JP3535613B2 - 測位装置 - Google Patents
測位装置Info
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- JP3535613B2 JP3535613B2 JP17242795A JP17242795A JP3535613B2 JP 3535613 B2 JP3535613 B2 JP 3535613B2 JP 17242795 A JP17242795 A JP 17242795A JP 17242795 A JP17242795 A JP 17242795A JP 3535613 B2 JP3535613 B2 JP 3535613B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星からの信
号を受信し測位装置（以下、利用者とも記す）の現在位
置を計算により求める測位装置に関する。
号を受信し測位装置（以下、利用者とも記す）の現在位
置を計算により求める測位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国の衛星航法システムであるＧＰＳシ
ステムのＧＰＳ衛星からの信号を受信して測位計算を行
う測位装置においては、すべてのＧＰＳ衛星位置に基づ
いて得た擬似距離誤差の分散値が等しいと見做して下記
の（１）式〜（７）式のように測位方程式を解いて利用
者位置を求める方式が一般的である。
ステムのＧＰＳ衛星からの信号を受信して測位計算を行
う測位装置においては、すべてのＧＰＳ衛星位置に基づ
いて得た擬似距離誤差の分散値が等しいと見做して下記
の（１）式〜（７）式のように測位方程式を解いて利用
者位置を求める方式が一般的である。
【０００３】ｙ＝ＨＲU ＋ρ …（１）
ここで、ｙは擬似距離ベクトルを、Ｈは方向余弦ベクト
ルを、ＲU は利用者位置のベクトルを、ρは擬似距離誤
差ベクトルをそれぞれ示す。
ルを、ＲU は利用者位置のベクトルを、ρは擬似距離誤
差ベクトルをそれぞれ示す。
【０００４】擬似距離ベクトルｙは（２）式のとおりで
あり、（２）式においてｙi はＧＰＳ衛星ｉ（ｉ＝１…
Ｎの自然数であって、ｉ≧３）から利用者の位置までの
擬似距離を示している。
あり、（２）式においてｙi はＧＰＳ衛星ｉ（ｉ＝１…
Ｎの自然数であって、ｉ≧３）から利用者の位置までの
擬似距離を示している。
【０００５】
【数１】
【０００６】方向余弦ベクトルＨは（３）式の通りであ
り、（３）式において、Ｈix、Ｈiy、Ｈizは利用者位置
（ｘ，ｙ，ｚ）からＧＰＳ衛星ｉへの方向余弦成分の値
を示している。
り、（３）式において、Ｈix、Ｈiy、Ｈizは利用者位置
（ｘ，ｙ，ｚ）からＧＰＳ衛星ｉへの方向余弦成分の値
を示している。
【０００７】
【数２】
【０００８】利用者位置のベクトルＲU は（４）式の通
りであり、（４）式においてｘ、ｙ、ｚは利用者位置の
座標を、ｔは利用者時計すなわちＧＰＳ測位装置に設け
られている時計とＧＰＳシステム時計との時刻オフセッ
トの値を示している。
りであり、（４）式においてｘ、ｙ、ｚは利用者位置の
座標を、ｔは利用者時計すなわちＧＰＳ測位装置に設け
られている時計とＧＰＳシステム時計との時刻オフセッ
トの値を示している。
【０００９】
【数３】
【００１０】擬似距離誤差ベクトルρは（５）式のとお
りであり、（５）式においてρi から利用者位置までの
擬似距離に対する擬似距離誤差を示している。
りであり、（５）式においてρi から利用者位置までの
擬似距離に対する擬似距離誤差を示している。
【００１１】
【数４】
【００１２】利用者位置の最小自乗推定値ベクトルは
（６）式のとおりである。
（６）式のとおりである。
【００１３】
【数５】
【００１４】ここで
【００１５】
【数６】
【００１６】は（７）式のとおりである。
【００１７】
【数７】
【００１８】（７）式において
【００１９】
【数８】
【００２０】は利用者位置の最小自乗推定値を示し、
【００２１】
【数９】
【００２２】は利用者時計とＧＰＳシステム時計の時刻
オフセットの値の最小自乗推定値を示している。
オフセットの値の最小自乗推定値を示している。
【００２３】米国のＧＰＳシステムとロシアのＧＬＯＮ
ＡＳＳシステム（Global satelliteNavigation syste
m）のように異なる複数のシステムの衛星からの信号を
受信して測位計算を行う測位装置においては、それぞれ
のシステムの方式の違いに起因する擬似距離誤差の分散
値の違いに対応するため、（８）式のように擬似距離誤
差の分散値を含めた測位方程式を立てて利用者位置を求
める方式を取ることがある。
ＡＳＳシステム（Global satelliteNavigation syste
