JP4330752B2 - 位置検出システム、計算機センタ、ターゲット装置および位置管理センタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して自身の絶対位置を計測するための位置検出システムに関し、特に広域において高精度の測位が可能な位置検出システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は例えば、特開平８−１２９０６２号公報に掲載された、ＧＰＳによって自己の位置を標定する従来の位置検出システムの概念を示す構成図である。図において、ＳはＧＰＳ衛星であり、ＡはこのＧＰＳ衛星Ｓを利用して自己の位置標定が可能な自己局である。Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎはそれぞれ、あらかじめ分かっている自身の真の位置とＧＰＳ測定値との誤差（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１），（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２），…，（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を求める基準局であり、この基準局中の１つ（例えば基準局Ｂ１）では、それらの誤差（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を平均化し、自己局Ａの測定した自己位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を補正するための補正値（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）を生成している。
【０００３】
また、自己局Ａ内において、１１はＧＰＳ衛星Ｓからの電波を受信し、それを利用して自己局Ａの自己位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を測定することができるＧＰＳ受信機である。１２はこのＧＰＳ受信機１１にて測定された自己局Ａの自己位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）に対して補正を行い、正しい位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める演算部であり、１３は各基準局Ｂ１〜Ｂｎ中の１つ、図示の例では基準局Ｂ１との間で信号の送受信を行う送受信機である。
【０００４】
さらに、各基準局Ｂ１〜Ｂｎ内において、２１はＧＰＳ衛星Ｓからの電波を受信し、それを利用して各基準局Ｂ１〜Ｂｎのそれぞれの位置を測定することができるＧＰＳ受信機である。２２はこのＧＰＳ受信機２１にて測定された各基準局Ｂ１〜Ｂｎの測定位置と、あらかじめ分かっている各基準局Ｂ１〜Ｂｎの真の位置との誤差（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を計算する演算部であり、２３は基準局の１つと他の基準局との間、例えば基準局Ｂ１と基準局Ｂ２〜Ｂｎとの間で、信号の送受信を行う送受信機である。
【０００５】
なお、基準局Ｂ１の演算部２２は、自局の誤差（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）の計算を行うとともに、各基準局Ｂ１〜Ｂｎの誤差（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を平均化して、自己局Ａの測定した自己位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）の補正値（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）も計算している。また、基準局Ｂ１の送受信機２３はこのようにして得られた補正値（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）の、自己局Ａへの送信も行っている。
【０００６】
次に動作について説明する。
自己局ＡがそのＧＰＳ受信機１１により、自局の位置データ（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を測定する。そして、この測定データ（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を演算部１２に入力するともに、基準局Ｂ１に対して送受信機１３を用いて補正データの送信を要求する。
【０００７】
この要求を受けた基準局Ｂ１は、内蔵するＧＰＳ受信機２１を用いて自局の位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を測定し、演算部２２にてその自局の位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と、あらかじめ記憶されている自局の真の位置データ（Ｘ１１，Ｙ１１，Ｚ１１）との差分データ、すなわち誤差データ（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）を求める。また、そのとき基準局Ｂ１は送受信機２３より、他の基準局Ｂ２〜Ｂｎに対して指示を出し、それぞれの誤差データ（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）の送信を要求する。
【０００８】
各基準局Ｂ２〜Ｂｎではこの要求を、それぞれの送受信機２３にて受信すると、それぞれのＧＰＳ受信機２１を用いて自局の位置データ（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）〜（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）を測定し、得られた位置データ（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）〜（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）と、記憶されている各基準局Ｂ２〜Ｂｎの真の位置データ（Ｘ１２，Ｙ１２，Ｚ１２）〜（Ｘ１ｎ，Ｙ１ｎ，Ｚ１ｎ）との誤差データ（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を算出する。各基準局Ｂ２〜Ｂｎではこのようにして得られた誤差データ（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）をそれぞれの送受信機２３より基準局Ｂ１に向けて送信する。
