JP4207766B2 - Relative positioning system - Google Patents
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Description
本発明は、実基準局において衛星から受信したGPS情報に基づいて補正情報を求め、アンテナ局によりそのカバーエリア内にその補正情報を送出し、移動局は、衛星から受信したGPS情報とアンテナ局から受信した補正情報とに基づいて自位置の相対測位を行うように構成された相対測位システムに関する。 The present invention obtains correction information based on GPS information received from the satellite at the actual reference station, sends the correction information into the cover area by the antenna station, and the mobile station receives the GPS information received from the satellite and the antenna station. The present invention relates to a relative positioning system configured to perform relative positioning of its own position based on received correction information.
陸上用、海上用、航空用に利用される測位システムとして、いわゆるD−GPSやRTK−GPSといった、一方向通信を利用した相対測位システムが考えられている(例えば特許文献1参照)。このシステムでは、位置が既知である複数の実基準局における衛星観測情報(GPS情報)を用いて、アンテナ局を基準点としてその基準点の補正情報(ディファレンシャル情報)を生成し、アンテナ局から例えばFM多重放送を利用してその補正情報を送出(一方向通信)するようになっている。そして、移動局では、その補正情報を受信し、その補正情報に基づいて自らが受信したGPS情報を補正して測位を行うようになっている。
上記したような相対測位システム(D−GPS)においては、単独測位(絶対測位)に比べて測位精度を向上させることができるのであるが、本来的に、基準点(アンテナ局)と移動局との間の距離が大きくなるに従って位置精度が劣化する事情がある。そのため、測位精度をより一層高めるためには、基準点をなるべく短い間隔で設定する必要がある。ところが、従来考えられているシステムでは、基準点の構築は物理的に存在するアンテナ局の数に制限されてしまうため、基準点を短い間隔で多数設定するためには、その分アンテナ局を多数追加設置しなければならず、実現性に乏しいものとなる。 In the relative positioning system (D-GPS) as described above, the positioning accuracy can be improved as compared with the single positioning (absolute positioning). There is a situation where the positional accuracy deteriorates as the distance between the two increases. Therefore, in order to further improve the positioning accuracy, it is necessary to set the reference points at intervals as short as possible. However, in the conventional system, the construction of the reference points is limited by the number of physically existing antenna stations. Therefore, in order to set a large number of reference points at short intervals, the number of antenna stations is increased accordingly. An additional installation must be made, resulting in poor feasibility.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、補正情報を送出するアンテナ局の数を少なく済ませながらも、測位精度の向上を図ることができる相対測位システムを提供するにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a relative positioning system capable of improving positioning accuracy while reducing the number of antenna stations that transmit correction information.
上記目的を達成するために、本発明の相対測位システムは、実基準点において衛星から受信したGPS情報に基づいて、アンテナ局のカバーエリア内に複数設定された各仮想基準点における補正情報を算出する補正情報生成手段を設けると共に、アンテナ局を、補正情報生成手段により算出された複数の仮想基準点における補正情報をカバーエリア内に送出するように構成し、移動局を、アンテナ局から送出される複数の補正情報のうち自局位置の近傍に位置する仮想基準点に関する補正情報を選択的に用いて相対測位を行うように構成すると共に、自局と仮想基準点との間の推定される距離Dn、及び、現在時刻と該当する仮想基準点の補正情報の時刻情報との差δTnの双方に基づいて、前記距離Dnに重み付け定数を乗算したものと、前記時刻差δTnに重み付け定数を乗算したものとの和からなる指標Aが最小となるように、その際の補正情報を用いる仮想基準点を選択するように構成したところに特徴を有する(請求項1の発明)。 To achieve the above object, the relative positioning system of the present invention calculates correction information at each virtual reference point set in the coverage area of the antenna station based on GPS information received from the satellite at the actual reference point. Correction information generating means is provided, and the antenna station is configured to send correction information at a plurality of virtual reference points calculated by the correction information generating means into the cover area, and the mobile station is sent from the antenna station. The correction information relating to the virtual reference point located in the vicinity of the own station position among the plurality of correction information is selectively used to perform relative positioning, and the estimation between the own station and the virtual reference point is performed. distance Dn, and, to that based on both the difference δTn the time information correction information of the virtual reference point corresponding to the current time, multiplied by the weighting constant the distance Dn, As the index A which is a sum of the multiplied by the weighting constant serial time difference δTn is minimized, characterized in was configured to select a virtual reference point using the correction information at that time (claim 1 invention).
本発明においては、1つのアンテナ局のカバーエリア内に、多数個の仮想基準点を短い間隔で設定することができ、該アンテナ局からそれら多数個の仮想基準点に関する補正情報を送出することができる。そして、移動局は、自局位置の近傍に位置する仮想基準点に関する補正情報を選択的に用いて相対測位を行うことにより、十分に精度の高い測位を行うことができる。この結果、本発明によれば、補正情報を送出するアンテナ局の数を少なく済ませながらも、測位精度の向上を図ることができるという優れた効果を得ることができる。
そして、前記移動局が、補正情報を用いる仮想基準点を選択するにあたっては、補正情報が全て最新のデータであれば、距離が最も近い仮想基準点を選択すれば良い。ところが、各仮想基準点間で補正情報の更新の時刻に相違が生じている場合には、比較的古い補正情報を用いてしまう虞があるため、必ずしも距離が最も近い仮想基準点を選択することが良いとは限らない。そこで、移動局を、自局と仮想基準点との間の推定される距離Dn、及び、現在時刻と該当する仮想基準点の補正情報の時刻情報との差δTnの双方に基づいて、前記距離Dnに重み付け定数を乗算したものと、前記時刻差δTnに重み付け定数を乗算したものとの和からなる指標Aが最小となるように、補正情報を用いる仮想基準点を選択するように構成すれば、自局位置に距離が近い仮想基準点であって且つ比較的新しい補正情報を用いることができるようになり、測位の信頼性を一層高めることができる。
In the present invention, a large number of virtual reference points can be set at short intervals within the coverage area of one antenna station, and correction information relating to the large number of virtual reference points can be transmitted from the antenna station. it can. The mobile station can perform positioning with sufficiently high accuracy by performing relative positioning selectively using correction information relating to a virtual reference point located in the vicinity of the own station position. As a result, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that the positioning accuracy can be improved while reducing the number of antenna stations that transmit correction information.
When the mobile station selects the virtual reference point using the correction information, if the correction information is all the latest data, the virtual reference point with the shortest distance may be selected. However, if there is a difference in the update time of the correction information between the virtual reference points, there is a risk that relatively old correction information may be used, so the virtual reference point with the closest distance is always selected. Is not always good. Therefore, the mobile station is determined based on both the estimated distance Dn between the own station and the virtual reference point and the difference δTn between the current time and the time information of the correction information of the corresponding virtual reference point. If the virtual reference point using the correction information is selected so that the index A consisting of the sum of Dn multiplied by the weighting constant and the time difference δTn multiplied by the weighting constant is minimized. This makes it possible to use correction information that is a virtual reference point that is close to the position of the own station and that is relatively new, and can further improve the reliability of positioning.
このとき、上記補正情報生成手段を、3以上の実基準局におけるGPS情報に基づいて、線形補間により各仮想基準点における補正情報を生成するように構成することができる(請求項2の発明)。これにより、多数個の仮想基準点における補正情報を、十分な確かさで生成することができる。
ここで、1つのアンテナ局から単位時間当りに送出できる補正情報はデータレートにより制限されるので、必ずしも、カバーエリア内の全ての仮想基準点に関する補正情報を一度に送出できるとは限らず、同時に送出できる補正情報の数には限度があると考えられる。その対策として、以下のようないくつかの工夫を施すことができる。
At this time, the correction information generating means can be configured to generate correction information at each virtual reference point by linear interpolation based on GPS information at three or more real reference stations. As a result, the correction information at a large number of virtual reference points can be generated with sufficient certainty.
Here, the correction information that can be transmitted from one antenna station per unit time is limited by the data rate. Therefore, the correction information regarding all the virtual reference points in the cover area cannot always be transmitted at the same time. The number of correction information that can be sent is considered to be limited. As countermeasures, the following measures can be taken.
即ち、まず、道路の密集するような都市部や交通の要衝では、測位精度を十分に高めることが望ましいが、辺地においては、実用上それほど高い測位精度は要求されない。そこで、仮想基準点を、都市部や交通の要衝では比較的密に設定し、辺地では比較的粗に設定する構成としたり(請求項3の発明)、都市部に比べて辺地では、補正情報の更新頻度を下げる構成としたり(請求項4の発明)することができる。これらによれば、辺地における補正情報の量を比較的少なく済ませることができるので、その分、全体として送出すべきデータ量を抑制しながらも、重要となる補正情報については十分な量を送出することができるようになる。 That is, first, it is desirable to sufficiently increase the positioning accuracy in urban areas where traffic is crowded or in traffic areas, but in the neighborhood, high positioning accuracy is not required in practice. Therefore, the virtual reference points are set relatively densely in urban areas and traffic junctions and relatively coarsely set in remote areas (the invention of claim 3). The update frequency can be reduced (invention of claim 4). According to these, since the amount of correction information in the remote area can be relatively small, a sufficient amount of correction information that is important is transmitted while suppressing the amount of data to be transmitted as a whole. Will be able to.
また、アンテナ局において、複数の仮想基準点における補正情報の送出を時分割で行うように構成しても良い(請求項5の発明)。これにより、単位時間当りに送出できる補正情報の量が少なくても、全体として多数の仮想基準点に関する補正情報を送出することができる。更にこのとき、アンテナ局のカバーエリア内における各仮想基準点の補正情報の送出順序を、極力離間した仮想基準点をつなぎながら巡回するような順序とすることができ(請求項6の発明)、これによれば、分散した形態で各仮想基準点の補正情報が順次送出されるので、移動局があるタイミングにおいて最善の(最も近い)仮想基準点の補正情報を受信することができなくても、次善の仮想基準点の補正情報を受信して測位を行うことができ、自局位置から遠い仮想基準点の補正情報を利用せざるを得なくなるといった不都合を未然に防止することができる。 Further, the antenna station may be configured to transmit correction information at a plurality of virtual reference points in a time division manner (invention of claim 5). As a result, even if the amount of correction information that can be transmitted per unit time is small, correction information relating to a large number of virtual reference points as a whole can be transmitted. Furthermore, at this time, the sending order of the correction information of each virtual reference point within the coverage area of the antenna station can be set so as to circulate while connecting the virtual reference points separated as much as possible (invention of claim 6), According to this, since the correction information of each virtual reference point is sequentially transmitted in a distributed form, even when the mobile station cannot receive the correction information of the best (closest) virtual reference point at a certain timing. Then, it is possible to perform positioning by receiving the correction information of the suboptimal virtual reference point, and it is possible to prevent inconvenience that the correction information of the virtual reference point far from the own station position must be used.
ところで、移動局側においても、多数個の仮想基準点の補正情報を全て受信するのでは、補正情報を受信するだけで多大な時間を要したり、あるいは、別の情報を受信するための受信機が別途に必要となるためハードウエア構成面での負担が大きくなったりする不具合を招く。
そこで、上記のようにアンテナ局からの補正情報の送出が時分割で行われる場合には、アンテナ局により、各仮想基準点における補正情報が送出されるタイミング及びチャネルを案内するためのプログラム情報が送出される構成とすることができる(請求項7の発明)。これによれば、移動局がプログラム情報を予め受信しておくことにより、必要な仮想基準点の補正情報を受信するタイミング及びチャネルを知ることができ、必要な情報が送出されているときにのみ受信機を動作させて補正情報を受信することができる。従って、ハードウエア構成の簡単化や、補正情報の受信の効率化を図ることが可能となる。
By the way, even if the mobile station side receives all the correction information of a large number of virtual reference points, it takes a long time just to receive the correction information, or reception for receiving other information. Since a separate machine is required, there is a problem that the burden on the hardware configuration is increased.
Therefore, when the correction information is transmitted from the antenna station in a time-sharing manner as described above, the program information for guiding the timing and channel at which the correction information at each virtual reference point is transmitted by the antenna station. It can be set as the structure sent out (invention of Claim 7). According to this, when the mobile station receives the program information in advance, it is possible to know the timing and channel for receiving the necessary virtual reference point correction information, and only when the necessary information is transmitted. The correction information can be received by operating the receiver. Therefore, it is possible to simplify the hardware configuration and improve the efficiency of receiving correction information.
さらに、移動局において、自局と補正情報を用いた仮想基準点との間の距離Dn、及び、現在時刻と該当する仮想基準点の補正情報の時刻情報との差δTnの双方から、測位の精度を示す精度情報を算出し、測位情報と併せて出力するように構成することができる(請求項8の発明)。これによれば、求められた測位結果がどれくらいの精度で求められたのか、言換えれば実際とはどれだけずれている虞があるのかを利用者に知らせることができ、利用者にとって有益な情報を提供することができる。
本発明においては、上記した移動局が補正情報を用いる仮想基準点を選択する際の指標Aを、a、cを重み付け定数とすると、次の式により算出することができ、このとき、時刻差δTnの値が定数b秒以内であれば、(δTn−b)の項を全て0として取扱うことができる(請求項9の発明)。
指標A=Dn*a+(δTn−b)*c
Further, in the mobile station, from both the distance Dn between the own station and the virtual reference point using the correction information and the difference δTn between the current time and the time information of the correction information of the corresponding virtual reference point, Accuracy information indicating accuracy can be calculated and output together with positioning information (invention of claim 8). According to this, it is possible to inform the user of the accuracy with which the obtained positioning result was obtained, in other words, how much it may be different from the actual information, which is useful for the user. Can be provided.
In the present invention, the index A used when the mobile station selects the virtual reference point using the correction information can be calculated by the following equation, where a and c are weighting constants. If the value of δTn is within a constant b seconds, all the terms of (δTn−b) can be handled as 0 (the invention of claim 9).
Index A = Dn * a + (δTn−b) * c
以下、本発明の第1の実施例について、図1ないし図5を参照しながら説明する。まず、図2は、本実施例に係る相対測位システムの全体の構成を概略的に示している。ここで、地球上空の衛星軌道上には、複数個のGPS衛星1が周回しており、時刻情報や航法メッセージ等のGPS情報を電波信号により送出している。一方、地上には、複数の実基準局2、補正情報生成手段として機能する補正情報生成センタ3、複数のアンテナ局4が設けられる。また、本実施例では、本システムを利用して自位置の測位を行う移動局5として、陸上を移動する車両(自動車)を具体例としている。
Hereinafter, with the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG. 2 schematically shows the overall configuration of the relative positioning system according to the present embodiment. Here, a plurality of
前記実基準局2は、GPS受信機を備えて構成され、正確に測量され緯度、経度、高度が既知の固定位置(電子基準点)に設置されている。この場合、図1にも示すように、複数の実基準局2が、適当な間隔(例えば50km〜100km程度)で配置されている。各実基準局2のGPS受信機は、適切な4個のGPS衛星1を捕捉し、それらからのGPS情報を受信するようになっている。そして、各実基準局2は、専用回線やインターネット網等の回線6を介して前記補正情報生成センタ3に接続され、受信したGPS情報をリアルタイムで補正情報生成センタ3に送信するようになっている。尚、以下、図1に例示した複数(5個)の実基準局2を区別する必要がある場合には、符号2の後に(R1)〜(R5)を付して区別することとする。
The
前記補正情報生成センタ3は、コンピュータやデータ通信手段を備え、前記各実基準局2から送られてきたGPS情報と、各実基準局2の正確な位置とから、各実基準局2における誤差成分を検出すると共に、詳しくは後述するように、アンテナ局4のカバーエリア内に複数個の仮想基準点Vを設定し、各仮想基準点Vにおける誤差成分を算出して補正情報を生成するようになっている。そして、この補正情報生成センタ3は、専用回線やインターネット網等の回線7を介して複数のアンテナ局4に接続され、生成した補正情報を該当するアンテナ局4に送信するようになっている。
The correction
前記アンテナ局4は、この場合例えばFM多重放送局からなり、図1にも示すように、適当な間隔(例えば50km〜100km程度)で複数が配置されている。これらアンテナ局4は、そのカバーエリア内に、通常の放送番組をFM放送波として送出すると共に、それに多重化して前記各仮想基準点Vにおける補正情報を送出するようになっている。尚、以下、図1に示した複数(2個)のアンテナ局4を区別する必要がある場合には、符号4の後に(A1)、(A2)を付して区別することとし、また、図1では、アンテナ局4(A1)のカバーエリア(破線で示す円形の範囲)をA101の符号を付して示し、アンテナ局4(A2)のカバーエリアをA102の符号を付して示している。
In this case, the
そして、前記移動局5は、GPS受信機8を備えて構成される。図3は、このGPS受信機8の電気的構成を概略的に示しており、このGPS受信機8は、GPS衛星1からのGPS情報を受信するGPSアンテナ9、その受信信号を処理するGPS−RF(Radio Frequency) 部10及びGPS−BB(Base Band) 部11、前記アンテナ局(FM多重放送局)4からのFM放送波を受信するFMアンテナ12、その受信信号を処理するFM−RF部13及びFM−BB部14、アプリケーションCPU15、ユーザが各種操作入力を行うための操作部16、測位結果を含めた各種表示を行なうための表示部17を備えて構成されている。
The
このとき、前記アプリケーションCPU15は、メモリなどを含んで構成され、そのソフトウエア的構成(制御プログラムの実行)により、自局の現在位置の測位(相対測位)を行うようになっている。詳しくは後述するように、この測位は、前記実基準局2が捕捉したものと同一の4個のGPS衛星1から受信したGPS情報と、前記アンテナ局4から受信した補正情報とに基づいて実行され、その測位結果は、前記表示部17に出力されるようになっている。尚、前記アプリケーションCPU15のメモリには、受信した補正情報が記憶されるようになっている。また、測位結果は、例えば車両用ナビゲーションに利用されるようになっている。
At this time, the
さて、本実施例では、上述のように、補正情報生成センタ3は、複数のアンテナ局4の各カバーエリア内に、夫々複数の仮想基準点Vを設定すると共に、各仮想基準点Vにおける誤差成分を算出して補正情報を生成するようになっている。具体例をあげると、図1に示すように、アンテナ局4(A1)のカバーエリアA101に関しては、図中黒三角で示すように、複数個(この場合14個)の仮想基準点V101〜V114が、ほぼ均等(等間隔)に分散するように設定される。
In the present embodiment, as described above, the correction
各仮想基準点V101〜V114に関する補正情報は、各実基準局2からリアルタイムで得られるGPS情報に基づいて、そのカバーエリアA101を囲むように配置された3点以上の実基準局2(この場合、例えば実基準局2(R1)〜実基準局2(R4)の4点)の誤差成分(補正情報)から線形補間法により算出されるようになっている。このようにして生成された各仮想基準点V101〜V114の補正情報は、補正情報生成センタ3から対応する各アンテナ局4(A1)に送信され、アンテナ局4(A1)からそのカバーエリアA101内に送出される。このとき、図4に示すように、補正情報には、該当する仮想基準点Vの位置情報(緯度、経度のデータ)及び時刻情報(補正情報が生成された時刻)が含まれるようになっている。
The correction information related to each virtual reference point V101 to V114 is based on GPS information obtained from each
尚、アンテナ局4(A2)のカバーエリアA102に関しても、同様にして、図1に斜線を付した三角で示すように、複数個の仮想基準点V201〜V2mmがほぼ均等(ほぼ等間隔)に分散するように設定され、例えば実基準局2(R2)〜実基準局2(R5)の4点の誤差成分(補正情報)から線形補間法により夫々の補正情報が算出される。そして、その補正情報がアンテナ局4(A2)に送られて、そのカバーエリアA102内に送出される。 In the same way, the cover area A102 of the antenna station 4 (A2) is also configured so that the plurality of virtual reference points V201 to V2mm are substantially evenly (substantially equidistant) as indicated by the hatched triangles in FIG. For example, each correction information is calculated by linear interpolation from four error components (correction information) of the actual reference station 2 (R2) to the actual reference station 2 (R5). Then, the correction information is sent to the antenna station 4 (A2) and sent into the cover area A102.
ここで、1つのアンテナ局4から単位時間当り(例えば1秒毎)に送出できる補正情報はデータレートにより制限され、カバーエリア内の全ての仮想基準点Vに関する補正情報を一度に送出できない事情がある。そこで、本実施例では、アンテナ局4において、複数の仮想基準点Vにおける補正情報の送出が時分割で行われるように構成されている。またこのとき、アンテナ局4のカバーエリア内における各仮想基準点Vの補正情報の送出順序を、極力離間した仮想基準点Vをつなぎながら巡回するような順序とするようになっている。具体的には、図1に示すカバーエリアA101においては、仮想基準点V101、V110、V108、V104、V112、V103、‥といった送出順序とされる。
Here, the correction information that can be transmitted from one
そして、次の作用説明(フローチャート説明)でも述べるように、前記移動局5(GPS受信機8)は、自局が存在するカバーエリア内において、アンテナ局4から送出される複数の補正情報のうち、自局位置の近傍に位置する仮想基準点Vに関する補正情報を選択的に用いて相対測位を行うようになっている。このとき、本実施例では、自局と仮想基準点Vとの間の推定される距離D、及び、現在時刻と該当する仮想基準点Vの補正情報の時刻情報との差δTの双方に基づいて、補正情報を用いる仮想基準点Vを選択するようになっている。更に、本実施例では、GPS受信機8は、自局と補正情報を用いた仮想基準点Vとの間の距離D、及び、現在時刻と該当する仮想基準点Vの補正情報の時刻情報との差δTの双方から、測位の精度を示す精度情報を算出し、測位結果と併せて出力(表示部17に表示)するようになっている。
Then, as will be described in the following description of the operation (flowchart description), the mobile station 5 (GPS receiver 8) is included in a plurality of correction information transmitted from the
次に、上記構成の作用について図5も参照して述べる。図5のフローチャートは、移動局5(GPS受信機8)における、自局位置の測位の処理手順を示している。まずステップS1では、GPS受信機8自身に現在時刻の情報が存在するかどうかが判断され、時刻情報が存在しない場合には(ステップS1にてNo)、次のステップS2にて、GPSを用いた単独測位(補正情報を用いない測位)が実行されて、自局位置が算出(更新)される。また、この際、併せて受信したGPS情報から時刻情報が取得される。このように単独測位を行った場合には、そのまま後述するステップS9に進む。 Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 5 shows the processing procedure of the positioning of the own station in the mobile station 5 (GPS receiver 8). First, in step S1, it is determined whether or not the current time information exists in the GPS receiver 8 itself. If the time information does not exist (No in step S1), GPS is used in the next step S2. Independent positioning (positioning without using correction information) is executed, and the own station position is calculated (updated). At this time, time information is acquired from the GPS information received together. When single positioning is performed in this way, the process proceeds to step S9 described later.
一方、時刻情報が存在する場合には(ステップS1にてYes)、ステップS3にて、メモリに記憶されている補正情報中の時刻情報と現在時刻とが比較され、しきい値以上差がある(つまり古い)補正情報のデータが消去される。次のステップS4では、メモリに補正情報が存在するか(残っているか)どうかが判断され、補正情報が存在しない場合には(ステップS4にてNo)、ステップS2に進み、単独測位が実行される。補正情報が存在する場合には(ステップS4にてYes)、ステップS5にて、自局位置情報が存在するかどうかが判断される。 On the other hand, if the time information exists (Yes in step S1), the time information in the correction information stored in the memory is compared with the current time in step S3, and there is a difference greater than the threshold value. The correction information data (that is, old) is deleted. In the next step S4, it is determined whether or not the correction information exists (is left) in the memory. If the correction information does not exist (No in step S4), the process proceeds to step S2 and single positioning is executed. The If the correction information exists (Yes in step S4), it is determined in step S5 whether the local station position information exists.
ここで、自局位置情報が存在する場合には(ステップS5にてYes)、ステップS6にて、仮想基準点V(相対測位に用いるべき補正情報)を選択する処理が実行される。本実施例では、メモリに記憶されている複数の補正情報(図4参照)の中から、次の指標Aが最小となるものが選択される。
指標A=Dn*a+(δTn−b)*c
但し、Dnは仮想基準点Vと自局位置との間の距離、δTnは現在時刻と補正情報の時刻情報との差、添字nは補正情報の番号であり、a,cは重み付け定数である。また、定数bは、例えば3秒に設定され、δTnの時刻差が3秒以内であれば、(δTn−b)の項を全て0として取扱うようになっている。
Here, when the local station position information exists (Yes in step S5), a process of selecting a virtual reference point V (correction information to be used for relative positioning) is executed in step S6. In the present embodiment, the one that minimizes the next index A is selected from a plurality of correction information (see FIG. 4) stored in the memory.
Index A = Dn * a + (δTn−b) * c
Where Dn is the distance between the virtual reference point V and the local station position, δTn is the difference between the current time and the time information of the correction information, the subscript n is the number of the correction information, and a and c are weighting constants. . The constant b is set to 3 seconds, for example, and if the time difference of δTn is within 3 seconds, all the terms (δTn−b) are handled as 0.
このように指標Aが最小となる仮想基準点Vの補正情報を選択することにより、自局位置に距離が近い仮想基準点Vであって、且つ比較的新しい補正情報を用いることができるようになる。例えば、移動局5の位置が、図1に二重丸で示す位置であったとすると、仮想基準点V104の補正情報が選択されるようになる。尚、このとき、使用開始当初など自局位置情報が存在しない場合には(ステップS5にてNo)、ステップS7にて、補正情報の中から適当なひとつ(例えば時刻情報が最も新しい補正情報)が選択される。このようにしても、自局位置の存在するカバーエリア内におけるいずれかの仮想基準点Vにおける補正情報が用いられることになる。
By selecting the correction information of the virtual reference point V that minimizes the index A in this manner, it is possible to use correction information that is a virtual reference point V that is close to the local station position and that is relatively new. Become. For example, if the position of the
次のステップS8では、上記選択された補正情報を用いた相対測位が実行され、自局位置が算出(更新)される。この相対測位は、4個のGPS衛星1から得られたGPS情報を、前記補正情報を用いて補正することにより行われ、このとき、自局位置の近傍に位置する仮想基準点Vに関する補正情報nを用いることにより、十分に精度の高い測位を行うことができるのである。測位結果(自局位置)は、例えば表示部17に表示される。
In the next step S8, relative positioning using the selected correction information is executed, and the own station position is calculated (updated). This relative positioning is performed by correcting the GPS information obtained from the four
そして、ステップS9では、測位の精度を示す精度情報の算出が行われる。この精度情報は、自局位置と補正情報を用いた仮想基準点Vとの間の距離D、及び、現在時刻と該当する仮想基準点Vの補正情報の時刻情報との差δTの双方から求めることができ、距離Dが小さいほど、また、時刻差δTが小さいほど、精度が高いもの(例えば数cm〜数m)となる。尚、単独測位の場合(ステップS2)には、かなり精度が劣るもの(例えば精度が100m程度)となり、また、適当に補正情報を選択した場合(ステップS7)も、精度がやや劣る(例えば10m以下)となる。算出された精度情報も、例えば表示部17に併せて表示される。
In step S9, accuracy information indicating the accuracy of positioning is calculated. This accuracy information is obtained from both the distance D between the local station position and the virtual reference point V using the correction information, and the difference δT between the current time and the time information of the correction information of the corresponding virtual reference point V. The smaller the distance D and the smaller the time difference δT, the higher the accuracy (for example, several cm to several m). In the case of single positioning (step S2), the accuracy is considerably inferior (for example, the accuracy is about 100 m), and when correction information is appropriately selected (step S7), the accuracy is slightly inferior (for example, 10 m). The following. The calculated accuracy information is also displayed on the
ステップS10では、アンテナ局4から送出される補正情報を受信する補正情報受信処理が実行される。受信した補正情報は、メモリに書込まれるのであるが、同一の仮想基準点Vに関する新規な補正情報が受信された場合には、その補正情報が書替えられる。この後、ステップS3からの処理が繰返される。
In step S10, correction information reception processing for receiving correction information transmitted from the
ところで、本実施例では、上述のように、1つのアンテナ局4から単位時間当り(例えば1秒毎)に送出できる補正情報がデータレートにより制限される事情から、アンテナ局4において、複数の仮想基準点Vにおける補正情報の送出を時分割で行うようにすると共に、その補正情報の送出順序を、極力離間した仮想基準点Vをつなぎながら巡回するような順序とするようにしている。
By the way, in this embodiment, as described above, the correction information that can be transmitted from one
これにより、アンテナ局4において単位時間当りに送出できる補正情報の量が少なくても、全体としてカバーエリア内の多数の仮想基準点Vに関する補正情報を送出することができる。しかも、分散した形態で各仮想基準点Vの補正情報が順次送出されるので、移動局5があるタイミングにおいて最善の(最も近い)仮想基準点Vの補正情報を受信できていなかった場合でも、いわば次善の仮想基準点Vの補正情報を用いて測位を行うことができ、自局位置から遠い仮想基準点Vの補正情報を利用せざるを得なくなるといった不都合を未然に防止することができるのである。
As a result, even if the amount of correction information that can be transmitted per unit time in the
このように本実施例によれば、1つのアンテナ局4のカバーエリア内に複数設定された仮想基準点Vにおける補正情報を、補正情報生成センタ3により算出して該当するアンテナ局4から送出するように構成すると共に、移動局5において、複数の補正情報のうち自局位置の近傍に位置する仮想基準点Vに関する補正情報を選択的に用いて相対測位を行うように構成したので、従来考えられているD−GPSのように1つのアンテナ局が1つの基準点となっていたものと異なり、1つのアンテナ局4のカバーエリア内に短い間隔で多数の仮想基準点Vを設定することができ、この結果、補正情報を送出するアンテナ局4の数を少なく済ませながらも、測位精度の向上を図ることができるという優れた効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the correction information at the virtual reference point V set in a plurality of coverage areas of one
そして、特に本実施例では、アンテナ局4からの複数の仮想基準点Vにおける補正情報の送出を時分割で行うと共に、その送出順序に工夫を施したので、同時に送出できる補正情報の数には限度がある不具合をカバーすることができる。また、本実施例では、移動局5が補正情報を用いる仮想基準点Vを選択するにあたり、自局と仮想基準点Vとの間の推定される距離D、及び、現在時刻と該当する仮想基準点Vの補正情報の時刻情報との差δTの双方に基づいて選択するようにしたので、測位の信頼性を一層高めることができる。更に、本実施例では、測位の精度を示す精度情報を算出し、測位情報と併せて出力するように構成したので、利用者にとって有益な情報を提供することができるといった利点も得ることができる。
In particular, in this embodiment, correction information is transmitted from the
尚、上記した実施例(フローチャート説明)では、補正情報(仮想基準点V)を選択するために指標Aを用いるようにしたが(図5のステップS6)、自局と仮想基準点Vとの間の距離Dのみを用いて、最も近傍に位置する(Dの値が最小である)仮想基準点Vの補正情報を選択するようにしても良い。また、自局位置情報が存在しない場合に、補正情報の中から適当なひとつを選択するようにしたが(図5のステップS7)、そのカバーエリア内の補正情報の平均値を計算し、その結果を補正情報として用いるなどの手法も考えられる。カバーエリアの中心位置(アンテナ局4の位置)の補正情報を用いるようにしても良い。 In the above-described embodiment (description of the flowchart), the index A is used to select the correction information (virtual reference point V) (step S6 in FIG. 5). Only the distance D between them may be used to select the correction information of the virtual reference point V located closest (the value of D is the smallest). In addition, when the local station position information does not exist, an appropriate one is selected from the correction information (step S7 in FIG. 5), but the average value of the correction information in the cover area is calculated, A method of using the result as correction information is also conceivable. Correction information on the center position of the cover area (position of the antenna station 4) may be used.
次に、本発明の第2の実施例(請求項7に対応)について、図6及び図7を参照しながら説明する。尚、上記第1の実施例と同一部分については、新たな図示及び詳しい説明を省略すると共に、符号も共通して使用し、以下、上記第1の実施例と異なる点についてのみ述べる。この第2の実施例が、上記第1の実施例と異なるところは、アンテナ局4から、補正情報と併せて、各仮想基準点Vにおける補正情報が送出されるタイミング及びチャネルを案内するためのプログラム情報が送出される構成とした点にある。
Next, a second embodiment (corresponding to claim 7) of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the same parts as those in the first embodiment are omitted from the illustration and detailed description, and the reference numerals are also used in common, and only differences from the first embodiment will be described below. The second embodiment differs from the first embodiment in that the
図6は、このプログラム情報の構成例を模式的に示している。このプログラム情報は、そのアンテナ局4がカバーするカバーエリア内の各仮想基準点Vのうち、どの仮想基準点Vの補正情報が、今後どのタイミング(時刻)で、どのチャネルで送出されるかの一覧を示すものであり、各仮想基準点Vの位置座標(緯度、経度)と、送出時刻(図では、0、1、2‥で示している)と、送出チャネル番号(この場合、周波数分割により#1〜#3の3つ)とのデータを含んで構成される。このプログラム情報は、定期的(例えば60秒毎)にアンテナ局4から送出されるようになっている。
FIG. 6 schematically shows a configuration example of this program information. This program information indicates which correction reference information of which virtual reference point V out of each virtual reference point V in the cover area covered by the
一方、移動局5(GPS受信機8)は、上記プログラム情報を受信することにより、そのプログラム情報に基づいて、相対測位に必要な(自局位置との距離Dが最も短い)仮想基準点Vに関する補正情報のみをアンテナ局4から受信すべく受信機を制御するように構成されている。図7のフローチャートは、その際の移動局5(GPS受信機8)が実行する補正情報の受信処理の手順を示している。
On the other hand, the mobile station 5 (GPS receiver 8) receives the program information, and based on the program information, the virtual reference point V necessary for relative positioning (the distance D from the own station position is shortest). The receiver is controlled so as to receive only the correction information regarding the
即ち、まずステップS11では、プログラム情報が存在するかどうかが判断される。プログラム情報が存在していない(受信していない)場合には(ステップS11にてNo)、そのまま後述するステップS15に進む。プログラム情報が存在する場合には(ステップS11にてYes)、ステップS12にて、プログラム情報から、取得したい仮想基準点Vの補正情報の送出タイム及び送出チャネル番号を読出す。そして、ステップS13にて、現在時刻がその送出タイムに一致するかどうかが判断される。現在時刻が送出タイムに一致しない場合には(ステップS13にてNo)、そのまま受信処理を終了する。 That is, first, in step S11, it is determined whether or not program information exists. If the program information does not exist (not received) (No in step S11), the process proceeds to step S15 described later. If the program information exists (Yes in step S11), the transmission time and the transmission channel number of the correction information of the virtual reference point V to be acquired are read from the program information in step S12. In step S13, it is determined whether or not the current time matches the transmission time. If the current time does not match the transmission time (No in step S13), the reception process is terminated.
現在時刻が送出タイムに一致した場合には(ステップS13にてYes)、ステップS14にて、受信チャネルを上記送出チャネル番号に合致するように設定し、引続き、ステップS15にて、アンテナ局4から送出されている補正情報を受信し、受信した補正情報をメモリに記憶する。これにより、必要な仮想基準点Vに関する補正情報を取得することができ、その補正情報を用いて高精度の相対測位を行うことができるのである。
If the current time matches the transmission time (Yes in step S13), the reception channel is set to match the transmission channel number in step S14, and then, in step S15, from the
かかる構成によれば、移動局5がプログラム情報を予め受信しておくことにより、必要な仮想基準点Vの補正情報を受信するタイミング及びチャネルを知ることができ、必要な補正情報が送出されているときにのみ受信機を動作させて補正情報を受信することができる。従って、移動局5側において、多数個の仮想基準点Vの補正情報を全て受信する場合における、補正情報を受信するだけで多大な時間を要したり、あるいは、別の情報(例えばVICS情報)を受信するための受信機が別途に必要となるためハードウエア構成面での負担が大きくなったりする不具合を解消することができ、移動局5(GPS受信機8)のハードウエア構成の簡単化や、補正情報の受信の効率化を図ることが可能となる。
According to this configuration, when the
尚、本発明は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
即ち、1つのアンテナ局から単位時間当りに送出できる補正情報が制限されることに対する工夫として、仮想基準点を、都市部や交通の要衝では比較的密に設定し、辺地では比較的粗に設定する構成としたり(請求項3に対応)、あるいは、都市部に比べて辺地では、補正情報の更新頻度を下げる(例えば都市部では1秒毎、辺地では5秒毎)構成としたり(請求項4に対応)することができる。
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
In other words, as a contrivance to limit the correction information that can be sent out per unit time from one antenna station, virtual reference points are set relatively densely in urban areas and traffic areas and relatively roughly in remote areas. (Corresponding to claim 3) or lower the update frequency of correction information in remote areas than in urban areas (for example, every second in urban areas and every 5 seconds in remote areas) (claim) 4).
この場合、道路の密集するような都市部や交通の要衝では、測位精度を十分に高めることが望ましいが、辺地においては、実用上それほど高い測位精度は要求されないので、それらの構成により、辺地における補正情報の量を比較的少なく済ませ得、その分、全体として送出すべきデータ量を抑制しながらも、重要となる補正情報については十分な量を送出することができるようになる。 In this case, it is desirable to sufficiently increase the positioning accuracy in urban areas where roads are densely packed or in traffic areas. However, in highlands, high positioning accuracy is not required in practice. The amount of correction information can be made relatively small, and a sufficient amount of important correction information can be transmitted while suppressing the amount of data to be transmitted as a whole.
また、補正情報生成センタ3(補正情報生成手段)を、アンテナ局4と一体的に設けたり、あるいは実基準局2と一体的に設けたりしても良い。この場合、補正情報生成センタ3が複数のアンテナ局4に接続されていなくても良く、1つのアンテナ局4毎に1つの補正情報生成センタ3を設けても良い。要するに、補正情報生成センタ3は物理的にどこに存在していても良い。
Further, the correction information generation center 3 (correction information generation means) may be provided integrally with the
その他、アンテナ局4としては、FM多重放送局に限定されず、AM局、テレビ放送局、放送衛星(静止衛星、準天頂衛星)等であっても良く、或いは補正情報を送信するための専門局であっても良い。また、本発明のシステムは、陸上用(自動車用や歩行者用)だけでなく、海上用や航空用(移動局5が船舶や航空機)にも利用できる。さらには、GPS受信機8のハードウエア構成や、ソフトウエア構成などについても種々の変形が可能である等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
In addition, the
図面中、1はGPS衛星、2は実基準局、3は補正情報生成センタ(補正情報生成手段)、4はアンテナ局、5は移動局、8はGPS受信機、15はアプリケーションCPU、17は表示部、Vは仮想基準点、A101,A102はカバーエリアを示す。
In the drawings, 1 is a GPS satellite, 2 is an actual reference station, 3 is a correction information generation center (correction information generation means), 4 is an antenna station, 5 is a mobile station, 8 is a GPS receiver, 15 is an application CPU, and 17 is a display. , V is a virtual reference point, and A101 and A102 are cover areas.
Claims (9)
前記実基準局において衛星から受信したGPS情報に基づいて、前記カバーエリア内に複数設定された各仮想基準点における補正情報を算出する補正情報生成手段を備えると共に、
前記アンテナ局は、前記補正情報生成手段により算出された複数の仮想基準点における補正情報を前記カバーエリア内に送出し、
前記移動局は、前記アンテナ局から送出される複数の補正情報のうち自局位置の近傍に位置する仮想基準点に関する補正情報を選択的に用いて相対測位を行うように構成されていると共に、自局と仮想基準点との間の推定される距離Dn、及び、現在時刻と該当する仮想基準点の補正情報の時刻情報との差δTnの双方に基づいて、前記距離Dnに重み付け定数を乗算したものと、前記時刻差δTnに重み付け定数を乗算したものとの和からなる指標Aが最小となるように、前記補正情報を用いる仮想基準点を選択することを特徴とする相対測位システム。 The correction information is obtained based on the GPS information received from the satellite at the actual reference station, and the correction information is transmitted into the cover area by the antenna station, and the mobile station receives the GPS information received from the satellite and the correction received from the antenna station. A relative positioning system configured to perform relative positioning of its own position based on information,
Based on GPS information received from the satellite in the real reference station, comprising correction information generating means for calculating correction information at each virtual reference point set in the cover area,
The antenna station sends correction information at a plurality of virtual reference points calculated by the correction information generating means into the cover area,
The mobile station is configured to perform relative positioning by selectively using correction information regarding a virtual reference point located in the vicinity of the own station position among a plurality of correction information transmitted from the antenna station, The distance Dn is multiplied by a weighting constant based on both the estimated distance Dn between the own station and the virtual reference point and the difference δTn between the current time and the time information of the correction information of the corresponding virtual reference point. And a virtual reference point using the correction information is selected so that an index A consisting of the sum of the time difference δTn multiplied by a weighting constant is minimized .
指標A=Dn*a+(δTn−b)*cIndex A = Dn * a + (δTn−b) * c
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