m）のように異なる複数のシステムの衛星からの信号を
受信して測位計算を行う測位装置においては、それぞれ
のシステムの方式の違いに起因する擬似距離誤差の分散
値の違いに対応するため、（８）式のように擬似距離誤
差の分散値を含めた測位方程式を立てて利用者位置を求
める方式を取ることがある。
【００２４】ｙ＝Ｈｘ＋Ｗρ …（８）
ここで、
【００２５】
【数１０】
【００２６】
【数１１】
【００２７】であり、（９）式においてｗi はＧＰＳ衛
星ｉと利用者位置との擬似距離誤差の分散値を、（１
０）式においてＨT は行列Ｈの転置行列を示し、Ｈ-1は
行列Ｈの逆行列を示している。
星ｉと利用者位置との擬似距離誤差の分散値を、（１
０）式においてＨT は行列Ｈの転置行列を示し、Ｈ-1は
行列Ｈの逆行列を示している。
【００２８】（９）式で用いている擬似距離誤差の分散
値ｗ1 〜ｗn は、従来、下記の２つのいずれかの方法を
用いて求めていた。 方法１ 過去の観測によれば、ＧＰＳシステムでは、米国国防総
省によって故意の精度劣化操作が行われているため、擬
似距離誤差の分散値はＧＬＯＮＡＳＳシステムの約３倍
となっている。この知見に基づき、ＧＰＳ衛星の擬似距
離誤差の分散値をＧＬＯＮＡＳＳシステム衛星の擬似距
離誤差の分散値の３倍にする。 方法２ 擬似距離は、利用者が静止している場合、たとえばＧＰ
Ｓシステムでは図５に実線で示したように時間変化す
る。この擬似距離誤差の分散値をリアルタイムに求める
ために、擬似距離の測定値をローパスフィルタに通し、
図５に点線で示したような中心値を逐次求める。この中
心値と擬似距離の差Δｙを擬似距離誤差と見做し、擬似
距離の差Δｙの分散を逐次計算することによりリアルタ
イムの擬似距離誤差の分散値を求める。
値ｗ1 〜ｗn は、従来、下記の２つのいずれかの方法を
用いて求めていた。 方法１ 過去の観測によれば、ＧＰＳシステムでは、米国国防総
省によって故意の精度劣化操作が行われているため、擬
似距離誤差の分散値はＧＬＯＮＡＳＳシステムの約３倍
となっている。この知見に基づき、ＧＰＳ衛星の擬似距
離誤差の分散値をＧＬＯＮＡＳＳシステム衛星の擬似距
離誤差の分散値の３倍にする。 方法２ 擬似距離は、利用者が静止している場合、たとえばＧＰ
Ｓシステムでは図５に実線で示したように時間変化す
る。この擬似距離誤差の分散値をリアルタイムに求める
ために、擬似距離の測定値をローパスフィルタに通し、
図５に点線で示したような中心値を逐次求める。この中
心値と擬似距離の差Δｙを擬似距離誤差と見做し、擬似
距離の差Δｙの分散を逐次計算することによりリアルタ
イムの擬似距離誤差の分散値を求める。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の２つの
方法には、それぞれ次のような問題点がある。
方法には、それぞれ次のような問題点がある。
【００３０】方法１では、擬似距離誤差の分散値として
固定値を用いているため、刻々と変化する人工衛星の仰
角や気象条件による擬似距離誤差の分散値の変化に対応
できない。このため、方法１では、高い精度で利用者位
置を求めることは期待できないという問題点がある。
固定値を用いているため、刻々と変化する人工衛星の仰
角や気象条件による擬似距離誤差の分散値の変化に対応
できない。このため、方法１では、高い精度で利用者位
置を求めることは期待できないという問題点がある。
【００３１】方法２では、ローパスフィルタを通して中
心値を求めるので、測定中の利用者の移動量が小さい場
合は精度よく中心値を求めることができるが、利用者の
移動量が大きい場合は求めた中心値が実際の利用者位置
の動きに追従しきれなくなり、計算される擬似距離誤差
の分散値の精度が劣化する。このため、方法２では、固
定点測位等のきわめて限定された用途にしか適用できな
いという問題点がある。
心値を求めるので、測定中の利用者の移動量が小さい場
合は精度よく中心値を求めることができるが、利用者の
移動量が大きい場合は求めた中心値が実際の利用者位置
の動きに追従しきれなくなり、計算される擬似距離誤差
の分散値の精度が劣化する。このため、方法２では、固
定点測位等のきわめて限定された用途にしか適用できな
いという問題点がある。
【００３２】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、刻々と変化する人工衛星の仰角や気
象条件に対応でき、さらに高速で移動する利用者に対し
ても高精度の測位が行える測位装置を提供することを目
的とする。
されたものであり、刻々と変化する人工衛星の仰角や気
象条件に対応でき、さらに高速で移動する利用者に対し
ても高精度の測位が行える測位装置を提供することを目
