JP3708689B2 - Dgps受信機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はDGPS受信機に関し、特に受信機側で電波を受信する衛星の選択に関する。
【0002】
【従来の技術】
GPS(Global Positioning System) は、米国が運用する衛星航法システムであり、このシステムを利用して測位情報を得るGPS受信機、および基準局からのGPS補正データを得て高精度な測位を行うD(differential)GPS受信機については良く知られている。
本発明はDGPS受信機一般に適用できる技術であるが、以下、ビーコン
(beacon)DGPSシステムを用いて説明する。
【0003】
ビーコンDGPSシステムは、その位置が予め正確に解っている既知の基準局でGPS衛星からの電波を受信し、この電波で測定される擬似距離情報と既知の位置から求めた距離情報から測定値に含まれる誤差情報を求め、この誤差情報をGPS補正データとして複数のビーコン放送局へ回線(一般的には有線回線)を通じて送信し、各ビーコン放送局で無線により放送する。
なお、ビーコン放送局で無線により放送される内容は、RTCM SC−104のデータフォーマットを使用して、上述のGPS補正データの他に、例えば基準局の位置情報やGPS衛星の動作状態、その他のメッセージが含まれる。
またビーコンDGPS受信機にはビーコン放送局からの電波を受信するビーコン受信部が設けられており、従ってビーコンDGPS受信機では近くのビーコン放送局からGPS補正データを入力して、自身のGPS受信部で測位に使用される擬似距離情報を補正して正確な位置情報を出力することができる。
【0004】
図2は、従来のこの種のビーコンDGPS受信機の構成の一例を示すブロック図である。
図2において、200はGPS受信用アンテナ、201はGPS受信部、202はGPSアルマナック(almanac) メモリ、203はリアルタイムクロック、204は衛星選択部、205は測位計算部、206はビーコン受信用アンテナ、207はビーコン受信部、208はビーコン局情報メモリ、209はビーコン局選択部、210は補正情報出力部、212は入力部、213は表示部を示す。
【0005】
ビーコン局情報メモリ208には、ビーコン放送局から放送された局アルマナックデータが記憶されており、ビーコン局選択部209では測位計算部205或は入力部212からのユーザ位置の情報を得て、ユーザ位置に最も近いビーコン放送局を選択する。
そして選択したビーコン放送局の送信周波数およびボーレートが読み出され、読み出された送信周波数およびボーレートがビーコン受信部207に設定され、ビーコン受信部207で当該ビーコン放送局からの放送が受信される。
【0006】
一方、GPSアルマナックメモリ202には、衛星から送信されたアルマナックデータが記憶されており、衛星選択部204ではリアルタイムクロック203からの現在時刻情報を得て、全ての衛星の衛星位置,速度を算出し、この衛星位置,速度の情報とユーザ位置とから、各衛星の仰角を計算し、故障等問題が生じている衛星を除き、仰角の大きい順に電波を受信する複数の受信衛星(例えば4個)を選択し、選択した受信衛星の衛星番号をGPS受信部201へ入力する。
なおユーザ位置の情報は上述のように、測位計算部205から求められた位置あるいは入力部212で設定された位置情報が使用される。この衛星の選択は適宜行われる。
GPS受信部201では入力された衛星番号により当該受信衛星群からの電波を受信し、電波が受信された衛星までの擬似距離情報を抽出し、測位計算部205に出力する。
なお干渉測位を行うDGPSでは、擬似距離情報の替わりにキャリア位相が抽出され、測位計算部205に送られて、基準局から送信される基準局で受信したキャリア周波数の位相情報と比較して(位相差により)測位計算が行われることになるが、以下、通常のDGPSを例に説明する。
【0007】
補正情報出力部210は、ビーコン受信部207から出力される放送データからGPS補正データを抽出して擬似距離に対する補正量を算出し、測位計算部205へその情報を出力する。
測位計算部205では、GPS受信部201から出力される擬似距離情報を、入力される擬似距離補正量で補正し、補正した擬似距離で測位計算を行い、ユーザの位置,速度を算出する。
そして算出された位置,速度が表示部213に表示される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来のDGPS受信機では、受信する衛星の選択はユーザ位置を基準として仰角の大きい順に複数個の衛星を選択する構成となっているので、測位精度が低下したり、測位情報の算出に時間がかかる場合が生じる。