【０００９】
基準局Ｂ１では他の基準局Ｂ２〜Ｂｎからの誤差データ（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を送受信機２３で受信し、それを演算部２２に送る。演算部２２では、計算しておいた自局の誤差データ（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）と、受信した他の基準局Ｂ２〜Ｂｎの誤差データ（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）との平均値（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）を算出する。基準局Ｂ１はこの平均化された誤差データを補正データとして、その送受信機２３により自己局Ａに送信する。
【００１０】
自己局Ａでは、この基準局Ｂ１からの補正データ（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）を送受信機１３で受信して演算部１２に入力する。演算部１２はこの補正データ（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）が入力されると、それに基づいて、先に測定されている自己局Ａの測定位置データ（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）の誤差を補正して、自己局Ａの正しい位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。これによって、自己局Ａの位置標定をより高精度で行うことができる。
【００１１】
なお、この他にもこのような従来の位置検出システムに関連する記載のある文献としては、例えば、特開平１０−６２５１４号公報、特開平９−６１５０９号公報、特開平９−７２９５１号公報などがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の位置検出システムは以上のように構成されているので、各基準局Ｂ１〜Ｂｎの位置とＧＰＳ測定値との誤差を平均化して求めた補正値に基づいて、自己局Ａの測定位置を補正してその位置を求めるものであり、従って、補正量は複数の基準局Ｂ１〜Ｂｎを結ぶ多角形の内部において線形に変化しており、誤差を１つの基準局、例えば基準局Ｂ１において平均化している従来の方式では、その誤差を完全に除去することは困難であり、誤差がなお存在することになるという課題があった。
【００１３】
また、広い地域において実現する場合、補正値を求める基準局Ｂ１〜Ｂｎのグループを複数構成する必要があるが、従来の方式では対応することができず、さらに、自己局Ａの位置をセンタ側（図１１の例では、誤差を平均化して補正値を算出している、１つの基準局、例えば基準局Ｂ１）においてはそれを知る手段がなく、センタ側での位置管理ができないなどの課題もあった。
【００１４】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、広域における位置検出を高精度で行うことができ、センタ側にてターゲット装置（自己局）の位置を管理することのできる、ＧＰＳを用いた位置検出システムを得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位置検出システムは、ＧＰＳ衛星から航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能を持ち、あらかじめその絶対位置が確定している複数の基準局と、前記複数の基準局のうち基準となる基準局を基準とした基準点を通る仮想的な水平面である基準誤差平面を３軸に対しそれぞれ設定し、前記各基準局で受信された航法メッセージを含むＧＰＳ衛星情報をもとにそれぞれの基準局の位置を計算し、あらかじめ判明している当該複数の基準局の絶対位置と複数の基準局における測定値から、前記各基準誤差平面に対する誤差平面を３軸に対しそれぞれ求め、任意の基準点の基準座標値、前記任意の基準点におけるＧＰＳを用いて測定した誤差値及び基準誤差平面に対し誤差平面がなす角度となるベクトルから構成される誤差平面パラメータを補正データとして送信する計算機センタと、前記ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能、前記計算機センタが送信した誤差平面パラメータを受信する機能、および単独測位結果からの自身の位置における誤差を前記計算機センタからの誤差平面パラメータより求め、その単独測位により求めた位置の補正を行う機能を有するターゲット装置とを備えたものである。
【００１６】
この発明に係る位置検出システムは、基準局をグループ化して複数の観測網を形成し、それぞれの観測網毎に誤差平面パラメータを求めて補正データとしてターゲット装置に送信し、ターゲット装置ではこの誤差平面パラメータより、単独測位結果からの自身の位置における誤差を求めて、単独測位による位置の補正を行うようにしたものである。
【００１７】
この発明に係る位置検出システムは、計算機センタからの誤差平面パラメータを受信する機能、ターゲット装置からの単独測位結果を受信する機能、単独測位結果と誤差平面パラメータからターゲット装置の位置を計算する機能、およびターゲット装置の位置情報をターゲット装置に転送する機能を持った位置管理センタを設けるとともに、各ターゲット装置にＧＰＳ衛星から測位に必要な航法メッセージを受信する機能、および単独測位結果を位置管理センタに転送する機能を持たせたものである。
【００１８】
この発明に係る位置検出システムは、ＧＰＳ衛星から航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能を持ち、あらかじめその絶対位置が確定している複数の基準局と、前記複数の基準局のうち基準となる基準局を基準とした基準点を通る仮想的な水平面である基準誤差平面を３軸に対しそれぞれ設定し、前記各基準局で受信された航法メッセージを含むＧＰＳ衛星情報をもとにそれぞれの基準局の位置を計算し、あらかじめ判明している当該複数の基準局の絶対位置と複数の基準局における測定値から、前記各基準誤差平面に対する誤差平面を３軸に対しそれぞれ求め、任意の基準点の基準座標値、前記任意の基準点におけるＧＰＳを用いて測定した誤差値及び基準誤差平面に対し誤差平面がなす角度となるベクトルから構成される誤差平面パラメータを補正データとして送信する計算機センタと、前記ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能、およびそれに基づく単独測位結果を送信する機能を有する複数のターゲット装置と、前記計算機センタの送信した誤差平面パラメータを受信する機能、前記ターゲット装置の送信する単独測位結果を受信する機能、これら単独測位結果と誤差平面パラメータから前記ターゲット装置の位置を計算する機能、および前記ターゲット装置の位置情報を当該ターゲット装置に転送する機能を有する位置管理センタとを備えたものである。
