JP3643874B2

JP3643874B2 - GPS positioning method

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Publication number: JP3643874B2
Application number: JP2002231050A
Authority: JP
Inventors: 克彦高橋; 充幸衛藤; 正樹佐野; 吉丸船田
Original assignee: 防衛庁技術研究本部長
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2022-08-08
Also published as: JP2004069587A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカーナビ等のコードベース型ＤＧＰＳ受信機を用いたＧＰＳ移動局の測位方法に関し、擬似距離補正値のみ或いは擬似距離補正値及び擬似距離変化率の両方を算出するＧＰＳ基準局を使用することができなくなった、又は、擬似距離補正値のみ或いは擬似距離補正値及び擬似距離変化率の両方を放送する無線局の電波を受信できなくなった場合に、蓄積した過去の擬似距離補正値から擬似距離補正値予測式及びその予測式の結果である予測擬似距離補正値を算出し、ＧＰＳ移動局において各ＧＰＳ衛星毎の擬似距離を補正し、擬似距離補正値を使用できなくなってからの所定時間（例えば数十分間）は高精度に測位できるようにするＧＰＳ測位方法に関する。
【０００２】
さらに、記録されている天空上の視野内の健康な状態のＧＰＳ衛星の擬似距離及び航法メッセージを基に組み合わせを変えながら単独測位を行い、又はある衛星の擬似距離誤差或いは擬似距離変化率がしきい値を超えた場合、測位精度が悪化する要因の衛星を使用しないようにし、所定時間（例えば数十分間）はさらに高精度に測位できるようにするＧＰＳ測位方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ＧＰＳ衛星を用いた測位方法は近年広く普及するようになってきており、その測位方法の解説書として、新訂版「ＧＰＳ−人工衛星による精密測位システム−」社団法人日本測量協会１９８９年１１月１５日発行がある。
【０００４】
従来の一般的なコードベース型の移動局ＤＧＰＳ受信機の高精度測位、即ち相対測位においては、ＦＭ放送局から放送された擬似距離補正値及び擬似距離変化率を使用する事により、数秒から数十秒の短い時間、新しい擬似距離補正値が使用できなくなっても高精度の測位ができるようになっているが、新しい擬似距離補正値が使用できなくなってから長い時間が経過すると測位精度が悪くなり、却ってＳＡ（selective availability:精度を低下させる処理）が掛かってない時の単独測位の方が精度は良くなり、この測位精度の逆転が起きるまでの時間が短い。
【０００５】
さらに、擬似距離補正値の取得が途絶えてしまった後にあるＧＰＳ衛星が沈みかけ、又は、地平線から昇り始めた場合、主として電離層による電波の遅延によって起こるが、例えばあるＧＰＳ衛星が１５度程度の仰角に位置していた場合は擬似距離誤差が小さかったが、１０度や５度程度の低仰角に位置したら急に擬似距離誤差が大きくなった場合においては、この拡大した誤差を知る方法がなく、単独測位精度はもちろんのこと、相対測位精度が急速に悪化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＧＰＳ測位方法にあっては、随時更新される新しい擬似距離補正値が使用できなくなってからは、徐々に測位精度が悪化してゆき遂にはＳＡが掛かってない時の単独測位の精度より悪くなってしまう。
【０００７】
さらに、従来のＧＰＳ測位方法にあっては、擬似距離補正値が得られなくなってからは地平線付近の擬似距離誤差が大きいＧＰＳ衛星が現れた場合、その衛星に引っ張られる感じで測位精度が悪くなる。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑み、擬似距離補正値と擬似距離変化率の補正情報が使用できなくなった場合、新しい擬似距離補正値が使用できなくなる前の擬似距離補正値から作られる擬似距離補正値予測式を算出し、その予測式から算出される予測擬似距離補正値を使って相対測位することにより、測位精度がＳＡが掛かってない時の単独測位の精度より悪くなってしまう点までの時間を延ばす、言い換えれば、新しい擬似距離補正値が使用できなくなり徐々に悪化してゆく測位精度より良い測位精度にすることを目的としている。
【０００９】
さらに、既知の地点（又は測位結果の地点）で、記録されているＧＰＳ衛星の擬似距離及び航法メッセージを基に組み合わせを変えながら単独測位を行うことにより、擬似距離誤差が大きくなる衛星を割り出した場合、この衛星を使用しないようにすることで測位精度のさらなる向上を目的としている。
【００１０】
また、擬似距離誤差が予め設定したしきい値を超えた場合、或いは擬似距離変化率が予め設定したしきい値を超えた場合にその超えた衛星を使用しないようにすることで測位精度のさらなる向上を目的としている
【００１１】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、任意の時刻の擬似距離補正値のみ、或いは、任意の時刻の擬似距離補正値及び擬似距離変化率の両方の補正情報を使用できるコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法において、
前記ＤＧＰＳ受信機内又は受信機外部のメモリーに前記補正情報のうちの擬似距離補正値を記録データとして蓄積し、前記記録データの擬似距離補正値の数が設定値に達しているときには、ある時刻以前の前記記録データの擬似距離補正値を基に、前記ある時刻以降の擬似距離補正値を予測する下記擬似距離補正値予測式(1)
ｙ＝ａｘ＋ｂ … (1)
（ｘ：最後に得られた補正情報の時間からの経過時間、ｙ：予測擬似距離補正値、ａ，ｂ：係数）
を算出し、該予測式から予測擬似距離補正値を算出し、前記補正情報が使用できなくなった時に、前記擬似距離補正値の代わりに前記予測擬似距離補正値を使用し擬似距離の補正を行い、補正擬似距離を使用した相対測位を行うことを特徴としている。
【００１３】
本願請求項２の発明は、任意の時刻の擬似距離補正値のみ、或いは、任意の時刻の擬似距離補正値及び擬似距離変化率の両方の補正情報を使用できるコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法において、
前記ＤＧＰＳ受信機内又は受信機外部のメモリーに蓄積した、ある時刻以前の前記補正情報のうちの擬似距離補正値を基に、前記ある時刻以降の擬似距離補正値を予測する擬似距離補正値予測式を算出し、該予測式から予測擬似距離補正値を算出し、前記補正情報が使用できなくなった時に、予め設定された１分以内の所定時間を経過しない場合は蓄積された中の最新の擬似距離補正値を使用するか、又は最新の擬似距離補正値と擬似距離変化率とを使用し、また、前記１分以内の所定時間を経過した場合は前記予測擬似距離補正値で擬似距離の補正を行い、補正擬似距離を使用した相対測位を行うことを特徴としている。
【００１４】
本願請求項３の発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法は、請求項１又は２において、前記ある時刻以前の既知又は測位結果の地点における天空上の視野内の健康な状態のＧＰＳ衛星の記録された擬似距離及び航法メッセージを基に、予め設定したＧＰＳ衛星の数を使って予め単独測位し、さらにＧＰＳ衛星の組み合わせを変えながら単独測位し、それぞれの組み合わせによる単独測位の測位誤差の比較から、擬似距離誤差が大きいＧＰＳ衛星を割り出し、ＧＰＳ衛星から放送されている航法メッセージから算出した視野内の一定の時間或いは予め設定した仰角以下の間、割り出したＧＰＳ衛星の使用を禁止し、相対測位精度、或いは、単独測位精度を向上させることを特徴としている。
【００１５】
本願請求項４の発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法は、請求項３において、前記擬似距離補正値予測式を算出し、また、擬似距離誤差が大きいＧＰＳ衛星を割り出す基準局用コードベース型ＧＰＳ受信機が外部にあり、外部の前記ＧＰＳ受信機から前記擬似距離補正値予測式及びＧＰＳ衛星の使用の禁止を無線或いは有線で伝送された場合、移動局側のコードベース型ＤＧＰＳ受信機で前記予測擬似距離補正値を算出し、さらに禁止衛星は使用しないで、前記擬似距離補正値と擬似距離変化率が使用できなくなった時に前記予測擬似距離補正値を使用して相対測位の測位精度を向上させることを特徴としている。
【００１６】
本願請求項５の発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法は、請求項１又は２において、前記ある時刻以前の既知又は測位結果の地点における天空上の視野内の健康な状態のＧＰＳ衛星の記録された擬似距離及び航法メッセージを基に、各ＧＰＳ衛星についての擬似距離誤差を算出し、あるＧＰＳ衛星の擬似距離誤差が予め設定した擬似距離誤差を超えた場合、ＧＰＳ衛星から放送されている航法メッセージから算出した視野内の一定の時間或いは予め設定した仰角以下の間、擬似距離誤差の大きいＧＰＳ衛星の使用を禁止することにより、補正擬似距離を使用した相対測位精度、或いは、単独測位精度を向上させることを特徴としている。