すなわち基準局とユーザとの距離が離れている場合、同じ衛星でも仰角が異なってくるためユーザ位置で仰角に基づいて選択される複数の衛星と、基準局で仰角に基づいて選択される複数の衛星とにズレが生じるが、このズレが生じた場合、ディファレンシャル補正に使用できる衛星は共通の衛星に限られるので、ディファレンシャル補正に使用できる衛星の数が少なくなり、その結果、測位精度の低下や測位情報の算出に時間がかかるという問題点があった。
【0009】
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、基準局とユーザとの距離が離れていても双方で選択する衛星を一致させ、ディファレンシャル補正できる衛星の数を原則として常時最大数確保できるDGPS受信機を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるDGPS受信機は、基準局から送られてくる基準局位置を基準として各衛星の仰角を算出し、この方法で算出された仰角の大きい順に電波を受信する複数の衛星を選択することとし、基準局で選択される衛星と一致させることとした。
具体的には、
適宜GPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択し、選択した衛星からの電波を受信して得られる擬似距離情報を、基準局から送信される情報のGPS補正データで補正し、補正した擬似距離により測位情報を出力するDGPS受信機において、
基準局から送信される情報の基準局位置データにより基準局位置を得、得られた基準局位置を基準としてGPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択する手段を備えたことを特徴とする。
【0011】
また、適宜GPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択し、選択した衛星からの電波を受信して得られる擬似距離情報を、基準局からビーコン放送局を介して送信される情報をビーコン受信部で受信してこの情報のGPS補正データで補正し、補正した擬似距離により測位情報を出力するビーコンDGPS受信機において、
基準局からビーコン放送局を介して送信される情報の基準局位置データにより基準局位置を得、得られた基準局位置を基準としてGPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択する手段を備えたことを特徴とする。
【0012】
さらに、適宜GPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択し、選択した衛星からのキャリア周波数を受信して得られる位相情報を、基準局から送信される情報の基準局で受信したキャリア周波数の位相情報と比較して干渉測位を行い測位情報を出力するDGPS受信機において、
基準局から送信される情報の基準局位置データにより基準局位置を得、得られた基準局位置を基準としてGPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択する手段を備えたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明のDGPS受信機の装置構成の一実施形態を示すブロック図である。
図において、100はGPS受信用アンテナ、101はGPS受信部、102はGPSアルマナック(almanac) メモリ、103はリアルタイムクロック、104は衛星選択部、105は測位計算部、106はビーコン受信用アンテナ、107はビーコン受信部、108はビーコン局情報メモリ、109はビーコン局選択部、110は補正情報出力部、111は基準局位置メモリ、112は入力部、113は表示部を示す。
【0014】
次に動作について説明する。
ビーコン局情報メモリ108には、ビーコン放送局から放送された局アルマナックデータが記憶されており、ビーコン局選択部109では測位計算部105或は入力部112からのユーザ位置の情報を得て、ユーザ位置に最も近いビーコン放送局を選択する。
そして選択したビーコン放送局の送信周波数およびボーレートが読み出され、読み出された送信周波数およびボーレートがビーコン受信部107に設定され、ビーコン受信部107で当該ビーコン放送局からの放送が受信される。
受信されたビーコン放送局からの放送のうち、GPS補正データは補正情報出力部110へ出力され、基準局の位置情報は基準局位置メモリ111へ出力される。
【0015】
一方、GPSアルマナックメモリ102には、衛星から送信されたアルマナックデータが記憶されており、衛星選択部104ではリアルタイムクロック103からの現在時刻情報を得て、全の衛星の衛星位置,速度を算出し、この衛星位置,速度の情報と、基準局位置メモリ111から読み出した基準局位置情報とから、基準局の位置を基準として各衛星の仰角を計算し、故障等問題が生じている衛星を除き、仰角の大きい順に電波を受信する複数の受信衛星(例えば4個)を選択し、選択した受信衛星の衛星番号をGPS受信部101へ入力する。なお、この衛星の選択は適宜行われる。
【0016】
GPS受信部101では入力された衛星番号により当該受信衛星群からの電波を受信し、電波が受信された衛星までの擬似距離情報を抽出し、測位計算部105に出力する。
補正情報出力部110は、ビーコン受信部107から出力されるGPS補正データから擬似距離に対する補正量を算出し、測位計算部105へその情報を出力する。
測位計算部105では、GPS受信部101から出力される擬似距離情報を、入力される擬似距離補正量で補正し、補正された擬似距離で測位計算を行い、ユーザの位置,速度を算出する。
そして算出された位置,速度が表示部113に表示される。
【0017】
すなわち本実施形態に示すGPS受信機は、電波を受信する複数の衛星の選択を基準局位置を基準として算出した仰角により適宜選択する構成としたので、基準局とユーザとの距離が離れていても双方で選択する衛星を一致させることができるため、デファレンシャル補正に使用できる衛星の数を原則として常時最大数確保できることになる。
なお本発明の場合、DGPS受信機の位置(ユーザ位置)を基準とした見た場合、必ずしも仰角の大きい衛星が選択されることにはならないが、仰角は約5°以上あれば通常電波の受信に問題がないことが知られており、特に問題は生じない。
【0018】
なお上述の実施形態では、ビーコンDGPS受信機を例に説明しているが、一般のDGPS受信機でも実施でき、更に干渉測位を行うDGPS受信機でも実施できることは言うまでもない。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のDGPS受信機は、電波を受信する衛星の選択を、基準局の位置を基準として各衛星の仰角を計算して行う構成としたので、ディファレンシャル補正できる衛星の数を原則として常時最大数確保でき、測位精度を向上させ、測位時間の短縮が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のDGPS受信機の装置構成の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】従来のこの種のDGPS受信機の装置構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
100,200 GPS受信用アンテナ
101,201 GPS受信部
102,202 GPSアルマナックメモリ
103,203 リアルタイムクロック
104,204 衛星選択部
105,205 測位計算部
106,206 ビーコン受信用アンテナ
107,207 ビーコン受信部
108,208 ビーコン局情報メモリ
109,209 ビーコン局選択部
110,210 補正情報出力部
111 基準局位置メモリ
112,212 入力部
113,213 表示部
Claims (3)
- 適宜GPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択し、選択した衛星からの電波を受信して得られる擬似距離情報を、基準局から送信される情報のGPS補正データで補正し、補正した擬似距離により測位情報を出力するDGPS受信機において、
基準局から送信される情報の基準局位置データにより基準局位置を得、得られた基準局位置を基準としてGPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択する手段、
を備えたことを特徴とするDGPS受信機。 - 適宜GPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択し、選択した衛星からの電波を受信して得られる擬似距離情報を、基準局からビーコン放送局を介して送信される情報をビーコン受信部で受信してこの情報のGPS補正データで補正し、補正した擬似距離により測位情報を出力するビーコンDGPS受信機において、
基準局からビーコン放送局を介して送信される情報の基準局位置データにより基準局位置を得、得られた基準局位置を基準としてGPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択する手段、
を備えたことを特徴とするビーコンDGPS受信機。 - 適宜GPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択し、選択した衛星からのキャリア周波数を受信して得られる位相情報を、基準局から送信される情報の基準局で受信したキャリア周波数の位相情報と比較して干渉測位を行い測位情報を出力するDGPS受信機において、
基準局から送信される情報の基準局位置データにより基準局位置を得、得られた基準局位置を基準としてGPS衛星の仰角を計算し、この仰角情報により電波を受信する複数の衛星を選択する手段、
を備えたことを特徴とするDGPS受信機。
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