JP4322829B2 - Cycle slip detection device and cycle slip detection method - Google Patents

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Description

本発明は、全地球測位システム(GPS:Global Positioning System)において発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出装置及びサイクルスリップ検出方法に関する。   The present invention relates to a cycle slip detection apparatus and a cycle slip detection method for detecting a cycle slip occurring in a global positioning system (GPS).

GPSは、複数個の人工衛星と、これらの人工衛星からデータ受信する受信機とからなり、この受信機を車両、船舶、航空機といった移動体に搭載することにより、正確な位置、速度等を測定することができる(例えば、非特許文献1参照)。
日本測地学会「新訂版 GPS−人工衛星による精密測位システム」
GPS consists of a plurality of satellites and receivers that receive data from these satellites. By mounting this receiver on a moving body such as a vehicle, ship, or aircraft, the position, speed, etc. can be measured accurately. (For example, refer nonpatent literature 1).
Geodetic Society of Japan "Newly revised version of GPS-precise positioning system using artificial satellites"

しかしながら、上記のGPSには、以下の解決すべき課題が存在する。
受信機が人工衛星からデータを受信し、測位を行うためには、人工衛星から発せられた搬送波を受信し、これによりデータの送信元である人工衛星の位置を把握し続ける必要がある。
However, the GPS has the following problems to be solved.
In order for a receiver to receive data from an artificial satellite and perform positioning, it is necessary to receive a carrier wave emitted from the artificial satellite and thereby keep track of the position of the artificial satellite from which the data is transmitted.

通常、人工衛星の追尾を行うに際の不確定性は一定であるが、例えば受信機と人工衛星との間に樹木や建築物等の遮蔽物が存在する場合、搬送波の受信が中断され、受信が再開された際には、上記の不確定性の値が変化してしまう。このような現象はサイクルスリップと呼ばれ、正確な測位を行うことの阻害要因となっている。   Usually, the uncertainty in tracking satellites is constant, but for example, if there is a shield such as a tree or a building between the receiver and the satellite, reception of the carrier wave is interrupted, When reception is resumed, the above uncertainty value changes. Such a phenomenon is called cycle slip, and is an obstacle to accurate positioning.

上記のサイクルスリップの値は、L1信号(周波数:1575.42Mhz、波長:約19cm)の場合、約19cmである。   The cycle slip value is about 19 cm for the L1 signal (frequency: 1575.42 Mhz, wavelength: about 19 cm).

上記の人工衛星は、高度約20000kmの軌道上を周回しており、人工衛星と受信機との距離の変化は、上記のサイクルスリップの値より大であり、また、信号ノイズやマルチパス等の影響により、約19cmの位相変化を受信機により観測されたキャリア位相そのものから検出することは困難である。   The artificial satellite orbits the orbit at an altitude of about 20000 km, and the change in the distance between the artificial satellite and the receiver is larger than the cycle slip value, and signal noise, multipath, etc. Due to the influence, it is difficult to detect a phase change of about 19 cm from the carrier phase itself observed by the receiver.

なお、上記のサイクルスリップの検出方法としては、2個の人工衛星の位相データを異なる時刻で2回収集し、3重差をとる方法が挙げられる。しかしながら、この方法では、2個の人工衛星のどちらでサイクルスリップが発生しているかを特定することができない。   As a method for detecting the cycle slip, there is a method in which phase data of two artificial satellites are collected twice at different times and a triple difference is taken. However, this method cannot identify which of the two artificial satellites is causing the cycle slip.

このような事情に鑑み本発明は、サイクルスリップの検出ならびにサイクルスリップが発生している人工衛星の特定を効率的且つ確実に行うことが可能なサイクルスリップ検出装置及びサイクルスリップ検出方法を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, the present invention provides a cycle slip detection device and a cycle slip detection method capable of efficiently and reliably performing cycle slip detection and identification of an artificial satellite in which cycle slip has occurred. With the goal.

請求項1に記載の本発明は、複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出装置であって、観測対象である人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、擬似距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求める第1の演算手段と、観測対象である人工衛星とは別の人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、擬似距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求める第2の演算手段と、第1の演算手段により求められた観測対象である人工衛星における差分と第2の演算手段により求められた別の人工衛星における差分との差である人工衛星間差分差を求める第3の演算手段と、人工衛星間差分差と所定の閾値とを比較する第1の比較手段と、人工衛星間差分差が閾値より大である場合に観測対象である人工衛星と別の人工衛星のそれぞれにおける差分と所定の閾値とを比較する第2の比較手段と、観測対象である人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該観測対象である人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定し、別の人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該別の人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定する判定手段とを有することを要旨とする。   The present invention according to claim 1 is a cycle slip detection device for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of artificial satellites, and a pseudorange in the past of the artificial satellite to be observed. Is approximated by a least-squares equation, thereby estimating a pseudorange at a future time, estimating a carrier phase acceleration at a future time based on the pseudorange, and calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range. First calculation means for calculating and calculating the difference between the measured value and the average value of the carrier phase acceleration at the time, and minimizing the pseudorange in the past of an artificial satellite different from the artificial satellite to be observed by an nth-order equation Approximate the square, thereby estimating the pseudorange at the future time, and based on the pseudorange, the carrier phase acceleration at the future time A second computing means for estimating and calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range, and obtaining a difference between the measured value and the average value of the carrier phase acceleration at the time, and the first computing means. A third computing means for obtaining a difference difference between artificial satellites, which is a difference between a difference in the observed artificial satellite and a difference in another artificial satellite obtained by the second computing means; A first comparison unit that compares a predetermined threshold value, and compares a difference between each of the observation target artificial satellite and another artificial satellite when the difference difference between the artificial satellites is larger than the threshold value and the predetermined threshold value; When the difference between the second comparison means and the observation target artificial satellite is greater than a predetermined threshold, it is determined that a cycle slip has occurred in the observation target artificial satellite, and another artificial Difference in the star is summarized in that and a and determination means cycle slip occurs in said another satellite in the case of larger than a predetermined threshold value.

請求項2に記載の本発明は、複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出装置であって、観測対象である人工衛星の軌道に関する情報であるエフェメリスに基づいて人工衛星までの距離を算出し、距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求める第1の演算手段と、観測対象である人工衛星とは別の人工衛星のエフェメリスに基づいて人工衛星までの距離を算出し、距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求める第2の演算手段と、第1の演算手段により求められた観測対象である人工衛星における差分と第2の演算手段により求められた別の人工衛星における差分との差である人工衛星間差分差を求める第3の演算手段と、人工衛星間差分差と所定の閾値とを比較する第1の比較手段と、人工衛星間差分差が閾値より大である場合に観測対象である人工衛星と別の人工衛星のそれぞれにおける差分と所定の閾値とを比較する第2の比較手段と、観測対象である人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該観測対象である人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定し、別の人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該別の人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定する判定手段とを有することを要旨とする。   The present invention according to claim 2 is a cycle slip detection device for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of artificial satellites, and is information relating to the orbit of the artificial satellite to be observed. The distance to the satellite is calculated based on a certain ephemeris, the carrier phase acceleration at a future time is estimated based on the distance, the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range is calculated, and the carrier phase acceleration at the time is calculated. A distance to the artificial satellite is calculated based on the first computing means for obtaining the difference between the actual measurement value and the average value, and an ephemeris of an artificial satellite different from the observation target artificial satellite, and at a future time based on the distance. The carrier phase acceleration is estimated, the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range is calculated, and the carrier time acceleration is calculated. A second calculating means for obtaining a difference between the measured value and the average value of the phase acceleration, a difference in the artificial satellite to be observed obtained by the first computing means, and another obtained by the second computing means A third calculating means for obtaining an inter-satellite difference difference which is a difference from the difference in the artificial satellite; a first comparing means for comparing the inter-satellite difference difference with a predetermined threshold; and the inter-satellite difference difference is a threshold value. A second comparison means for comparing a difference between a satellite to be observed and another artificial satellite and a predetermined threshold when the difference is greater than the predetermined threshold. Is determined that a cycle slip has occurred in the satellite to be observed, and if the difference in another satellite is greater than a predetermined threshold, the cycle slip has occurred in the other satellite. And summarized in that and a has a determination means form.