【００１９】
この発明に係る位置検出システムは、位置管理センタにおいて、誤差平面パラメータと単独測位結果から、ターゲット装置の位置を含む地図を表示するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係る位置検出システムは、複数の基準局の少なくとも３局以上を１まとまりとする誤差平面を表す誤差平面パラメータを、補正データとしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明による位置検出システムの概念を示す構成図である。図において、Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｐは航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を送信するＧＰＳ衛星である。Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｑはそれぞれ基準点に配置されてその絶対位置があらかじめ確定されており、各ＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓｐからの航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能を有する基準局である。Ｃは各基準局Ｒ１〜Ｒｑからの航法メッセージを含むＧＰＳ衛星情報をもとに、それぞれの基準局Ｒ１〜Ｒｑの位置を計算し、その計算結果と、あらかじめ分かっているこの基準局Ｒ１〜Ｒｑの絶対位置との差を誤差データとして、複数の基準局Ｒ１〜Ｒｑにおける誤差データから誤差平面を求め、その誤差平面を表す誤差平面パラメータを補正データとして送信する計算機センタである。Ｔ１，Ｔ２，…，ＴｒはＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓｐから航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報の受信機能、計算機センタＣからの誤差平面パラメータの受信機能、および自身の位置の誤差を単独測位結果からの誤差平面パラメータから求め、単独測位により求めた位置のその誤差平面パラメータで補正する機能を持ち、その位置の測定が行われるターゲット装置である。
【００２２】
図２はこの実施の形態１によるＧＰＳを用いた位置検出システムの基本システムを示す構成図である。図において、Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｑは基準局、Ｃは計算機センタ、Ｔはターゲット装置であり、これらは図１に示す対応部分と同等のものである。上記各基準局Ｒ１〜Ｒｑ内において、１はＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓｐからの航法メッセージおよび信号などの測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信するＧＰＳアンテナである。２はこのＧＰＳアンテナ１で受信されたＧＰＳ衛星情報から航法メッセージを解読するＧＰＳレシーバである。３はこのＧＰＳレシーバ２で解読された航法メッセージを計算機センタＣに送信する送受信機である。
【００２３】
また、その計算機センタＣ内において、１０１，１０２，…，１０ｑは、対応する各基準局Ｒ１〜Ｒｑで解読された航法メッセージを受信するための送受信機である。１１１，１１２，…，１１ｑは対応する基準局Ｒ１〜Ｒｑからの航法メッセージと、あらかじめ測定されたそれぞれの基準局Ｒ１〜Ｒｑの絶対位置との誤差を求める誤差演算器であり、１２１，１２２，…，１２ｑは対応する各基準局Ｒ１〜Ｒｑの絶対位置データを記憶する記憶装置である。１３１，１３２，…，１３ｑは誤差演算器１１１〜１１ｑで算出された対応する各基準局Ｒ１〜Ｒｑの誤差を記憶する記憶装置である。１４０はこれらの記憶装置１３１〜１３ｑに記憶された各基準局Ｒ１〜Ｒｑにおける誤差データと、記憶装置１２１〜１２ｑに記憶された各基準局Ｒ１〜Ｒｑの絶対位置データから、各基準局Ｒ１〜Ｒｑを３局以上のグループにグループ分けし、各グループ毎の誤差平面パラメータ（補正値パラメータ）を求める誤差平面演算器である。１５０はこの誤差平面演算器１４０の求めた誤差平面パラメータをターゲット装置Ｔに送信する送受信機である。
【００２４】
さらに、ターゲット装置Ｔ内において、２００は計算機センタＣより送られてくる誤差平面パラメータを受信する送受信機であり、２１０はＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓｐよりターゲット装置Ｔの現状の位置における航法メッセージを受信するＧＰＳアンテナである。２２０はＧＰＳアンテナ２１０で受信した航法メッセージを解読するＧＰＳレシーバである。２３０は送受信機２００で受信した誤差平面パラメータから自身の位置に対応する補正データを求め、ＧＰＳアンテナ２１０で受信した航法メッセージを解読してＧＰＳレシーバ２２０が求めた自身の位置に、その補正データを演算して当該ターゲット装置Ｔの正確な位置を計算する位置補正演算器である。２４０は位置補正演算器２３０で求められた位置データを記憶する記憶装置である。
【００２５】
次に動作について説明する。
まず、複数の基準局Ｒ１〜Ｒｑをあらかじめ設置して、それぞれの絶対位置（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）〜（Ｘｓｑ，Ｙｓｑ，Ｚｓｑ）を測定する。なお、この位置測定には長時間の測定を要するが、スタティックＧＰＳを利用することにより絶対位置を測定することが可能である。また、従来の三角測量による方法も可能である。各基準局Ｒ１〜Ｒｑの位置測定の結果、その絶対位置データ（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）〜（Ｘｓｑ，Ｙｓｑ，Ｚｓｑ）を、計算機センタＣ内のそれぞれの基準局Ｒ１〜Ｒｑに対応した位置データ用の記憶装置１２１〜１２ｑに記憶させる。