的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解消するためになされたもので、人工衛星からの信号を
受信することによって得られる人工衛星−測位装置間の
擬似距離と擬似距離誤差の分散値と測位装置位置から人
工衛星への方向余弦成分の値とを用いて測位装置位置を
繰り返して計算する測位方程式計算手段を備え、前記測
位方程式計算手段による計算によって測位装置位置を求
める測位装置において、前記擬似距離誤差の分散値を求
めるために、人工衛星からの信号の前回受信によって求
められた前記擬似距離から人工衛星のシステム時計と測
位装置に設けられた時計との時刻オフセットの値に基づ
く距離を差し引いた距離を半径とし、人工衛星の位置を
中心とする球を求める第１の演算手段と、前回の測位方
程式計算手段による計算によって求められた測位装置位
置と前記第１の演算手段によって求められた球との間の
最短距離を擬似距離誤差として求める第２の演算手段
と、前記第２の演算手段によって求められた擬似距離誤
差から該擬似距離誤差の分散値を求める第３の演算手段
と、を備えたことを特徴とする。
解消するためになされたもので、人工衛星からの信号を
受信することによって得られる人工衛星−測位装置間の
擬似距離と擬似距離誤差の分散値と測位装置位置から人
工衛星への方向余弦成分の値とを用いて測位装置位置を
繰り返して計算する測位方程式計算手段を備え、前記測
位方程式計算手段による計算によって測位装置位置を求
める測位装置において、前記擬似距離誤差の分散値を求
めるために、人工衛星からの信号の前回受信によって求
められた前記擬似距離から人工衛星のシステム時計と測
位装置に設けられた時計との時刻オフセットの値に基づ
く距離を差し引いた距離を半径とし、人工衛星の位置を
中心とする球を求める第１の演算手段と、前回の測位方
程式計算手段による計算によって求められた測位装置位
置と前記第１の演算手段によって求められた球との間の
最短距離を擬似距離誤差として求める第２の演算手段
と、前記第２の演算手段によって求められた擬似距離誤
差から該擬似距離誤差の分散値を求める第３の演算手段
と、を備えたことを特徴とする。
【００３４】本発明の測位装置では、人工衛星からの信
号を受信することにより得られる人工衛星−測位装置間
の擬似距離と擬似距離誤差の分散値と測位装置位置から
人工衛星への方向余弦成分の値とが用いられて測位装置
位置が測位方程式計算手段により繰り返して計算され
る。この測位装置位置の計算において、人工衛星からの
信号の前回受信によって求められた擬似距離から人工衛
星のシステム時計と測位装置に設けられた時計との時刻
オフセットの値に基づく距離が差し引かれた距離を半径
とし、人工衛星の位置を中心とする球が第１の演算手段
によって求められ、前回の測位方程式計算手段による計
算によって求められた測位装置位置と第１の演算手段に
よって求められた球との間の最短距離が擬似距離誤差と
して第２の演算手段によって求められ、第２の演算手段
によって求められた擬似距離誤差の分散値が第３の演算
手段によって求められ、第３の演算手段によって求めら
れた擬似距離誤差の分散値が測位方程式計算に用いられ
る。
号を受信することにより得られる人工衛星−測位装置間
の擬似距離と擬似距離誤差の分散値と測位装置位置から
人工衛星への方向余弦成分の値とが用いられて測位装置
位置が測位方程式計算手段により繰り返して計算され
る。この測位装置位置の計算において、人工衛星からの
信号の前回受信によって求められた擬似距離から人工衛
星のシステム時計と測位装置に設けられた時計との時刻
オフセットの値に基づく距離が差し引かれた距離を半径
とし、人工衛星の位置を中心とする球が第１の演算手段
によって求められ、前回の測位方程式計算手段による計
算によって求められた測位装置位置と第１の演算手段に
よって求められた球との間の最短距離が擬似距離誤差と
して第２の演算手段によって求められ、第２の演算手段
によって求められた擬似距離誤差の分散値が第３の演算
手段によって求められ、第３の演算手段によって求めら
れた擬似距離誤差の分散値が測位方程式計算に用いられ
る。
【００３５】刻々と変化する人工衛星の仰角や気象条件
の変化に対応して擬似距離誤差の分散値が変化するが、
擬似距離誤差の分散値が刻々求められ、この求められた
変化した擬似距離誤差の分散値が測位方程式計算に用い
られて測位装置位置が求められるために、刻々と変化す
る人工衛星の仰角の変化や気象条件の変化に対応するこ
とができる。
の変化に対応して擬似距離誤差の分散値が変化するが、
擬似距離誤差の分散値が刻々求められ、この求められた
変化した擬似距離誤差の分散値が測位方程式計算に用い
られて測位装置位置が求められるために、刻々と変化す