請求項3に記載の本発明は、複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出装置であって、観測対象である人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、擬似距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求め、差分と所定の閾値とを比較する第1の比較手段と、差分が閾値より大である場合に観測対象である人工衛星とは別の人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、擬似距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求め、差分と所定の閾値とを比較する第2の比較手段と、第2の比較手段により求められた差分が閾値以下である場合にサイクルスリップが発生していると判定する判定手段とを有することを要旨とする。   The present invention according to claim 3 is a cycle slip detection device for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of artificial satellites, and a pseudo-range in the past of the observation target artificial satellite. Is approximated by a least-squares equation, thereby estimating a pseudorange at a future time, estimating a carrier phase acceleration at a future time based on the pseudorange, and calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range. A first comparison means for calculating and calculating a difference between the measured value and the average value of the carrier phase acceleration at the time and comparing the difference with a predetermined threshold; and an artificial object to be observed when the difference is greater than the threshold Estimate the pseudorange at the future time by approximating the pseudorange in the past of an artificial satellite different from the satellite by the least squares equation using the nth order equation. The carrier phase acceleration at the future time is estimated based on the pseudorange, the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range is calculated, the difference between the measured value and the average value of the carrier phase acceleration at the time is obtained, and the difference And a predetermined threshold value and a determination means for determining that a cycle slip has occurred when the difference obtained by the second comparison means is equal to or less than the threshold value. And

請求項4に記載の本発明は、複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出装置であって、観測対象である人工衛星のエフェメリスに基づいて人工衛星までの距離を算出し、距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求め、差分と所定の閾値とを比較する第1の比較手段と、差分が閾値より大である場合に観測対象である人工衛星とは別の人工衛星のエフェメリスに基づいて人工衛星までの距離を算出し、距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求め、差分と所定の閾値とを比較する第2の比較手段と、第2の比較手段により求められた差分が閾値以下である場合にサイクルスリップが発生していると判定する判定手段とを有することを要旨とする。   The present invention according to claim 4 is a cycle slip detection device for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of artificial satellites, and is based on an ephemeris of an artificial satellite to be observed. Calculate the distance to the artificial satellite, estimate the carrier phase acceleration at the future time based on the distance, calculate the average value of the carrier phase acceleration within the predetermined time range, and measure the actual value and average value of the carrier phase acceleration at the time Based on an ephemeris of an artificial satellite different from the artificial satellite to be observed when the difference is greater than the threshold, To estimate the carrier phase acceleration at the future time based on the distance, and within the predetermined time range of the carrier phase acceleration. An average value is calculated, a difference between the measured value and the average value of the carrier phase acceleration at the time is obtained, and a second comparison unit that compares the difference with a predetermined threshold value and a difference obtained by the second comparison unit are The gist of the present invention is to have a determination unit that determines that a cycle slip has occurred when the value is equal to or less than the threshold value.

請求項5に記載の本発明は、複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出方法であって、観測対象である人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、擬似距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求める第1の演算工程と、観測対象である人工衛星とは別の人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、擬似距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求める第2の演算工程と、第1の演算工程において求められた観測対象である人工衛星における差分と第2の演算工程において求められた別の人工衛星における差分との差である人工衛星間差分差を求める第3の演算工程と、人工衛星間差分差と所定の閾値とを比較する第1の比較工程と、人工衛星間差分差が閾値より大である場合に観測対象である人工衛星と別の人工衛星のそれぞれにおける差分と所定の閾値とを比較する第2の比較工程と、観測対象である人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該観測対象である人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定し、別の人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該別の人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定する判定工程とを有することを要旨とする。   The present invention according to claim 5 is a cycle slip detection method for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of artificial satellites, wherein the pseudo distance in the past of the artificial satellite to be observed is measured. Is approximated by a least-squares equation, thereby estimating a pseudorange at a future time, estimating a carrier phase acceleration at a future time based on the pseudorange, and calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range. A first calculation step for calculating and calculating the difference between the actual measurement value and the average value of the carrier phase acceleration at the time, and minimizing the pseudorange in the past of an artificial satellite different from the artificial satellite to be observed by an nth-order equation Approximate the square, thereby estimating the pseudorange at the future time, and based on the pseudorange, the carrier phase acceleration at the future time And calculating the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range to obtain the difference between the measured value and the average value of the carrier phase acceleration at the time, and the first calculation step. A third computation step for obtaining an inter-satellite difference difference, which is a difference between the difference in the observed satellite and the difference in another satellite obtained in the second computation step; A first comparison step for comparing a predetermined threshold value and a difference between the difference between the artificial satellite to be observed and another artificial satellite when the difference difference between the artificial satellites is larger than the threshold value and the predetermined threshold value When the difference between the second comparison step and the observation target satellite is greater than a predetermined threshold, it is determined that a cycle slip has occurred in the observation target satellite. Differences in Engineering satellites summarized as having a a determination step of determining the cycle slip occurs in said another satellite in the case of larger than a predetermined threshold value.

請求項6に記載の本発明は、複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出方法であって、観測対象である人工衛星の軌道に関する情報であるエフェメリスに基づいて人工衛星までの距離を算出し、距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求める第1の演算工程と、観測対象である人工衛星とは別の人工衛星のエフェメリスに基づいて人工衛星までの距離を算出し、距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求める第2の演算工程と、第1の演算工程において求められた観測対象である人工衛星における差分と第2の演算工程において求められた別の人工衛星における差分との差である人工衛星間差分差を求める第3の演算工程と、人工衛星間差分差と所定の閾値とを比較する第1の比較工程と、人工衛星間差分差が閾値より大である場合に観測対象である人工衛星と別の人工衛星のそれぞれにおける差分と所定の閾値とを比較する第2の比較工程と、観測対象である人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該観測対象である人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定し、別の人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該別の人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定する判定工程とを有することを要旨とする。   The present invention according to claim 6 is a cycle slip detection method for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of artificial satellites, and is information relating to the orbit of an artificial satellite to be observed. The distance to the satellite is calculated based on a certain ephemeris, the carrier phase acceleration at a future time is estimated based on the distance, the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range is calculated, and the carrier phase acceleration at the time is calculated. A distance to the artificial satellite is calculated based on a first calculation step for obtaining a difference between the actual measurement value and the average value, and an ephemeris of an artificial satellite different from the observation target artificial satellite, and at a future time based on the distance. The carrier phase acceleration is estimated, the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range is calculated, and the carrier time acceleration is calculated. A second calculation step for obtaining the difference between the measured value and the average value of the phase acceleration, the difference in the artificial satellite to be observed obtained in the first calculation step, and another difference obtained in the second calculation step A third calculation step for obtaining an inter-satellite difference difference that is a difference from the difference in the artificial satellite, a first comparison step for comparing the inter-satellite difference difference with a predetermined threshold, and the inter-satellite difference difference is a threshold value. A second comparison step of comparing the difference between the observation target satellite and another artificial satellite with a predetermined threshold when the difference is greater than the predetermined threshold. If it is determined that a cycle slip has occurred in the observation target satellite, and the difference in the other satellite is greater than a predetermined threshold, the cycle slip in the other satellite is greater. There is summarized in that and a determining step to be occurring.

請求項7に記載の本発明は、複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出方法であって、観測対象である人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、擬似距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求め、差分と所定の閾値とを比較する第1の比較工程と、差分が閾値より大である場合に観測対象である人工衛星とは別の人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、擬似距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求め、差分と所定の閾値とを比較する第2の比較工程と、第2の比較工程において求められた差分が閾値以下である場合にサイクルスリップが発生していると判定する判定工程とを有することを要旨とする。   The present invention according to claim 7 is a cycle slip detection method for detecting a cycle slip that occurs in a global positioning system including a plurality of artificial satellites, the pseudo-range in the past of the artificial satellite to be observed. Is approximated by a least-squares equation, thereby estimating a pseudorange at a future time, estimating a carrier phase acceleration at a future time based on the pseudorange, and calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range. A first comparison step of calculating and calculating a difference between an actual measurement value and an average value of carrier phase acceleration at a time, and comparing the difference with a predetermined threshold value, and an artificial object to be observed when the difference is larger than the threshold value Estimate the pseudorange at the future time by approximating the pseudorange in the past of an artificial satellite different from the satellite by the least squares equation using the nth order equation. The carrier phase acceleration at the future time is estimated based on the pseudorange, the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range is calculated, the difference between the measured value and the average value of the carrier phase acceleration at the time is obtained, and the difference And a predetermined comparison threshold, and a determination step that determines that a cycle slip has occurred when the difference obtained in the second comparison step is equal to or less than the threshold. And

請求項8に記載の本発明は、複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出方法であって、観測対象である人工衛星のエフェメリスに基づいて人工衛星までの距離を算出し、距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求め、差分と所定の閾値とを比較する第1の比較工程と、差分が閾値より大である場合に観測対象である人工衛星とは別の人工衛星のエフェメリスに基づいて人工衛星までの距離を算出し、距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を求め、差分と所定の閾値とを比較する第2の比較工程と、第2の比較工程において求められた差分が閾値以下である場合にサイクルスリップが発生していると判定する判定工程とを有することを要旨とする。   The present invention according to claim 8 is a cycle slip detection method for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of artificial satellites, based on an ephemeris of an artificial satellite to be observed. Calculate the distance to the artificial satellite, estimate the carrier phase acceleration at the future time based on the distance, calculate the average value of the carrier phase acceleration within the predetermined time range, and measure the actual value and average value of the carrier phase acceleration at the time A first comparison step for obtaining a difference between the second difference and a predetermined threshold value, and an artificial satellite based on an ephemeris of an artificial satellite different from the observation target artificial satellite when the difference is larger than the threshold value To estimate the carrier phase acceleration at the future time based on the distance, and within the predetermined time range of the carrier phase acceleration. The average value is calculated, the difference between the measured value and the average value of the carrier phase acceleration at the time is obtained, and the difference obtained in the second comparison step is compared with the second comparison step for comparing the difference with a predetermined threshold value. A gist of determining that a cycle slip has occurred when the value is equal to or less than the threshold.

