JP4234039B2 - 衛星測位装置及びナビゲーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＧＰＳ等の衛星測位システムにおいて、衛星からの受信信号に基づいて自身の位置を測定する衛星測位装置に関するものである。

複数の衛星と自動車等の移動体と共に移動する衛星測位装置とより構成される衛星航法システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く利用されている。
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）。

また、ＧＰＳ受信機における測位の技術としては、信号を受信可能な衛星のうちから、衛星の幾何学的配置関係に依存して定まる測位精度（ＤＯＰ：Dilution of Precision）が最も良い値となる衛星の組み合わせを求め、求めた組み合わせに属する衛星から受信した信号を用いて測位を行う技術も知られている（たとえば、特許文献２）。
特開平６−２８１７２１号公報 特開平５−２９７１０４号公報

さて、衛星測位装置における測位の精度や誤差の傾向は、測位に用いる衛星の組み合わせによって変動する。そしてこのために、測位に用いる衛星の組み合わせが頻繁に変化すると、衛星航法装置における測位の安定性が劣化し、測位した位置に飛びやばらつきが生じやすい。また、このような測位位置の飛びやばらつきが生じると、衛星航法装置によって測位した位置を、測位した位置の履歴が表す軌跡と道路地図とのマップマッチングなど補正手法により、正しい位置に補正することが困難となる。

そこで、本発明は、より精度良く安定性ある測位に適した衛星測位装置を提供することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、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を、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が選定した複数の使用可能衛星のうちから、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複数の使用可能衛星に含まれている場合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含めて構成したものである。

このような衛星測位装置によれば、同じ衛星の組み合わせが連続して衛星測位に使用可能である場合には、同じ衛星の組み合わせが連続して衛星測位に用いられるようになるので、同じ衛星の組み合わせが優先的に使用される衛星測位が実現され、使用する衛星の組み合わせの頻繁な変化が抑制された安定した衛星測位が可能となる。

また、前記課題達成のために、本発明は、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を、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含めて構成したものである。

このような衛星測位装置によれば、現在までに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のうちから、できるだけ、今回の衛星測位に用いる衛星の組み合わせが前回の衛星測位に用いた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。

したがって、より安定的に同じ衛星の組み合わせを連続的に用いる衛星測位が実現される。
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、さらにこの場合には、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ようにすることも好ましい。

このようにすることにより、安定的に使用可能衛星となっている衛星数が３つしかない場合に、４つ以上の衛星を用いた三次元測位を継続したとき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。
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。

このようにすることにより、マルチパスの影響を抑制した衛星測位を実現することができる。
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。

ここで、以上の衛星測位装置は、ナビゲーション装置における現在位置の決定のために用いることができる。すなわち、たとえば、ナビゲーション装置は、以上の補衛星選択部を備えた衛星測位装置と、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より構成することができる。そして、この場合には、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ようにすることが好ましい。

このように、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未満である場合には、衛星測位した位置を用いずに、自律航法測位によって測位した位置を基準に現在位置を算出することにより、使用する衛星の組み合わせの頻繁な変化による衛星測位位置精度の劣化の、現在位置算出への影響を排除して、安定的な現在位置の算出を行うことができる。

以上のように本発明によれば、より精度良く安定性ある測位に適した衛星測位装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、自動車に搭載されるナビゲーションシステムへの適用を例にとり説明する。
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。

そして、ナビゲーション装置は、道路地図データを記憶したＤＶＤドライブやＨＤＤなどの記憶装置である道路地図データ記憶部１１、現在位置算出部１２、マップマッチング処理部１３、ルート探索部１４、メモリ１５、制御部１６、案内画像生成部１７を有する。

また、現在位置算出部１２は、自律航法によって測位を行う自律航法測位部１２１と、ＧＰＳ受信機５を制御して衛星測位による測位を行わせる衛星測位制御部１２２とを有する。
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。