【００２６】
その後、当該位置検出システムの運用を開始する。各基準局Ｒ１〜Ｒｑは定期的にそのＧＰＳアンテナ１を介して、それぞれの基準点における航法メッセージを受信し、ＧＰＳレシーバ２でそれを解読してそれら各基準点の概略の位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）を得る。これら各基準点の位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）は、それぞれの基準局Ｒ１〜Ｒｑの送受信機３により計算機センタＣに送られる。計算機センタＣではそれぞれの基準局Ｒ１〜Ｒｑに対応した送受信機１０１〜１０ｑにより、各基準局Ｒ１〜Ｒｑからの位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）を受信する。
【００２７】
計算機センタＣの各誤差演算器１１１〜１１ｑは、これら対応する送受信機１０１〜１０ｑにて受信した各基準局Ｒ１〜Ｒｑからの位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）と、あらかじめ求めて対応する記憶装置１２１〜１２ｑに格納しておいた各基準局Ｒ１〜Ｒｑの絶対位置（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）〜（Ｘｓｑ，Ｙｓｑ，Ｚｓｑ）との差分（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）〜（ΔＸｑ，ΔＹｑ，ΔＺｑ）をそれぞれ計算し、それらを各基準局Ｒ１〜Ｒｑの誤差データとする。誤差平面演算機１４０はこれら各基準点（各基準局Ｒ１〜Ｒｑ）の誤差データ（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）〜（ΔＸｑ，ΔＹｑ，ΔＺｑ）から当該基準点における誤差平面Ｐ１〜Ｐｑを求める。
【００２８】
この誤差平面Ｐ（Ｐ１〜Ｐｑ）の概念を図３に示す。誤差平面Ｐを表すパラメータとしては、この誤差平面Ｐが、基準点の中で観測網の基準となる基準点を通る仮想的な水平面（基準誤差平面）となす角をα、その傾きをｋとし、誤差平面Ｐ上のベクトルで基準誤差平面との角度がαとなる基本ベクトルを誤差平面基本ベクトルＶとする。図４（ａ）にターゲット装置Ｔの誤差算出方法の一例を示す。誤差平面基本ベクトルＶと対をなす基準誤差平面上の単位ベクトル（基準誤差平面基本ベクトル）をＳとすると、任意の測定点（Ｘｓ，Ｙｓ）から基準誤差平面基本ベクトルＳへの垂線に対応する位置誤差が求める測定点（Ｘｓ，Ｙｓ）の誤差となる。その処理をＸ，Ｙ，Ｚの各方向の誤差について行うことにより、ターゲット装置Ｔの測定点（Ｘｓ，Ｙｓ）での誤差（ΔＸｔ，ΔＹｔ，ΔＺｔ）を求めることができる。測定点での測位による位置データ（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）にこの誤差データ（ΔＸｔ，ΔＹｔ，ΔＺｔ）を加えた、（Ｘｓ＋ΔＸｔ，Ｙｓ＋ΔＹｔ，Ｚｓ＋ΔＺｔ）が正確なターゲット装置Ｔの位置データとなる。
【００２９】
このようにして誤差平面演算機１４０で求められた誤差平面Ｐ１〜Ｐｑのパラメータは、送受信機１５０よりターゲット装置Ｔに送信される。ターゲット装置Ｔではこの誤差平面パラメータを送受信機２００で受信して位置補正演算器２３０に入力する。位置補正演算器２３０にはＧＰＳレシーバ２２０より、ＧＰＳアンテナ２１０で受信した航法メッセージを解読して求めた自身の位置情報も入力されている。位置補正演算器２３０はこの単独測位によって求めた自身の位置を、誤差平面パラメータから求めた誤差データによって補正し、補正された位置データを記憶装置２４０に格納する。
【００３０】
以上のように、この実施の形態１によれば、例えば３つの基準点について、その位置と誤差のデータから誤差平面パラメータを求め、その３つの基準点を頂点とする三角形の中にある測定点の位置に対応する正確な誤差を求めて補正することにより、当該測定点の正確な位置データを求めることができるという効果が得られる。
【００３１】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、基本的なＧＰＳシステムによる位置検出の場合について説明したが、大規模なＧＰＳ広域システムによる位置検出に対応することも可能である。図５はそのようなこの発明の実施の形態２による位置検出システムを示す構成図である。図において、Ｒ１〜Ｒｑは基準局、Ｃは計算機センタであり、Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｒはターゲット装置である。
【００３２】
また、基準局Ｒ１〜Ｒｑ内の、１はＧＰＳアンテナ、２はＧＰＳレシーバ、３は送受信機である。計算機センタＣ内の、１０１〜１０ｑ，１５０は送受信機、１１１〜１１ｑは誤差演算器、１２１〜１２ｑ，１３１〜１３ｑは記憶装置、１４０は誤差平面演算器である。ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒ内の、２００は送受信機、２１０はＧＰＳアンテナ、２２０はＧＰＳレシーバ、２３０は位置補正演算器である。なお、これら各部は図２に同一符号を付して示した、実施の形態１におけるそれらと同等のものである。
【００３３】
計算機センタＣ内において、１６０は基準局Ｒ１〜Ｒｑをグループ化して基準点の統合化を行う基準点統合化処理部である。また、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒ内において、２５０はそのターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒが複数の誤差平面のうちどの誤差平面に属するかを判定する誤差平面識別処理部である。この実施の形態２の計算機センタＣは上記基準点統合化処理部１６０を備えており、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒは上記誤差平面識別処理部２５０を備えている点で、図２に示した実施の形態１のそれらとは異なっている。
【００３４】
次に動作について説明する。