【００１７】
本願請求項６の発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法は、請求項１又は２において、前記ある時刻以前の擬似距離変化率が予め設定した擬似距離変化率を超えた場合、ＧＰＳ衛星から放送されている航法メッセージから算出した視野内の一定の時間或いは予め設定した仰角以下の間、擬似距離変化率が大きいＧＰＳ衛星の使用を禁止することにより、補正擬似距離を使用した相対測位精度を向上させることを特徴としている。
【００１８】
本願請求項７の発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法は、請求項１，２，３，４，５又は６において、各衛星毎の予測擬似距離補正値の使用時間が予め設定した時間を越えた場合、前記予測擬似距離補正値の使用を停止し単独測位を行うことを特徴としている。
【００１９】
本願請求項８の発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法は、請求項１，２，３，４，５，６又は７において、任意の数個の衛星の擬似距離補正値予測式が得られていない場合、その衛星については予測擬似距離補正値の代わりに最新の擬似距離補正値を使用し擬似距離の補正を行うことを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２１】
図１及び図２はコードベース型ＤＧＰＳ受信機（Ｃ／Ａコードを利用した相対測位可能なＧＰＳ受信機）を用いた場合の測位精度の説明図である。図３から図１２は本発明に係るＧＰＳ測位方法の各実施の形態を示すフローチャートである。本発明では、カーナビや人が携帯するＧＰＳ移動局が擬似距離補正値及び擬似距離変化率を使用できなくなった場合に、予測擬似距離補正値を使用することにより測位精度の劣化を軽減するものである。
【００２２】
図１はＦＭ放送局から無料で提供されている擬似距離補正値及び擬似距離変化率が得られなくなってからの相対測位の場合の測位精度の推移を示している。但し、単独測位の場合の測位精度及び常時擬似距離補正値及び擬似距離変化率が得られている場合の測位精度も比較の為に示している。
【００２３】
擬似距離補正値及び擬似距離変化率が途絶えてからの相対測位精度（最後の擬似距離補正値と擬似距離変化率を使用）は徐々に悪くなっていき、遂には単独測位精度より悪くなっていく。特に地表に近い低高度においては単独測位精度より悪くなる時間が早く来る。これに対して、擬似距離補正値及び擬似距離変化率が途絶えてから本発明の予測擬似距離補正値を使用することにより図１のように単独測位精度より悪くなる時間が遅くなる。
【００２４】
図２はある衛星（衛星１〜５）の擬似距離誤差の推移を示している。なお、衛星番号は実際のＳＶ番号とは対比していない仮の番号である。
【００２５】
図２を見るとＳＡが掛かっていない時の航法メッセージを基に算出された各衛星の擬似距離誤差は、通常０ｍ付近（横軸付近）を推移している。しかし、衛星３や衛星４のように衛星が天空上を沈む或いは昇る時の低仰角時においては、主に電離層による伝搬遅延の影響を受け擬似距離誤差が低仰角ほど悪くなることがまれに起こる。
【００２６】
なお、図２の縦線Ａ及び縦線Ｂ（予測擬似距離補正値を使用し始めた時間）は図３以降のフローチャートを理解するための線であり、特に後述する「使用禁止の衛星」に関する説明を理解しやすくするためのものである。
【００２７】
図３は本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の第１の実施の形態を示すフローチャートである。この場合、コードベース型ＤＧＰＳ受信機は相対測位のために補正情報としてＦＭ放送局から送信される擬似距離補正値を利用するものとする。図３において、Ｓｌ（ステップ１）ではＧＰＳ衛星から送信されている航法メッセージ、コードベース型ＤＧＰＳ受信機内で算出した擬似距離及びＦＭ放送局から送信される擬似距離補正値（補正情報）を取得する。利用するＧＰＳ衛星は、測位地点での天空上の視野内の健康な状態のＧＰＳ衛星である。
【００２８】
Ｓ２ではＳｌで取得したデータを前記ＤＧＰＳ受信機内又は受信機外部のメモリーに記録し、Ｓ３では記録データのうちの擬似距離補正値の数が予め設定した量に達したか比較する。記録データのうちの擬似距離補正値の数が設定量に達しない時は擬似距離補正値予測式を作れないためＳ４に進み補正情報を使用した相対測位を行い、Ｓ５に進みこの過程を繰り返しデータを蓄積していく（通常、数１０分間にわたるデータを蓄積する）。
【００２９】
Ｓ３で擬似距離補正値の数が設定量に達した時は、Ｓ６に進み、Ｓ６で例えばｙ＝ａｘ＋ｂの式（ここでｘ：最後に得られた補正情報の時間からの経過時間、ｙ：予測擬似距離補正値、ａ，ｂ：係数とする）である擬似距離補正値予測式を衛星毎に作成しＳ７で予測擬似距離補正値を算出する。
【００３０】
Ｓ８では現在時刻から最後に得られた補正情報の時刻を引いた時間が予め設定した時間を経過していないか比較し、越えていなければＳ４に戻り補正情報（図３では擬似距離補正値のみ、図４以降では擬似距離補正値及び擬似距離変化率を言う）を使用した相対測位を行う。なお、補正情報の最後の時刻からの時間が予め設定した時間（例えば、１分以下）を経過していない範囲内においては、最後の補正情報をそのまま使い続けても相対測位精度は殆ど悪くならないので支障はない。
【００３１】
また、越えていればＳ９に進み予測擬似距離補正値を使用した相対測位を行ってＳｌ０に進み、次の相対測位に備える。
【００３２】
ＳｌｌではＦＭ放送局から送信される電波が受信できなくなり補正情報が得られなかった時はＳ７に進み予測擬似距離補正値を使用した相対測位を繰り返す。また、補正情報が得られた時はＳ２に進み、フローチャートには出ていないがコードベース型ＤＧＰＳ受信機の電源スイッチが切られるまでは相対測位を繰り返す。
【００３３】
この第１の実施の形態の場合、補正情報として少なくとも擬似距離補正値を使用できるコードベース型ＤＧＰＳ受信機において、その内部又は外部にメモリーを具備し、補正情報をメモリーに記録すると同時に測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉・追尾し測位を開始し、メモリーにデータが一杯になると一番古いデータが消去されて新しいデータに書き換えられていく構成とし、必要データ数が蓄積されると予め設定した間隔で前記擬似距離補正値を基に、擬似距離補正値を予測する擬似距離補正値予測式を自動的に作成し、予測擬似距離補正値を算出し、前記補正情報が使用できなくなった時に前記擬似距離補正値の代わりに前記予測擬似距離補正値を使用し擬似距離の補正を行い、補正擬似距離を使用した相対測位方式としている。このため、補正情報が得られなくなってからの測位精度の低下を少なくすることができる。
【００３４】
さらに付加機能として、前記擬似距離補正値予測式の算出に要する処理を軽減するために前記擬似距離補正値予測式の算出間隔を長くすると同時に、予め設定された１分以内の所定時間を経過しない場合は最新の擬似距離補正値を使用し、予め設定された前記１分以内の所定時間を経過した場合は前記予測擬似距離補正値で擬似距離の補正を行う方式としている。
【００３５】
図４は本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の第２の実施の形態を示すフローチャートである。この場合、コードベース型ＤＧＰＳ受信機は相対測位のために補正情報としてＦＭ放送局から送信される擬似距離補正値及び擬似距離変化率の両方を利用するものとする。フローチャートは図３と同様な流れとなっているので、異なった点について説明する。Ｓ１２ではＳｌの情報の他に補正情報として擬似距離変化率も取得する。Ｓ１２での取得データがＳ１４での設定量に達しなければ、処理の流れはＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５及びＳ１６の順に進む。Ｓ１２での取得データがＳ１４での設定量に達すれば、処理の流れはＳ１７，Ｓ１８，Ｓ１９の順に進み、補正情報の最後の取得時刻からの経過時間が設定時間（例えば、１分以下）を経過しない時はＳｌ５に、経過した時はＳ２０，Ｓ２１の順に流れ、Ｓ２２でＳ１３かＳ１８に分岐させるか比較する。
【００３６】
この第２の実施の形態の場合、補正情報として擬似距離補正値及び擬似距離変化率の両方を使用できるコードベース型ＤＧＰＳ受信機において、その内部又は外部にメモリーを具備し、補正情報をメモリーに記録すると同時に測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉・追尾し測位を開始し、メモリーにデータが一杯になると一番古いデータが消去されて新しいデータに書き換えられていく構成とし、必要データ数が蓄積されると予め設定した間隔で前記擬似距離補正値及び擬似距離変化率を基に、擬似距離補正値を予測する擬似距離補正値予測式を自動的に作成し、予測擬似距離補正値を算出し、前記補正情報が使用できなくなった時に前記擬似距離補正値の代わりに前記予測擬似距離補正値を使用し擬似距離の補正を行い、補正擬似距離を使用した相対測位方式としている。その他の作用効果は第１の実施の形態と同様である。
【００３７】
図５は本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の第３の実施の形態を示すフローチャートであって、既知点における単独測位により使用禁止の衛星を見いだし、使用禁止以外の衛星よりの擬似距離を使用して相対測位する場合のフローチャートである。Ｓ２３では天空上の視野内の健康な状態のＧＰＳ衛星から送信されている航法メッセージ、コードベース型ＤＧＰＳ受信機内で算出した擬似距離、及びＦＭ放送局から送信される補正情報としての擬似距離補正値及び擬似距離変化率を取得する。
【００３８】
Ｓ２３の取得データはＳ２４で記録され、Ｓ２４では補正情報（擬似距離補正値と擬似距離変化率）を使用した相対測位結果も記録する。但し、初回は相対測位をまだ行っていないので相対測位結果は記録しない。
【００３９】
図３、図４の第１、第２の実施の形態と同様に、取得データが設定量に達しなければ処理の流れはＳ２５，Ｓ２６及びＳ２７の順に進む。取得データが設定量に達した時はＳ２８で相対測位結果を統計処理して高精度の既知点を算出するか（この場合は、数分間同一地点に静止している必要がある）、最後の相対測位結果を使用し既知点とするか、或いはキーボードから既知点（例えば地図で調べた地点）を手動入力しても良い。
【００４０】
Ｓ２９では記録されている最新の同一時刻の航法メッセージ及び擬似距離を使用してＧＰＳ衛星の組み合わせを変えながら単独測位を行い擬似距離誤差が大きい衛星を割り出す。例えば、衛星番号１，３，４，７，８，９の６個の衛星についての航法メッセージと擬似距離が記録されていた場合は、最初は衛星番号１，３，４を使って単独測位を行い、Ｓ２８での既知点からの誤差を算出する。次に衛星番号３，４，７を使い単独測位を行い前述と同様に既知点からの誤差を算出する。Ｓ３０では擬似距離誤差の大きい衛星がない時はＳ３２に進ませ、擬似距離誤差の大きい衛星がある時はＳ３１に進ませる。Ｓ３１では使用禁止の衛星、航法メッセージから算出した使用禁止時間及び使用禁止仰角をメモリーに書き込む。
【００４１】
使用禁止時間は衛星が低仰角（一定の仰角以下）に位置する時間とし、使用禁止仰角は衛星が低仰角（一定の仰角以下）に位置する時の仰角である。処理の流れはＳ３２，Ｓ３３，Ｓ３４と進み補正情報の最後の取得時刻からの経過時間が設定時間（例えば１分以下）を経過しない時はＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２４の順に進み、経過時間が設定時間を経過した時はＳ３５に進む。
【００４２】
Ｓ３５ではメモリーから読み出した使用禁止時間又は使用禁止仰角の間は、使用禁止衛星を除いた衛星の予測擬似距離補正値を使い相対測位を行い、Ｓ３６，Ｓ３７に進む。
【００４３】
この第３の実施の形態では、補正情報が得られた時間の相対測位結果地点又は地図で調べた地点を既知の地点とし、当該既知の地点における天空上の視野内の健康な状態のＧＰＳ衛星についての、メモリーに書き込まれている（記録されている）擬似距離及び航法メッセージを使用し、予め設定した衛星の数を使って単独測位し、そして衛星の組み合わせを変えながらさらに単独測位し、擬似距離誤差が大きい衛星を割り出した場合、ＧＰＳ衛星から放送されている航法メッセージから算出した視野内の一定の時間或いは予め設定した仰角以下の間、割り出した衛星の使用を禁止するようにしている。これにより、ＨＤＯＰやＶＤＯＰが良くなるが擬似距離誤差が大きい衛星があるため却って測位精度が悪化する特異的な現象を改善し、相対測位精度を向上させることができる。
【００４４】
図６は本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の第４の実施の形態のフローチャートであり、単独測位の場合のフローチャートである。処理の最初の流れは図５と同様で、Ｓ３８で天空上の視野内の健康な状態のＧＰＳ衛星から送信されている航法メッセージ、及びコードベース型ＤＧＰＳ受信機内で算出した擬似距離を取得し、Ｓ３９でこれらをメモリーに記録、Ｓ４０でＳ４１かＳ４３に分岐させる。なお、Ｓ３９では初回は単独測位を行っていないので単独測位結果は記録しない。
【００４５】
Ｓ４３では単独測位結果を統計処理して高精度の既知点を算出するか（この場合は、数分間同一地点に静止している必要がある）、最後の単独測位結果を使用し既知点とするか、或いはキーボードから既知点を手動入力しても良い。
【００４６】
Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６の処理内容は、Ｓ２９，Ｓ３０，Ｓ３１と同様な処理内容であり、Ｓ４７ではメモリーから読み出した使用禁止時間又は使用禁止仰角の間は、使用禁止衛星を除いた衛星を使い単独測位を行い、単独測位の測位精度を向上させている。
【００４７】
この第４の実施の形態では、単独測位結果を統計処理した地点又は地図で調べた地点を既知の地点とし、当該既知の地点における天空上の視野内の健康な状態のＧＰＳ衛星のメモリーに書き込まれている（記録されている）擬似距離及び航法メッセージを使用し、予め設定した衛星の数を使って単独測位し、そして衛星の組み合わせを変えながらさらに単独測位し、擬似距離誤差が大きい衛星を割り出した場合、ＧＰＳ衛星から放送されている航法メッセージから算出した視野内の一定の時間或いは予め設定した仰角以下の間、割り出した衛星の使用を禁止するようにしている。これにより、ＨＤＯＰやＶＤＯＰが良くなるが擬似距離誤差が大きい衛星があるため却って測位精度が悪化する特異的な現象を改善し、単独測位精度を向上させることができる。
【００４８】
図７及び図８は本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の第５の実施の形態であり、図７はＤＧＰＳ基準局（コードベース型ＤＧＰＳ受信機を備えている）のフローチャート、図８はＤＧＰＳ移動局（コードベース型ＤＧＰＳ受信機を備えている）のフローチャートである。ここで、前記基準局は少なくとも擬似距離補正値、擬似距離変化率及び擬似距離補正値予測式を前記移動局に伝送する機能を持ち、前記移動局はそれらの前記基準局からの伝送情報を利用して相対測位を行うものである。
【００４９】
図７において、Ｓ４８でＤＧＰＳ基準局の基準点（地図等で既知）を手（キーボード等）で入力するか、単独測位結果の統計処理の値とするのかを決め、Ｓ４９で分岐させる。
【００５０】
基準点を単独測位結果から算出する時はＳ５０，Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５４，Ｓ５５の順に進み、手入力の時はＳ５３，Ｓ５４，Ｓ５５の順に進む。
【００５１】
Ｓ５５では既知の基準点を真値として、天空上の見えている衛星毎の擬似距離補正値及び擬似距離変化率を算出する。次に処理はＳ５６，Ｓ５７，Ｓ５８，Ｓ５９の順に進む。
【００５２】
Ｓ５８では図５のＳ２９と同様な処理を行い、Ｓ５９を経て擬似距離誤差の大きい衛星がある場合はＳ６１、無い場合はＳ６０に進む。
【００５３】
Ｓ６１では擬似距離補正値、擬似距離変化率、擬似距離補正値予測式、使用禁止の衛星、禁止時間、禁止仰角を有線又は無線で移動局に伝送する。Ｓ６０では擬似距離補正値、擬似距離変化率、擬似距離補正値予測式を有線又は無線で移動局に伝送する。
【００５４】
図８のＤＧＰＳ移動局のフローチャートにおいて、Ｓ６２では、移動局の地点にて天空上に見えている衛星から送信された航法メッセージ、及び移動局内のコードベース型ＤＧＰＳ受信機内で算出した擬似距離を取得するとともに、基準局より有線又は無線で伝送されてきた擬似距離補正値、擬似距離変化率、擬似距離補正値予測式、禁止衛星の情報（使用禁止の衛星番号、禁止時間及び禁止仰角）を取得する。
【００５５】
取得したデータはＳ６３で移動局内のメモリーに記録され、Ｓ６４では擬似距離補正値予測式により予測擬似距離補正値を算出し、Ｓ６５で経過時間が設定値（１分以内の所定値）を経過していればＳ６８に、経過していなければＳ６６に進む。
【００５６】
Ｓ６８では使用禁止衛星を除いた衛星で予測擬似距離補正値を使用して相対測位を行う。この時の状況を図２の縦線Ａ時点で説明すると衛星３が電離層による遅延の影響で擬似距離誤差が大きくなっているため、衛星３を除いて相対測位を行う。
【００５７】
Ｓ６９ではＧＰＳ衛星から航法メッセージ、擬似距離を取得し、Ｓ７０で有線又は無線で図７の基準局から擬似距離補正値及び擬似距離変化率を取得し、Ｓ７１で基準局から擬似距離補正値予測式及び禁止衛星情報を取得する。なお、Ｓ７０で伝送路が不通になっため擬似距離補正値等が受信できなかった場合はＳ６４に進む。
【００５８】
この第５の実施の形態によれば、擬似距離補正値予測式を算出する機能及び擬似距離誤差が大きい衛星を割り出す機能がＤＧＰＳ基準局にあり、擬似距離補正値予測式及び衛星の使用禁止情報を無線或いは有線でＤＧＰＳ移動局に伝送しＤＧＰＳ移動局における測位精度を向上させることができる。
【００５９】
また、擬似距離変化率或いは予め入力された既知点としての基準点を基に算出した擬似距離誤差の大きいＧＰＳ衛星がある場合、擬似距離誤差の大きいＧＰＳ衛星の使用をある時間又はある仰角以下になると使用しないようにすることで、測位精度を向上させている。
【００６０】
図９は本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の第６の実施の形態のフローチャートである。Ｓ７２で、天空上に見えている衛星から送信された航法メッセージ、及びコードベース型ＤＧＰＳ受信機内で算出した擬似距離を取得するとともに、ＦＭ放送局から送信された補正情報（擬似距離補正値、擬似距離変化率）を取得し、Ｓ７３では予め入力された既知点又は測位結果点を基に各衛星毎の擬似距離誤差を算出し記録する。
【００６１】
Ｓ７４で擬似距離誤差を除く取得データが設定量に達するとＳ７７に、達しなければＳ７５，Ｓ７６に進む。Ｓ７７では擬似距離誤差が大きい衛星があるか判断し（しきい値を超えているかどうか判断し）、図２の縦線Ａ時点にある時のように擬似距離誤差の大きい衛星がある場合はＳ７８に、無い場合はＳ７９に進む。Ｓ７９では使用禁止の衛星がある場合、それを除外して擬似距離補正値予測式を作成する。そして、Ｓ８０で経過時間が設定値（１分以内の所定値）を経過していればＳ８２に、経過していなければＳ８１に進む。以降はフローチャートから処理の流れが容易に分かるので説明を省略する。
【００６２】
この第６の実施の形態では、予め入力された既知点又は測位結果点で、ある時刻以前の擬似距離と航法メッセージを基に擬似距離誤差を算出し、あるＧＰＳ衛星の擬似距離誤差が予め設定した擬似距離誤差のしきい値を超えた場合、ＧＰＳ衛星から放送されている航法メッセージから算出した視野内の一定の時間或いは予め設定した仰角以下の間、擬似距離誤差の大きい衛星の使用を禁止する。これにより、ＨＤＯＰやＶＤＯＰが良くなるが擬似距離誤差が大きい衛星があるため却って、内蔵されているコードベース型ＤＧＰＳ受信機のクロックの同期誤差を増加させ、また、測位点算出誤差を増加させるため測位精度が悪化する特異的な現象を改善し、前記擬似距離補正値と擬似距離変化率が使用できなくなった時に予測擬似距離補正値で擬似距離の補正を行い、補正擬似距離を使用した相対測位精度を向上させることができる。なお、前記衛星の使用禁止は単独測位を行う場合の単独測位精度向上にも有効である。
【００６３】
図１０は本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の第７の実施の形態を示すフローチャートである。図１０が図９と違う部分は二カ所で、図９のＳ７３の擬似距離誤差を算出しメモリーに記録することが図１０のＳ８６では擬似距離誤差を算出しないようになっていること、また、図９のＳ７７の擬似距離誤差が図１０のＳ９０では擬似距離変化率になっている。その他は図９の第６の実施の形態と同様である。
【００６４】
この第７の実施の形態の場合、Ｓ９０では擬似距離変化率を基に使用禁止のＧＰＳ衛星を検出し、Ｓ９１で使用禁止の衛星、禁止時間、禁止仰角をメモリーに記録し、ＧＰＳ衛星から放送されている航法メッセージから算出した視野内の一定の時間（禁止時間）或いは予め設定した仰角（禁止仰角）以下の間、擬似距離変化率がしきい値より大きいＧＰＳ衛星の使用を禁止することによって、相対測位精度を改善している。但し、擬似距離変化率を基に使用禁止の衛星を検出するようになっているので、擬似距離誤差が大きいが擬似距離変化率が小さい角度、例えば仰角２０°付近においては使用禁止の衛星を検出できず、擬似距離変化率が大きい仰角１５°になった時に使用禁止の衛星を検出できるようになる等、図９より使用禁止の衛星の検出精度が悪いため、結局測位精度が若干劣ってしまうことは免れない。
【００６５】
図１１は本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の第８の実施の形態を示すフローチャートである。Ｓ９８で図９の場合等と同様に航法メッセージ、擬似距離及び補正情報を取得し、Ｓ９９では擬似距離補正値を算出し記録し、またＳ９８で取得した情報をメモリに記録する。
【００６６】
Ｓｌ０３では擬似距離誤差又は擬似距離変化率のどちらを使うか予め設定しておき、設定したものを使って使用禁止の衛星を検出する。
【００６７】
次に、今までの実施の形態と違う点はＳｌ０８の処理が追加され、Ｓｌ０８では予測擬似距離補正値の連続使用時間が設定値を超えたか検出し、例えば予測擬似距離補正値の使用が２０分を超えたか検出する。この処理は予測擬似距離補正値を使用した相対測位が長時間にわたると単独測位精度より悪くなるため、この測位精度の悪化を防止する。
【００６８】
Ｓｌ０８での連続使用時間が設定値を超えると、Ｓｌ０９で単独測位を行いＳｌｌ０で補正情報が取得できなければ、単独測位を繰り返す。また、補正情報が取得できればＳｌｌｌに進む。
【００６９】
この第８の実施の形態によれば、各衛星毎の予測擬似距離補正値の使用時間が予め設定した時間、つまり、単独測位より精度が悪化するような時間を超えた場合は予測擬似距離補正値の使用を停止し単独測位を行うようにし、ＳＡが掛かってない場合の単独測位精度より悪い測位精度にならないようにしている。
【００７０】
図１２は本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の第９の実施の形態を示すフローチャートである。
【００７１】
図１１と違う点は、図１１のＳｌ０６は天空上の使用する全ての衛星について予測擬似距離補正値を作成するようにしているが、図１２のＳ１２３では、図２の縦線Ｂ付近で説明すると、衛星１，２，５については予測擬似距離補正値を作成し、地平線から登ってきた衛星４については図２の縦線Ｂ時点の擬似距離補正値を予測擬似距離補正値の代用にするようにしている。
【００７２】
上記に伴いＳ１２９では予測擬似距離補正値及び予測擬似距離補正値の代用の最新の擬似距離補正値を使い相対測位を行う。
【００７３】
この第９の実施の形態によれば、図２の縦線Ｂの時に予測擬似距離補正値を使用する場合のように、予測擬似距離補正値を使用し始める時において、任意の数個の衛星については擬似距離補正値予測式を作るためのデータが足りなくて擬似距離補正値予測式が作れない場合は、任意の数個の衛星については予測擬似距離補正値ではなく最新の擬似距離補正値を使うことで測位精度を向上させることができる。
【００７４】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法によれば、ＦＭ放送局等が送信している擬似距離補正情報が得られなくなって長い時間が経過しても、良い測位精度にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の測位精度と、本発明によらないＧＰＳ測位方法の測位精度を比較した説明図である。
【図２】ある時刻における各衛星の擬似距離誤差、また、本発明による測位を開始する時点を示した説明図である。
【図３】本発明に係るコードベース型ＤＧＰＳ受信機のＧＰＳ測位方法の第１の実施の形態を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第５の実施の形態であって基準局のフローチャートである。
【図８】本発明の第５の実施の形態であって移動局のフローチャートである。
【図９】本発明の第６の実施の形態を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第７の実施の形態を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第８の実施の形態を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第９の実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ｓｌ〜Ｓ１３１…各ステップにおけるプログラム処理[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a GPS mobile station positioning method using a code base type DGPS receiver such as a car navigation system, and may use a GPS reference station that calculates only a pseudorange correction value or both a pseudorange correction value and a pseudorange change rate. When it is no longer possible, or when it becomes impossible to receive radio waves from a radio station that broadcasts only the pseudorange correction value or both the pseudorange correction value and the pseudorange change rate, the pseudorange correction is made from the accumulated past pseudorange correction value. A value prediction formula and a predicted pseudorange correction value that is a result of the prediction formula are calculated, a pseudorange for each GPS satellite is corrected in the GPS mobile station, and a predetermined time after the pseudorange correction value cannot be used (for example, (Several tens of minutes) relates to a GPS positioning method that enables positioning with high accuracy.
[0002]
In addition, based on the recorded pseudo-range and navigation message of a healthy GPS satellite in the field of view in the sky, independent positioning is performed, or the pseudo-range error or pseudo-range change rate of a certain satellite is calculated. The present invention relates to a GPS positioning method in which when a threshold value is exceeded, a satellite whose positioning accuracy deteriorates is not used, and positioning can be performed with higher accuracy for a predetermined time (for example, several tens of minutes).
[0003]
[Prior art]
In recent years, positioning methods using GPS satellites have become widespread, and as a guidebook for the positioning methods, a new edition “GPS-Precision positioning system using artificial satellites” Japan Surveying Association, November 1989 There is an issue on the 15th.
[0004]
In high-precision positioning, that is, relative positioning of a conventional general code base type mobile station DGPS receiver, by using a pseudorange correction value and a pseudorange change rate broadcast from an FM broadcast station, a few seconds to several Even if a new pseudorange correction value cannot be used for a short time of 10 seconds, high-accuracy positioning can be performed, but if a long time elapses after the new pseudorange correction value cannot be used, the positioning accuracy will deteriorate. On the other hand, the accuracy of the single positioning when the SA (selective availability: processing for reducing the accuracy) is not applied is improved, and the time until the positioning accuracy is reversed is short.
[0005]
Furthermore, when a GPS satellite after the acquisition of the pseudorange correction value ceases or starts to rise from the horizon, this occurs mainly due to radio wave delay due to the ionosphere. For example, a certain GPS satellite has an elevation angle of about 15 degrees. In the case where the pseudorange error suddenly increases when it is located at a low elevation angle of about 10 degrees or 5 degrees, there is no way of knowing this enlarged error. The relative positioning accuracy deteriorates rapidly as well as the single positioning accuracy.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional GPS positioning method, after the new pseudo-range correction value updated at any time can no longer be used, the positioning accuracy gradually deteriorates and finally the accuracy of single positioning when SA is not applied. It gets worse.
[0007]
Furthermore, in the conventional GPS positioning method, if a GPS satellite with a large pseudorange error near the horizon appears after the pseudorange correction value cannot be obtained, the positioning accuracy deteriorates due to the feeling of being pulled by the satellite. .
[0008]
In view of the above problems, the present invention provides a pseudo-distance correction made from a pseudo-distance correction value before the new pseudo-distance correction value cannot be used when the pseudo-distance correction value and the pseudo-range change rate correction information cannot be used. By calculating a value prediction formula and performing relative positioning using the predicted pseudorange correction value calculated from the prediction formula, the positioning accuracy is worse than the accuracy of single positioning when SA is not applied. The purpose is to extend the time, in other words, to obtain a better positioning accuracy than the positioning accuracy that gradually deteriorates as new pseudorange correction values cannot be used.
[0009]
In addition, satellites with a large pseudorange error were determined by performing independent positioning while changing the combination based on the recorded pseudoranges and navigation messages of GPS satellites at known locations (or the locations of the positioning results). In this case, it is aimed to further improve the positioning accuracy by not using this satellite.
[0010]
In addition, when the pseudorange error exceeds a preset threshold value, or when the pseudorange change rate exceeds a preset threshold value, by using a satellite that exceeds the preset threshold value, the positioning accuracy can be further increased. Aims to improve
[0011]
Other objects and novel features of the present invention will be clarified in embodiments described later.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention of claim 1 of the present application can use only the pseudo distance correction value at an arbitrary time or the correction information of both the pseudo distance correction value and the pseudo distance change rate at an arbitrary time. In the GPS positioning method of the base type DGPS receiver,
  In the memory inside the DGPS receiver or outside the receiverWhen the pseudo distance correction value of the correction information is stored as recording data, and the number of pseudo distance correction values of the recording data has reached a set value,Before a certain timeOf the recorded dataBased on the pseudo distance correction value, the pseudo distance correction value after the certain time is predicted.followingPseudo distance correction value prediction formula(1)
  y = ax + b ... (1)
(X: elapsed time from the time of the last obtained correction information, y: predicted pseudorange correction value, a, b: coefficient)
And a predicted pseudorange correction value is calculated from the prediction formula. When the correction information becomes unavailable, the predicted pseudorange correction value is used instead of the pseudorange correction value to correct the pseudorange. , And performing relative positioning using the corrected pseudorange.
[0013]
  Invention of Claim 2 of this applicationIn the GPS positioning method of the code base type DGPS receiver that can use only the pseudo distance correction value at an arbitrary time or the correction information of both the pseudo distance correction value and the pseudo distance change rate at an arbitrary time,
  A pseudo distance correction value prediction formula for predicting a pseudo distance correction value after a certain time based on a pseudo distance correction value of the correction information before a certain time accumulated in a memory inside the DGPS receiver or outside the receiver. And calculating a predicted pseudorange correction value from the prediction formula,When the correction information cannot be used, if the predetermined time within 1 minute set in advance does not elapse, the latest pseudo distance correction value stored is used, or the latest pseudo distance correction value and pseudo value are simulated. The distance change rate is used, and when the predetermined time within one minute has elapsed, the pseudo distance is corrected with the predicted pseudo distance correction value, and relative positioning using the corrected pseudo distance is performed. Yes.
[0014]
The GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to the invention of claim 3 of the present application is the GPS positioning method according to claim 1 or 2, wherein the GPS is in a healthy state in the field of view in the sky at the known or positioning result point before the certain time. Based on the recorded pseudoranges and navigation messages of the satellites, single positioning is performed in advance using the preset number of GPS satellites, and further positioning is performed independently while changing the combination of GPS satellites. From the above comparison, GPS satellites with a large pseudorange error are determined, and the use of the GPS satellites determined for a certain time in the field of view calculated from the navigation message broadcast from the GPS satellite or for a predetermined elevation angle or less is prohibited. It is characterized by improving relative positioning accuracy or single positioning accuracy.
[0015]
The GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to the invention of claim 4 of the present application is the reference station code for calculating the pseudo distance correction value prediction formula and determining a GPS satellite having a large pseudo distance error in claim 3 Code base type DGPS reception on the mobile station side when a base type GPS receiver is external and the pseudo distance correction value prediction formula and prohibition of use of GPS satellites are transmitted from the external GPS receiver wirelessly or by wire Relative positioning using the predicted pseudorange correction value when the pseudorange correction value and the pseudorange change rate cannot be used without calculating the predicted pseudorange correction value by a machine It is characterized by improving accuracy.
[0016]
The GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to claim 5 of the present application is the GPS positioning method according to claim 1 or 2, wherein the GPS is in a healthy state within the field of view in the sky at the known or positioning result point before the certain time. Calculate the pseudorange error for each GPS satellite based on the recorded pseudorange and navigation message of the satellite. If the pseudorange error of a certain GPS satellite exceeds the preset pseudorange error, it is broadcast from the GPS satellite. Relative positioning accuracy using the corrected pseudorange by using a GPS satellite with a large pseudorange error for a certain time in the field of view calculated from a navigation message or for a predetermined elevation angle or less. It is characterized by improving positioning accuracy.
[0017]
The GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to the invention of claim 6 is the GPS positioning method according to claim 1 or 2, wherein the pseudorange change rate before the certain time exceeds a preset pseudorange change rate. Relative positioning using corrected pseudoranges by prohibiting the use of GPS satellites with a large pseudorange change rate for a certain time in the field of view calculated from navigation messages broadcast from satellites or below a preset elevation angle It is characterized by improving accuracy.
[0018]
The GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to the invention of claim 7 is the GPS positioning method according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein the use time of the predicted pseudorange correction value for each satellite is preset. When the measured time is exceeded, the use of the predicted pseudorange correction value is stopped and single positioning is performed.
[0019]
The GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to the invention of claim 8 is the pseudo-range correction value prediction formula of any number of satellites according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7. Is not obtained, the pseudo-range correction is performed using the latest pseudo-range correction value instead of the predicted pseudo-range correction value for the satellite.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a GPS positioning method for a code-based DGPS receiver according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
1 and 2 are explanatory diagrams of positioning accuracy when a code-based DGPS receiver (a GPS receiver capable of relative positioning using a C / A code) is used. 3 to 12 are flowcharts showing the embodiments of the GPS positioning method according to the present invention. In the present invention, when a GPS mobile station carried by a car navigation system or a person cannot use the pseudorange correction value and the pseudorange change rate, the predicted pseudorange correction value is used to reduce the deterioration of positioning accuracy. is there.
[0022]
FIG. 1 shows the transition of positioning accuracy in the case of relative positioning after the pseudo-range correction value and pseudo-range change rate provided free of charge from FM broadcast stations cannot be obtained. However, the positioning accuracy in the case of independent positioning, and the positioning accuracy in the case where the pseudo distance correction value and the pseudo distance change rate are always obtained are also shown for comparison.
[0023]
Relative positioning accuracy (using the last pseudorange correction value and pseudorange change rate) after the pseudorange correction value and pseudorange change rate cease gradually deteriorates, and finally worse than the single positioning accuracy. . Especially at low altitudes close to the surface of the earth, the time that becomes worse than the single positioning accuracy comes earlier. On the other hand, by using the predicted pseudorange correction value of the present invention after the pseudorange correction value and the pseudorange change rate are interrupted, the time worse than the single positioning accuracy is delayed as shown in FIG.
[0024]
FIG. 2 shows the transition of the pseudorange error of a certain satellite (satellite 1 to 5). The satellite number is a temporary number that is not compared with the actual SV number.
[0025]
As shown in FIG. 2, the pseudorange error of each satellite calculated based on the navigation message when SA is not applied is normally in the vicinity of 0 m (near the horizontal axis). However, at the time of a low elevation angle when the satellite sinks or rises in the sky like the satellite 3 or the satellite 4, the pseudorange error is rarely deteriorated as the elevation angle is mainly affected by the propagation delay due to the ionosphere. .
[0026]
Note that the vertical lines A and B (the time when the predicted pseudorange correction value is started to be used) in FIG. 2 are lines for understanding the flowcharts of FIG. This is to make the explanation easier to understand.
[0027]
FIG. 3 is a flowchart showing a first embodiment of the GPS positioning method of the code-based DGPS receiver according to the present invention. In this case, the code-based DGPS receiver uses a pseudo-range correction value transmitted from the FM broadcast station as correction information for relative positioning. In FIG. 3, at S1 (step 1), the navigation message transmitted from the GPS satellite, the pseudo distance calculated in the code base type DGPS receiver, and the pseudo distance correction value (correction information) transmitted from the FM broadcasting station are acquired. . The GPS satellite to be used is a healthy GPS satellite in the field of view on the sky at the positioning point.
[0028]
In S2, the data acquired in S1 is recorded in a memory inside the DGPS receiver or outside the receiver, and in S3, it is compared whether the number of pseudo distance correction values in the recorded data has reached a preset amount. When the number of pseudo distance correction values in the recorded data does not reach the set amount, the pseudo distance correction value prediction formula cannot be made, so the process proceeds to S4, the relative positioning is performed using the correction information, and the process proceeds to S5 and this process is repeated. (Normally, data is accumulated for several tens of minutes).
[0029]
When the number of the pseudo distance correction values reaches the set amount in S3, the process proceeds to S6. In S6, for example, an equation y = ax + b (where x: elapsed time from the time of the correction information obtained last, y: A pseudo-range correction value prediction formula is created for each satellite, and a predicted pseudo-range correction value is calculated in S7.
[0030]
In S8, it is compared whether the time obtained by subtracting the time of the correction information obtained last from the current time has not passed a preset time, and if not, the process returns to S4 to return correction information (in FIG. 3, only the pseudo distance correction value). In FIG. 4 and subsequent figures, relative positioning using the pseudo-range correction value and pseudo-range change rate is performed. In the range where the time from the last time of the correction information does not pass a preset time (for example, 1 minute or less), the relative positioning accuracy is hardly deteriorated even if the last correction information is used as it is. So there is no problem.
[0031]
If it exceeds, the process proceeds to S9, performs relative positioning using the predicted pseudorange correction value, and proceeds to S10 to prepare for the next relative positioning.
[0032]
In Sll, when the radio wave transmitted from the FM broadcasting station cannot be received and correction information cannot be obtained, the process proceeds to S7 and repeats relative positioning using the predicted pseudorange correction value. When correction information is obtained, the process proceeds to S2, and although not shown in the flowchart, the relative positioning is repeated until the power switch of the code base type DGPS receiver is turned off.
[0033]
In the case of the first embodiment, in the code base type DGPS receiver that can use at least the pseudo distance correction value as the correction information, the code base type DGPS receiver has a memory inside or outside thereof and is necessary for positioning while recording the correction information in the memory. Starts positioning after capturing and tracking a large number of GPS satellites. When the data is full in memory, the oldest data is erased and rewritten with new data. When a pseudo-range correction value prediction formula for predicting a pseudo-range correction value is automatically created based on the pseudo-range correction value at an interval, a predicted pseudo-range correction value is calculated, and the correction information becomes unavailable The predicted pseudo distance correction value is used instead of the pseudo distance correction value to correct the pseudo distance, and the relative positioning method using the corrected pseudo distance is adopted. For this reason, it is possible to reduce a decrease in positioning accuracy after correction information cannot be obtained.
[0034]
Furthermore, as an additional function, in order to reduce the processing required for calculating the pseudo distance correction value prediction formula, the calculation interval of the pseudo distance correction value prediction formula is lengthened, and at the same time, a predetermined time within a preset one minute does not elapse. In this case, the latest pseudo distance correction value is used, and when a predetermined time within the preset one minute has elapsed, the pseudo distance is corrected using the predicted pseudo distance correction value.
[0035]
FIG. 4 is a flowchart showing a second embodiment of the GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to the present invention. In this case, the code base type DGPS receiver uses both the pseudo distance correction value and the pseudo distance change rate transmitted from the FM broadcast station as correction information for relative positioning. Since the flowchart is the same as that shown in FIG. 3, different points will be described. In S12, the pseudo distance change rate is acquired as correction information in addition to the information of Sl. If the acquired data in S12 does not reach the set amount in S14, the process flow proceeds in the order of S13, S14, S15, and S16. If the acquired data in S12 reaches the set amount in S14, the process flow proceeds in the order of S17, S18, and S19, and the elapsed time from the last acquisition time of the correction information is set to the set time (for example, 1 minute or less). When the time has not passed, the flow goes to S15, and when it has passed, the flow goes to S20 and S21 in that order, and whether to branch to S13 or S18 at S22 is compared.
[0036]
In the case of the second embodiment, in the code base type DGPS receiver that can use both the pseudo distance correction value and the pseudo distance change rate as the correction information, the code base type DGPS receiver has a memory inside or outside thereof, and the correction information is stored in the memory. At the same time as recording, the number of GPS satellites necessary for positioning is acquired and tracked, and positioning is started. When the data is full in memory, the oldest data is erased and rewritten with new data. When accumulated, a pseudo-distance correction value prediction formula that predicts a pseudo-distance correction value is automatically created based on the pseudo-distance correction value and pseudo-range change rate at predetermined intervals, and a predicted pseudo-distance correction value is calculated. When the correction information becomes unusable, the predicted pseudo distance correction value is used instead of the pseudo distance correction value to correct the pseudo distance, and the corrected pseudo distance is used. Was that the relative positioning method. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
[0037]
FIG. 5 is a flowchart showing a third embodiment of the GPS positioning method of the code-based DGPS receiver according to the present invention. A satellite prohibited from use is found by single positioning at a known point, and satellites other than the prohibited use are found. It is a flowchart in the case of carrying out relative positioning using pseudorange of. In S23, the navigation message transmitted from a healthy GPS satellite in the field of view in the sky, the pseudorange calculated in the code-based DGPS receiver, and the pseudorange correction value as correction information transmitted from the FM broadcast station And the pseudorange change rate is acquired.
[0038]
The acquired data of S23 is recorded in S24, and the relative positioning result using the correction information (pseudo distance correction value and pseudo distance change rate) is also recorded in S24. However, the relative positioning result is not recorded because the relative positioning has not yet been performed for the first time.
[0039]
As in the first and second embodiments of FIGS. 3 and 4, if the acquired data does not reach the set amount, the process flow proceeds in the order of S25, S26, and S27. When the acquired data reaches the set amount, the relative positioning result is statistically processed in S28 to calculate a known point with high accuracy (in this case, it is necessary to remain at the same point for several minutes) The relative positioning result may be used as a known point, or a known point (for example, a point examined on a map) may be manually input from a keyboard.
[0040]
In S29, using the latest navigation message and pseudorange recorded at the same time, independent positioning is performed while changing the combination of GPS satellites, and a satellite with a large pseudorange error is determined. For example, if navigation messages and pseudoranges for six satellites with satellite numbers 1, 3, 4, 7, 8, and 9 have been recorded, first use satellite numbers 1, 3, and 4 to perform independent positioning. The error from the known point in S28 is calculated. Next, single positioning is performed using satellite numbers 3, 4, and 7, and an error from a known point is calculated in the same manner as described above. In S30, when there is no satellite with a large pseudorange error, the process proceeds to S32, and when there is a satellite with a large pseudorange error, the process proceeds to S31. In S31, the use-prohibited satellite, the use-prohibited time calculated from the navigation message, and the use-prohibited elevation angle are written in the memory.
[0041]
The use prohibition time is a time when the satellite is located at a low elevation angle (below a certain elevation angle), and the use prohibition elevation angle is an elevation angle when the satellite is located at a low elevation angle (below a certain elevation angle). The process flow proceeds to S32, S33, and S34, and when the elapsed time from the last acquisition time of the correction information does not elapse the set time (for example, 1 minute or less), the process proceeds in order of S26, S27, and S24, and the elapsed time is the set time. When elapses, the process proceeds to S35.
[0042]
In S35, during the use prohibition time or use prohibition elevation angle read from the memory, relative positioning is performed using the predicted pseudorange correction value of the satellite excluding the use prohibition satellite, and the process proceeds to S36 and S37.
[0043]
In the third embodiment, a relative positioning result point at which correction information is obtained or a point examined on a map is set as a known point, and a GPS satellite in a healthy state within the field of view in the sky at the known point. Using the pseudo-range and navigation message written in the memory for (and recorded), perform single positioning using a preset number of satellites, and then perform independent positioning while changing the combination of satellites, When a satellite with a large distance error is determined, the use of the determined satellite is prohibited for a certain time within the field of view calculated from the navigation message broadcast from the GPS satellite or for a predetermined elevation angle or less. Thereby, HDOP and VDOP are improved, but there is a satellite with a large pseudorange error, so that a specific phenomenon in which the positioning accuracy deteriorates can be improved, and the relative positioning accuracy can be improved.
[0044]
FIG. 6 is a flowchart of the fourth embodiment of the GPS positioning method of the code-based DGPS receiver according to the present invention, and is a flowchart in the case of single positioning. The initial flow of the process is the same as in FIG. 5, and the navigation message transmitted from the healthy GPS satellite in the sky field of view in S38 and the pseudorange calculated in the code-based DGPS receiver are acquired. These are recorded in the memory at S39, and branched to S41 or S43 at S40. In S39, the single positioning result is not recorded at the first time, so the single positioning result is not recorded.
[0045]
In S43, the single positioning result is statistically processed to calculate a known point with high accuracy (in this case, it is necessary to remain at the same point for several minutes), or the last single positioning result is used as a known point. Alternatively, a known point may be manually input from a keyboard.
[0046]
The processing contents of S44, S45, and S46 are the same as those of S29, S30, and S31. In S47, during the prohibited use time or prohibited use elevation angle read from the memory, satellites other than prohibited use satellites are used alone. Positioning is performed to improve the positioning accuracy of single positioning.
[0047]
In the fourth embodiment, a point obtained by statistically processing a single positioning result or a point examined on a map is set as a known point, and is written in the memory of a healthy GPS satellite in the field of view in the sky at the known point. Using the recorded (recorded) pseudorange and navigation messages, perform single positioning using a preset number of satellites, and further perform independent positioning while changing the combination of satellites. When it is determined, the use of the determined satellite is prohibited for a certain time within the field of view calculated from the navigation message broadcast from the GPS satellite or for a predetermined elevation angle or less. As a result, HDOP and VDOP are improved, but there is a satellite with a large pseudorange error, so that a specific phenomenon in which the positioning accuracy is deteriorated can be improved, and the single positioning accuracy can be improved.
[0048]
7 and 8 show a fifth embodiment of the GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to the present invention, and FIG. 7 is a flowchart of the DGPS reference station (provided with the code base type DGPS receiver). FIG. 8 is a flowchart of a DGPS mobile station (provided with a code-based DGPS receiver). Here, the reference station has a function of transmitting at least a pseudo distance correction value, a pseudo distance change rate, and a pseudo distance correction value prediction formula to the mobile station, and the mobile station uses transmission information from the reference station. Relative positioning is performed.
[0049]
In FIG. 7, it is determined in S48 whether the reference point of the DGPS reference station (known from a map or the like) is input by hand (keyboard or the like) or the statistical processing value of the single positioning result, and the process branches in S49.
[0050]
When calculating the reference point from the single positioning result, the process proceeds in the order of S50, S51, S52, S54, and S55, and when manually inputting, the process proceeds in the order of S53, S54, and S55.
[0051]
In S55, the pseudo-range correction value and pseudo-range change rate for each visible satellite in the sky are calculated using a known reference point as a true value. Next, the process proceeds in the order of S56, S57, S58, and S59.
[0052]
In S58, the same process as S29 in FIG. 5 is performed. If there is a satellite with a large pseudorange error through S59, the process proceeds to S61, and if there is not, the process proceeds to S60.
[0053]
In S61, the pseudorange correction value, pseudorange change rate, pseudorange correction value prediction formula, use-prohibited satellite, prohibition time, and prohibition elevation angle are transmitted to the mobile station by wire or wirelessly. In S60, the pseudorange correction value, pseudorange change rate, and pseudorange correction value prediction formula are transmitted to the mobile station by wire or wirelessly.
[0054]
In the flowchart of the DGPS mobile station in FIG. 8, in S62, the navigation message transmitted from the satellite that is visible in the sky at the point of the mobile station and the pseudo distance calculated in the code base type DGPS receiver in the mobile station are acquired. In addition, the pseudo-range correction value, pseudo-range change rate, pseudo-range correction value prediction formula, and prohibited satellite information (prohibited satellite number, prohibited time, and prohibited elevation angle) transmitted from the reference station by wire or wireless are acquired. .
[0055]
The acquired data is recorded in the memory in the mobile station in S63, and in S64, a predicted pseudorange correction value is calculated by a pseudorange correction value prediction formula. In S65, the elapsed time has passed the set value (predetermined value within one minute). If so, the process proceeds to S68. If not, the process proceeds to S66.
[0056]
In S68, relative positioning is performed using the predicted pseudorange correction value for the satellites excluding the use-prohibited satellites. The situation at this time will be explained at the time of the vertical line A in FIG. 2. Since the pseudorange error of the satellite 3 is large due to the delay caused by the ionosphere, relative positioning is performed except for the satellite 3.
[0057]
In S69, the navigation message and pseudorange are obtained from the GPS satellite, in S70, the pseudorange correction value and pseudorange change rate are obtained from the reference station in FIG. 7 by wire or wireless, and in S71, the pseudorange correction value prediction formula and prohibition from the reference station are obtained. Get satellite information. If the pseudo-range correction value or the like cannot be received because the transmission path is disconnected in S70, the process proceeds to S64.
[0058]
According to the fifth embodiment, the DGPS reference station has a function for calculating a pseudorange correction value prediction formula and a function for determining a satellite having a large pseudorange error. The positioning accuracy in the DGPS mobile station can be improved by transmitting to the DGPS mobile station wirelessly or by wire.
[0059]
If there is a GPS satellite with a large pseudorange error calculated based on the pseudorange change rate or a reference point as a known point inputted in advance, use the GPS satellite with a large pseudorange error within a certain time or a certain elevation angle. By not using it, positioning accuracy is improved.
[0060]
FIG. 9 is a flowchart of the sixth embodiment of the GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to the present invention. In S72, the navigation message transmitted from the satellite visible in the sky and the pseudorange calculated in the code-based DGPS receiver are acquired, and the correction information (pseudorange correction value, pseudorange transmitted from the FM broadcasting station) is acquired. In step S73, a pseudorange error for each satellite is calculated and recorded based on a known point or positioning result point input in advance.
[0061]
If the acquired data excluding the pseudo distance error reaches the set amount in S74, the process proceeds to S77, and if not, the process proceeds to S75 and S76. In S77, it is determined whether there is a satellite having a large pseudorange error (determining whether the threshold is exceeded). If there is a satellite having a large pseudorange error, such as at the time of the vertical line A in FIG. If not, the process proceeds to S79. In S79, if there is a use-prohibited satellite, a pseudo-range correction value prediction formula is created by excluding it. In S80, if the elapsed time has passed the set value (predetermined value within 1 minute), the process proceeds to S82, and if not, the process proceeds to S81. Thereafter, the flow of processing can be easily understood from the flowchart, and thus the description thereof is omitted.
[0062]
In the sixth embodiment, a pseudorange error is calculated based on a pseudorange and a navigation message before a certain time at a known point or positioning result point inputted in advance, and the pseudorange error of a certain GPS satellite is set in advance. If the pseudorange error threshold is exceeded, use of a satellite with a large pseudorange error is prohibited for a certain time in the field of view calculated from the navigation message broadcast from the GPS satellite or for a predetermined elevation angle or less. To do. As a result, HDOP and VDOP are improved, but there is a satellite with a large pseudorange error, so that the clock synchronization error of the built-in code base type DGPS receiver is increased and the positioning point calculation error is increased. Relative positioning using the corrected pseudorange by improving the specific phenomenon that the positioning accuracy deteriorates and correcting the pseudorange with the predicted pseudorange correction value when the pseudorange correction value and the pseudorange change rate cannot be used. Accuracy can be improved. The prohibition of use of the satellite is also effective for improving the single positioning accuracy when performing single positioning.
[0063]
FIG. 10 is a flowchart showing a seventh embodiment of the GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to the present invention. FIG. 10 differs from FIG. 9 in two places. The fact that the pseudo-range error in S73 of FIG. 9 is calculated and recorded in the memory does not calculate the pseudo-range error in S86 of FIG. The pseudo distance error in S77 of FIG. 9 is the pseudo distance change rate in S90 of FIG. Others are the same as in the sixth embodiment of FIG.
[0064]
In the case of the seventh embodiment, in S90, a prohibited GPS satellite is detected based on the pseudorange change rate, and in S91, the prohibited satellite, prohibited time, and prohibited elevation angle are recorded in a memory and broadcast from the GPS satellite. By prohibiting the use of GPS satellites whose pseudorange change rate is greater than the threshold for a certain time (prohibited time) within the field of view calculated from the navigation message being used or for a predetermined elevation angle (prohibited elevation angle) or less The relative positioning accuracy has been improved. However, since the use-prohibited satellite is detected based on the pseudorange change rate, the use-prohibited satellite is detected at an angle where the pseudorange error is large but the pseudorange change rate is small, for example, an elevation angle of about 20 °. Inability to detect the use-prohibited satellite when the pseudo-range change rate becomes a large elevation angle of 15 ° cannot be detected. For example, the detection accuracy of the use-prohibited satellite is worse than in FIG. I cannot escape.
[0065]
FIG. 11 is a flowchart showing an eighth embodiment of the GPS positioning method of the code-based DGPS receiver according to the present invention. In S98, navigation messages, pseudoranges and correction information are acquired in the same manner as in FIG. 9, etc., and pseudorange correction values are calculated and recorded in S99, and the information acquired in S98 is recorded in the memory.
[0066]
In S103, whether to use the pseudorange error or the pseudorange change rate is set in advance, and the use-prohibited satellite is detected using the set one.
[0067]
Next, the difference from the previous embodiments is that the processing of S08 is added. In S08, it is detected whether the continuous use time of the predicted pseudorange correction value has exceeded the set value. Detect if the minute is exceeded. This process prevents the deterioration of the positioning accuracy because the relative positioning using the predicted pseudo-range correction value becomes worse than the single positioning accuracy for a long time.
[0068]
If the continuous use time in Sl08 exceeds the set value, single positioning is performed in Sl09, and if the correction information cannot be acquired in Sl10, the single positioning is repeated. If correction information can be acquired, the process proceeds to Slll.
[0069]
According to the eighth embodiment, the predicted pseudorange correction is performed when the usage time of the predicted pseudorange correction value for each satellite exceeds a preset time, that is, a time when the accuracy is worse than the single positioning. The use of the value is stopped and the single positioning is performed, so that the positioning accuracy is not worse than the single positioning accuracy when the SA is not applied.
[0070]
FIG. 12 is a flowchart showing a ninth embodiment of the GPS positioning method for the code-based DGPS receiver according to the present invention.
[0071]
The difference from FIG. 11 is that S106 in FIG. 11 creates predicted pseudorange correction values for all the satellites used in the sky, but in S123 in FIG. 12, the description will be made near the vertical line B in FIG. Then, a predicted pseudorange correction value is created for satellites 1, 2, and 5, and a pseudorange correction value at the time of vertical line B in FIG. 2 is substituted for the predicted pseudorange correction value for satellite 4 that has climbed from the horizon. I am doing so.
[0072]
Accordingly, in S129, relative positioning is performed using the predicted pseudorange correction value and the latest pseudorange correction value in place of the predicted pseudorange correction value.
[0073]
According to the ninth embodiment, any number of satellites can be used when starting to use the predicted pseudorange correction value as in the case of using the predicted pseudorange correction value at the vertical line B in FIG. If there is not enough data to create a pseudorange correction value prediction formula and a pseudorange correction value prediction formula cannot be created, the latest pseudorange correction value is not the predicted pseudorange correction value for any of several satellites. The positioning accuracy can be improved by using.
[0074]
Although the embodiments of the present invention have been described above, it will be obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to the present invention, even if the pseudo distance correction information transmitted by the FM broadcasting station cannot be obtained, a long time has passed. Good positioning accuracy can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram comparing the positioning accuracy of a GPS positioning method of a code-based DGPS receiver according to the present invention and the positioning accuracy of a GPS positioning method not according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a pseudo-range error of each satellite at a certain time and a point in time when positioning according to the present invention is started.
FIG. 3 is a flowchart showing a first embodiment of a GPS positioning method for a code-based DGPS receiver according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart of a reference station according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart of a mobile station according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart showing a ninth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Sl to S131: Program processing in each step

Claims

In the GPS positioning method of the code-based DGPS receiver that can use only the pseudorange correction value at any time or the correction information of the pseudorange correction value and pseudorange change rate at any time,
The pseudo distance correction value of the correction information is stored as recording data in the memory inside the DGPS receiver or outside the receiver, and when the number of pseudo distance correction values of the recording data reaches a set value, wherein based on pseudorange correction value of the recorded data, the following pseudorange correction value prediction equation for predicting the pseudorange correction value after the certain time (1)
y = ax + b … (1)
(X: elapsed time from the time of the last obtained correction information, y: predicted pseudorange correction value, a, b: coefficient)
And a predicted pseudorange correction value is calculated from the prediction formula. When the correction information becomes unavailable, the predicted pseudorange correction value is used instead of the pseudorange correction value to correct the pseudorange. A GPS positioning method for a code-based DGPS receiver, characterized by performing relative positioning using a corrected pseudorange.

In the GPS positioning method of the code-based DGPS receiver that can use only the pseudorange correction value at any time or the correction information of the pseudorange correction value and pseudorange change rate at any time,
A pseudo distance correction value prediction formula for predicting a pseudo distance correction value after a certain time based on a pseudo distance correction value of the correction information before a certain time accumulated in a memory inside the DGPS receiver or outside the receiver. , And a predicted pseudo distance correction value is calculated from the prediction formula. When the correction information cannot be used, if the predetermined time within 1 minute set in advance has not elapsed, Use the distance correction value, or use the latest pseudo distance correction value and the pseudo distance change rate, and correct the pseudo distance with the predicted pseudo distance correction value when the predetermined time within 1 minute has passed. And performing a relative positioning using the corrected pseudorange, a GPS positioning method for a code-based DGPS receiver.

Based on the recorded pseudoranges and navigation messages of GPS satellites in a healthy state in the field of view in the sky at a known or positioning result point before a certain time, a single positioning is performed in advance using a preset number of GPS satellites. Furthermore, the field of view calculated from the navigation message broadcast from the GPS satellites, with the GPS satellites having a large pseudo-range error determined from the comparison of the positioning errors of the individual positioning by changing the combination of the GPS satellites. 3. The code-based DGPS receiver according to claim 1, wherein the use of the GPS satellites determined for a certain period of time or less than a preset elevation angle is prohibited to improve relative positioning accuracy or single positioning accuracy. GPS positioning method.

The pseudo-range correction value prediction formula is calculated, and a code base type GPS receiver for a reference station for determining a GPS satellite having a large pseudo-range error is externally provided. From the external GPS receiver, the pseudo-range correction value prediction formula and When the prohibition of the use of GPS satellites is transmitted wirelessly or by wire, the predicted pseudorange correction value is calculated by the code base type DGPS receiver on the mobile station side. 4. The GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to claim 3, wherein the accuracy of relative positioning is improved by using the predicted pseudorange correction value when the pseudorange change rate cannot be used.

Calculate pseudorange error for each GPS satellite based on recorded pseudorange and navigation message of GPS satellites in a healthy state within the field of view in the sky at a known or positioning result point before a certain time, and When the pseudo-range error of the GPS satellite exceeds the preset pseudo-range error, the pseudo-range error is large for a certain time in the field of view calculated from the navigation message broadcast from the GPS satellite or for a predetermined elevation angle or less. The GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to claim 1 or 2, wherein the relative positioning accuracy using the corrected pseudorange or the single positioning accuracy is improved by prohibiting the use of a GPS satellite.

If the pseudo-range change rate before a certain time exceeds a preset pseudo-range change rate, the pseudo-range change rate is within a certain time in the field of view calculated from a navigation message broadcast from a GPS satellite or for a predetermined elevation angle or less. The GPS positioning method for a code-based DGPS receiver according to claim 1 or 2, wherein the relative positioning accuracy using the corrected pseudorange is improved by prohibiting the use of a GPS satellite having a large distance change rate.

7. When the use time of the predicted pseudorange correction value for each satellite exceeds a preset time, the use of the predicted pseudorange correction value is stopped and independent positioning is performed. The GPS positioning method of the code base type DGPS receiver of description.

The pseudo-range correction value prediction formula for any of several GPS satellites is not obtained, and the pseudo-range correction is performed using the latest pseudo-range correction value instead of the predicted pseudo-range correction value for the satellite. The GPS positioning method of the code base type DGPS receiver according to 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7.