次に、マップマッチング処理部１３は、現在位置算出部１２が出力する第１測位位置と第２測位位置に基づく、道路地図データ記憶部１１から読み出した前回決定した現在位置の周辺の道路地図とのマップマッチング処理を行い、現在位置や、車両の進行方向を算出し、メモリ１５にセットすると共に、必要に応じて自律航法測位部１２１にセットされている基準位置を更新する処理を繰り返す。より具体的には、マップマッチング処理部１３は、たとえば、次のように現在位置を算出する。すなわち、衛星測位制御部１２２が出力する第２測位位置を中心とする所定半径の円内に、自律航法測位部１２１が出力する第１測位位置が存在する場合には、第１測位位置を仮現在位置とし、仮現在位置または仮現在位置の軌跡と地図とのマップマッチング処理により求まる仮現在位置に最も整合する道路上の位置を現在位置として算出する。一方、衛星測位制御部１２２が出力する第２測位位置を中心とする所定半径の円内に、自律航法測位部１２１が出力する第１測位位置が存在しない場合には、第２測位位置を仮現在位置とし、仮現在位置または仮現在位置の軌跡と地図とのマップマッチング処理により求まる仮現在位置に最も整合する道路上の位置を現在位置として算出すると共に、第２測位位置または算出した現在位置に、自律航法測位部１２１にセットされている基準位置を更新する。

ただし、マップマッチング処理部１３における、現在位置算出部１２が出力する第１測位位置と第２測位位置と、道路地図とを用いた現在位置の算出のアルゴリズム及び自律航法測位部１２１の基準位置更新のアルゴリズムとしては、以上のようなアルゴリズム以外の様々なアルゴリズムが適用可能である。

ただし、本実施形態においてマップマッチング処理部１３は、衛星測位制御部１２２から、衛星測位失敗が通知された場合には、第１測位位置を仮現在位置とし、仮現在位置または仮現在位置の軌跡と地図とのマップマッチング処理により求まる仮現在位置に最も整合する道路上の位置を現在位置として算出する。

次に、ルート探索部１４は、制御部１６が操作部２を介してユーザから受け付けメモリ１５にセットされた目的地までの、メモリ１５にセットされた現在位置からのルートを推奨ルートとして探索し、探索した推奨ルートをメモリ１５にセットする。
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。

なお、制御部１６は、メモリ１５にセットされた現在位置が目的地近傍となったならば、目的地到着と判定し、メモリ１５にセットされている目的地と推奨ルートをクリアする処理も行う。
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。

ここで、衛星フィルタ５３における、信号を受信した衛星のうちからの、測位に用いることのできる衛星の選択のアルゴリズムとしては、たとえば、以下の条件を適宜組み合わせたアルゴリズムを用いることができる。
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。

さて、図３に示すように、衛星測位制御部１２２は使用衛星選択処理３１０を実行する。この使用衛星選択処理３１０では、受信機制御部５５から、衛星フィルタ５３が選択した各衛星についての情報を、使用可能衛星データ３０２として読み込む。受信機制御部５５は、この衛星フィルタ５３が選択した各衛星についての情報として、少なくとも衛星の識別子である衛星番号と当該衛星からの受信電波の電界強度レベルを表す受信レベルとを含む情報を、使用可能衛星データ３０２として衛星測位制御部１２２に送る。

次に、使用可能衛星データ３０２を受け取った衛星測位制御部１２２の使用衛星選択処理３１０は、使用可能衛星データ３０２と使用可能衛星履歴データ３０３とに基づき、使用可能衛星データ３０２に情報が含まれる衛星のうちから、衛星測位に実際に用いる衛星を選択し、選択した衛星の指定を使用衛星データ３０４として、受信機制御部５５に送る。そして、受け取った使用可能衛星データ３０２を使用可能衛星履歴データ３０３に蓄積する。

ここで、使用衛星選択処理３１０は、衛星測位に実際に用いる衛星として３以上の衛星を選択できなかった場合、マップマッチング処理部１３に、衛星測位失敗を通知する。前述のように、この場合、マップマッチング処理部１３は、自律航法測位部１２１が算出した第１測位位置を仮現在位置とし、仮現在位置または仮現在位置の軌跡と地図とのマップマッチング処理により求まる仮現在位置に最も整合する道路上の位置を現在位置として算出することになる。

さて、使用衛星データ３０４を受け取った受信機制御部５５は、使用衛星データ３０４で指定された衛星からの受信信号に基づく衛星測位を衛星測位部５４に行わせ、衛星測位部５４が測位した位置を測位データ３０６として衛星測位制御部１２２に送る。なお、衛星測位部５４は、必要に応じて、衛星フィルタ５３が衛星測位に用いることができる衛星の選択のために算出した各衛星についての仰角や方位などの値を利用しつつ衛星測位を行うようにしてよい。