計算機センタＣの各記憶装置１３１〜１３ｑに誤差演算器１１１〜１１ｑで計算された誤差データが格納されるまでは、実施の形態１の場合と同様に処理が進行する。広範囲なエリアに対応する大規模な広域ＧＰＳによる位置検出システムを構築する場合、基準点統合化処理部１６０は高精度なＧＰＳ測量を実現するために、図６に示すように基準局Ｒ１〜Ｒｕの数を多くし、３つの基準局（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３），（Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４），…をグルーピングしてそれぞれ観測網を構成する。ここで、このグルーピングされる基準局Ｒ１〜Ｒｕの数は３局以上であればよく、３局に限られるものではない。誤差平面演算器１４０はそれら各観測網ごとに誤差平面Ｐ１〜Ｐｖのパラメータを求め、送受信機１５０より各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒに送信する。
【００３５】
ここで、図４（ａ）を用いて誤差平面パラメータの求め方を説明する。
図４（ａ）は誤差平面パラメータの算出方法の一例を示す説明図であり、誤差平面を表現するベクトルと各観測網を構成する基準局中の１つ（図示の例では基準局０）を誤差平面の基準点とし、その位置座標値および誤差値を誤差平面パラメータとする。まず、各基準点の全てにおいて、その誤差が（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）であるとした時の誤差平面について考える。つまり、（Ｘ０，Ｙ０，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）、（Ｘ１，Ｙ１，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）、（Ｘ２，Ｙ２，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）を通る平面を基準誤差平面とする。この基準誤差平面と誤差平面との交線に垂直で、基準点を通る基準誤差平面上のベクトルを基準誤差平面基本ベクトルＳとする。また、基準誤差平面と誤差平面との交線と垂直で、基準点を通る誤差平面上のベクトルを誤差平面基本ベクトルＶとする。
【００３６】
ここで、測定点（ターゲット装置の位置）を（Ｘｓ，Ｙｓ）とすると、測定点（Ｘｓ，Ｙｓ）から基準誤差平面基本ベクトルＳへの垂線の足をＨ０（Ｘｈ，Ｙｈ，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）とすると、この垂線の足Ｈ０（Ｘｈ，Ｙｈ，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）における誤差平面上の点（Ｘｈ，Ｙｈ，ΔＸｓまたはΔＹｓまたはΔＺｓ）のＺ軸の値＝ΔＸｓまたはΔＹｓまたはΔＺｓが誤差になる。
【００３７】
なお、複数の観測網のうち、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒが属する観測網は、例えば、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置（Ｘｓ，Ｙｓ）における基準誤差平面上の点（Ｘｓ，Ｙｓ，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）から基準誤差平面基本ベクトルＳへの垂線の足Ｈ０（Ｘｈ，Ｙｈ，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）までの距離が最も短い観測網とする。
【００３８】
また、図４（ｂ）は誤差平面パラメータの算出方法の他の一例を示す説明図であり、ここでは、３つの基準局０（Ｘ０，Ｙ０）、基準局１（Ｘ１，Ｙ１）、基準局２（Ｘ２，Ｙ２）から観測点（Ｘｓ，Ｙｓ）の誤差ΔＸｓを、次の式を用いて線形演算により求める。
【００３９】
【数１】
【００４０】
ここで、各基準局における誤差はそれぞれ（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）、（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）、（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）であるとする。なお、この方法では、各基準局の位置座標値とその誤差が誤差平面パラメータとなる。
【００４１】
各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒでは、計算機センタＣから送られてくる誤差平面パラメータをそれぞれの送受信機２００で受信して、それを誤差平面識別処理部２５０に入力する。誤差平面識別処理部２５０はそのターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒが複数の観測網（誤差平面）のうちどの観測網に属するかを判定し、該当する誤差平面パラメータを位置補正演算器２３０に送る。以下、実施の形態１の場合と同様に処理が進行して、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの補正された位置データの計算が行われる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態２によれば、多数の基準局Ｒ１〜Ｒｕをグループ化して複数の観測網を構成し、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒがそのうちのどの観測網に対応するかを判断して、対応する観測網の誤差パラメータにより正確な誤差を求めているので、広範囲において精度よく各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を算出することができるという効果が得られる。
【００４３】
実施の形態３．
また、上記各実施の形態においては、遠隔地のターゲット装置の位置管理については触れていないが、遠隔地のターゲット装置の正確な位置管理を行うことも可能である。図７はそのようなこの発明の実施の形態３による位置検出システムを示す構成図である。なお、図中、相当部分には図２と同一符号を付してその説明を省略する。図において、Ｍは計算機センタＣからの誤差平面パラメータを受信する機能、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒからの単独測位結果を受信する機能、それら単独測位結果と誤差平面パラメータからターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を計算する機能、およびターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報をターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒに転送する機能を備えた位置管理センタである。