本発明によれば、サイクルスリップの検出ならびにサイクルスリップが発生している人工衛星の特定を効率的且つ確実に行うことが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to perform the detection of a cycle slip and the identification of the artificial satellite which has generated the cycle slip efficiently and reliably.

以下、図面を提示しつつ本発明のサイクルスリップ検出装置及びサイクルスリップ検出方法について説明する。
なお、以下の実施例は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施例を採用することが可能であるが、これらの実施例も本発明の範囲に含まれる。
また、以下の実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。
Hereinafter, the cycle slip detection device and the cycle slip detection method of the present invention will be described with reference to the drawings.
The following examples are only for the purpose of explaining the present invention and do not limit the scope of the present invention. Accordingly, those skilled in the art can employ various embodiments including each or all of these elements, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
In all the drawings for explaining the following embodiments, the same reference numerals are given to the same elements, and the repeated explanation thereof is omitted.

図1は、本発明の第1の実施例(実施例1)に係るGPS(全地球測位システム)1の構成図である。
このGPS1は、複数個の人工衛星2(本図では、2aから2dの5個を図示)と、人工衛星2から送信されたデータ3(3aから3d)を受信するサイクルスリップ検出装置4とからなる。
FIG. 1 is a configuration diagram of a GPS (global positioning system) 1 according to a first embodiment (embodiment 1) of the present invention.
This GPS 1 includes a plurality of artificial satellites 2 (in the figure, five of 2a to 2d are shown) and a cycle slip detection device 4 that receives data 3 (3a to 3d) transmitted from the artificial satellite 2. Become.

サイクルスリップ検出装置4は、人工衛星2から擬似距離情報、キャリア位相情報等を受信し、これらの情報に基づいてサイクルスリップを検出するものであり、アンテナ部5と、受信部6と、記憶部7と、演算部8と、判定部9と、入出力部10とからなる。   The cycle slip detection device 4 receives pseudorange information, carrier phase information, and the like from the artificial satellite 2 and detects a cycle slip based on these information. The antenna slip 5, the receiving unit 6, and the storage unit 7, a calculation unit 8, a determination unit 9, and an input / output unit 10.

受信部6は、人工衛星2からアンテナ部5を介して上記の各種情報を受信する。   The receiving unit 6 receives the above various information from the artificial satellite 2 via the antenna unit 5.

演算部8は、受信部6により受信された情報に基づいてサイクルスリップが発生しているか否かを判定するための判断材料となる数値を演算する。   The calculation unit 8 calculates a numerical value that serves as a determination material for determining whether or not a cycle slip has occurred based on the information received by the reception unit 6.

演算処理を行う。 Perform arithmetic processing.

記憶部7は、判定部9による判定に必要な閾値等を記憶する。   The storage unit 7 stores threshold values and the like necessary for determination by the determination unit 9.

判定部9は、演算部8の演算結果に基づいてサイクルスリップが発生しているか否かを判定する。   The determination unit 9 determines whether a cycle slip has occurred based on the calculation result of the calculation unit 8.

なお、上記の記憶部7に記憶される数式、演算部8及び9の処理の詳細については後述する。   Details of the formulas stored in the storage unit 7 and the processing of the calculation units 8 and 9 will be described later.

入出力部10は、ユーザによる入力信号(処理開始の指示信号等)の受付、また、ユーザへの演算結果や判定結果等の出力を行う。   The input / output unit 10 receives an input signal (processing start instruction signal or the like) by the user, and outputs a calculation result or a determination result to the user.

次に、上記のサイクルスリップ検出装置4によるサイクルスリップ検出の原理について説明する。
上記の擬似距離Rs i及びキャリア位相φs iは以下の式で表される。
Next, the principle of cycle slip detection by the cycle slip detection device 4 will be described.
The pseudo distance R s i and the carrier phase φ s i are expressed by the following equations.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

なお、上記の式におけるRi sは観測地点iで観測した人工衛星s(例えば、2a)の擬似距離[m]、φi sは観測地点iで観測したキャリア位相[cycle](全体にλを掛けて単位をmとした場合も同じ原理となる)、ρi sは人工衛星sとサイクルスリップ検出装置4の真の距離(幾何学的距離)、N i sは整数不確定値(アンビギュイティ)、dep i sはエフェメリス誤差、dti:サイクルスリップ検出装置4のクロックオフセット、dtは人工衛星sのクロックオフセット、dtrpi sは観測地点iで観測した人工衛星sの対流圏遅延量[m]、dioni sは観測地点iで観測した人工衛星sの電離層遅延量[m]、dMi sは観測地点iで観測した人工衛星sのマルチパス[cycle]、ερはコードレンジ雑音等の誤差[m]、εφはキャリア位相雑音等の誤差[cycle]を指す。 In the above equation, R i s is the pseudorange [m] of the artificial satellite s (eg, 2a) observed at the observation point i, and φ i s is the carrier phase [cycle] observed at the observation point i (λ Ρ i s is the true distance (geometric distance) between the artificial satellite s and the cycle slip detector 4, and N i s is an integer uncertain value (ambient). Dep i s is the ephemeris error, dt i is the clock offset of the cycle slip detector 4, dt s is the clock offset of the satellite s, and dtrp i s is the tropospheric delay of the satellite s observed at the observation point i. [m], dion i s is the ionospheric delay [m] of satellite s observed at observation point i, dM i s is the multipath [cycle] of satellite s observed at observation point i, and ε ρ is the code range An error [m] such as noise and ε φ indicate an error [cycle] such as carrier phase noise.

なお、データ収集時間間隔が1秒程度であれば、対流圏遅延量及び電離層遅延量の変化は無視できるものと考えられる。   If the data collection time interval is about 1 second, changes in tropospheric delay and ionospheric delay can be ignored.

また、本発明のサイクルスリップ検出装置4においては、サイクルスリップを検出するにあたって、「擬似距離最小二乗法」、「エフェメリスに基づく方法」を用いる。以下、これらの詳細について説明する。   Further, in the cycle slip detection device 4 of the present invention, the “pseudo-range least square method” and the “ephemeris-based method” are used to detect the cycle slip. Details of these will be described below.

「方式1:擬似距離最小二乗法を用いる場合」
上記の擬似距離を最小二乗法程式で近似した値は、以下の式で表される。
“Method 1: When using pseudorange least squares”
A value obtained by approximating the pseudo distance by the least square method is expressed by the following equation.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

また、上記の(3)式をサイクル単位に変換し(2)式より引くと以下の式のようになる。   Further, when the above equation (3) is converted into cycle units and subtracted from the equation (2), the following equation is obtained.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

なお、この(4)式の左辺δ( )は、最小二乗法により近似した値と真値との誤差(モデル誤差)を示している。   Note that the left side δ () of the equation (4) indicates an error (model error) between the value approximated by the least square method and the true value.

また、(4)式の近接データ間の差分(速度)は、(5’)式に示すようにサイクルスリップがなければ、整数不確定値は変化がないため差分はゼロになる。2個の収集サンプル間でサイクルスリップが発生した場合、整数不確定値が変化する。この際の整数変化値をns 1とすると以下の(5)式のようになる。 Further, the difference (velocity) between adjacent data in the equation (4) is zero if there is no cycle slip as shown in the equation (5 ′), and the integer uncertain value does not change. When a cycle slip occurs between two collected samples, the integer uncertainty value changes. If the integer change value at this time is n s 1 , the following equation (5) is obtained.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

ここで、各文字にある・は、速度を表している。人工衛星2までの距離ρの速度は、±1km/s程度にまでなる。   Here, “•” in each character represents speed. The speed of the distance ρ to the artificial satellite 2 is about ± 1 km / s.

この場合には、擬似距離の2次方程式最小二乗近似式で近似した距離ρを引いているため、距離ρの速度は本来の速度よりも遅くなる。   In this case, since the distance ρ approximated by the least square approximation of the quadratic equation of the pseudorange is subtracted, the speed of the distance ρ becomes slower than the original speed.

また、人工衛星時刻は、人工衛星2が原子時計を搭載しているため、10-11〜10-12 s/s程度の変化をし、1秒間で0.03〜0.0003m/sで変化する。さらに、原子時計の加速度変化はゼロである。 Further, since the satellite 2 is equipped with an atomic clock, the satellite time changes by about 10 −11 to 10 −12 s / s, and changes from 0.03 to 0.0003 m / s in 1 second. Furthermore, the acceleration change of the atomic clock is zero.

一方、サイクルスリップ検出装置4の受信部6に設けられた内部クロックは、10-6s/s程度の変化をするため、1秒間あたり3km/sで変化する。この内部クロックには、加速度成分も存在するため、この場合も、擬似距離の2次最小二乗近似で近似した値を引いているため、変化量は本来よりも少なくなる。 On the other hand, since the internal clock provided in the receiving unit 6 of the cycle slip detection device 4 changes about 10 −6 s / s, it changes at 3 km / s per second. The internal clock also includes an acceleration component. In this case, the value approximated by the second least square approximation of the pseudorange is also subtracted, so that the amount of change is smaller than the original amount.

また、マルチパスの速度変化に関しては、観測地点から見た人工衛星2の動きはゆっくりしたものであり、仰角が1度変化するのには数分以上を要し、1秒間での変化量は無視できるものである。   Regarding the multipath speed change, the movement of the artificial satellite 2 seen from the observation point is slow, and it takes several minutes or more for the elevation angle to change once, and the amount of change per second is It can be ignored.

このため、人工衛星、反射物、サイクルスリップ検出装置4の幾何学的関係は、1秒間では変化がないものとみなすことができ、幾何学的関係が変化しないため、マルチパスの速度成分はゼロとみなせる。   For this reason, the geometric relationship between the satellite, the reflector, and the cycle slip detection device 4 can be regarded as having no change in one second, and since the geometric relationship does not change, the multipath velocity component is zero. Can be considered.

いずれにしても、キャリア位相速度は、内部クロックの変化などがあるため、±数百m/sの値を取る可能性があるため、整数値変化を見つけることは困難である。   In any case, since the carrier phase speed has a change of the internal clock and the like, there is a possibility of taking a value of ± several hundreds m / s, so it is difficult to find an integer value change.

このため、本発明においては、整数値変化を明確にするため、以下の式に示すようにキャリア位相速度の差分(加速度)を求める。   For this reason, in the present invention, in order to clarify the change in the integer value, the difference (acceleration) of the carrier phase velocity is obtained as shown in the following equation.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

なお、上記の式におけるkは、データ収集の順番を示す。   Note that k in the above equation indicates the order of data collection.

(6)式に示すように、サイクルスリップが発生している場合には、整数値変化が現れる。また、人工衛星時刻の加速度成分は、原子時計を使っているためゼロとみなせる。   As shown in the equation (6), when a cycle slip occurs, an integer value change appears. The acceleration component of the satellite time can be regarded as zero because an atomic clock is used.

また、人工衛星の距離の加速度は、0.019/s2を超えない(GPS Standard Positioning Service performance, 2001)とされており、サイクルスリップ検出装置側のノイズは、1cm/s2以下(例0.0075m/s2)である。 The acceleration of the satellite distance does not exceed 0.019 / s 2 (GPS Standard Positioning Service performance, 2001), and the noise on the cycle slip detector side is 1 cm / s 2 or less (eg 0.0075 m / s). s 2 ).

一方、サイクルスリップ検出装置4のクロックの加速度は、使用しているクロック(TCXO,OCXO、Rb,Cs)により異なる。RbやCsを使った場合、クロックの加速度はゼロとみなせる。TCXOを使った場合、加速度は、1×10-6m/s2程度で変化する。1分間では、0.0006m/s2の変化となり、ほぼ一定とみなせる。OCXOについては、TCXOよりも温度特性・短期安定度が良好であるため、1分間で一定とみなせる。 On the other hand, the acceleration of the clock of the cycle slip detection device 4 varies depending on the clock used (TCXO, OCXO, Rb, Cs). When Rb or Cs is used, the clock acceleration can be regarded as zero. When using TCXO, the acceleration changes at about 1 × 10 -6 m / s 2 . In 1 minute, it becomes a change of 0.0006m / s 2 and can be regarded as almost constant. Since OCXO has better temperature characteristics and short-term stability than TCXO, it can be considered constant for 1 minute.

以上のことから、(6)式及び(6’)式から過去数分間(例1分間)の加速度平均値を引くと次のようになる。なお過去数分間の平均は[aφ]1で表す。 From the above, when the acceleration average value for the past several minutes (example 1 minute) is subtracted from the equations (6) and (6 ′), the following results. The average for the past several minutes is represented by [aφ] 1 .

Figure 0004322829
Figure 0004322829

サイクルスリップが発生している場合は、(7)式に示すように整数倍の変化が出る。しかしながら、この際、サイクルスリップ検出装置の内部クロックが大きく変動している、あるいはクロックノイズをサイクルスリップと判定してしまう可能性がある。これを防止するため、人工衛星sとは別の人工衛星u(例えば、2b)との差を取ることにより、上記の結果がクロックノイズによるものであるのか、人工衛星sに発生した固有のサイクルスリップ現象であるのかを判別することができる。   When cycle slip has occurred, a change of an integral multiple appears as shown in the equation (7). However, at this time, there is a possibility that the internal clock of the cycle slip detection device fluctuates greatly, or that the clock noise is determined as a cycle slip. In order to prevent this, by taking a difference from an artificial satellite u (for example, 2b) different from the artificial satellite s, whether the above result is due to clock noise or a unique cycle generated in the artificial satellite s. It is possible to determine whether it is a slip phenomenon.

また、この際、人工衛星間の減算は、上記の(2)式あるいは(4)式の段階で行っても同じ結果となる。   At this time, the same result can be obtained even if the subtraction between the artificial satellites is performed at the stage of the above formula (2) or (4).

また、サイクルスリップが発生しているか否かの判定は、ある閾値(例、0.75)を使用し、この閾値よりも大である場合にはサイクルスリップが発生していると判断する。   Whether or not a cycle slip has occurred is determined using a certain threshold value (eg, 0.75), and if it is greater than this threshold value, it is determined that a cycle slip has occurred.

なお、これにあたっては下記の(8)式を用いる。   In this case, the following equation (8) is used.

この式を用いることによりサイクルスリップが発生したと判断された場合、人工衛星sと人工衛星uに対応する(7)式の値をチェックし、サイクルスリップがどちら発生したかを判定する。   When it is determined that a cycle slip has occurred by using this equation, the value of equation (7) corresponding to the artificial satellite s and the artificial satellite u is checked to determine which cycle slip has occurred.

また、サイクルスリップが発生した場合に、サイクルスリップ検出装置4側の追尾が途絶え、データ3が定期的に出力されてこなくなる場合があり、キャリア位相データの収集時刻間隔が、設定した時刻間隔値よりも大である場合にサイクルスリップが発生したと判定する。   Further, when a cycle slip occurs, tracking on the cycle slip detection device 4 side may be interrupted, and data 3 may not be output periodically, and the collection time interval of carrier phase data is larger than the set time interval value. Is also large, it is determined that a cycle slip has occurred.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

「方式2:エフェメリス基づく人工衛星位置と精密測量観測点位置を用いる場合」
この方法においては、エフェメリスより人工衛星位置Xsと精密測量観測点位置X0を算出する。なお、これらの値で距離を表すと以下の式のようになる。
“Method 2: When using ephemeris-based satellite positions and precise surveying station positions”
In this method, we calculate the satellite position Xs and precision surveying observation point position X 0 from the ephemeris. In addition, when the distance is expressed by these values, the following formula is obtained.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

また、上記の(9)式をサイクル単位に変換し(2)式より引くと以下の式のようになる。   Further, when the above equation (9) is converted into cycle units and subtracted from the equation (2), the following equation is obtained.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

上記の(10)式の近接データ間の差分(速度)は、サイクルスリップが発生していなければ整数不確定値は変化がないため差分はゼロになる。例えば、2個の収集サンプル間でサイクルスリップが発生した場合、整数不確定値が変化する。この際の整数変化値をns 1とすると以下の(11)式のようになる。 The difference (velocity) between the proximity data of the above equation (10) is zero because the integer uncertain value does not change unless the cycle slip occurs. For example, when a cycle slip occurs between two collected samples, the integer uncertainty value changes. If the integer change value at this time is n s 1 , the following equation (11) is obtained.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

ここで、各文字にある・は、速度を表している。人工衛星時刻は、人工衛星2が原子時計を搭載しているため、10-11〜10-12s/s程度の変化をし、1秒間で0.03〜0.0003m/sで変化する。さらに、原子時計の加速度変化はゼロである。 Here, “•” in each character represents speed. Since the satellite 2 is equipped with an atomic clock, the satellite time changes from about 10 −11 to 10 −12 s / s and changes from 0.03 to 0.0003 m / s per second. Furthermore, the acceleration change of the atomic clock is zero.

一方、サイクルスリップ検出装置の内部クロックは、10-6s/s程度の変化をするため、1秒間あたり3km/sで変化する。この内部クロックには、加速度成分も存在するため、この場合も、擬似距離の2次最小二乗近似で近似した値を引いているため、変化量は本来よりも少なくなる。 On the other hand, since the internal clock of the cycle slip detection device changes about 10 −6 s / s, it changes at 3 km / s per second. The internal clock also includes an acceleration component. In this case, the value approximated by the second least square approximation of the pseudorange is also subtracted, so that the amount of change is smaller than the original amount.

また、マルチパスの速度変化に関しては、観測地点から見た人工衛星2の動きはゆっくりしたものであり、仰角が1度変化するのには数分以上を要し、1秒間での変化量は無視できるものである。   Regarding the multipath speed change, the movement of the artificial satellite 2 seen from the observation point is slow, and it takes several minutes or more for the elevation angle to change once, and the amount of change per second is It can be ignored.

このため、人工衛星、反射物、サイクルスリップ検出装置4の幾何学的関係は、1秒間では変化がないものとみなすことができ、幾何学的関係が変化しないため、マルチパスの速度成分はゼロとみなせる。   For this reason, the geometric relationship between the satellite, the reflector, and the cycle slip detection device 4 can be regarded as having no change in one second, and since the geometric relationship does not change, the multipath velocity component is zero. Can be considered.

いずれにしても、キャリア位相速度は、内部クロックの変化などがあるため、±数百m/sの値を取る可能性があるため、整数値変化を見つけることは困難である。   In any case, since the carrier phase speed has a change of the internal clock and the like, there is a possibility of taking a value of ± several hundreds m / s, so it is difficult to find an integer value change.

このため、本発明においては、整数値変化を明確にするため、以下の式に示すようにキャリア位相速度の差分(加速度)を求める。   For this reason, in the present invention, in order to clarify the change in the integer value, the difference (acceleration) of the carrier phase velocity is obtained as shown in the following equation.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

なお、上記の式におけるkは、データ収集の順番を示す。   Note that k in the above equation indicates the order of data collection.

(6)式に示すように、サイクルスリップが発生している場合には、整数値変化が現れる。また、人工衛星時刻の加速度成分は、原子時計を使っているためゼロとみなせる。   As shown in the equation (6), when a cycle slip occurs, an integer value change appears. The acceleration component of the satellite time can be regarded as zero because an atomic clock is used.

また、人工衛星の距離の加速度は、0.019/s2を超えない(GPS Standard Positioning Service performance, 2001)とされており、サイクルスリップ検出装置側のノイズは、1cm/s2以下(例0.0075m/s2)である。 The acceleration of the satellite distance does not exceed 0.019 / s 2 (GPS Standard Positioning Service performance, 2001), and the noise on the cycle slip detector side is 1 cm / s 2 or less (eg 0.0075 m / s). s 2 ).

一方、サイクルスリップ検出装置4のクロックの加速度は、使用しているクロック(TCXO,OCXO、Rb,Cs)により異なる。RbやCsを使った場合、クロックの加速度はゼロとみなせる。TCXOを使った場合、加速度は、1×10-6m/s2程度で変化する。1分間では、0.0006m/s2の変化となり、ほぼ一定とみなせる。OCXOについては、TCXOよりも温度特性・短期安定度が良好であるため、1分間で一定とみなせる。 On the other hand, the acceleration of the clock of the cycle slip detection device 4 varies depending on the clock used (TCXO, OCXO, Rb, Cs). When Rb or Cs is used, the clock acceleration can be regarded as zero. When using TCXO, the acceleration changes at about 1 × 10 -6 m / s 2 . In 1 minute, it becomes a change of 0.0006m / s 2 and can be regarded as almost constant. Since OCXO has better temperature characteristics and short-term stability than TCXO, it can be considered constant for 1 minute.

以上のことから、(12)式及び(12’)式から過去数分間(例1分間)の加速度平均値を引くと次のようになる。なお過去数分間の平均は[aφ]1で表す。 From the above, when the acceleration average value for the past several minutes (example 1 minute) is subtracted from the equations (12) and (12 ′), the following results. The average for the past several minutes is represented by [aφ] 1 .

Figure 0004322829
Figure 0004322829

サイクルスリップが発生している場合は、(13)式に示すように整数倍の変化が出る。しかしながら、この際、サイクルスリップ検出装置の内部クロックが大きく変動している、あるいはクロックノイズをサイクルスリップと判定してしまう可能性がある。これを防止するため、人工衛星sとは別の人工衛星u(例えば、2b)との差を取ることにより、上記の結果がクロックノイズによるものであるのか、人工衛星sに発生した固有のサイクルスリップ現象であるのかを判別することができる。   When cycle slip has occurred, a change of an integral multiple appears as shown in the equation (13). However, at this time, there is a possibility that the internal clock of the cycle slip detection device fluctuates greatly, or that the clock noise is determined as a cycle slip. In order to prevent this, by taking a difference from an artificial satellite u (for example, 2b) different from the artificial satellite s, whether the above result is due to clock noise or a unique cycle generated in the artificial satellite s. It is possible to determine whether it is a slip phenomenon.

また、この際、人工衛星間の減算は、上記の(2)式あるいは(4)式の段階で行っても同じ結果となる。   At this time, the same result can be obtained even if the subtraction between the artificial satellites is performed at the stage of the above formula (2) or (4).

また、サイクルスリップが発生しているか否かの判定は、ある閾値(例、0.75)を使用し、この閾値よりも大である場合にはサイクルスリップが発生していると判断する。   Whether or not a cycle slip has occurred is determined using a certain threshold value (eg, 0.75), and if it is greater than this threshold value, it is determined that a cycle slip has occurred.

なお、これにあたっては下記の(14)式を用いる。   In this case, the following equation (14) is used.

この式を用いることによりサイクルスリップが発生したと判断された場合、人工衛星sと人工衛星uに対応する(14)式の値をチェックし、サイクルスリップがどちら発生したかを判定する。   When it is determined that a cycle slip has occurred by using this equation, the value of equation (14) corresponding to the artificial satellite s and the artificial satellite u is checked to determine which cycle slip has occurred.

また、サイクルスリップが発生した場合に、サイクルスリップ検出装置4側の追尾が途絶え、データ3が定期的に出力されてこなくなる場合があり、キャリア位相データの収集時刻間隔が、設定した時刻間隔値よりも大である場合にサイクルスリップが発生したと判定する。   Further, when a cycle slip occurs, tracking on the cycle slip detection device 4 side may be interrupted, and data 3 may not be output periodically, and the collection time interval of carrier phase data is larger than the set time interval value. Is also large, it is determined that a cycle slip has occurred.

Figure 0004322829
Figure 0004322829

なお、擬似距離やエフェメリス等は受信部6により所定の時間間隔をもって定期的に出力され、観測時刻も同時に記録される。   The pseudo distance, ephemeris, and the like are periodically output by the receiving unit 6 at a predetermined time interval, and the observation time is recorded at the same time.

次に、図2を参照しつつ、上記のサイクルスリップ検出装置4によるサイクルスリップ検知処理の詳細について説明する。
前記のとおり、人工衛星2aとアンテナ部5の間に遮蔽物等が存在する場合、受信部6が人工衛星2aから送信されるデータを定期的に受信できなくなる場合がある。
Next, details of the cycle slip detection process by the cycle slip detection device 4 will be described with reference to FIG.
As described above, when there is a shield or the like between the artificial satellite 2a and the antenna unit 5, the receiving unit 6 may not be able to periodically receive data transmitted from the artificial satellite 2a.

したがって、演算部8は、観測対象となる人工衛星(例えば、2a)のキャリア位相の最新の観測時刻とその前の観測時刻(直近観測時刻)との差(観測間隔)を求め、判定部9は、所定の時間間隔値を記憶部7より読みだし、これと前記の観測間隔とを比較し(S11)、観測間隔が所定の時間間隔値より大である場合(S11:YES)、サイクルスリップが発生していると判定する(S20a)。   Accordingly, the calculation unit 8 obtains a difference (observation interval) between the latest observation time of the carrier phase of the artificial satellite to be observed (for example, 2a) and the previous observation time (most recent observation time), and the determination unit 9 Reads a predetermined time interval value from the storage unit 7 and compares it with the observation interval (S11). If the observation interval is greater than the predetermined time interval value (S11: YES), cycle slip Is determined to occur (S20a).

一方、観測間隔が所定の時間間隔値より大でない場合(S11:NO)、演算部8は、受信部6により出力された人工衛星2aの擬似距離(過去数回の観測分、本実施例では3回分)をn次の方程式(本実施例では2次方程式)により最小二乗近似曲線を算出し(S12)、これにより人工衛星2aの次の観測時刻(未来時刻)における擬似距離を推定すし(S13)、これに基づいて未来時刻におけるキャリア位相速度及び加速度を推定する(S14)。   On the other hand, when the observation interval is not larger than the predetermined time interval value (S11: NO), the calculation unit 8 displays the pseudorange of the artificial satellite 2a output by the reception unit 6 (for the past several observations, in this embodiment). (3 times) is calculated by a least square approximation curve by an nth order equation (secondary equation in this embodiment) (S12), thereby estimating a pseudorange at the next observation time (future time) of the artificial satellite 2a ( S13) Based on this, the carrier phase velocity and acceleration at the future time are estimated (S14).

また、人工衛星2aの加速度は常に算出されており、演算部8は、上記の加速度の推定値を算出すると、この値と過去の一定期間内における加速度との平均値を算出する(S15)。   Further, the acceleration of the artificial satellite 2a is always calculated, and when the calculation unit 8 calculates the estimated value of the acceleration, the calculation unit 8 calculates an average value of this value and the acceleration in a past fixed period (S15).

未来時刻における加速度が推定され、当該時刻となると、演算部8は、キャリア位相加速度の実測値(観測値)と上記の平均値との差分を算出する(S16)。   The acceleration at the future time is estimated, and when the time comes, the calculation unit 8 calculates the difference between the measured value (observed value) of the carrier phase acceleration and the above average value (S16).

次に、演算部8は、他の人工衛星(例えば2b)に関しても上記のS12からS16と同様の処理を行い、人工衛星2bにおけるキャリア位相加速度の実測値と平均値との差分を算出し(S17)、判定部9は、人工衛星2aにおける差分と人工衛星2bにおける差分との差(なお、以降の説明においては、これを“人工衛星間差分差”と呼称する)を算出し(S17)、所定の閾値を記憶部7から読み出し、この閾値と人工衛星間差分差とを比較し(S18)、人工衛星間差分差が閾値より大でない場合(S18:NO)は、これが受信部6の内部クロックの変位によるものと判断し、サイクルスリップは発生していないと判定する(S20b)。   Next, the calculation unit 8 performs the same processing as S12 to S16 on other artificial satellites (for example, 2b), and calculates the difference between the measured value and the average value of the carrier phase acceleration in the artificial satellite 2b ( S17), the determination unit 9 calculates a difference between the difference in the artificial satellite 2a and the difference in the artificial satellite 2b (in the following description, this is referred to as “difference difference between artificial satellites”) (S17). Then, the predetermined threshold value is read from the storage unit 7 and this threshold value and the difference difference between the artificial satellites are compared (S18). If the difference difference between the artificial satellites is not larger than the threshold value (S18: NO), It is determined that this is due to the displacement of the internal clock, and it is determined that no cycle slip has occurred (S20b).

一方、人工衛星間差分差が閾値より大である場合(S18:YES)、人工衛星2a(S人工衛星)と2b(U人工衛星)のそれぞれにおける差分(キャリア位相加速度の観測値と平均値との差分)と閾値とを比較し(S19)、人工衛星2aの差分が閾値より大である場合(S19:S人工衛星)は、この人工衛星2aにおいてサイクルスリップが発生していると判定し、また、人工衛星2bの差分が閾値より大である場合(S19:U人工衛星)は、この人工衛星2bにおいてサイクルスリップが発生していると判定する。このように本実施例においてはサイクルスリップが発生した人工衛星を確実に特定できる。   On the other hand, when the difference difference between the artificial satellites is larger than the threshold (S18: YES), the difference (observed value and average value of the carrier phase acceleration) in each of the artificial satellites 2a (S artificial satellite) and 2b (U artificial satellite). ) And the threshold (S19), and if the difference of the artificial satellite 2a is larger than the threshold (S19: S artificial satellite), it is determined that a cycle slip has occurred in the artificial satellite 2a, When the difference of the artificial satellite 2b is larger than the threshold (S19: U artificial satellite), it is determined that a cycle slip has occurred in the artificial satellite 2b. As described above, in this embodiment, it is possible to reliably identify the artificial satellite in which the cycle slip has occurred.

図3は、本発明の第2の実施例(実施例2)に係るサイクルスリップ検出装置4の処理動作を示す図である。
上記の実施例1(図1)においては、擬似距離に基づいて加速度平均値を算出する場合を示したが、これには前記のとおりエフェメリスを用いることもできる。以下、その詳細について説明する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the processing operation of the cycle slip detection device 4 according to the second embodiment (second embodiment) of the present invention.
In the first embodiment (FIG. 1), the case where the average acceleration value is calculated based on the pseudo distance has been shown. However, as described above, the ephemeris can also be used. The details will be described below.

S21において上記の観測間隔が時間間隔値より大であると、演算部8は、記憶部7から数式を読み出し、人工衛星2aのエフェメリスに基づいてこの人工衛星2aの位置が算出し(S22)、この人工衛星の位置と観測点(サイクルスリップ検出装置4の位置)との距離を算出する(S24)。   If the observation interval is larger than the time interval value in S21, the calculation unit 8 reads the mathematical expression from the storage unit 7, calculates the position of the artificial satellite 2a based on the ephemeris of the artificial satellite 2a (S22), The distance between the position of the artificial satellite and the observation point (the position of the cycle slip detection device 4) is calculated (S24).

次に、前記の距離に基づいて人工衛星2aの次の観測時刻(未来時刻)におけるキャリア位相速度及び加速度を推定する(S24)。   Next, the carrier phase velocity and acceleration at the next observation time (future time) of the artificial satellite 2a are estimated based on the distance (S24).

なお、以降のS25からS30までの処理は、実施例1のS15からS20までの処理と同様であるため説明は省略する。   Note that the subsequent processing from S25 to S30 is the same as the processing from S15 to S20 in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図4は、本発明の第3の実施例(実施例3)に係るサイクルスリップ検出装置4の処理動作を示す図である。
上記の実施例1(図2)においては、加速度平均値の差分を算出した後に、人工衛星間差分差を算出し、これに基づいてサイクルスリップが発生しているか否かの判定を行っていたが、本実施例においては、キャリア位相角度と加速度平均値との差分に基づいて判定を行う。以下、その詳細について説明する。なお、本図(図4)のS41からS46までの処理は、実施例1のS11からS16までの処理と同様であるため説明は省略する。
FIG. 4 is a diagram showing the processing operation of the cycle slip detection device 4 according to the third example (Example 3) of the present invention.
In the first embodiment (FIG. 2), after calculating the difference between the acceleration average values, the difference between the satellites is calculated, and based on this, it is determined whether or not cycle slip has occurred. However, in this embodiment, the determination is performed based on the difference between the carrier phase angle and the average acceleration value. The details will be described below. In addition, since the process from S41 to S46 of this figure (FIG. 4) is the same as the process from S11 to S16 of Example 1, description is abbreviate | omitted.

S46おいてキャリア位相加速度の実測値と加速度平均値との差分が計算されると、判定部9は、記憶部7から所定の閾値を読み出し、この閾値と前記の差分とを比較し(S47)、差分が閾値より大でない場合(S47:NO)は、サイクルスリップが判定していないと判定する(S59b)。   When the difference between the measured value of the carrier phase acceleration and the average acceleration value is calculated in S46, the determination unit 9 reads a predetermined threshold value from the storage unit 7, and compares this threshold value with the difference (S47). When the difference is not greater than the threshold value (S47: NO), it is determined that the cycle slip has not been determined (S59b).

一方、上記の差分が閾値より大である場合、他の人工衛星(例えば、2b)に関してもS42からS46と同様の処理を行い、判定部9は、他の人工衛星におけるキャリア位相の差分と前記の閾値とを比較し(S48)、差分が閾値より大でない場合(S48:NO)は、これが受信部6の内部クロックの変位によるものと判断し、サイクルスリップは発生していないと判定する(S49b)。   On the other hand, when the above difference is larger than the threshold, the same processing as S42 to S46 is performed for other artificial satellites (for example, 2b), and the determination unit 9 determines the difference between the carrier phase difference in the other artificial satellites and the aforementioned If the difference is not greater than the threshold (S48: NO), it is determined that this is due to the displacement of the internal clock of the receiver 6, and it is determined that no cycle slip has occurred (S48: NO). S49b).

一方、上記の差分が閾値より大である場合(S48:YES)は、サイクルスリップが発生していると判定する(S6a)。   On the other hand, when the difference is larger than the threshold (S48: YES), it is determined that a cycle slip has occurred (S6a).

図5は、本発明の第4の実施例(実施例4)に係るサイクルスリップ検出装置4の処理動作を示す図である。
上記の実施例3(図4)においては、擬似距離に基づいて加速度平均値を算出し、キャリア位相角度と加速度平均値との差分に基づいて判定を行う場合を示したが、この方法は、本図(図5)に示すように、エフェメリスに基づいて加速度平均値を算出する場合にも適用できる。
FIG. 5 is a diagram showing the processing operation of the cycle slip detection device 4 according to the fourth example (Example 4) of the present invention.
In the above-described embodiment 3 (FIG. 4), the acceleration average value is calculated based on the pseudo distance and the determination is performed based on the difference between the carrier phase angle and the acceleration average value. As shown in FIG. 5 (FIG. 5), the present invention can also be applied to the case where the average acceleration value is calculated based on the ephemeris.

なお、本図のS51からS56までの処理は、実施例2(図3)のS21からS26までの処理と同様であり、S57からS59までの処理は、実施例3のS47からS49までの処理と同様であるため説明は省略する。   The processing from S51 to S56 in this figure is the same as the processing from S21 to S26 in the second embodiment (FIG. 3), and the processing from S57 to S59 is the processing from S47 to S49 in the third embodiment. Since it is the same as that of FIG.

以上のとおり本発明によれば、三重差をとるなどの方法を用いずとも、最小約19cmのサイクルスリップを効率的且つ確実に検出可能となり、キャリア位相を用いた精密な測量を継続的に行うことが可能となる。   As described above, according to the present invention, a cycle slip of a minimum of about 19 cm can be efficiently and reliably detected without using a method such as taking a triple difference, and precise survey using a carrier phase is continuously performed. It becomes possible.

また、サイクルスリップを検出することにより、サイクルスリップにより好ましくない影響を与えられたデータの排除・修正を行うことが可能となり、測位の信頼性と精度を向上させることが可能となる。   Further, by detecting the cycle slip, it is possible to eliminate and correct data that is adversely affected by the cycle slip, and it is possible to improve the reliability and accuracy of positioning.

なお、上記のようなサイクルスリップ検出装置を用いるサイクルスリップ検出方法も本発明の範囲に含まれる。   Note that a cycle slip detection method using the cycle slip detection apparatus as described above is also included in the scope of the present invention.

本発明の実施例1に係る全地球測位システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the global positioning system which concerns on Example 1 of this invention. 図1のサイクルスリップ検出装置の処理動作を示す図である。It is a figure which shows the processing operation of the cycle slip detection apparatus of FIG. 本発明の実施例2に係るサイクルスリップ検出装置の処理動作を示す図である。It is a figure which shows the processing operation of the cycle slip detection apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係るサイクルスリップ検出装置の処理動作を示す図である。It is a figure which shows the processing operation of the cycle slip detection apparatus which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係るサイクルスリップ検出装置の処理動作を示す図である。It is a figure which shows the processing operation of the cycle slip detection apparatus which concerns on Example 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…全地球測位システム、2…人工衛星、3…データ、4…サイクルスリップ検出装置、5…アンテナ部、6…受信部、7…記憶部、8…演算部、9…判定部、10…入出力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Global positioning system, 2 ... Artificial satellite, 3 ... Data, 4 ... Cycle slip detection apparatus, 5 ... Antenna part, 6 ... Reception part, 7 ... Memory | storage part, 8 ... Calculation part, 9 ... Determination part, 10 ... Input / output section

Claims (8)

複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出装置であって、
観測対象である人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、該擬似距離に基づいて前記未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求める第1の演算手段と、
前記観測対象である人工衛星とは別の人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、該擬似距離に基づいて前記未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求める第2の演算手段と、
前記第1の演算手段により求められた前記観測対象である人工衛星における差分と前記第2の演算手段により求められた前記別の人工衛星における差分との差である人工衛星間差分差を求める第3の演算手段と、
前記人工衛星間差分差と所定の閾値とを比較する第1の比較手段と、
前記人工衛星間差分差が前記閾値より大である場合に前記観測対象である人工衛星と前記別の人工衛星のそれぞれにおける差分と所定の閾値とを比較する第2の比較手段と、
前記観測対象である人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該観測対象である人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定し、前記別の人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該別の人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定する判定手段と
を有することを特徴とするサイクルスリップ検出装置。
A cycle slip detection device for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of satellites,
The pseudo-range in the past of the artificial satellite to be observed is approximated by a least-squares equation using an nth-order equation, thereby estimating the pseudo-range at the future time, and estimating the carrier phase acceleration at the future time based on the pseudo-range, A first calculation means for calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range, and obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value;
A pseudo-range in the past of an artificial satellite different from the observation target artificial satellite is approximated by a least-squares equation by an nth-order equation, thereby estimating a pseudo-range at a future time, and based on the pseudo-distance at the future time A second computing means for estimating a carrier phase acceleration, calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range, and obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value;
A first inter-satellite difference difference, which is a difference between the difference in the observation target artificial satellite obtained by the first arithmetic means and the difference in the second artificial satellite obtained by the second arithmetic means. 3 computing means;
First comparison means for comparing the difference between the satellites with a predetermined threshold;
A second comparison means for comparing a difference between each of the artificial satellite to be observed and the other artificial satellite and a predetermined threshold when the difference between the artificial satellites is larger than the threshold;
When the difference in the observation target artificial satellite is larger than a predetermined threshold, it is determined that a cycle slip has occurred in the observation target artificial satellite, and the difference in the other artificial satellite is larger than the predetermined threshold. A cycle slip detection device, comprising: a determination unit that determines that a cycle slip has occurred in the other artificial satellite when the size is larger.
複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出装置であって、
観測対象である人工衛星の軌道に関する情報であるエフェメリスに基づいて該人工衛星までの距離を算出し、該距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求める第1の演算手段と、
前記観測対象である人工衛星とは別の人工衛星のエフェメリスに基づいて該人工衛星までの距離を算出し、該距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求める第2の演算手段と、
前記第1の演算手段により求められた前記観測対象である人工衛星における差分と前記第2の演算手段により求められた前記別の人工衛星における差分との差である人工衛星間差分差を求める第3の演算手段と、
前記人工衛星間差分差と所定の閾値とを比較する第1の比較手段と、
前記人工衛星間差分差が前記閾値より大である場合に前記観測対象である人工衛星と前記別の人工衛星のそれぞれにおける差分と所定の閾値とを比較する第2の比較手段と、
前記観測対象である人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該観測対象である人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定し、前記別の人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該別の人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定する判定手段と
を有することを特徴とするサイクルスリップ検出装置。
A cycle slip detection device for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of satellites,
A distance to the satellite is calculated based on the ephemeris that is information on the orbit of the artificial satellite to be observed, a carrier phase acceleration at a future time is estimated based on the distance, and a predetermined time range of the carrier phase acceleration A first calculation means for calculating a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value;
A distance to the artificial satellite is calculated based on an ephemeris of an artificial satellite different from the observation target artificial satellite, a carrier phase acceleration at a future time is estimated based on the distance, and a predetermined carrier phase acceleration is determined. A second calculating means for calculating an average value within a time range and obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value;
A first inter-satellite difference difference, which is a difference between the difference in the observation target artificial satellite obtained by the first arithmetic means and the difference in the second artificial satellite obtained by the second arithmetic means. 3 computing means;
First comparison means for comparing the difference between the satellites with a predetermined threshold;
A second comparing means for comparing a difference between each of the artificial satellite to be observed and the other artificial satellite and a predetermined threshold when the difference between the artificial satellites is larger than the threshold;
When the difference in the observation target artificial satellite is larger than a predetermined threshold, it is determined that a cycle slip has occurred in the observation target artificial satellite, and the difference in the other artificial satellite is larger than the predetermined threshold. A cycle slip detection device, comprising: a determination unit that determines that a cycle slip has occurred in the other artificial satellite when the size is larger.
複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出装置であって、
観測対象である人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、該擬似距離に基づいて前記未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求め、該差分と所定の閾値とを比較する第1の比較手段と、
差分が前記閾値より大である場合に前記観測対象である人工衛星とは別の人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、該擬似距離に基づいて前記未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求め、該差分と所定の閾値とを比較する第2の比較手段と、
前記第2の比較手段により求められた差分が前記閾値以下である場合にサイクルスリップが発生していると判定する判定手段と
を有することを特徴とするサイクルスリップ検出装置。
A cycle slip detection device for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of satellites,
The pseudo-range in the past of the artificial satellite to be observed is approximated by a least-squares equation using an nth-order equation, thereby estimating the pseudo-range at the future time, and estimating the carrier phase acceleration at the future time based on the pseudo-range, A first comparison for calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range, obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value, and comparing the difference with a predetermined threshold value Means,
When the difference is larger than the threshold value, the pseudo distance in the past of an artificial satellite different from the observation target artificial satellite is approximated by the least-squares equation by an nth order equation, thereby estimating the pseudo distance at a future time, The carrier phase acceleration at the future time is estimated based on the pseudo distance, the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range is calculated, and the difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value And a second comparison means for comparing the difference with a predetermined threshold;
A cycle slip detection apparatus comprising: a determination unit that determines that a cycle slip has occurred when a difference obtained by the second comparison unit is equal to or less than the threshold value.
複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出装置であって、
観測対象である人工衛星のエフェメリスに基づいて該人工衛星までの距離を算出し、該距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求め、該差分と所定の閾値とを比較する第1の比較手段と、
差分が前記閾値より大である場合に前記観測対象である人工衛星とは別の人工衛星のエフェメリスに基づいて該人工衛星までの距離を算出し、該距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求め、該差分と所定の閾値とを比較する第2の比較手段と、
前記第2の比較手段により求められた差分が前記閾値以下である場合にサイクルスリップが発生していると判定する判定手段と
を有することを特徴とするサイクルスリップ検出装置。
A cycle slip detection device for detecting a cycle slip generated in a global positioning system including a plurality of satellites,
The distance to the satellite is calculated based on the ephemeris of the satellite to be observed, the carrier phase acceleration at a future time is estimated based on the distance, and the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range is calculated. Calculating, calculating a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value, and comparing the difference with a predetermined threshold;
When the difference is larger than the threshold value, the distance to the satellite is calculated based on the ephemeris of the satellite different from the observation target satellite, and the carrier phase acceleration at the future time is calculated based on the distance. Estimating, calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range, obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value, and comparing the difference with a predetermined threshold value. Two comparison means;
A cycle slip detection apparatus comprising: a determination unit that determines that a cycle slip has occurred when a difference obtained by the second comparison unit is equal to or less than the threshold value.
複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出方法であって、
観測対象である人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、該擬似距離に基づいて前記未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求める第1の演算工程と、
前記観測対象である人工衛星とは別の人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、該擬似距離に基づいて前記未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求める第2の演算工程と、
前記第1の演算工程において求められた前記観測対象である人工衛星における差分と前記第2の演算工程において求められた前記別の人工衛星における差分との差である人工衛星間差分差を求める第3の演算工程と、
前記人工衛星間差分差と所定の閾値とを比較する第1の比較工程と、
前記人工衛星間差分差が前記閾値より大である場合に前記観測対象である人工衛星と前記別の人工衛星のそれぞれにおける差分と所定の閾値とを比較する第2の比較工程と、
前記観測対象である人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該観測対象である人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定し、前記別の人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該別の人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定する判定工程と
を有することを特徴とするサイクルスリップ検出方法。
A cycle slip detection method for detecting a cycle slip occurring in a global positioning system including a plurality of satellites,
The pseudo-range in the past of the artificial satellite to be observed is approximated by a least-squares equation using an nth-order equation, thereby estimating the pseudo-range at the future time, and estimating the carrier phase acceleration at the future time based on the pseudo-range, A first calculation step of calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range, and obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value;
A pseudo-range in the past of an artificial satellite different from the observation target artificial satellite is approximated by a least-squares equation by an nth-order equation, thereby estimating a pseudo-range at a future time, and based on the pseudo-distance at the future time A second calculation step of estimating the carrier phase acceleration, calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range, and obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value;
A first inter-satellite difference difference that is a difference between the difference in the observation target artificial satellite obtained in the first calculation step and the difference in the second artificial satellite obtained in the second calculation step is obtained. 3 calculation steps;
A first comparison step of comparing the difference between the satellites with a predetermined threshold;
A second comparison step of comparing a difference between each of the artificial satellite to be observed and the other artificial satellite and a predetermined threshold when the difference between the artificial satellites is greater than the threshold;
When the difference in the observation target artificial satellite is larger than a predetermined threshold, it is determined that a cycle slip has occurred in the observation target artificial satellite, and the difference in the other artificial satellite is larger than the predetermined threshold. A cycle slip detection method for determining that a cycle slip has occurred in the other artificial satellite when it is large.
複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出方法であって、
観測対象である人工衛星の軌道に関する情報であるエフェメリスに基づいて該人工衛星までの距離を算出し、該距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求める第1の演算工程と、
前記観測対象である人工衛星とは別の人工衛星のエフェメリスに基づいて該人工衛星までの距離を算出し、該距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求める第2の演算工程と、
前記第1の演算工程において求められた前記観測対象である人工衛星における差分と前記第2の演算工程において求められた前記別の人工衛星における差分との差である人工衛星間差分差を求める第3の演算工程と、
前記人工衛星間差分差と所定の閾値とを比較する第1の比較工程と、
前記人工衛星間差分差が前記閾値より大である場合に前記観測対象である人工衛星と前記別の人工衛星のそれぞれにおける差分と所定の閾値とを比較する第2の比較工程と、
前記観測対象である人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該観測対象である人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定し、前記別の人工衛星における差分が所定の閾値より大である場合に該別の人工衛星においてサイクルスリップが発生していると判定する判定工程と
を有することを特徴とするサイクルスリップ検出方法。
A cycle slip detection method for detecting a cycle slip occurring in a global positioning system including a plurality of satellites,
A distance to the satellite is calculated based on the ephemeris that is information on the orbit of the artificial satellite to be observed, a carrier phase acceleration at a future time is estimated based on the distance, and a predetermined time range of the carrier phase acceleration A first calculation step for calculating a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value;
A distance to the artificial satellite is calculated based on an ephemeris of an artificial satellite different from the observation target artificial satellite, a carrier phase acceleration at a future time is estimated based on the distance, and a predetermined carrier phase acceleration is determined. A second calculation step of calculating an average value within a time range and obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value;
A first inter-satellite difference difference that is a difference between the difference in the observation target artificial satellite obtained in the first calculation step and the difference in the second artificial satellite obtained in the second calculation step is obtained. 3 calculation steps;
A first comparison step of comparing the difference between the satellites with a predetermined threshold;
A second comparison step of comparing a difference between each of the artificial satellite to be observed and the other artificial satellite and a predetermined threshold when the difference between the artificial satellites is greater than the threshold;
When the difference in the observation target artificial satellite is larger than a predetermined threshold, it is determined that a cycle slip has occurred in the observation target artificial satellite, and the difference in the other artificial satellite is larger than the predetermined threshold. A cycle slip detection method for determining that a cycle slip has occurred in the other artificial satellite when it is large.
複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出方法であって、
観測対象である人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、該擬似距離に基づいて前記未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求め、該差分と所定の閾値とを比較する第1の比較工程と、
差分が前記閾値より大である場合に前記観測対象である人工衛星とは別の人工衛星の過去における擬似距離をn次の方程式により最小二乗近似し、これにより未来時刻における擬似距離を推定し、該擬似距離に基づいて前記未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求め、該差分と所定の閾値とを比較する第2の比較工程と、
前記第2の比較工程において求められた差分が前記閾値以下である場合にサイクルスリップが発生していると判定する判定工程と
を有することを特徴とするサイクルスリップ検出方法。
A cycle slip detection method for detecting a cycle slip occurring in a global positioning system including a plurality of satellites,
The pseudo-range in the past of the artificial satellite to be observed is approximated by a least-squares equation using an nth-order equation, thereby estimating the pseudo-range at the future time, and estimating the carrier phase acceleration at the future time based on the pseudo-range, A first comparison for calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range, obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value, and comparing the difference with a predetermined threshold value Process,
When the difference is larger than the threshold value, the pseudo distance in the past of an artificial satellite different from the observation target artificial satellite is approximated by the least-squares equation by an nth order equation, thereby estimating the pseudo distance at a future time, The carrier phase acceleration at the future time is estimated based on the pseudo distance, the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range is calculated, and the difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value And a second comparison step for comparing the difference with a predetermined threshold value;
And a determination step of determining that a cycle slip has occurred when the difference obtained in the second comparison step is equal to or less than the threshold value.
複数個の人工衛星を含む全地球測位システムにおいて発生するサイクルスリップを検出するためのサイクルスリップ検出方法であって、
観測対象である人工衛星のエフェメリスに基づいて該人工衛星までの距離を算出し、該距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求め、該差分と所定の閾値とを比較する第1の比較工程と、
差分が前記閾値より大である場合に前記観測対象である人工衛星とは別の人工衛星のエフェメリスに基づいて該人工衛星までの距離を算出し、該距離に基づいて未来時刻におけるキャリア位相加速度を推定し、該キャリア位相加速度の所定の時間範囲内における平均値を算出し、前記時刻におけるキャリア位相加速度の実測値と前記平均値との差分を求め、該差分と所定の閾値とを比較する第2の比較工程と、
前記第2の比較工程において求められた差分が前記閾値以下である場合にサイクルスリップが発生していると判定する判定工程と
を有することを特徴とするサイクルスリップ検出方法。
A cycle slip detection method for detecting a cycle slip occurring in a global positioning system including a plurality of satellites,
The distance to the satellite is calculated based on the ephemeris of the satellite to be observed, the carrier phase acceleration at a future time is estimated based on the distance, and the average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range is calculated. A first comparison step of calculating, obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value, and comparing the difference with a predetermined threshold;
When the difference is larger than the threshold value, the distance to the satellite is calculated based on the ephemeris of the satellite different from the observation target satellite, and the carrier phase acceleration at the future time is calculated based on the distance. Estimating, calculating an average value of the carrier phase acceleration within a predetermined time range, obtaining a difference between the measured value of the carrier phase acceleration at the time and the average value, and comparing the difference with a predetermined threshold value. 2 comparison steps;
And a determination step of determining that a cycle slip has occurred when the difference obtained in the second comparison step is equal to or less than the threshold value.
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