さて、ここで、受信機制御部５５は使用衛星データ３０４で指定された衛星数が４以上である場合には、水平方向位置（緯度、経度）と垂直方向位置（高度）を衛星測位により算出する三次元測位を衛星測位部５４に行わせ、使用衛星データ３０４で指定された衛星数が３である場合には、衛星測位部５４が最近に算出した所定数の垂直方向位置の平均値を垂直方向位置として仮定して水平方向位置を衛星測位により算出する二次元測位を衛星測位部５４に行わせる。なお、衛星測位部５４に二次元測位を行わせた場合、測位データ３０６には、垂直方向位置として仮定した垂直方向位置が含まれることになる。

一方、衛星測位制御部１２２は、このようにして受け取った測位データ３０６が示す位置を前述した第２測位位置として出力する。
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、このようにして抽出できた候補衛星が４以上であれば（ステップ４０６）、抽出した４以上の候補衛星のうちから、４つの使用衛星を、前回使用衛星として選択した候補衛星が今回も使用衛星として優先して選択されるように、選択する。また、選択した４つの候補衛星の衛星番号を使用衛星データ３０４にセットして、ＧＰＳ受信機５に送り（ステップ４１４）、ステップ４１２に進む。なお、この場合には前述のようにＧＰＳ受信機５の衛星測位部５４で使用衛星データ３０４が示す４つの使用衛星を用いた三次元測位が行われる。

次に、抽出できた候補衛星が４未満である場合には（ステップ４０６）、候補衛星数が３であるかどうかを調べ（ステップ４０８）、３であれば抽出した３つの候補衛星を使用衛星として選択し、３つの使用衛星の衛星番号を使用衛星データ３０４にセットして、ＧＰＳ受信機５に送り（ステップ４１６）、ステップ４１２に進む。なお、この場合には前述のようにＧＰＳ受信機５の衛星測位部５４で使用衛星データ３０４が示す３つの使用衛星を用いた二次元測位が行われる。

一方、抽出できた第１候補衛星が３未満である場合には（ステップ４０８）、マップマッチング処理部１３に衛星測位失敗を通知し（ステップ４１０）、ステップ４１２に進む。
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。

すなわち、図５ａに示すように、今回（Ｔ）の使用可能衛星データ３０２と、過去５回分（Ｔ−１〜Ｔ−５）の使用可能衛星履歴データ３０３の全てに、衛星番号１、５、８、９、１１が含まれている場合には、このうち前回（Ｔ−１）使用衛星として選択された衛星番号１、５、９、１１の衛星が、今回（Ｔ）の使用衛星として選択され使用衛星データ３０４にセットされる。そして、この４つの使用衛星を用いた三次元測位が行われる。また、図示するように、一旦、衛星番号１、５、９、１１の衛星が使用衛星として選択された後は、使用可能衛星データ３０２に衛星番号１、５、９、１１が含まれ続ける限り、この衛星番号１、５、９、１１の衛星が使用衛星として選択され続けることになる。

また、図５ｂに示すように、このように使用衛星で選択され続けた衛星番号１、５、９、１１の衛星のうち、衛星番号１１が今回（Ｔ）の使用可能衛星データ３０２に含まれなくなった場合には、今回（Ｔ）の使用可能衛星データ３０２と過去５回分（Ｔ−１〜Ｔ−５）の使用可能衛星履歴データ３０３の全てに含まれている衛星番号１、２、５、８、９の衛星うちの４つの衛星が使用衛星として選択される。また、この際には、前回（Ｔ−１）使用衛星として選択された衛星番号１、５、９の衛星が優先的に使用衛星として選択される。結果、今回（Ｔ）の使用衛星としては衛星番号１、５、９の３つの使用衛星が選択されると共に、残る一つの衛星として、衛星番号２、８のうちのいずれかの衛星番号（図の例では衛星番号８）の衛星が選択される。結果、図示した例では、衛星番号１、５、８、９が今回（Ｔ）の使用衛星として選択される。そして、この４つの使用衛星を用いた三次元測位が行われる。なお、このように、一旦、衛星番号１、５、８、９の衛星が使用衛星として選択された後は、使用可能衛星データ３０２に衛星番号１、５、８、９が含まれ続ける限り、この衛星番号１、５、８、９の衛星が使用衛星として選択され続けることになる。

次に、図５ｃに示すように、図５ａで表されるように使用衛星で選択され続けた衛星番号１、５、９、１１の衛星のうち、衛星番号１１が今回（Ｔ）の使用可能衛星データ３０２に含まれなくなった場合において、今回（Ｔ）の使用可能衛星データ３０２と過去５回分（Ｔ−１〜Ｔ−５）の使用可能衛星履歴データ３０３の全てに含まれている衛星番号が１、５、８の衛星の３つだけである場合には、この３つの衛星が使用衛星として選択される。そして、３つの使用衛星を用いた二次元測位が行われる。

そして、このように衛星番号１、５、８の衛星が使用衛星として選択された後は、各回の使用可能衛星データ３０２とその直前５回分（Ｔ−１〜Ｔ−５）の使用可能衛星履歴データ３０３の全てに含まれている衛星番号が１、５、８の衛星の３つだけである限り、この衛星番号１、５、８の３つの衛星が使用衛星として選択され続けることになる。

一方、この後、図５ｄに示すように、今回（Ｔ）の使用可能衛星データ３０２と過去５回分（Ｔ−１〜Ｔ−５）の使用可能衛星履歴データ３０３の全てに含まれている衛星番号の数が衛星番号１、５、８、１３と４つ以上に変化したならば、これら衛星うちの４つの衛星が使用衛星として選択され、４つの使用衛星を用いた三次元測位が再開される。そして、この後は、使用可能衛星データ３０２に衛星番号１、５、８、１３が含まれ続ける限り、この衛星番号１、５、８、１３の衛星が使用衛星として選択され続けることになる。

次に、図６ａに示すように、今回（Ｔ）の使用可能衛星データ３０２と過去５回分（Ｔ−１〜Ｔ−５）の使用可能衛星履歴データ３０３の全てに含まれている衛星番号が衛星番号の１、５のみとなった場合には、使用衛星無しとして、衛星測位は停止され、衛星測位失敗がマップマッチング部に通知される。

そして、その後に、図６ｂに示すように、今回（Ｔ）の使用可能衛星データ３０２と過去５回分（Ｔ−１〜Ｔ−５）の使用可能衛星履歴データ３０３の全てに含まれている衛星番号が３以上となった時点で（図示した例では衛星番号１、５、１３）、上述のような使用衛星の選択と使用衛星数に応じた衛星測位が再開される。

以上、本発明の実施形態について説明した。
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。

したがって、同じ衛星の組み合わせを安定的に用いた三次元測位が実現される。
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。

また、さらに、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未満である場合には、衛星測位した位置を用いずに、自律航法測位によって測位した位置を基準に現在位置を算出するので、衛星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による算出現在位置精度の劣化を抑制しつつ、安定的な現在位置の算出を行うことができる。

また、受信レベルが安定していない衛星については使用衛星として選択しないので、マルチパスの影響を排除した衛星測位を実現することができる。
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。

本発明の実施形態に係るナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態において表示する案内画像の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る衛星測位動作の概要を示す図である。 本発明の実施形態に係る使用衛星選択処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る使用衛星選択処理の処理例を示す図である。 本発明の実施形態に係る使用衛星選択処理の処理例を示す図である。

符号の説明

２…操作部、３…表示装置、４…車両状態センサ、５…ＧＰＳ受信機、１１…道路地図データ記憶部、１２…現在位置算出部、１３…マップマッチング処理部、１４…ルート探索部、１５…メモリ、１６…制御部、１７…案内画像生成部、５１…アンテナ、５２…ＲＦ処理部、５３…衛星フィルタ、５４…衛星測位部、５５…受信機制御部、１２１…自律航法測位部、１２２…衛星測位制御部、２０４…目的地マーク、３０２…使用可能衛星データ、３０３…使用可能衛星履歴データ、３０４…使用衛星データ、３０６…測位データ、３１０…使用衛星選択処理。

Claims (16)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
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。