る人工衛星の仰角の変化や気象条件の変化に対応するこ
とができる。
【００３６】この結果、従来のように擬似距離誤差の分
散値が等しいと見做して、固定された分散値を用いて測
位方程式を解いて測位装置位置を求めていたのに比較し
て、高精度に測位装置位置を求めることができる。
散値が等しいと見做して、固定された分散値を用いて測
位方程式を解いて測位装置位置を求めていたのに比較し
て、高精度に測位装置位置を求めることができる。
【００３７】本発明の測位装置は、第３の演算手段によ
って求められた擬似距離誤差の分散値にフィルタ処理を
行って擬似距離誤差の分散値として送出するフィルタ処
理手段を備えたことを特徴とする。
って求められた擬似距離誤差の分散値にフィルタ処理を
行って擬似距離誤差の分散値として送出するフィルタ処
理手段を備えたことを特徴とする。
【００３８】フィルタ処理手段を備えたことによって本
発明の測位装置では、擬似距離誤差の分散値にフィルタ
処理がなされるため、高速で移動する測位装置に対して
も追従性を犠牲にすることなく雑音の除去が行えて、雑
音の低減化が図れて、高精度な測位装置位置を得ること
ができる。
発明の測位装置では、擬似距離誤差の分散値にフィルタ
処理がなされるため、高速で移動する測位装置に対して
も追従性を犠牲にすることなく雑音の除去が行えて、雑
音の低減化が図れて、高精度な測位装置位置を得ること
ができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる測位装置の
実施の一形態について説明する。なお、本一形態では簡
単化のため、２次元平面上での測位を例にとって説明す
る。
実施の一形態について説明する。なお、本一形態では簡
単化のため、２次元平面上での測位を例にとって説明す
る。
【００４０】図１はその一実施形態を示す全体構成図で
ある。この図１において、参照符号１１は、擬似距離測
定部であり、人工衛星からの信号（受信信号）を受けて
人工衛星からの信号の送信時刻と受信時刻との差から計
算される衛星−受信機間距離、すなわち擬似距離を測定
する。この擬似距離には測定の原理上、人工衛星のシス
テム時計と測位装置の時計との時刻オフセットの値に基
づく距離が含まれる。
ある。この図１において、参照符号１１は、擬似距離測
定部であり、人工衛星からの信号（受信信号）を受けて
人工衛星からの信号の送信時刻と受信時刻との差から計
算される衛星−受信機間距離、すなわち擬似距離を測定
する。この擬似距離には測定の原理上、人工衛星のシス
テム時計と測位装置の時計との時刻オフセットの値に基
づく距離が含まれる。
【００４１】参照符号１２は、軌道データ収集部であ
り、受信信号を受けて受信しているすべての人工衛星の
軌道データを収集する。
り、受信信号を受けて受信しているすべての人工衛星の
軌道データを収集する。
【００４２】参照符号１３は、衛星位置計算部であり、
軌道データ収集部１２にて収集された軌道データを使用
して、受信しているすべての人工衛星の現時点での軌道
上の位置を計算する。
軌道データ収集部１２にて収集された軌道データを使用
して、受信しているすべての人工衛星の現時点での軌道
上の位置を計算する。
【００４３】参照符号１４は、利用者位置から人工衛星
への方向余弦成分計算部であり、前回の測位方程式計算
で求められた利用者位置の最小自乗推定値と衛星位置計
算部１３にて計算された人工衛星位置とから各人工衛星
位置へのベクトルの方向余弦成分の値を計算する。
への方向余弦成分計算部であり、前回の測位方程式計算
で求められた利用者位置の最小自乗推定値と衛星位置計
算部１３にて計算された人工衛星位置とから各人工衛星
位置へのベクトルの方向余弦成分の値を計算する。
【００４４】参照符号１５は、測位方程式計算部であ
り、方向余弦成分計算部１４にて計算された方向余弦成
分の値と擬似距離演算部１１にて演算された擬似距離と
から利用者位置の最小自乗推定値を計算する。
り、方向余弦成分計算部１４にて計算された方向余弦成
分の値と擬似距離演算部１１にて演算された擬似距離と
から利用者位置の最小自乗推定値を計算する。
【００４５】前記した擬似距離測定部１１、軌道データ
収集部１２、衛星位置計算部１３、方向余弦成分計算部
１４、測位方程式計算部１５は、従来の測位装置が備え
ている装置構成であり、以下に示すものが本発明に特有
な装置構成である。
収集部１２、衛星位置計算部１３、方向余弦成分計算部
１４、測位方程式計算部１５は、従来の測位装置が備え
ている装置構成であり、以下に示すものが本発明に特有
な装置構成である。
【００４６】参照符号１６は、人工衛星の位置の線計算
部であり、衛星位置計算部１３にて計算された衛星位
置、擬似距離測定部１１で測定された擬似距離および測
位方程式計算部１５から出力された時刻オフセットの値