【００４４】
この位置管理センタＭ内において、３００は計算機センタＣからの補正データ（誤差平面パラメータ）を受信する送受信機であり、３１１，３１２，…，３１ｒは各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒからの単独測位データを受信する送受信機である。３２１，３２２，…，３２ｒは計算機センタＣからの補正データとターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒからの単独測位データから、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの現状の位置に対応した各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの正確な位置データを計算する位置補正演算器である。また、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒ内において、２６０は単独測位のための演算処理を行う演算処理部であり、２７０はこの演算処理部２６０によって求められた単独測位結果を位置管理センタＭに転送するための送受信機である。
【００４５】
次に動作について説明する。
ここで、計算機センタＣにおいて、各基準局Ｒ１〜Ｒｑの誤差データが誤差演算器１１１〜１１ｑによって計算され、誤差平面演算機１４０にてその誤差データから当該基準点における誤差平面を求め、得られた誤差平面パラメータを送受信機１５０から送信するまでの動作は、実施の形態１の場合と同様である。
【００４６】
一方、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒは測位に必要な航法メッセージをＧＰＳアンテナ２１０で受信してＧＰＳレシーバ２２０にて解読する。解読結果は演算処理部２６０に送られて単独測位のための演算処理が行われ、得られた単独測位結果が送受信機２７０より位置管理センタＭに転送される。
【００４７】
位置管理センタＭはこの計算機センタＣから送られてくる誤差平面パラメータを、送受信機３００にて補正データとして受信し、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒから送られてくる単独測位結果を、送受信機３１１〜３１ｒにて受信する。なお、補正データは、図４（ａ）に示す算出方法によれば、誤差平面を表現するベクトルと各観測網を構成する基準局のうちの１つを誤差平面の基準点とし、その位置座標値および誤差値が誤差平面パラメータとなる。また図４（ｂ）に示す計算方法では、各基準局の位置座標値とその誤差が誤差平面パラメータとなる。この誤差平面パラメータと単独測位結果をもとに、位置管理センタＭの各位置補正演算器３２１〜３２ｒは、対応する観測網の誤差平面パラメータから対応するターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの誤差を求め、正確なターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を決定する。
【００４８】
このようにして位置補正演算器３２１〜３２ｒで決定された各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報は、送受信機３１１〜３１ｒを介して対応するターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒに送られる。これにより、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの正確な位置管理が可能となる。
【００４９】
このように、この実施の形態３によれば、位置管理センタＭを設けて、計算機センタＣからの誤差平面パラメータと、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒからの単独測位結果をこの位置管理センタＭに送り、位置管理センタＭではその位置補正演算器３２１〜３２ｒにおいて、それらをもとにターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの概略位置（単独測位結果）から複数の観測網を求めて位置情報を決定しているので、遠隔地にあるターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を精度よく管理することが可能になるという効果が得られる。
【００５０】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３では、基本的なＧＰＳによる位置検出システムにおけるターゲット装置の位置管理について説明したが、実施の形態２で説明した大規模な広域ＧＰＳによる位置検出システムに対応することも可能である。図８はそのようなこの発明の実施の形態４による位置検出システムを示す構成図である。なお、図中、相当部分には図７と同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
また、計算機センタＣ内において、１６０は基準局Ｒ１〜Ｒｑをグループ化して基準点の統合化を行う基準点統合化処理部であり、位置管理センタＭ内において、３６１，３６２，…，３６ｒはそれぞれに対応づけられたターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒが、複数の誤差平面のうちどの誤差平面に属するかを判定する誤差平面識別処理部である。なお、これらは図５に示した実施の形態２のそれらと同等のものであり、この実施の形態４は、計算機センタＣが上記基準点統合化処理部１６０を、位置管理センタＭが上記誤差平面識別処理部３６１〜３６ｒを備えている点で、図７に示した実施の形態３とは異なっている。
【００５２】
次に動作について説明する。
計算機センタＣの各記憶装置１３１〜１３ｑに誤差演算器１１１〜１１ｑで計算された誤差データが格納されるまでの動作、および各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの送受信機２７０より単独測位結果が位置管理センタＭに転送されるまでの動作は、実施の形態３の場合と同様に処理が進行する。広範囲なエリアに対応する大規模な広域ＧＰＳによる位置検出システムを構築する場合、計算機センタＣの基準点統合化処理部１６０は実施の形態２の場合と同様に、高精度なＧＰＳ測量を実現するため、基準局Ｒ１〜Ｒｑをグルーピングして観測網を構成する。誤差平面演算器１４０はそれら各観測網ごとに誤差平面パラメータを求め、送受信機１５０より位置管理センタＭに送信する。
【００５３】
位置管理センタＭはこの計算機センタＣからの誤差平面パラメータを、補正データとしてその送受信機３００によって受信する。また同時に、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒからの単独測位結果を送受信機３１１〜３１ｒによって受信する。なお、上記補正データは実施の形態２の場合と同様に、図４（ａ）に示す方法では誤差平面を表現するベクトルと各観測網を構成する基準局のうち１局を誤差平面の基準点とし、その位置座標値および誤差値が誤差平面パラメータとなり、図４（ｂ）に示す方法では各基準局の位置座標値とその誤差が誤差平面パラメータとなる。
【００５４】
位置管理センタＭの誤差平面判定処理部３６１〜３６ｒは、この誤差平面パラメータと単独測位結果をもとに、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置に対応する観測網を決定し、さらに位置補正演算器３２１〜３２ｒにより、対応する観測網の誤差平面パラメータから各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの誤差を求めて、正確なターゲット装置の位置を決定する。このようにして得られた各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの正確な位置は、送受信機３１１〜３１ｒより対応するターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒに送信される。
【００５５】
このように、この実施の形態４によれば、基準局Ｒ１〜Ｒｑをグループ化して複数の観測網を構成し、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒが観測網に対応するかを判断し、誤差平面パラメータと単独測位結果をもとに、位置管理センタＭの位置補正演算器３２１〜３２ｒにて各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報を決定しているので、広域のＧＰＳシステムにおいても、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を精度よく管理することが可能になるという効果が得られる。
【００５６】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態３および実施の形態４では、位置管理センタＭ内において、決定された各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報の表示については言及していなかったが、決定されたターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報を地図データ上に表示するようにすることも可能である。図９はそのようなこの発明の実施の形態５による位置検出システムを示す構成図である。なお、図中、相当部分には図７と同一符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
図において、３３０は各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置、および地図データが表示される表示器であり、３４０はその地図データが格納された記憶装置である。３５０は各位置補正演算器３２１〜３２ｒの演算結果に基づいて、表示器３３０の画面に記憶装置３４０から読み出した所定の地図データを表示するとともに、表示された地図データ上にターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置をプロットする表示処理装置である。
【００５８】
次に動作について説明する。
なお、位置管理センタＭの位置補正演算器３２１〜３２ｒによって、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの正確な位置を決定するまでの動作は実施の形態３の場合と同様である。位置補正演算器３２１〜３２ｒにて決定された各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報は、位置管理センタＭ内の表示処理装置３５０に送られる。表示処理装置３５０は受け取った各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報に基づいて記憶装置３４０より所定の地図データを読み出し、それを表示器３３０の画面に表示する。そして、その表示器３３０に表示された地図データ上に、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置をプロットする。これにより、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの正確な位置管理が可能となる。
【００５９】
ここで、記憶装置３４０には地図データとして、例えば航空写真からその中の基準点により位置を正規化した地図画像データが貯えられる。この地図画像データは、航空写真のカメラの光学系の歪み、航空写真の撮影の位置による歪みがあらかじめ取り除かれている。さらに地図画像データの画像内の基準点をＧＰＳにより測定し、画像を座標系にマッピングすることにより、地図画像データと位置座標との関係が分かり、この地図画像データを地図データとして使用することが可能となる。
【００６０】
また、表示器３３０に表示された地図データ上に、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置をプロットする場合、上記画像と座標系との対応関係により、ＧＰＳによって得られた位置情報から、その位置に対応した地図画像データを記憶装置３４０から表示処理装置３５０により取り出して、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を示すマーカーとともに表示器３３０の画面上に表示する。
【００６１】
なお、上記説明では、実施の形態３による位置検出システムに適用した場合について述べたが、実施の形態４による位置検出システムにも適用可能であることはいうまでもない。
【００６２】
以上のように、この実施の形態５によれば、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒにおける単独測位結果を位置管理センタＭに送り、位置管理センタＭで各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの概略位置から複数の観測網を決定して求めた、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を表示器３３０に表示しているので、中央に配置された位置管理センタＭにおいて、複数存在するターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの現状の位置を集中的に管理することが可能なマンマシンインタフェースを提供することができるという効果が得られる。
【００６３】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６として、上記実施の形態２および実施の形態４による位置検出システムで用いられた補正データについて説明する。図１０はその補正データのフォーマットを示す説明図である。この補正データとしては、複数の基準局の少なくとも３局ずつ以上を１まとまりとしてグループ化して形成された観測網毎に、それぞれの誤差平面を表す誤差平面パラメータが用いられている。図示の補正データのフォーマットでは、まず観測網の数が規定され、次に第１〜第ｖの観測網のそれぞれについて、基準点の座標値、誤差平面の傾き、誤差平面基準ベクトルによる誤差平面パラメータが規定されている。ターゲット装置はこの補正データを受信し、そのデータフォーマットに従って自身の位置に対応する補正データを得ることができる。このようにして、大規模なＧＰＳシステムにおいても、効率良く補正データをターゲット装置あるいは位置管理センタに供給することが可能になる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、あらかじめ絶対位置が確定している複数の基準局からの絶対位置と、各基準局がＧＰＳ衛星より受信した航法メッセージから計算した自身の位置との差を誤差データとし、それら複数の基準局における誤差データから誤差平面を求めて、その誤差平面を表す誤差平面パラメータを補正データとして計算機センタよりターゲット装置に送信し、ターゲット装置ではＧＰＳ衛星より受信した航法メッセージによる単独測位結果にて得られた自身の位置の誤差を、上記誤差平面パラメータを用いて補正するように構成したので、ターゲット装置の位置に対応した誤差を高精度に求めることができ、またその誤差を用いて測定点の正確な位置データを求めることが可能な位置検出システムが得られる効果がある。
【００６５】
この発明によれば、基準局をグループ化して複数の観測網を形成し、それら各観測網において、それぞれの観測網毎に誤差平面パラメータを求め、それをターゲット装置に補正データとして送信し、ターゲット装置において単独測位結果からの自身の位置における誤差を、その誤差平面パラメータから求めて、単独測位による位置を補正するように構成したので、広い範囲において、散在するターゲット装置の位置検出を高精度に行うことが可能になるという効果がある。
【００６６】
この発明によれば、位置管理センタを設けて、計算機センタからは誤差平面パラメータを、ターゲット装置からは単独測位結果をそれぞれ受信して、それら単独測位結果と誤差平面パラメータからターゲット装置の位置を計算し、得られたターゲット装置の位置情報をターゲット装置に転送するとともに、各ターゲット装置より、ＧＰＳ衛星から受信した測位に必要な航法メッセージによる単独測位結果を、位置管理センタに転送するように構成したので、遠隔地に散在するターゲット装置の位置を高精度で管理することができる位置検出システムが得られる効果がある。
【００６７】
この発明によれば、基準局をグループ化して形成した複数の観測網毎に誤差平面パラメータを求めてそれを補正データとして位置管理センタに送信し、位置管理センタでは、その誤差平面パラメータにより、ターゲット装置から受信した当該ターゲット装置における単独測位データからターゲット装置の位置の誤差を求めて、この単独測位により求めたターゲット装置の位置を補正するように構成したので、広い範囲において、散在するターゲット装置の位置を高精度に管理することが可能になるという効果がある。
【００６８】
この発明によれば、ターゲット装置の測位結果から、位置管理センタの表示器に、ターゲット装置の位置を含む地図を表示するように構成したので、存在する複数のターゲット装置の現状の位置を、集中的に管理することが可能になるという効果がある。
【００６９】
この発明によれば、補正データを、複数の基準局の少なくとも３局以上を１まとまりとする誤差平面を表す誤差平面パラメータとするように構成したので、大規模なＧＰＳシステムによる位置検出システムにおいて、効率良く補正データをターゲット装置あるいは位置管理センタに供給することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による位置検出システムの概念を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による位置検出システムを示す構成図である。
【図３】 この発明における誤差平面の概念を示す説明図である。
【図４】 この発明における補正データ算出方法を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による位置検出システムを示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態２および実施の形態４における観測網の構成を示す説明図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による位置検出システムを示す構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態４による位置検出システムを示す構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態５による位置検出システムを示す構成図である。
【図１０】 この発明の実施の形態６における補正データのフォーマットを示す説明図である。
【図１１】 従来のