JP4234039B2 - 衛星測位装置及びナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
また、このようなGPSにおける衛星測位装置であるGPS受信機における測位の技術としては、仰角の高い衛星から受信した信号のみを用いて測位を行うことにより、建造物などによって生じるマルチパスの測位精度への影響を低減する技術が知られている(たとえば、特許文献1)。
ここで、このような候補衛星選択部を有する衛星測位装置では、前記使用衛星選択部において、前記候補衛星選択部が選択した候補衛星がn(ただし、nは4以上の整数)以上ある場合には、n個の衛星を前記今回の測位に用いる使用衛星として選択し、前記衛星測位部において、前記使用衛星選択部が選択した使用衛星の数がnである場合には当該n個の使用衛星から受信した信号を用いた三次元測位を行うようにしてもよい。また、この場合には、前記nは4としてよい。
また、以上の補衛星選択部を備えた衛星測位装置では、前記候補衛星選択部において、各回の衛星測位を行う際に、前記使用可能衛星選定部によって所定回数以上連続して、前記使用可能衛星として選定され続けている衛星であって、直近の所定期間内における信号の受信強度の変動レベルが所定レベルより小さい衛星を候補衛星として選択するようにすることが好ましい。
なお、以上の各衛星測位装置では、前記使用可能衛星選定部において、少なくとも仰角が所定角度より大きい衛星を前記使用可能衛星として選定するようにして良い。または、少なくとも信号の受信強度のレベルが所定のレベルより大きい衛星を前記使用可能衛星として選定するようにしても良い。または、DOP(Dilution of Precision)が最良または所定レベル以上良好となる衛星の組み合わせに属する衛星を前記使用可能衛星として選定するようにしても良い。
図1に、本実施形態に係るナビゲーションシステムの構成を示す。
図示するように、車載システムは、ナビゲーション装置1と、操作部2と、表示装置3と、車両状態センサ4と、GPS受信機5とを備えて構成される。ここで、車両状態センサ4は、角加速度センサや地磁気センサなどである方位センサや車速パルスセンサなどである車速センサなどの車両状態を検出するセンサ群である。
このような構成において、現在位置算出部12の自律航法測位部121は、セットされた基準位置に対して車両状態センサ4の出力する車速や進行方位より求まる車両の変位を加算していくことにより測位を行い測位した位置を第1測位位置として出力する処理を繰り返す。また、現在位置算出部12の衛星測位制御部122は、GPS受信機5の測位パラメータを制御しつつGPS受信機5に衛星測位を行わせ、GPS受信機5が測位した衛星測位位置を第2測位位置として出力する処理を繰り返す。
また、案内画像生成部17は、地図データ記録部に記憶された道路地図上に、メモリ15にセットされている現在位置や推奨ルートや目的地を表した案内画像を生成し、表示装置3に表示する。
図2は、このようにして表示装置3に表示される案内画像の例を示すものであり、図示するように案内画像は、自車位置周辺の道路地図画像201上に、現在位置を表す現在位置マーク202や、推奨ルートを表すルート図形203などが表されたものとなる。なお、道路地図画像201の表示範囲内に目的地が含まれる場合には、目的地を表す目的地マーク204も道路画像上に表示されることになる。
以下、このようなナビゲーション装置における衛星測位制御部122の第2測位位置の出力動作の詳細について説明する。
さて、図1に示すように、GPS受信機5は、アンテナ51、RF処理部52、衛星フィルタ53、衛星測位部54、受信機制御部55とを有する。RF処理部52は、アンテナ51における受信電波より各衛星からのベースバンド信号を復調し、各衛星からの信号として、各衛星からの受信電波の電界強度と共に衛星フィルタ53に送る。衛星フィルタ53は、RF処理部52において信号を受信できた衛星のうちから、測位に用いることのできる衛星を選択する。受信機制御部55は、衛星フィルタ53が選択した衛星についての情報を衛星測位制御部122に通知する。また、受信機制御部55は衛星測位制御部122から指定された衛星からの信号を用いた衛星測位を衛星測位部54に行わせ、衛星測位部54が測位した位置を衛星測位位置として衛星測位制御部122に出力する。
i 選択される衛星から受信電波の電界強度は所定レベル以上でなければならない。
ii 選択される衛星の仰角は所定角度以上でなければならない。
iii 選択される衛星は、衛星の幾何学的配置関係より定まるDOPが最良となる組み合わせに属する衛星でなければならない。
なお、DOPとしては、水平方向位置の決定精度を表すHDOP、垂直方向位置の決定精度を表すVDOP、水平及び垂直方向の位置の決定精度を表すPDOP、時刻の決定精度を表すTDOP、水平及び垂直方向の位置と時刻との決定精度を総合的に表すGDOPが周知であるが、本実施形態において、測位に用いることのできる衛星の選択にDOPを用いる場合には、GDOPまたはPDOPのいずれか、好ましくはGDOPを用いるようにする。
以下、このような実際に衛星測位に用いる衛星の選択を行う使用衛星選択処理310の詳細について説明する。
図4に、使用衛星選択処理310の手順を示す。ここで、衛星測位制御部122は、この使用衛星選択処理310を定期的(たとえば、1秒毎)に実行する。
図示するように、この処理では、まず、GPS受信機5から使用可能衛星データ302を取得する(ステップ402)。そして使用可能衛星データ302が示す衛星測位に使用可能な衛星のうち、過去n回分(たとえば、10回)の使用可能衛星履歴データ303の全てに登録されている衛星を抽出する。そして、抽出した衛星のうちから、使用可能衛星データ302が示す受信レベルと過去n回分の使用衛星履歴データが示す受信レベルによって示される当該衛星の最近の受信レベルの変動が所定値よりも小さい衛星を候補衛星として抽出する(ステップ404)。
そして、ステップ412で、使用可能衛星データ302を使用可能衛星履歴データ303に蓄積し、今回の処理を終了する。
以上、使用衛星選択処理310について説明した。
さて、いま説明の明瞭化のために、以上の使用衛星選択処理310で用いたnを5とし、衛星フィルタ53で選択された使用可能衛星の信号レベルは全て安定しているとして説明すると、以上のような使用衛星選択処理310によれば、たとえば、次のように使用衛星の選択が行われる。
以上のように、本実施形態によれば、現在まで所定期間以上安定して衛星測位に使用可能な状態にある衛星が4以上ある場合には、当該4以上の衛星のうちから、できるだけ、今回の衛星測位に用いる4つの衛星の組み合わせが前回の衛星測位に用いた4つの衛星の組み合わせと同じなるように、今回の衛星測位に用いる4つの衛星を選択する。ここで、現在まで所定期間以上安定して衛星測位に使用可能な状態にある衛星は、今後も安定して衛星測位に使用可能である蓋然性が高い。
一方、所定期間以上安定して衛星測位に使用可能な状態にある衛星が3つしかない場合には、この3つの衛星を用いた二次元測位を行うので、4つの衛星を用いた三次元測位を継続した場合に生じる蓋然性の高い使用する衛星の組み合わせの頻繁な変化を抑制しつつ、安定的な二次元測位を行うことができる。
ここで、ナビゲーション装置としては、実際にはCPUやメモリ15や外部記憶装置などの構成を備えたコンピュータを用いることができ、また、この場合には、前記使用衛星選択処理310は、当該コンピュータが以上の処理を定義したプログラムを実行することにより実現されるものであって良い。
Claims (16)
- 衛星から受信した信号に基づいて測位を行う衛星測位装置であって、
各回の衛星測位を行う際に、信号を受信した衛星のうちから所定の条件を満たす複数の衛星を衛星測位に使用可能な衛星である使用可能衛星として選定する使用可能衛星選定部と、
各回の衛星測位を行う際に、前記使用可能衛星選定部によって所定回数以上連続して、前記使用可能衛星として選定され続けている衛星であって、直近の所定期間内における信号の受信強度の変動レベルが所定レベルより小さい衛星を候補衛星として選択する候補衛星選択部と、
各回の衛星測位を行う際に、前記候補衛星選択部が選定した複数の候補衛星のうちから、今回の衛星測位に用いる衛星である使用衛星を所定数、前回の衛星測位において使用衛星として選択した所定数の衛星が前記候補衛星となっているときには当該前回の衛星測位において使用衛星として選択した所定数の衛星が優先して今回の衛星測位に用いる使用衛星として選択されるように、選択する使用衛星選択部と、
各回の衛星測位を、前記使用衛星選択部が選択した使用衛星から受信した信号を用いて行う衛星測位部とを有することを特徴とする衛星測位装置。 - 請求項1記載の衛星測位装置であって、
前記使用衛星選択部は、前記候補衛星選択部が選択した候補衛星がn(ただし、nは4以上の整数)以上ある場合には、n個の衛星を前記今回の測位に用いる使用衛星として選択し、
前記衛星測位部は、前記使用衛星選択部が選択した使用衛星の数がnである場合には当該n個の使用衛星から受信した信号を用いた三次元測位を行うことを特徴とする衛星測位装置。 - 請求項2記載の衛星測位装置であって、
前記nは4であることを特徴とする衛星測位装置。 - 請求項3記載の衛星測位装置であって、
前記使用衛星選択部は、前記候補衛星選択部が選択した候補衛星が3である場合には、当該3つの衛星を前記今回の測位に用いる使用衛星として選択し、
前記衛星測位部は、前記使用衛星選択部が選択した使用衛星の数が3である場合には当該3つの使用衛星から受信した信号を用いた二次元測位を行うことを特徴とする衛星測位装置。 - 請求項1記載の衛星測位装置であって、
前記使用可能衛星選定部は、少なくとも仰角が所定角度より大きい衛星を前記使用可能衛星として選定することを特徴とする衛星測位装置。 - 請求項1記載の衛星測位装置であって、
前記使用可能衛星選定部は、少なくとも信号の受信強度のレベルが所定のレベルより大きい衛星を前記使用可能衛星として選定することを特徴とする衛星測位装置。 - 請求項1記載の衛星測位装置であって、
前記使用可能衛星選定部は、DOP(Dilution of Precision)が最良または所定レベル以上良好となる衛星の組み合わせに属する衛星を前記使用可能衛星として選定することを特徴とする衛星測位装置。 - 請求項2記載の衛星測位装置と、自律航法測位により測位を行う自律航法測位装置と、前記衛星測位装置が測位した位置と前記自律航法測位装置が測位した位置とに基づいて現在位置を決定する現在位置決定部とを有するナビゲーション装置であって、
前記現在位置決定部は、前記候補衛星選択部が選択した候補衛星が3未満である場合には、前記自律航法測位装置が測位した位置のみに基づいて現在位置を決定することを特徴とするナビゲーション装置。 - 請求項4記載の衛星測位装置と、自律航法測位により測位を行う自律航法測位装置と、前記衛星測位装置が測位した位置と前記自律航法測位装置が測位した位置とに基づいて現在位置を決定する現在位置決定部とを有するナビゲーション装置であって、
前記現在位置決定部は、前記候補衛星選択部が選択した候補衛星が3未満である場合には、前記自律航法測位装置が測位した位置のみに基づいて現在位置を決定することを特徴とするナビゲーション装置。 - 衛星測位装置において衛星から受信した信号に基づいて測位を行う衛星測位方法であって、
各回の衛星測位を行う際に、信号を受信した衛星のうちから所定の条件を満たす複数の衛星を衛星測位に使用可能な衛星である使用可能衛星として選定する第1のステップと、
各回の衛星測位を行う際に、前記第1のステップによって所定回数以上連続して、前記使用可能衛星として選定され続けている衛星であって、直近の所定期間内における信号の受信強度の変動レベルが所定レベルより小さい衛星を候補衛星として選択する第2のステップと、
各回の衛星測位を行う際に、前記第2のステップで選定した複数の候補衛星のうちから、今回の衛星測位に用いる衛星である使用衛星を所定数、前回の衛星測位において使用衛星として選択した所定数の衛星が前記候補衛星となっているときには当該前回の衛星測位において使用衛星として選択した所定数の衛星が優先して今回の衛星測位に用いる使用衛星として選択されるように、選択する第3のステップと、
各回の衛星測位を、前記第3のステップで選択した使用衛星から受信した信号を用いて行う第4のステップとを有することを特徴とする衛星測位方法。 - 請求項10記載の衛星測位方法であって、
前記第3のステップにおいて、前記第2のステップで選択した候補衛星がn(ただし、nは4以上の整数)以上ある場合には、n個の衛星を前記今回の測位に用いる使用衛星として選択し、
前記第4のステップにおいて、前記第3のステップで選択した使用衛星の数がnである場合には当該n個の使用衛星から受信した信号を用いた三次元測位を行うことを特徴とする衛星測位方法。 - 請求項11記載の衛星測位方法であって、
前記nは4であることを特徴とする衛星測位方法。 - 請求項12記載の衛星測位方法であって、
前記第3のステップにおいて、前記第2のステップで選択した候補衛星が3である場合には、当該3つの衛星を前記今回の測位に用いる使用衛星として選択し、
前記第4のステップにおいては、前記第3のステップで選択した使用衛星の数が3である場合には当該3つの使用衛星から受信した信号を用いた二次元測位を行うことを特徴とする衛星測位方法。 - 衛星測位により測位を行う衛星測位装置と、自律航法測位により測位を行う自律航法測位装置とを備えたナビゲーション装置において、現在位置を決定する現在位置決定方法であって、
前記衛星測位装置において、各回の衛星測位を行う際に、信号を受信した衛星のうちから所定の条件を満たす複数の衛星を衛星測位に使用可能な衛星である使用可能衛星として選定する第1のステップと、
前記衛星測位装置において、各回の衛星測位を行う際に、前記第1のステップによって所定回数以上連続して、前記使用可能衛星として選定され続けている衛星であって、直近の所定期間内における信号の受信強度の変動レベルが所定レベルより小さい衛星を候補衛星として選択する第2のステップと、
前記衛星測位装置において、各回の衛星測位を行う際に、前記第2のステップで選択した候補衛星がn(ただし、nは4以上の整数)以上ある場合には、n個の衛星を前記今回の測位に用いる使用衛星として選択する第3のステップと、
前記衛星測位装置において、前記第3のステップで選択した使用衛星の数がnである場合には当該n個の使用衛星から受信した信号を用いた三次元測位を行う第4のステップと、
前記ナビゲーション装置において、少なくとも前記第2のステップで選択した候補衛星がn以上である場合には、前記衛星測位装置が測位した位置と前記自律航法測位装置が測位した位置とに基づいて現在位置を決定し、少なくとも前記候補衛星選択部が選択した候補衛星が3未満である場合には、前記自律航法測位装置が測位した位置のみに基づいて現在位置を決定する第5のステップとを有することを特徴とする現在位置決定方法。 - 衛星測位により測位を行う衛星測位装置と、自律航法測位により測位を行う自律航法測位装置とを備えたナビゲーション装置において、現在位置を決定する現在位置決定方法であって、
前記衛星測位装置において、各回の衛星測位を行う際に、信号を受信した衛星のうちから所定の条件を満たす複数の衛星を衛星測位に使用可能な衛星である使用可能衛星として選定する第1のステップと、
前記衛星測位装置において、各回の衛星測位を行う際に、前記第1のステップによって所定回数以上連続して、前記使用可能衛星として選定され続けている衛星であって、直近の所定期間内における信号の受信強度の変動レベルが所定レベルより小さい衛星を候補衛星として選択する第2のステップと、
前記衛星測位装置において、各回の衛星測位を行う際に、前記第2のステップで選定した複数の候補衛星が4以上ある場合には、今回の衛星測位に用いる衛星である4つの使用衛星を、前回の衛星測位において使用衛星として選択した所定数の衛星が前記候補衛星となっているときには当該前回の衛星測位において使用衛星として選択した所定数の衛星が優先して今回の衛星測位に用いる使用衛星として選択されるように、選択し、前記第2のステップで選定した複数の候補衛星が3であるときには、当該3つの衛星を前記今回の測位に用いる使用衛星として選択する第3のステップと、
前記衛星測位装置において、前記第3のステップで選択した使用衛星の数が4である場合には当該4個の使用衛星から受信した信号を用いた三次元測位を行い、前記第3のステップで選択した使用衛星の数が3である場合には当該3つの使用衛星から受信した信号を用いた二次元測位を行う第4のステップと、
前記ナビゲーション装置において、前記第2のステップで選択した候補衛星が3以上である場合には、前記衛星測位装置が測位した位置と前記自律航法測位装置が測位した位置とに基づいて現在位置を決定し、前記候補衛星選択部が選択した候補衛星が3未満である場合には、前記自律航法測位装置が測位した位置のみに基づいて現在位置を決定する第5のステップとを有することを特徴とする現在位置決定方法。 - 衛星から受信した信号に基づいて測位を行う衛星測位装置に接続されるコンピュータによって読み取られ実行されるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記衛星測位装置を用いて各回の衛星測位を行う際に、信号を受信した衛星のうちから所定の条件を満たす複数の衛星を衛星測位に使用可能な衛星である使用可能衛星として選定する第1のステップと、
各回の衛星測位を行う際に、前記第1のステップによって所定回数以上連続して、前記使用可能衛星として選定され続けている衛星であって、直近の所定期間内における信号の受信強度の変動レベルが所定レベルより小さい衛星を候補衛星として選択する第2のステップと、
各回の衛星測位を行う際に、前記第2のステップで選定した複数の候補衛星のうちから、今回の衛星測位に用いる衛星である使用衛星を所定数、前回の衛星測位において使用衛星として選択した所定数の衛星が前記候補衛星となっているときには当該前回の衛星測位において使用衛星として選択した所定数の衛星が優先して今回の衛星測位に用いる使用衛星として選択されるように、選択する第3のステップと、
各回の衛星測位を、前記第3のステップで選択した使用衛星から受信した信号を用いて行われるように、前記衛星測位装置を制御する第4のステップとを実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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