと呼
ぶ。）の運用を示す図である。この図により、従来の測
位端末装置の運用を説明する。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a diagram showing the operation of a conventional global positioning system (hereinafter referred to as GPS) which is a typical positioning system. The operation of the conventional positioning terminal device will be described with reference to this figure.
【０００３】図４において、１は未知の位置に置かれ、
その位置を測位する従来の測位端末装置、２は測位端末
装置１に電波を送信する位置基準局としての衛星、そし
て、３は位置基準局２が地球を周回する衛星軌道であ
る。In FIG. 4, 1 is placed at an unknown position,
A conventional positioning terminal device for positioning the position, 2 is a satellite as a position reference station that transmits radio waves to the positioning terminal device 1, and 3 is a satellite orbit in which the position reference station 2 orbits the earth.
【０００４】図５は、社団法人日本測地協会編著「新訂
版ＧＰＳ、人工衛星による精密測位システム」、1989
年、社団法人日本測量協会発行の第５章「単独測位」に
示された従来の測位端末装置の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 5 is a detailed positioning system using the new revised GPS and artificial satellites, edited by The Japan Geodetic Association, 1989.
It is a block diagram which shows the structure of the conventional positioning terminal device shown in Chapter 5 "Independent positioning" of the Japan Surveying Association for 1 year.
【０００５】図５において、１は測位端末装置、４は位
置基準局２が送信した電波を受信し、それに記された送
信時刻を読み出して出力する受信器、５は電波の受信時
刻を出力する時計、６は受信器４が出力する前記送信時
刻を入力し、位置基準局２の位置を出力する軌道計算
器、７ａは位置基準局２の位置と、前記送信時刻と前記
受信時刻との差を入力し、測位結果を直交座標で出力す
る測位計算部、８ａは前記直交座標の測位結果を入力
し、これを経度緯度高度座標に変換して出力する座標変
換器、そして、９は前記経度緯度高度座標の測位結果を
入力して表示する表示器である。In FIG. 5, 1 is a positioning terminal device, 4 is a receiver for receiving the radio wave transmitted by the position reference station 2, and reading and outputting the transmission time described therein, and 5 is a clock for outputting the reception time of the radio wave. , 6 is a trajectory calculator that inputs the transmission time output by the receiver 4 and outputs the position of the position reference station 2, and 7a inputs the position of the position reference station 2 and the difference between the transmission time and the reception time. A positioning calculator for outputting the positioning result in Cartesian coordinates, 8a is a coordinate converter for inputting the positioning result in Cartesian coordinates, converting the result into longitude / latitude altitude coordinates, and outputting the coordinate result, and 9 is the longitude / latitude altitude coordinates. It is a display device for inputting and displaying the positioning result of.
【０００６】さらに、同図において、１０は前記送信時
刻と前記受信時刻との差として得られる伝播時間の測定
値を入力し、疑似距離を出力する疑似距離計算器、１１
は位置基準局２の位置と前記疑似距離と測位結果に関す
る仮の解とを入力し、前記測位結果に関する仮の解を改
善して出力する逐次近似計算器、そして、１２は逐次近
似計算器１１が出力する前記仮の解を入力し、この値の
収束を判定し、収束が判定されたとき、その値を測位結
果として出力する収束判定器である。Further, in the figure, 10 is a pseudo distance calculator for inputting a measured value of the propagation time obtained as a difference between the transmission time and the reception time and outputting a pseudo distance, 11
Is a successive approximation calculator that inputs the position of the position reference station 2, the pseudo distance, and a temporary solution related to the positioning result, and improves and outputs the temporary solution related to the positioning result, and 12 is a successive approximation calculator 11. It is a convergence determiner that inputs the temporary solution to be output, determines the convergence of this value, and outputs the value as a positioning result when the convergence is determined.
【０００７】つぎに、上述した従来の測位端末装置の動
作を以下に説明する。Next, the operation of the above-mentioned conventional positioning terminal device will be described below.
【０００８】まず、位置基準局（衛星）２は、送信時刻
を記した電波を送信する。次に、測位端末装置１におい
て、受信器４は、位置基準局２が送信した前記電波を受
信し、そこに記された送信時刻を読み出して出力する。First, the position reference station (satellite) 2 transmits a radio wave indicating the transmission time. Next, in the positioning terminal device 1, the receiver 4 receives the radio wave transmitted by the position reference station 2, reads the transmission time described therein, and outputs it.
【０００９】前記電波が受信されたのと同時に、あるい
は一定時間遅延の後に、時計５は、前記電波の受信時刻
を出力する。ただし、前記時計５には、一般に、端末時
刻誤差がある。このため、前記受信時刻には、この端末
時刻誤差が含まれている。Simultaneously with the reception of the radio wave or after a certain time delay, the timepiece 5 outputs the reception time of the radio wave. However, the clock 5 generally has a terminal time error. Therefore, the reception time includes the terminal time error.
【００１０】一方、軌道計算器６は、受信器が４出力す
る前記送信時刻を入力する。位置基準局２の衛星軌道３
は公開されているから、前記送信時刻における位置基準
局２の位置は、軌道計算により求めることができる。軌
道計算器６は、この計算を行い、位置基準局２の位置を
出力する。On the other hand, the trajectory calculator 6 inputs the transmission times output by the receiver. Position reference station 2 satellite orbit 3
Is open to the public, the position of the position reference station 2 at the transmission time can be obtained by trajectory calculation. The trajectory calculator 6 performs this calculation and outputs the position of the position reference station 2.
【００１１】そして、測位計算部７ａは、軌道計算器６
が出力する位置基準局２の位置と、受信器４が出力する
前記送信時刻と時計５が出力する前記受信時刻との差と
して得られる伝播時間の測定値を入力する。このうち、
前記伝播時間の測定値は、前述のように、前記受信時刻
が端末時計誤差を含んでいるため、見掛けの伝播時間と
しての意味を持つ。Then, the positioning calculator 7a uses the trajectory calculator 6
Input the measured value of the propagation time obtained as the difference between the position of the position reference station 2 output by the receiver and the transmission time output by the receiver 4 and the reception time output by the clock 5. this house,
As described above, the measured value of the propagation time has a meaning as an apparent propagation time because the reception time includes the terminal clock error.
【００１２】さらに、測位計算部７ａにおいて、疑似距
離計算器１０は、前記伝播時間の測定値を入力し、これ
に光速を乗ずることにより、測位端末装置１と位置基準
局２との間の疑似距離を出力する。この疑似距離という
意味も、前記端末時計誤差の影響を受けた距離というこ
とを表わしている。Further, in the positioning calculation section 7a, the pseudo distance calculator 10 inputs the measured value of the propagation time and multiplies it by the speed of light to calculate the pseudo distance between the positioning terminal device 1 and the position reference station 2. Is output. The meaning of the pseudo distance also means the distance affected by the terminal clock error.
【００１３】逐次近似計算器１１は、軌道計算器６が出
力する位置基準局２の位置と疑似距離計算器１０が出力
する前記疑似距離とを入力する。一つの位置基準局２
（これをｉ番目の位置基準局２とする）の位置と、測位
端末装置１がある未知の位置との関係は、前記伝播時間
の測定値により、次の式（１）のように表わされる。た
だし、ここで、次式が直交座標で表現されることに注意
する必要がある。実際には、この直交座標としては、Ｗ
ＧＳ−８４と呼ばれる地球固定地心直交座標が用いられ
る。The successive approximation calculator 11 receives the position of the position reference station 2 output by the trajectory calculator 6 and the pseudo distance output by the pseudo distance calculator 10. One position reference station 2
The relationship between the position (this is the i-th position reference station 2) and the unknown position of the positioning terminal device 1 is expressed by the following equation (1) by the measured value of the propagation time. However, it should be noted here that the following equation is expressed in rectangular coordinates. Actually, the Cartesian coordinate is W
Earth-fixed geocentric Cartesian coordinates called GS-84 are used.
【００１４】 √{(ｘｉ−ｘ０)２＋(ｙｉ−ｙ０)２＋(ｚｉ−ｚ０)２}＝ｃ・(τｉ＋δｔ) 式（１）√ {(x i −x 0 ) 2 + (y i −y 0 ) 2 + (z i −z 0 ) 2 } = c · (τ i + δ t ) Formula (1)
【００１５】ただし、上記の式（１）の各記号符号は、
以下の内容を表す。
(ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ)：ｉ番目の位置基準局の地球固定直
交座標での位置
(ｘ０，ｙ０，ｚ０)：測位端末装置の地球固定直交座標
での位置（未知の位置）
ｃ：光速
τｉ：ｉ番目の位置基準局からの送信時刻ｔｉと測位端
末装置での受信時刻ｔ０との差として得られる伝播時間
の測定値
τｉ＝ｔ０−ｔｉ
δｔ：測位端末装置の時計における端末時計誤差（真の
時刻よりの遅れ方向を正にとる）
τｉ＋δｔが真の伝播時間However, each symbol in the above equation (1) is
Indicates the following contents. (x i , y i , z i ): Position of the i-th position reference station in earth fixed Cartesian coordinates (x 0 , y 0 , z 0 ): Position of the positioning terminal device in earth fixed Cartesian coordinates (unknown position ) c: speed of light tau i: measured value of i-th position transmission from the reference station time t i and the positioning terminal reception time t 0 and the propagation time obtained as the difference in τ i = t 0 -t i δ t: Terminal clock error in the clock of the positioning terminal device (the delay direction from the true time is positive) τ i + δ t is the true propagation time
【００１６】一般には、４組の位置基準局２の位置とそ
こまでの疑似距離とを入力する。このことにより、４つ
の前式を連立させることにより、測位端末装置１がある
未知の位置を３次元で求め、前記端末時計誤差をも求め
る。Generally, the positions of four sets of position reference stations 2 and the pseudo distances to them are input. Thus, the unknown positions at which the positioning terminal device 1 exists are three-dimensionally obtained by making simultaneous the four previous equations, and the terminal clock error is also obtained.
【００１７】しかし、前式は、未知数の自乗や平方根が
ある非線形の方程式であり、容易には解く事ができな
い。そこで、未知数を、仮の解と補正値との和で表わ
し、式をその補正値について展開し、補正値は微小であ
るとの仮定の下に２次以上の項を省略して、線形化を行
う。こうして、得られる補正値の連立一次方程式を解い
て求められた補正値を前記の仮の解に加え、新たな仮の
解、すなわち改善された解とする。そして、未知数を、
この新たな仮の解と新たな補正値との和で表わし直し、
以上の過程を繰り返す。この繰り返しにより、仮の解
を、次第に改善し、真の値に近づけていく。このような
計算の方法を、逐次近似計算法といい、逐次近似計算器
１１はこの逐次近似計算を繰り返し行い、仮の解を改善
して出力する。However, the above equation is a non-linear equation having a square or a square root of an unknown number and cannot be easily solved. Therefore, the unknowns are represented by the sum of the tentative solution and the correction value, the formula is developed for the correction value, and the terms of the second or higher order are omitted under the assumption that the correction value is minute, and linearization is performed. I do. In this way, the correction values obtained by solving the simultaneous linear equations of the obtained correction values are added to the above-mentioned temporary solution to obtain a new temporary solution, that is, an improved solution. And the unknown
Re-express it with the sum of this new tentative solution and the new correction value,
The above process is repeated. By repeating this, the tentative solution is gradually improved and approaches the true value. Such a calculation method is called a successive approximation calculation method, and the successive approximation calculator 11 repeatedly performs this successive approximation calculation to improve and output a temporary solution.
【００１８】収束判定器１２は、逐次近似計算器１１が
出力する前記改善された仮の解を入力し、その収束を判
定する。具体的には、前記仮の解を計算の繰り返し毎に
入力し、その値の変化量が十分に小さくなったら、収束
したものと判定する。そして、収束したものと判定され
たときに、その仮の解を、真の解、すなわち測位結果と
して出力する。一方、収束したものと判定されなかった
場合には、その仮の解は、再び逐次近似計算器１１の入
力となり、改善が繰り返される。ただし、前述のよう
に、収束判定器１２が出力する測位結果は、直交座標で
表現された前式に基づいて求められたものである。The convergence determiner 12 receives the improved temporary solution output from the successive approximation calculator 11 and determines the convergence. Specifically, the provisional solution is input every time the calculation is repeated, and when the amount of change in the value is sufficiently small, it is determined that the solution has converged. Then, when it is determined that they have converged, the temporary solution is output as a true solution, that is, a positioning result. On the other hand, if it is not determined that the convergence has occurred, the provisional solution becomes an input to the successive approximation calculator 11 again, and the improvement is repeated. However, as described above, the positioning result output by the convergence determiner 12 is obtained based on the above equation expressed in Cartesian coordinates.
【００１９】座標変換器８ａは、収束判定器１２が出力
する直交座標で求められた測位結果を入力し、これを実
際に日本の地図に対応できるように、日本の局所測地座
標系としての経度緯度高度座標に変換し、出力する。こ
の座標として、我が国では東京測地系（Tokyo Datum）
が用いられている。The coordinate converter 8a inputs the positioning result obtained by the Cartesian coordinates output from the convergence determiner 12, and the longitude as a local geodetic coordinate system of Japan so that it can actually correspond to a map of Japan. Convert to latitude altitude coordinates and output. As the coordinates, in Japan, Tokyo geodetic system (Tokyo Datum)
Is used.
【００２０】最後に、表示器９は、座標変換器８ａが出
力する経度緯度高度座標で表わされた測位結果を入力
し、この位置を表示する。一般的には、地図上に表示す
る事が多い。Finally, the display 9 inputs the positioning result represented by the longitude / latitude / altitude coordinates output from the coordinate converter 8a, and displays this position. Generally, it is often displayed on a map.
【００２１】[0021]
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
測位は、位置基準局２から未知の位置までの電波の伝播
時間を測定し、これと位置基準局２の位置とを基に、測
位端末装置１のある未知の位置を求めている。しかし、
この関係を物理過程として見ると、図６に示すように、
位置基準局２の位置と未知の位置とが先に決まってお
り、その位置基準局２からその未知の位置まで電波が伝
播するのに要する時間が決まり、それに端末時計誤差が
加わって伝播時間の測定値となるのである。この物理過
程１３を記述したものが、前述の位置基準局２の位置
と、未知の位置との関係を、伝播時間で表わした方程式
である。[Problems to be Solved by the Invention] As described above,
In the positioning, the propagation time of the radio wave from the position reference station 2 to the unknown position is measured, and an unknown position of the positioning terminal device 1 is obtained based on this and the position of the position reference station 2. But,
Looking at this relationship as a physical process, as shown in FIG.
The position of the position reference station 2 and the unknown position are determined in advance, the time required for the radio wave to propagate from the position reference station 2 to the unknown position is determined, and the terminal clock error is added to the time to measure the propagation time. It becomes. The description of the physical process 13 is an equation expressing the relationship between the position of the position reference station 2 and the unknown position by the propagation time.
【００２２】しかるに、図７に示すように、測位計算の
過程１４においては、伝播時間の測定値からその物理過
程の逆問題を解いて、未知の位置を求めていることにな
る。ここで問題となることは、前述のように、もともと
の方程式が非線形であるから、この逆問題は、逐次近似
法の手間を掛けて解かなければならないということであ
る。さらに、この方程式が立てられる直交座標系と、実
際の地図との対応付けに利用される経度緯度高度座標系
との間の座標変換も必要である。この座標変換も、前記
「新訂版ＧＰＳ、人工衛星による精密測位システム」の
第７章「地球上の位置の表わし方と座標系」に詳細が述
べられているが、この座標変換には、地心座標系と局所
測地座標系の問題も加わって、複雑な非線形の計算とな
る。However, as shown in FIG. 7, in the process 14 of the positioning calculation, the unknown position is obtained by solving the inverse problem of the physical process from the measured value of the propagation time. The problem here is that since the original equation is non-linear as described above, this inverse problem must be solved with the time and effort of the successive approximation method. Furthermore, it is necessary to perform coordinate conversion between the Cartesian coordinate system in which this equation is established and the longitude / latitude / altitude coordinate system used for associating with the actual map. This coordinate conversion is also described in detail in Chapter 7 "Representation of Position on Earth and Coordinate System" of "Precision Positioning System by Newly Revised GPS and Artificial Satellites" mentioned above. Complex non-linear calculation is performed by adding the problems of geocentric coordinate system and local geodetic coordinate system.
【００２３】従来の測位端末装置をこのような立場から
見ると、測位をして地図上に照合するために、物理過程
の逆問題のために逐次近似法による計算を行い、さらに
座標変換の計算を行っていることになる。すなわち、従
来の測位端末装置１には、これらの計算処理に要する時
間的あるいはコスト的な負荷が大きいという問題点があ
った。When the conventional positioning terminal device is viewed from such a standpoint, in order to perform positioning and collate it on a map, calculation by the iterative approximation method is performed due to the inverse problem of the physical process, and further calculation of coordinate transformation. Are going to. That is, the conventional positioning terminal device 1 has a problem that the time or cost load required for these calculation processes is large.
【００２４】この発明は、前述した問題点を解決するた
めになされたもので、計算処理に要する時間的あるいは
コスト的な負荷を軽減することができる測位端末装置を
得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to obtain a positioning terminal device capable of reducing the time or cost load required for calculation processing.
【００２５】[0025]
【００２６】[0026]
【課題を解決するための手段】この発明に係る測位端末
装置は、既知の位置との間の電波の伝播時間を測定する
ことにより、未知の位置を求める測位端末装置におい
て、 前記既知の位置である位置基準局の位置と前記伝
播時間の測定値とを入力し、前記未知の位置の測位結果
を出力するファジィ推論器を備え、前記ファジィ推論器
が、オフライン時に、調整量計算器を有する学習部の構
成要素となり、前記調整量計算器が、前記ファジィ推論
器の出力である未知の位置の測位結果を入力して調整量
を計算し、その調整量を前記ファジィ推論器へ出力する
ものである。Positioning terminal apparatus according to this invention SUMMARY OF THE INVENTION measures the radio wave propagation time between the known position
Therefore, in the positioning terminal device that seeks an unknown position
The position of the position reference station, which is the known position, and
Enter the measured value of seeding time and the positioning result of the unknown position
A fuzzy reasoner that outputs a fuzzy reasoner that is a component of a learning unit having an adjustment amount calculator when the fuzzy reasoner is off-line, and the adjustment amount calculator outputs an unknown position of an unknown position that is an output of the fuzzy reasoner. The positioning result is input, the adjustment amount is calculated, and the adjustment amount is output to the fuzzy reasoner.
【００２７】また、この発明に係る測位端末装置は、前
記学習部が、さらに、位置基準局の位置と伝播時間の測
定値とを出力するデータ発生器と、前記伝播時間の測定
値を入力し疑似距離を計算して出力する疑似距離計算器
と、前記位置基準局の位置と前記疑似距離と測位結果に
関する仮の解とを入力し、前記測位結果に関する仮の解
を改善して出力する逐次近似計算器と、前記逐次近似計
算器が出力する仮の解を入力し、この値の収束を判定
し、収束が判定されたときにその値を測位結果として出
力する収束判定器とを有するものである。Further, in the positioning terminal device according to the present invention, the learning section further inputs a data generator for outputting the position of the position reference station and the measurement value of the propagation time, and inputs the pseudo measurement value of the propagation time. A pseudo-distance calculator that calculates and outputs a distance, and a successive approximation calculation that inputs the position of the position reference station, the pseudo-distance, and a temporary solution regarding the positioning result, and improves and outputs the temporary solution regarding the positioning result. And a convergence determiner that inputs a temporary solution output by the successive approximation calculator, determines convergence of this value, and outputs the value as a positioning result when convergence is determined. .
【００２８】また、この発明に係る測位端末装置は、前
記学習部が、さらに、前記収束判定器から入力した測位
結果である直交座標を経度緯度高度座標に変換して出力
する座標変換器を有するものである。Further, in the positioning terminal device according to the present invention, the learning unit further has a coordinate converter for converting the orthogonal coordinates, which are the positioning results input from the convergence determiner, into the longitude / latitude / altitude coordinates and outputting the coordinates. It is a thing.
【００２９】また、この発明に係る測位端末装置は、前
記学習部において、前記収束判定器の出力である測位結
果を、直接、前記調整量計算器の入力としたものであ
る。Further, in the positioning terminal device according to the present invention, in the learning unit, the positioning result output from the convergence determiner is directly input to the adjustment amount calculator.
【００３０】また、この発明に係る測位端末装置は、前
記学習部が、さらに、位置基準局の位置と未知の位置と
端末時計誤差とを出力するデータ発生器と、前記位置基
準局の位置と前記未知の位置と前記端末時計誤差とを入
力し、伝播時間の測定値を計算して出力する物理過程計
算器とを有するものである。Further, in the positioning terminal device according to the present invention, the learning unit further outputs a data generator for outputting the position of the position reference station, the unknown position and the terminal clock error, the position of the position reference station and the unknown position. And a terminal clock error, and a physical process calculator that calculates and outputs a measurement value of the propagation time.
【００３１】また、この発明に係る測位端末装置は、前
記学習部が、さらに、実際に測位端末装置が利用される
空間を運用領域として出力する運用領域指示器を有し、
前記運用領域を、前記未知の位置の定義域として前記デ
ータ発生器の入力としたものである。Further, in the positioning terminal device according to the present invention, the learning unit further has an operation area indicator for outputting a space in which the positioning terminal device is actually used as an operation area,
The operation area is used as an input of the data generator as a domain of the unknown position.
【００３２】[0032]
【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態１に係る測位端末装置について図面を参照しながら
説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る測位
端末装置の構成を示すブロック図である。なお、各図
中、同一符号は同一又は相当部分を示す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. A positioning terminal device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing a configuration of a positioning terminal device according to Embodiment 1 of the present invention. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
【００３３】図１において、１Ａはハードウエアとして
受信器４、時計５、表示器９、及びプロセッサからなる
測位端末装置、１５はオンライン時（例えば、ユーザ使
用時）に位置基準局２の位置と伝播時間の測定値とを入
力し、測位結果を経度緯度高度座標で出力する測位・座
標変換計算部である。In FIG. 1, reference numeral 1A denotes a positioning terminal device including a receiver 4, a clock 5, a display 9 and a processor as hardware, and a reference numeral 15 denotes the position and propagation of the position reference station 2 when online (for example, when the user uses it). It is a positioning / coordinate conversion calculation unit that inputs a measured value of time and outputs a positioning result in longitude / latitude / altitude coordinates.
【００３４】また、同図において、１６は位置基準局２
の位置と前記伝播時間の測定値とを入力し、測位結果を
計算して出力するファジィ推論器である。さらに、１７
はオフライン時（例えば、工場出荷時）にファジィ推論
器１６をその構成要素とする学習部である。In the figure, 16 is the position reference station 2
It is a fuzzy reasoner that inputs the position and the measured value of the propagation time and calculates and outputs the positioning result. In addition, 17
Is a learning unit that has the fuzzy reasoner 16 as its component when it is offline (for example, at the time of factory shipment).
【００３５】さらに、同図において、１８ａは位置基準
局２の位置と伝播時間の測定値とを出力するデータ発生
器、７ｂはデータ発生器１８ａが出力する位置基準局２
の位置と伝播時間の測定値とを入力し、逐次近似計算に
より、測位結果を直交座標で出力する測位計算部、８ａ
は前記直交座標で出力された測位結果を入力し、これを
経度緯度高度座標に変換して出力する座標変換器、そし
て、１９ａは前記経度緯度高度座標の測位結果と、ファ
ジィ推論器１６が出力する前記測位結果とを入力して、
ファジィ推論器１６のメンバーシップ関数の調整量を計
算して出力する調整量計算器である。Further, in the figure, 18a is a data generator for outputting the position and propagation time measurement value of the position reference station 2, and 7b is a position reference station 2 for output by the data generator 18a.
Positioning calculation unit for inputting the position and the measured value of the propagation time and outputting the positioning result in Cartesian coordinates by successive approximation calculation, 8a
Is a coordinate converter that inputs the positioning result output in the Cartesian coordinates, converts the result into the latitude and longitude altitude coordinates, and outputs the result, and 19a outputs the positioning result in the longitude and latitude altitude coordinates, and the fuzzy reasoner 16 outputs Enter the positioning result and
This is an adjustment amount calculator that calculates and outputs the adjustment amount of the membership function of the fuzzy reasoner 16.
【００３６】ここで、ファジィ推論器１６について、こ
れを用いる理由について簡単に説明する。ファジィ推論
は、メンバーシップ関数を設定することにより、複雑な
非線形の入出力関係を実現する。この性質が注目を集
め、家電、装置産業、交通などのさまざまな分野でファ
ジィ推論器が制御装置として利用され、成果を上げてい
ることは周知の事実である。この発明では、ファジィ推
論器のこの性質を、前述したように物理現象の逆問題で
ある測位結果の計算に利用するものである。このよう
な、ファジィ推論器を物理現象の逆問題に利用した例と
しては、ロボットアームの制御における駆動トルクの発
生計算などがあげられる。Here, the reason for using the fuzzy reasoner 16 will be briefly described. Fuzzy inference realizes complex nonlinear input-output relationships by setting membership functions. It is a well-known fact that this property has attracted attention, and fuzzy reasoners have been used as control devices in various fields such as home appliances, device industry, and transportation, and have been successful. In the present invention, this property of the fuzzy reasoner is used for the calculation of the positioning result which is the inverse problem of the physical phenomenon as described above. An example of using such a fuzzy reasoner for an inverse problem of a physical phenomenon is calculation of generation of driving torque in control of a robot arm.
【００３７】また、ファジィ推論器のもう一つの特徴
は、オフライン時に教師信号を与えて、実際のファジィ
推論器の出力と比較し、その差からファジィ推論のメン
バーシップ関数を調整することにより、所望通りのトル
クを発生させられるように、このファジィ推論器に学習
をさせる仕組みを取り入れられることである。この調整
量の計算は、ニューラルネットワークのバックプロパゲ
ーションと呼ばれる学習法と同様の考え方により、最急
降下法により導き出される。Another feature of the fuzzy reasoner is that a teacher signal is given when the device is off-line, compared with the actual output of the fuzzy reasoner, and the membership function of the fuzzy reasoner is adjusted based on the difference between the output and the desired value. It is possible to incorporate a mechanism for learning in this fuzzy reasoner so that the street torque can be generated. The calculation of the adjustment amount is derived by the steepest descent method according to the same idea as the learning method called back propagation of the neural network.
【００３８】前述のように、ファジィ推論器は、複雑な
非線形の入出力関係を実現できる反面、そのメンバーシ
ップ関数の設計は試行錯誤による多大な負荷を要する事
がしばしばあった。しかし、この学習法を導入すること
により自動設計が可能となり、ファジィ推論の適用分野
がさらに拡大されている。As described above, the fuzzy reasoner can realize a complicated nonlinear input / output relationship, but the design of its membership function often requires a large load by trial and error. However, the introduction of this learning method enables automatic design, and the application field of fuzzy reasoning is further expanded.
【００３９】この発明においても、測位計算のファジィ
推論器による実現と同時に、そのような測位計算が実現
できるようなファジィ推論器を設計するために、オフラ
イン時の学習をどのような方式で行うべきかを示す。Also in the present invention, in order to realize the positioning calculation by the fuzzy reasoner and at the same time to design the fuzzy reasoner capable of realizing such positioning calculation, what kind of method should be used for the learning during the off-line? Indicates
【００４０】つぎに、前述した実施の形態１に係る測位
端末装置の動作について図面を参照しながら説明する。
測位端末装置の動作には、ファジィ推論器１６を用いた
測位に関するオンライン時の動作と、ファジィ推論器１
６を学習させるためのオフライン時の動作とがあり、ま
ず、測位に関するオンライン時の動作について説明す
る。Next, the operation of the positioning terminal device according to the first embodiment described above will be described with reference to the drawings.
The operation of the positioning terminal device includes online operation regarding positioning using the fuzzy reasoner 16 and fuzzy reasoner 1
There is an offline operation for learning No. 6, and first, an online operation regarding positioning will be described.
【００４１】受信器４、時計５、及び軌道計算器６の動
作は、従来の測位端末装置１と同じである。The operations of the receiver 4, the clock 5, and the orbit calculator 6 are the same as those of the conventional positioning terminal device 1.
【００４２】測位・座標変換計算部１５は、軌道計算器
６が出力する位置基準局２の位置と、受信器４が出力す
る前記送信時刻と時計５が出力する前記受信時刻との差
として得られる前記伝播時間の測定値とを入力する。次
に、ファジィ推論器１６は、位置基準局２の位置と前記
伝播時間の測定値とを入力し、測位計算を行い、未知の
位置の測位結果を経度緯度高度座標で出力する。The positioning / coordinate conversion calculator 15 is obtained as a difference between the position of the position reference station 2 output by the trajectory calculator 6 and the transmission time output by the receiver 4 and the reception time output by the clock 5. Input the measured value of the propagation time. Next, the fuzzy reasoner 16 inputs the position of the position reference station 2 and the measured value of the propagation time, performs positioning calculation, and outputs the positioning result of the unknown position in the longitude / latitude / altitude coordinates.
【００４３】最後に、ファジィ推論器１６が出力する測
位結果は、測位・座標変換計算部１５の出力となり、表
示器９に入力される。表示器９の動作は、従来の測位端
末装置１と同様である。Finally, the positioning result output by the fuzzy inference unit 16 becomes an output of the positioning / coordinate conversion calculation unit 15 and is input to the display unit 9. The operation of the display 9 is similar to that of the conventional positioning terminal device 1.
【００４４】つづいて、ファジィ推論器１６を学習させ
るためのオフライン時の動作について説明する。Next, an offline operation for learning the fuzzy reasoner 16 will be described.
【００４５】学習部１７は、オフライン時に、ファジィ
推論器１６をその構成要素の一つとする。この学習部１
７において、データ発生器１８ａは、位置基準局２の位
置と前記伝播時間の測定値とを発生し、出力する。The learning section 17 uses the fuzzy reasoner 16 as one of its constituent elements when it is offline. This learning unit 1
At 7, the data generator 18a generates and outputs the position of the position reference station 2 and the measured value of the propagation time.
【００４６】測位計算部７ｂは、データ発生器１８ａが
出力する位置基準局２の位置と前記伝播時間の測定値と
を、入力する。該測位計算部７ｂの動作は、従来の測位
端末装置１における測位計算部７ａと同様であり、逐次
近似計算により、測位結果を直交座標で求め、出力す
る。The positioning calculator 7b inputs the position of the position reference station 2 output by the data generator 18a and the measured value of the propagation time. The operation of the positioning calculation unit 7b is the same as that of the positioning calculation unit 7a in the conventional positioning terminal device 1, and the positioning result is obtained and output in orthogonal coordinates by the successive approximation calculation.
【００４７】座標変換器８ａは、測位計算部７ｂが出力
する直交座標で求められた正しい測位結果を入力する。
座標変換器８ａの動作も従来の測位端末装置１における
座標変換器８ａと同様であり、経度緯度高度座標に変換
された正しい測位結果を出力する。The coordinate converter 8a inputs the correct positioning result obtained by the Cartesian coordinates output by the positioning calculator 7b.
The operation of the coordinate converter 8a is also the same as that of the coordinate converter 8a in the conventional positioning terminal device 1, and outputs the correct positioning result converted into the longitude / latitude / altitude coordinates.
【００４８】一方、データ発生器１８ａが出力する位置
基準局２の位置と前記伝播時間の測定値とは、同時に、
学習部１７の構成要素となっているファジィ推論器１６
の入力ともなっている。ファジィ推論器１６は、オンラ
イン時と同様の計算により測位結果を経度緯度高度座標
で求め、出力する。ただし、オフライン時の学習過程に
あるこの推論結果は、一般に、正しい値ではない。On the other hand, the position of the position reference station 2 output from the data generator 18a and the measured value of the propagation time are
Fuzzy reasoner 16 which is a constituent element of the learning unit 17
Is also input. The fuzzy inference unit 16 obtains the positioning result by the longitude / latitude / altitude coordinate by the same calculation as that at the time of online, and outputs it. However, this inference result in the learning process when offline is generally not a correct value.
【００４９】つまり、データ発生器１８ａが出力した位
置基準局２の位置と前記伝播時間の測定値は、同時に、
測位計算部７ｂとファジィ推論器１６の入力となり、正
しい測位結果とファジィ推論器１６の学習過程の測位結
果とが、それぞれ出力されるのである。That is, the position of the position reference station 2 output by the data generator 18a and the measured value of the propagation time are
The positioning calculation unit 7b and the fuzzy reasoner 16 are input, and the correct positioning result and the positioning result in the learning process of the fuzzy reasoner 16 are output.
【００５０】そこで、調整量計算器１９ａは、前記正し
い測位結果とファジィ推論器１６の学習過程の測位結果
とを入力する。そして、調整量計算器１９ａは、前記学
習過程の測位結果が正しい測位結果に近づくように、フ
ァジィ推論器１６のメンバーシップ関数の調整量を計算
して出力する。Therefore, the adjustment amount calculator 19a inputs the correct positioning result and the positioning result in the learning process of the fuzzy reasoner 16. Then, the adjustment amount calculator 19a calculates and outputs the adjustment amount of the membership function of the fuzzy reasoner 16 so that the positioning result of the learning process approaches the correct positioning result.
【００５１】この調整アルゴリズムは、ニューラルネッ
トワークの学習アルゴリズムであるバックプロパゲーシ
ョンと同様に最急降下法により誘導される。この学習型
のファジィ推論法は、「ニューロ・ファジィ」などと呼
ばれ、１９９０年代の前半に多くの研究が行われた。こ
のため、この学習アルゴリズムは、この分野の技術者で
あれば周知のものであるので、ここでは詳細な説明は行
わず、その一例を示した文献『野本、他：ファジー推論
による低対地高度飛行の経路計画、電子情報通信学会論
文誌Ｂ−ＩＩ、Ｖｏｌ．Ｊ７８−Ｂ−ＩＩ、Ｎｏ．３、
ｐｐ．１８３−１９０、（１９９５年３月）』を示すに
留める。This adjustment algorithm is derived by the steepest descent method as in the back propagation which is a learning algorithm of the neural network. This learning-type fuzzy inference method is called "neuro-fuzzy", and much research was conducted in the first half of the 1990s. For this reason, this learning algorithm is well known to those skilled in the art, and a detailed description is not given here. An example of the learning algorithm is Nomoto, et al .: Low ground altitude flight by fuzzy inference. Path Planning, IEICE Transactions B-II, Vol. J78-B-II, No. 3,
pp. 183-190, (March 1995) ”.
【００５２】調整量計算器１９ａから出力された前記調
整量は、ファジィ推論器１６に入力される。ファジィ推
論器１６は、前記調整量に従ってメンバーシップ関数を
変化させることにより、次第に、正しい測位結果に近い
測位結果を出力できるようになる。あらかじめ基準値を
用意し、学習過程の測位結果と正しい測位結果との差が
この基準値以下に収まるようになれば、オフラインでの
学習を終了する。その結果、ファジィ推論器１６は、オ
ンラインでの測位を実行できるようになる。The adjustment amount output from the adjustment amount calculator 19a is input to the fuzzy reasoner 16. By changing the membership function according to the adjustment amount, the fuzzy reasoner 16 can gradually output a positioning result close to a correct positioning result. If a reference value is prepared in advance and the difference between the positioning result in the learning process and the correct positioning result falls within the reference value or less, the offline learning ends. As a result, the fuzzy reasoner 16 can perform online positioning.
【００５３】実施の形態２．この発明の実施の形態２に
係る測位端末装置について図面を参照しながら説明す
る。図２は、この発明の実施の形態２に係る測位端末装
置の構成を示すブロック図である。Embodiment 2. A positioning terminal device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the positioning terminal device according to the second embodiment of the present invention.
【００５４】図２において、この実施の形態２では、学
習部１７の測位計算部７ｂの出力は、上記の実施の形態
１のように座標変換器８ａを介することなく、調整量計
算器１９の入力となっている。In FIG. 2, in the second embodiment, the output of the positioning calculation section 7b of the learning section 17 is output from the adjustment amount calculator 19 without passing through the coordinate converter 8a as in the first embodiment. It is an input.
【００５５】また、上記の実施の形態１の構成要素であ
った測位・座標変換計算部１５は、この実施の形態２で
は、測位計算部７ａに置き換えられている。Further, the positioning / coordinate conversion calculation unit 15 which is a constituent element of the first embodiment is replaced with the positioning calculation unit 7a in the second embodiment.
【００５６】つぎに、前述した実施の形態２に係る測位
端末装置の動作について図面を参照しながら説明する。
ここでは、ファジィ推論器１６を学習させるためのオフ
ライン時の動作について先に説明する。Next, the operation of the positioning terminal device according to the second embodiment described above will be described with reference to the drawings.
Here, the offline operation for learning the fuzzy reasoner 16 will be described first.
【００５７】学習部１７において、データ発生器１８ａ
と測位計算部７ｂの動作は、上記の実施の形態１による
測位端末装置１Ａと同様である。In the learning section 17, the data generator 18a
The operation of the positioning calculator 7b is the same as that of the positioning terminal device 1A according to the first embodiment.
【００５８】調整量計算器１９ｂは、測位計算部７ｂが
出力する正しい測位結果と、ファジィ推論器１６が出力
する学習過程の出力とを入力する。そして、調整量計算
器１９ｂは、前記学習過程の測位結果が前記正しい測位
結果に近づくように、ファジィ推論器１６のメンバーシ
ップ関数の調整量を計算して出力する。The adjustment amount calculator 19b receives the correct positioning result output by the positioning calculator 7b and the learning process output by the fuzzy reasoner 16. Then, the adjustment amount calculator 19b calculates and outputs the adjustment amount of the membership function of the fuzzy reasoner 16 so that the positioning result of the learning process approaches the correct positioning result.
【００５９】ここで、前記正しい測位結果は、経度緯度
高度座標ではなく、直交座標で表わされたものであるの
で、ファジィ推論器１６も、直交座標系で表わされた測
位結果を出力するようになる。Since the correct positioning result is expressed in Cartesian coordinates, not in longitude / latitude / altitude coordinates, the fuzzy reasoner 16 also outputs the positioning result expressed in Cartesian coordinates. Like
【００６０】つづいて、測位に関するオンライン時の動
作について説明する。受信器４、時計５、及び軌道計算
器６の動作は、従来の測位端末装置１あるいは実施の形
態１による測位端末装置１Ａと同じである。Next, an online operation regarding positioning will be described. The operations of the receiver 4, the clock 5, and the orbit calculator 6 are the same as those of the conventional positioning terminal device 1 or the positioning terminal device 1A according to the first embodiment.
【００６１】測位計算部７ａは、従来の測位端末装置１
における測位計算部７ａと同様に、軌道計算器６が出力
する位置基準局２の位置と、受信器４が出力する前記送
信時刻と時計５が出力する前記受信時刻との差として得
られる前記伝播時間の測定値とを入力する。The positioning calculation unit 7a uses the conventional positioning terminal device 1
Similarly to the positioning calculator 7a in the above, the propagation time obtained as the difference between the position of the position reference station 2 output by the trajectory calculator 6 and the transmission time output by the receiver 4 and the reception time output by the clock 5. Enter the measured value of and.
【００６２】そして、該測位計算部７ａにおいて、実施
の形態１による測位端末装置１における測位・座標変換
計算部１５にあった場合と同様に、ファジィ推論器１６
は、位置基準局２の位置と前記伝播時間の測定値とを入
力し、測位計算を行い、未知の位置の測位結果を出力す
る。該測位結果は、測位計算部７ａの出力となる。ただ
し、この実施の形態２では、前述のように、ファジィ推
論器１６が学習する測位結果の表現は、経度緯度高度座
標ではなく、直交座標であるから、測位計算部７ａの出
力も直交座標で表わされた測位結果となる。Then, in the positioning calculation section 7a, as in the case of the positioning / coordinate conversion calculation section 15 in the positioning terminal device 1 according to the first embodiment, the fuzzy reasoner 16 is used.
Inputs the position of the position reference station 2 and the measured value of the propagation time, performs positioning calculation, and outputs the positioning result of an unknown position. The positioning result becomes an output of the positioning calculator 7a. However, in the second embodiment, as described above, the expression of the positioning result learned by the fuzzy inference unit 16 is not the longitude / latitude / altitude coordinates but the orthogonal coordinates, so the output of the positioning calculation unit 7a is also the orthogonal coordinates. The positioning result is represented.
【００６３】最後に、表示器９は、測位計算部７ａが出
力する直交座標で表わされた測位結果を入力し、これを
表示する。特に、この実施の形態２による測位端末装置
１Ｂでは、この測位結果を他の任意の地点との距離の関
係において、表示する際に有効である。たとえば、この
実施の形態２では、表示器９は、測位結果として得られ
た測位端末装置１Ｂの位置から、半径１０キロメートル
の範囲を求めて、表示する。Finally, the display 9 inputs the positioning result represented by the Cartesian coordinates output from the positioning calculator 7a and displays it. In particular, the positioning terminal device 1B according to the second embodiment is effective in displaying this positioning result in relation to the distance to another arbitrary point. For example, in the second embodiment, the display device 9 obtains and displays a range of a radius of 10 kilometers from the position of the positioning terminal device 1B obtained as a positioning result.
【００６４】実施の形態３．この発明の実施の形態３に
係る測位端末装置について図面を参照しながら説明す
る。図３は、この発明の実施の形態３に係る測位端末装
置の構成を示すブロック図である。Third Embodiment A positioning terminal device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a positioning terminal device according to Embodiment 3 of the present invention.
【００６５】この実施の形態３では、学習部１７の構成
のみが、上記の実施の形態１と異なっている。In the third embodiment, only the structure of the learning section 17 is different from that of the first embodiment.
【００６６】図３において、２０は実際にこの測位端末
装置１Ｃが利用される空間を運用領域として出力する運
用領域指示器、１８ｂは運用領域指示器２０が出力する
該運用領域を入力し、位置基準局２の位置と未知の位置
および端末時計誤差とを出力するデータ発生器、そし
て、２１は該既知の位置と、該未知の位置を直交座標に
変換したものと、該端末時計誤差とを入力し、伝播時間
の測定値を計算して出力する物理過程計算器である。In FIG. 3, 20 is an operation area indicator for actually outputting the space in which this positioning terminal device 1C is used as an operation area, and 18b is the operation area indicator for output by the operation area indicator 20, and the position is shown. A data generator that outputs the position of the reference station 2, the unknown position, and the terminal clock error, and 21 inputs the known position, the unknown position converted into rectangular coordinates, and the terminal clock error. Then, it is a physical process calculator that calculates and outputs the measurement value of the propagation time.
【００６７】つぎに、前述した実施の形態３に係る測位
端末装置の動作について図面を参照しながら説明する。
ファジィ推論器１６を用いた測位に関するオンライン時
の動作は上記の実施の形態１による測位端末装置１と同
じであるので、そのテーブルを作成するためのオフライ
ン時の動作についてのみ説明する。Next, the operation of the positioning terminal apparatus according to the above-described Embodiment 3 will be described with reference to the drawings.
Since the online operation relating to the positioning using the fuzzy reasoner 16 is the same as that of the positioning terminal device 1 according to the first embodiment, only the offline operation for creating the table will be described.
【００６８】学習部１７は、オフライン時に、ファジィ
推論器１６をその構成要素とする。学習部１７は、ファ
ジィ推論器１６が位置基準局２の位置の値と前記伝播時
間の測定値とを入力して、前記測位結果の値を計算して
出力できるよう、ファジィ推論器１６に学習をさせる。
これらの点は、上記の実施の形態１による測位端末装置
１と同じであるが、ファジィ推論器１６の入出力関係を
求める方法が、図６に示した物理過程に即した計算に依
るものであり、図７に示した逆問題を解く計算ではない
点が、実施の形態１による測位端末装置１と異なる。The learning section 17 has the fuzzy reasoner 16 as its constituent element when it is offline. The learning unit 17 performs learning on the fuzzy reasoner 16 so that the fuzzy reasoner 16 can input the position value of the position reference station 2 and the measured value of the propagation time, calculate and output the value of the positioning result. Let
These points are the same as those of the positioning terminal device 1 according to the first embodiment, but the method of obtaining the input / output relationship of the fuzzy reasoner 16 is based on the calculation according to the physical process shown in FIG. However, this is different from the positioning terminal device 1 according to the first embodiment in that the calculation is not for solving the inverse problem shown in FIG. 7.
【００６９】学習部１７において、まず、運用領域指示
器２０は、実際にこの測位端末装置１Ｃが利用される空
間を指定し、運用領域として出力する。このことは、フ
ァジィ推論器１６が学習する前記入出力関係の組み合わ
せは、数学的に可能なものすべてを対象とすると、一般
に莫大な量に昇るが、その中で、実用上の意味があるも
のは多くないので、その実用上の意味のある値の組み合
わせについてのみ、ファジィ推論器１６の学習を行う、
ということを目的としている。In the learning section 17, first, the operation area indicator 20 designates the space in which this positioning terminal device 1C is actually used and outputs it as the operation area. This means that the combination of the input / output relationships learned by the fuzzy reasoner 16 is generally enormous when all mathematically possible ones are targeted. There are not many, so the fuzzy reasoner 16 is trained only for the combinations of values that have practical significance.
The purpose is that.
【００７０】たとえば、高度マイナス１００，０００メ
ートルの位置、つまり地底に、測位端末装置を持って行
って測位を行う事はないし、高度１０００メートルの位
置で行う事もない。さらに、利用者が一般の個人である
場合には、海洋のただ中で測位を行う事もないし、定期
航空便の場合には、予め与えられている航空路の周辺空
域が実用上の運用領域となる。また、この運用領域の指
定は、地心座標のような直交座標ではなく、人間の解釈
や社会システムの運用に適した経度緯度高度座標で与え
ると考える方が自然であろう。For example, there is no case where the positioning terminal device is carried to the position at an altitude of minus 100,000 meters, that is, at the bottom of the earth to perform positioning, and it is not carried out at a position at an altitude of 1000 meters. In addition, if the user is a general individual, positioning is not performed in the midst of the ocean, and in the case of regular flights, the airspace around a given airway is a practical operational area. Becomes Further, it is more natural to think that the designation of the operation area is given by not the Cartesian coordinates such as the geocentric coordinates but the longitude / latitude / altitude coordinates suitable for human interpretation and operation of the social system.
【００７１】つぎに、データ発生器１８ｂは、運用領域
指示器２０が出力する運用領域を入力し、位置基準局２
の位置と未知の位置（真値）および端末時計誤差とを出
力する。この場合、該未知の位置（真値）の変域は、上
述のように入出力関係の組み合わせ全体を覆う必要はな
く、上記運用領域の範囲のみを覆えばよい。Next, the data generator 18b inputs the operation area output from the operation area indicator 20, and the position reference station 2
, The unknown position (true value) and the terminal clock error are output. In this case, the domain of the unknown position (true value) does not need to cover the entire combination of input / output relationships as described above, but only the range of the operation area.
【００７２】そして、座標変換器８ｂは、経度緯度高度
座標で与えられた位置基局２の位置（真値）を、データ
発生器１８ｂから入力し、これを直交座標に変換したも
のを出力する。Then, the coordinate converter 8b inputs the position (true value) of the position base station 2 given in the longitude / latitude / altitude coordinates from the data generator 18b, and outputs the position converted into the orthogonal coordinates. .
【００７３】物理過程計算器２１は、データ発生器１８
ｂが出力する位置基準局２の位置と前記端末時計誤差、
および、座標変換器８ｂが出力する前記該未知の位置
（真値）を直交座標に変換したものとを入力する。そし
て、与えられた位置基準局２から電波が送信され、与え
られた未知の位置（真値）でこれを受信し、与えられた
端末時計誤差を持つ時計で測定された受信時刻によりこ
の伝播時間を測定した場合の値を、この実際の物理過程
に沿って計算し、伝播時間の測定値として出力する。The physical process calculator 21 includes a data generator 18
b, the position of the position reference station 2 and the terminal clock error,
Also, the unknown position (true value) output from the coordinate converter 8b is converted into rectangular coordinates. Then, a radio wave is transmitted from the given position reference station 2, received at the given unknown position (true value), and this propagation time is determined by the reception time measured by the clock having the given terminal clock error. The measured value is calculated according to this actual physical process and output as the measured value of the propagation time.
【００７４】ファジィ推論器１６は、データ発生器１８
ｂが出力する位置基準局２の位置と、物理過程計算器２
１が出力する前記伝播時間の測定値とを入力し、学習過
程の測位結果、および、学習過程である端末時計誤差の
推定値とを出力する。The fuzzy reasoner 16 includes a data generator 18
The position of the position reference station 2 output by b and the physical process calculator 2
1 and the measured value of the propagation time output from the terminal 1, and outputs the positioning result of the learning process and the estimated value of the terminal clock error in the learning process.
【００７５】調整量計算器１９ｃは、ファジィ推論器１
６と同様に、データ発生器１８ｂが出力する位置基準局
２の位置と、物理過程計算器２１が出力する前記伝播時
間の測定値とを入力し、さらに、データ発生器１８ｂが
出力する経度緯度高度座標で表わされた未知の位置（真
値）と端末時計誤差、また、さらに、ファジィ推論器１
６が出力する学習過程の測位結果と、および、学習過程
である端末時計誤差の推定値とを入力し、調整量を計算
して出力する。The adjustment amount calculator 19c is the fuzzy reasoner 1
Similarly to 6, the position of the position reference station 2 output by the data generator 18b and the measured value of the propagation time output by the physical process calculator 21 are input, and further, the longitude / latitude / altitude output by the data generator 18b is input. Unknown position (true value) represented by coordinates and terminal clock error, and further fuzzy reasoner 1
The positioning result of the learning process output by 6 and the estimated value of the terminal clock error in the learning process are input, and the adjustment amount is calculated and output.
【００７６】調整量計算器１９ｃが出力する前記調整量
は、ファジィ推論器１６の入力となる。ファジィ推論器
１６は、該調整量にしたがって、そのメンバーシップ関
数を調整することにより、次第に正しい測位結果を経度
緯度高度座標系で出力できるようになる。The adjustment amount output from the adjustment amount calculator 19c is input to the fuzzy reasoner 16. The fuzzy reasoner 16 adjusts the membership function according to the adjustment amount, so that the correct positioning result can be gradually output in the longitude / latitude / altitude coordinate system.
【００７７】以上のことは、オンラインで測位を行う場
合には、位置基準局２の位置と伝播時間の測定値とから
未知の位置を求めるのであるが、このために用いるファ
ジィ推論器１６の学習データの計算は、この流れに沿う
必要はないことを利用している。As described above, when the position is determined online, the unknown position is obtained from the position of the position reference station 2 and the measured value of the propagation time. The learning data of the fuzzy reasoner 16 used for this purpose. Takes advantage of the fact that the calculation of does not have to follow this flow.
【００７８】[0078]
【００７９】[0079]
【発明の効果】この発明に係る測位端末装置は、以上説
明したとおり、既知の位置との間の電波の伝播時間を測
定することにより、未知の位置を求める測位端末装置に
おいて、前記既知の位置である位置基準局の位置と前記
伝播時間の測定値とを入力し、前記未知の位置の測位結
果を出力するファジィ推論器を備え、前記ファジィ推論
器が、オフライン時に、調整量計算器を有する学習部の
構成要素となり、前記調整量計算器が、前記ファジィ推
論器の出力である未知の位置の測位結果を入力して調整
量を計算し、その調整量を前記ファジィ推論器へ出力す
るので、非線形の方程式を逐次近似計算の手間を掛けて
解く必要が無いために、時間的あるいはコスト的な負荷
を軽減した測位を行うことができ、また、ファジィ推論
器のメンバーシップ関数を、試行錯誤による多大な負荷
を要することなく、しかも、恣意的ではなく客観的に自
動設計することが可能となるという効果を奏する。Positioning terminal apparatus according to this invention exhibits, as described above, measuring the radio wave propagation time between the known position
The positioning terminal device that seeks an unknown position by
And the position of the position reference station, which is the known position, and
Enter the measured time of flight and enter the positioning result of the unknown position.
A fuzzy inferencer that outputs a result, the fuzzy inferencer becomes a constituent element of a learning unit having an adjustment amount calculator when offline, and the adjustment amount calculator outputs an unknown position that is an output of the fuzzy inferencer. The positioning amount is input to calculate the adjustment amount, and the adjustment amount is output to the fuzzy reasoner. Therefore, it takes time and effort to calculate a nonlinear equation in successive approximations.
Time or cost burden because there is no need to solve
It is said that it is possible to perform positioning with reduced load, and it is possible to objectively and automatically design the membership function of the fuzzy reasoner without requiring a large load due to trial and error. Produce an effect.
【００８０】また、この発明に係る測位端末装置は、以
上説明したとおり、前記学習部が、さらに、位置基準局
の位置と伝播時間の測定値とを出力するデータ発生器
と、前記伝播時間の測定値を入力し疑似距離を計算して
出力する疑似距離計算器と、前記位置基準局の位置と前
記疑似距離と測位結果に関する仮の解とを入力し、前記
測位結果に関する仮の解を改善して出力する逐次近似計
算器と、前記逐次近似計算器が出力する仮の解を入力
し、この値の収束を判定し、収束が判定されたときにそ
の値を測位結果として出力する収束判定器とを有するの
で、従来の測位端末装置が測位を行う方法と同じ計算処
理により得られたデータを、ファジィ推論器の学習にお
ける教師信号として用いるので、従来の測位端末装置と
測位結果が同一になり、状況などにより両者の切り替え
運用を行う場合にも、出力の連続性が保証されるという
効果を奏する。Further, in the positioning terminal device according to the present invention, as described above, the learning unit further outputs the position of the position reference station and the measured value of the propagation time, and the measurement of the propagation time. A pseudo distance calculator that inputs a value and calculates and outputs a pseudo distance, and inputs the position of the position reference station, the pseudo distance, and a temporary solution regarding the positioning result to improve the temporary solution regarding the positioning result. A successive approximation calculator that outputs, and a convergence determiner that inputs a temporary solution output by the successive approximation calculator, determines convergence of this value, and outputs the value as a positioning result when convergence is determined. Therefore, since the data obtained by the same calculation processing as the conventional positioning terminal device performs positioning is used as a teacher signal in the learning of the fuzzy reasoner, the positioning result is the same as the conventional positioning terminal device. Even when performing switching operations of both due circumstances, an effect that continuity of the output is guaranteed.
【００８１】また、この発明に係る測位端末装置は、以
上説明したとおり、前記学習部が、さらに、前記収束判
定器から入力した測位結果である直交座標を経度緯度高
度座標に変換して出力する座標変換器を有するので、非
線形の方程式を解くための逐次近似計算の手間だけでな
く、地心座標系と局所測地座標系の問題も加わって、複
雑な非線形の計算となる直交座標から経度緯度高度座標
系への座標変換の処理の手間における、時間的あるいは
コスト的な負荷を軽減することができるという効果を奏
する。Further, in the positioning terminal device according to the present invention, as described above, the learning unit further converts the orthogonal coordinates, which are the positioning results input from the convergence determiner, into the longitude / latitude / altitude coordinates and outputs the coordinates. Since it has a coordinate converter, not only the time and effort of the successive approximation calculation for solving the nonlinear equation but also the problems of the geocentric coordinate system and the local geodetic coordinate system are added, the complex nonlinear calculation becomes the orthogonal coordinate to the longitude / latitude. It is possible to reduce the time or cost load in the process of coordinate conversion to the altitude coordinate system.
【００８２】また、この発明に係る測位端末装置は、以
上説明したとおり、前記学習部において、前記収束判定
器の出力である測位結果を、直接、前記調整量計算器の
入力としたので、測位端末装置の位置する未知の位置か
ら、任意の位置までの距離計算に適した形式で、測位結
果を出力することができるので、たとえば、測位端末装
置の位置から半径１０キロメートルの範囲を求める、と
いうような計算に適するという効果を奏する。Further, in the positioning terminal device according to the present invention, as described above, in the learning unit, the positioning result which is the output of the convergence determiner is directly input to the adjustment amount calculator. Since the positioning result can be output in a format suitable for calculating the distance from the unknown position where the terminal device is located to an arbitrary position, for example, a range of a radius of 10 kilometers is calculated from the position of the positioning terminal device. This has the effect of being suitable for such calculations.