を受けて、前回の測位方程式計算で求められた時刻オフ
セットの値を用いて、（擬似距離−時刻オフセット後に
基づく距離）を半径とし、人工衛星の位置を中心とする
円（本明細書においては人工衛星の位置の線とも記す）
を求める。
部であり、衛星位置計算部１３にて計算された衛星位
置、擬似距離測定部１１で測定された擬似距離および測
位方程式計算部１５から出力された時刻オフセットの値
を受けて、前回の測位方程式計算で求められた時刻オフ
セットの値を用いて、（擬似距離−時刻オフセット後に
基づく距離）を半径とし、人工衛星の位置を中心とする
円（本明細書においては人工衛星の位置の線とも記す）
を求める。
【００４７】参照符号１７は、擬似距離誤差計算部であ
り、図２に示すように、各人工衛星の位置の線と、前回
の測位方程式計算で求められた利用者位置の最小自乗推
定値との誤差ΔＲｉを計算する。図２において、ａ1 は
人工衛星１を中心として人工衛星１と利用者との間の擬
似距離を半径とする円弧を示し、ａ2 は人工衛星２を中
心として人工衛星２と利用者との間の擬似距離を半径と
する円弧を示し、ａ3は人工衛星３を中心として人工衛
星３と利用者との間の擬似距離を半径とする円弧を示
す。擬似距離（半径）は大きい値であるため、図２にお
いて円弧ａ1 、ａ 2 、ａ3 は直線で示してある。
り、図２に示すように、各人工衛星の位置の線と、前回
の測位方程式計算で求められた利用者位置の最小自乗推
定値との誤差ΔＲｉを計算する。図２において、ａ1 は
人工衛星１を中心として人工衛星１と利用者との間の擬
似距離を半径とする円弧を示し、ａ2 は人工衛星２を中
心として人工衛星２と利用者との間の擬似距離を半径と
する円弧を示し、ａ3は人工衛星３を中心として人工衛
星３と利用者との間の擬似距離を半径とする円弧を示
す。擬似距離（半径）は大きい値であるため、図２にお
いて円弧ａ1 、ａ 2 、ａ3 は直線で示してある。
【００４８】誤差ΔＲｉの計算は具体的に、図４に模式
的に示す如く、利用者位置の最小自乗推定値と、ｉ番目
の人工衛星の位置とに基づいて演算された擬似距離−時
刻オフセットの値に基づく距離である半径との差を求め
ることによりなされる。なお、ｉは受信人工衛星のうち
のｉ番目の人工衛星に基づく誤差であることを示してい
る。
的に示す如く、利用者位置の最小自乗推定値と、ｉ番目
の人工衛星の位置とに基づいて演算された擬似距離−時
刻オフセットの値に基づく距離である半径との差を求め
ることによりなされる。なお、ｉは受信人工衛星のうち
のｉ番目の人工衛星に基づく誤差であることを示してい
る。
【００４９】利用者位置の最小自乗推定値は、複数の人
工衛星による最小自乗の結果であるので、利用者の真位
置に近いとみなすことができる。また、誤差ΔＲｉから
は時刻オフセットの値に基づく距離（図４においてはク
ロックバイアスと記して示してある）が差し引かれてい
るが、時刻オフセットの値は求め得るので、測位方程式
を解く段階で差し引くことができるから、この段階での
擬似距離誤差には時刻オフセットの値に基づく距離が含
まれていても含まれていなくても、結果には影響しな
い。それゆえ、ここで求めた誤差ΔＲｉを、擬似距離誤
差とみなすことができる。 参照符号１８は、擬似距離
誤差分散値計算部であり、擬似距離誤差計算部１７にて
計算された擬似距離誤差ΔＲｉを受けて、分散値として
ΔＲｉの自乗を計算する。
工衛星による最小自乗の結果であるので、利用者の真位
置に近いとみなすことができる。また、誤差ΔＲｉから
は時刻オフセットの値に基づく距離（図４においてはク
ロックバイアスと記して示してある）が差し引かれてい
るが、時刻オフセットの値は求め得るので、測位方程式
を解く段階で差し引くことができるから、この段階での
擬似距離誤差には時刻オフセットの値に基づく距離が含
まれていても含まれていなくても、結果には影響しな
い。それゆえ、ここで求めた誤差ΔＲｉを、擬似距離誤
差とみなすことができる。 参照符号１８は、擬似距離
誤差分散値計算部であり、擬似距離誤差計算部１７にて
計算された擬似距離誤差ΔＲｉを受けて、分散値として
ΔＲｉの自乗を計算する。
【００５０】参照符号１９は、ローパスフィルタであ
り、測位計算の度に計算される擬似距離誤差の分散値に
含まれる雑音を低減させる。
り、測位計算の度に計算される擬似距離誤差の分散値に
含まれる雑音を低減させる。
【００５１】次に、上記構成において、その作用を説明
する。
する。
【００５２】図３は、図１に示す構成における作用全体
の演算フローチャートである。
の演算フローチャートである。
【００５３】今、測位装置に電源が投入されると、スタ
ートステップ１００から演算処理が開始され、軌道デー
タ収集ルーチン２００に進んで、受信しているすべての
人工衛星の軌道データが収集される。
ートステップ１００から演算処理が開始され、軌道デー
タ収集ルーチン２００に進んで、受信しているすべての
人工衛星の軌道データが収集される。
【００５４】軌道データの収集が完了すると、引き続
き、擬似距離測定ルーチン３００にて、受信しているす
べての人工衛星に基づく擬似距離が測定される。さら
に、これらの擬似距離を使用して、（１）式の擬似距離
ベクトルである行列ｙが作成される。
き、擬似距離測定ルーチン３００にて、受信しているす
べての人工衛星に基づく擬似距離が測定される。さら
に、これらの擬似距離を使用して、（１）式の擬似距離
ベクトルである行列ｙが作成される。
【００５５】次に衛星位置計算ルーチン４００にて、軌
道データが使用されて、受信しているすべての人工衛星
の現時点での軌道上の位置が計算される。
道データが使用されて、受信しているすべての人工衛星
の現時点での軌道上の位置が計算される。
【００５６】次に利用者位置から人工衛星への方向余弦
成分計算ルーチン５００にて、前回の測位方程式計算で
求められた利用者位置の最小自乗推定値から各衛星位置
へのベクトルの方向余弦成分の値が計算される。さら
に、これらの方向余弦成分の値を使用して、（３）式の
行列Ｈ（方向余弦ベクトル）が作成される。
成分計算ルーチン５００にて、前回の測位方程式計算で
求められた利用者位置の最小自乗推定値から各衛星位置
へのベクトルの方向余弦成分の値が計算される。さら
に、これらの方向余弦成分の値を使用して、（３）式の
行列Ｈ（方向余弦ベクトル）が作成される。
【００５７】次に、人工衛星の位置の線計算ルーチン６
００にて、前回の測位方程式計算で求められた時刻オフ
セットを各人工衛星に基づく擬似距離から差し引き、こ
れを半径とし、各人工衛星を中心とする円、すなわち位
置の線が計算される。
００にて、前回の測位方程式計算で求められた時刻オフ
セットを各人工衛星に基づく擬似距離から差し引き、こ
れを半径とし、各人工衛星を中心とする円、すなわち位
置の線が計算される。
【００５８】次に擬似距離誤差計算ルーチン７００に
て、それぞれの人工衛星の位置の線と、前回の測位方程
式計算で求められた利用者位置の最小自乗推定値との最
短距離が擬似距離誤差ΔＲｉとして求められる。ｉは、
受信人工衛星のうちのｉ番目の衛星を示すものであるこ
とは前記の通りである（図３および図４参照）。
て、それぞれの人工衛星の位置の線と、前回の測位方程
式計算で求められた利用者位置の最小自乗推定値との最
短距離が擬似距離誤差ΔＲｉとして求められる。ｉは、
受信人工衛星のうちのｉ番目の衛星を示すものであるこ
とは前記の通りである（図３および図４参照）。
【００５９】次に擬似距離誤差分散値計算ルーチン８０
０にて、擬似距離誤差の分散値ｗiが次式によって求め
られる。
０にて、擬似距離誤差の分散値ｗiが次式によって求め
られる。
【００６０】ｗi ＝ΔＲｉ2
次にフィルタリングルーチン９００にて、測位方程式計
算の度に計算される擬似距離誤差の分散値に、たとえば
１次のローパスフィルタ処理が施されることにより、雑
音が低減させられる。こうして求められた擬似距離誤差
の分散値を使用して、（９）式の行列Ｗが作成される。
算の度に計算される擬似距離誤差の分散値に、たとえば
１次のローパスフィルタ処理が施されることにより、雑
音が低減させられる。こうして求められた擬似距離誤差
の分散値を使用して、（９）式の行列Ｗが作成される。
【００６１】次に測位方程式計算ルーチン１０００に
て、式（１０）が計算されて、利用者位置の最小自乗推
定値ベクトル
て、式（１０）が計算されて、利用者位置の最小自乗推
定値ベクトル
【００６２】
【数１２】
【００６３】が求められる。
【００６４】これで一連の測位計算が終了したので、擬
似距離測定ルーチン３００に戻って測位計算が繰り返さ
れる。
似距離測定ルーチン３００に戻って測位計算が繰り返さ
れる。
【００６５】以上、２次元平面上での測位を例にとって
説明したが、３次元の場合は、各人工衛星を中心とする
円、すなわち位置の線が、各人工衛星を中心とする球、
すなわち位置の面となるだけで、その他の処理は上記と
同様に行うことができる。
説明したが、３次元の場合は、各人工衛星を中心とする
円、すなわち位置の線が、各人工衛星を中心とする球、
すなわち位置の面となるだけで、その他の処理は上記と
同様に行うことができる。
【００６６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、擬似
距離誤差の分散値の計算を測位計算を行う度に実施する
ので、リアルタイムに擬似距離誤差の分散値を求めるこ
とができ、刻々と変化する人工衛星の仰角や気象条件に
対応できて、利用者の位置の測位を高精度で行うことが
できる。
距離誤差の分散値の計算を測位計算を行う度に実施する
ので、リアルタイムに擬似距離誤差の分散値を求めるこ
とができ、刻々と変化する人工衛星の仰角や気象条件に
対応できて、利用者の位置の測位を高精度で行うことが
できる。
【００６７】さらに、測位計算を行う度に、測定された
擬似距離と利用者位置とから、直接、擬似距離誤差の分
散値を計算した後にフィルタリング処理を施しているの
で、高速で移動する利用者に対する追従性を犠牲にする
ことなく、雑音の低減が実現される。
擬似距離と利用者位置とから、直接、擬似距離誤差の分
散値を計算した後にフィルタリング処理を施しているの
で、高速で移動する利用者に対する追従性を犠牲にする
ことなく、雑音の低減が実現される。
【００６８】本発明は、米国のＧＰＳシステムとロシア
のＧＬＯＮＡＳＳシステムのように異なる複数のシステ
ムの人工衛星からの信号を受信して測位計算を行う測位
装置の他に、ＧＰＳシステムのみに対しても使用でき
る。また、ＧＰＳシステムのみを利用する測位装置とし
ても、刻々と変化する人工衛星の仰角や気象条件によっ
て、各人工衛星の擬似距離誤差の分散値がまちまちの値
を取ることは通常起こり得るが、本発明ではリアルタイ
ムに求められた擬似距離誤差の分散値を用いて測位装置
の位置が求められ、その結果、測位精度が向上するとい
う効果がある。
のＧＬＯＮＡＳＳシステムのように異なる複数のシステ
ムの人工衛星からの信号を受信して測位計算を行う測位
装置の他に、ＧＰＳシステムのみに対しても使用でき
る。また、ＧＰＳシステムのみを利用する測位装置とし
ても、刻々と変化する人工衛星の仰角や気象条件によっ
て、各人工衛星の擬似距離誤差の分散値がまちまちの値
を取ることは通常起こり得るが、本発明ではリアルタイ
ムに求められた擬似距離誤差の分散値を用いて測位装置
の位置が求められ、その結果、測位精度が向上するとい
う効果がある。
【図１】本発明にかかる測位装置の実施の形態を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】人工衛星の位置の線と測位位置の関係を示す概
念図である。
念図である。
【図３】図１に示す実施の形態における作用の説明に供
するフローチャートである。
するフローチャートである。
【図４】擬似距離誤差の計算方法の概念図である。
【図５】擬似距離の時間変化を表す概念図である。
１１…擬似距離測定部 １２…軌道デー
タ収集部 １３…衛星位置計算部 １４…利用者位置から人工衛星への方向余弦成分計算部 １５…測位方程式計算部 １６…人工衛星
の位置の線計算部 １７…擬似距離誤差計算部 １８…擬似距離
誤差分散値計算部 １９…ローパスフィルタ １００…スター
トステップ ２００…軌道データ収集ルーチン ３００…擬似距
離測定ルーチン ４００…衛星位置計算ルーチン ５００…利用者位置から衛星への方向余弦成分計算ルー
チン ６００…衛星の位置の線計算ルーチン ７００…擬似距
離誤差計算ルーチン ８００…擬似距離誤差分散値計算ルーチン ９００…フィルタリングルーチン １０００…測位
方程式計算ルーチン
タ収集部 １３…衛星位置計算部 １４…利用者位置から人工衛星への方向余弦成分計算部 １５…測位方程式計算部 １６…人工衛星
の位置の線計算部 １７…擬似距離誤差計算部 １８…擬似距離
誤差分散値計算部 １９…ローパスフィルタ １００…スター
トステップ ２００…軌道データ収集ルーチン ３００…擬似距
離測定ルーチン ４００…衛星位置計算ルーチン ５００…利用者位置から衛星への方向余弦成分計算ルー
チン ６００…衛星の位置の線計算ルーチン ７００…擬似距
離誤差計算ルーチン ８００…擬似距離誤差分散値計算ルーチン ９００…フィルタリングルーチン １０００…測位
方程式計算ルーチン
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(56)参考文献 特開 平７−306253（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−108681（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−306254（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−201504（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−110374（ＪＰ，Ａ)
土屋 淳、辻 宏道，ＧＰＳ測量の基
礎，日本，社団法人 日本測量協会,
1995年 ６月15日，Ｐ81−106
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 5/00 - 5/14
H03H 17/02
Claims (2)
- 【請求項１】人工衛星からの信号を受信することによっ
て得られる人工衛星−測位装置間の擬似距離と擬似距離
誤差の分散値と測位装置位置から人工衛星への方向余弦
成分の値とを用いて測位装置位置を繰り返して計算する
測位方程式計算手段を備え、前記測位方程式計算手段に
よる計算によって測位装置位置を求める測位装置におい
て、 前記擬似距離誤差の分散値を求めるために、 人工衛星からの信号の前回受信によって求められた前記
擬似距離から人工衛星のシステム時計と測位装置に設け
られた時計との時刻オフセットの値に基づく距離を差し
引いた距離を半径とし、人工衛星の位置を中心とする球
を求める第１の演算手段と、 前回の測位方程式計算手段による計算によって求められ
た測位装置位置と前記第１の演算手段によって求められ
た球との間の最短距離を擬似距離誤差として求める第２
の演算手段と、 前記第２の演算手段によって求められた擬似距離誤差か
ら該擬似距離誤差の分散値を求める第３の演算手段と、 を備えたことを特徴とする測位装置。 - 【請求項２】請求項１記載の測位装置において、第３の
演算手段によって求められた擬似距離誤差の分散値にフ
ィルタ処理を行って擬似距離誤差の分散値として送出す
るフィルタ処理手段を備えたことを特徴とする測位装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17242795A JP3535613B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17242795A JP3535613B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 測位装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921858A JPH0921858A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3535613B2 true JP3535613B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=15941777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17242795A Expired - Fee Related JP3535613B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 測位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3535613B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100441761B1 (ko) * | 2001-04-23 | 2004-07-23 | 주식회사 네비콤 | 영공간 행렬을 이용하지 않는 제한 조건식 미지정수 결정기법을 이용한 항체의 위치 및 자세 측정방법 |
| JP5069492B2 (ja) * | 2007-04-13 | 2012-11-07 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ | 測位システム、測位用ｉｃチップ、測位方法及び測位プログラム |
| WO2017154131A1 (ja) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 三菱電機株式会社 | 測位装置および測位方法 |
| CN107101649B (zh) * | 2017-05-25 | 2019-08-23 | 北京航天自动控制研究所 | 一种空间飞行器制导工具在轨误差分离方法 |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP17242795A patent/JP3535613B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 土屋 淳、辻 宏道，ＧＰＳ測量の基礎，日本，社団法人 日本測量協会，１９９５年 ６月１５日，Ｐ８１−１０６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0921858A (ja) | 1997-01-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040212 |
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