【００８３】また、この発明に係る測位端末装置は、以
上説明したとおり、前記学習部が、さらに、位置基準局
の位置と未知の位置と端末時計誤差とを出力するデータ
発生器と、前記位置基準局の位置と前記未知の位置と前
記端末時計誤差とを入力し、伝播時間の測定値を計算し
て出力する物理過程計算器とを有するので、物理過程に
即した計算により得られたデータを、ファジィ推論器の
学習における教師信号として用いるので、逐次近似法に
起因する近似誤差が無く、正確な値を得ることができ
る。さらに、逆問題を解く形式を取らなくとも済むの
で、物理的にあり得ない入力の組み合わせを扱う必要が
無く、必要な入出力関係の組み合わせだけを扱うことが
できるという効果を奏する。Further, in the positioning terminal device according to the present invention, as described above, the learning unit further outputs the position of the position reference station, the unknown position, and the terminal clock error, and the position reference station. The position and the unknown position and the terminal clock error are input, and since there is a physical process calculator that calculates and outputs the measurement value of the propagation time, the data obtained by the calculation in accordance with the physical process, Since it is used as a teacher signal in the learning of the fuzzy reasoner, an accurate value can be obtained without an approximation error caused by the successive approximation method. Further, since it is not necessary to take a form for solving the inverse problem, it is not necessary to handle a physically impossible input combination, and it is possible to handle only a necessary input / output relation combination.
【００８４】また、この発明に係る測位端末装置は、以
上説明したとおり、前記学習部が、さらに、実際に測位
端末装置が利用される空間を運用領域として出力する運
用領域指示器を有し、前記運用領域を、前記未知の位置
の定義域として前記データ発生器の入力としたので、測
位端末装置の利用者にとって実用上の意味のある入出力
関係の組み合わせのみを計算し、ファジィ推論器の学習
に用いることができ、学習に要する時間の短縮やコスト
の低減を図ることができるという効果を奏する。Further, in the positioning terminal device according to the present invention, as described above, the learning section further has the operation area indicator for outputting the space in which the positioning terminal device is actually used as the operation area, Since the operation area is used as the input of the data generator as the domain of the unknown position, only the combination of input / output relations that has practical meaning to the user of the positioning terminal device is calculated, and the fuzzy reasoner It can be used for learning, and has an effect that the time required for learning and the cost can be reduced.
【図１】 この発明の実施の形態１に係る測位端末装置
の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a positioning terminal device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 この発明の実施の形態２に係る測位端末装置
の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a positioning terminal device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】 この発明の実施の形態３に係る測位端末装置
の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a positioning terminal device according to a third embodiment of the present invention.
【図４】 従来の代表的な測位システムであるＧＰＳの
運用を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the operation of GPS, which is a typical conventional positioning system.
【図５】 従来の測位端末装置の構成を示すブロック図
である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional positioning terminal device.
【図６】 伝播時間の測定値が決まる物理過程を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing a physical process in which a measured value of propagation time is determined.
【図７】 伝播時間の測定値から、測位を行う場合の測
位計算の過程を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a process of positioning calculation in the case of performing positioning from measured values of propagation time.
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 測位端末装置、２ 位置基準局、４
受信器、５ 時計、６ 軌道計算器、７ａ、７ｂ 測
位計算部、８ａ、８ｂ 座標変換器、９ 表示器、１０
疑似距離計算器、１１ 逐次近似計算器、１２ 収束
判定器、１３物理過程、１４ 測位計算の過程、１５
測位・座標変換計算部、１６ ファジィ推論器、１７
学習部、１８ａ、１８ｂ データ発生器、１９ａ、１９
ｂ 調整量計算器、２０ 運用領域指示器、２１ 物理
過程計算器。1A, 1B, 1C Positioning terminal device, 2 Position reference station, 4
Receiver, 5 Clock, 6 Orbit calculator, 7a, 7b Positioning calculator, 8a, 8b Coordinate converter, 9 Display device, 10
Pseudo distance calculator, 11 Iterative approximation calculator, 12 Convergence determiner, 13 Physical process, 14 Positioning calculation process, 15
Positioning / coordinate conversion calculator, 16 Fuzzy reasoner, 17
Learning unit, 18a, 18b data generator, 19a, 19
b Adjustment amount calculator, 20 operating area indicator, 21 physical process calculator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 5/14 G05B 13/02 G06F 9/44 554 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 5/14 G05B 13/02 G06F 9/44 554
Claims (6)
定することにより、未知の位置を求める測位端末装置に
おいて、 前記既知の位置である位置基準局の位置と前記伝播時間
の測定値とを入力し、前記未知の位置の測位結果を出力
するファジィ推論器を備え、 前記ファジィ推論器は、オフライン時に、調整量計算器
を有する学習部の構成要素となり、 前記調整量計算器は、前記ファジィ推論器の出力である
未知の位置の測位結果を入力して調整量を計算し、その
調整量を前記ファジィ推論器へ出力する ことを特徴とす
る測位端末装置。1. A positioning terminal device for obtaining an unknown position by measuring a propagation time of a radio wave between a known position and a position of a position reference station, which is the known position, and a measured value of the propagation time. enter a, includes a fuzzy inference unit for outputting the positioning result of unknown position, the fuzzy inference apparatus is off-line during the adjustment amount calculator
And the adjustment amount calculator is the output of the fuzzy reasoner.
Input the positioning result of an unknown position, calculate the adjustment amount, and
A positioning terminal device , which outputs an adjustment amount to the fuzzy reasoner .
タ発生器と、 前記伝播時間の測定値を入力し疑似距離を計算して出力
する疑似距離計算器と、 前記位置基準局の位置と前記疑似距離と測位結果に関す
る仮の解とを入力し、前記測位結果に関する仮の解を改
善して出力する逐次近似計算器と、 前記逐次近似計算器が出力する仮の解を入力し、この値
の収束を判定し、収束が判定されたときにその値を測位
結果として出力する収束判定器とを有する ことを特徴と
する請求項１記載の測位端末装置。2. The learning unit further outputs a data for outputting the position of the position reference station and the measured value of the propagation time.
A data generator, calculates the entered pseudorange measurements of the propagation time output
The pseudo-range calculator, which relates to the position of the position reference station, the pseudo-range, and the positioning result.
And enter the temporary solution
Enter a successive approximation calculator for good and outputs, a temporary solution for outputting the successive approximation calculator is this value
The convergence is determined and the value is measured when the convergence is determined.
The positioning terminal device according to claim 1, further comprising a convergence determiner that outputs the result .
経度緯度高度座標に変換して出力する座標変換器 を有す
ることを特徴とする請求項２記載の測位端末装置。3. The learning unit further determines a Cartesian coordinate which is a positioning result input from the convergence determiner.
The positioning terminal device according to claim 2, further comprising a coordinate converter that converts and outputs the coordinates into longitude / latitude / altitude coordinates .
出力である測位結果を、直接、前記調整量計算器の入力
としたことを特徴とする請求項２記載の測位端末装置。 4. A said learning section, of the convergence determiner
The positioning result which is the output is directly input to the adjustment amount calculator.
And then positioning terminal apparatus according to claim 2, wherein a has.
するデータ発生器と、 前記位置基準局の位置と前記未
知の位置と前記端末時計誤差とを入力し、伝播時間の測
定値を計算して出力する物理過程計算器とを有すること
を特徴とする請求項１記載の測位端末装置。5. The learning unit further outputs the position of the position reference station, the unknown position, and the terminal clock error.
Data generator, the position of the position reference station and the
Input the knowledge position and the terminal clock error and measure the propagation time.
The positioning terminal device according to claim 1, further comprising a physical process calculator that calculates and outputs a constant value .
出力する運用領域指示器を有し、 前記運用領域を、前記未知の位置の定義域として前記デ
ータ発生器の入力とした ことを特徴とする請求項５記載
の測位端末装置。6. The learning unit further sets a space where the positioning terminal device is actually used as an operation area.
An operating area indicator for outputting the operating area is used as the domain of the unknown position.
The positioning terminal device according to claim 5 , wherein the positioning terminal device is an input of a data generator .
Priority Applications (1)
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| JP26305298A JP3513029B2 (en) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | Positioning terminal |
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|---|---|---|---|
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| JP2000088943A JP2000088943A (en) | 2000-03-31 |
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|---|---|---|---|---|
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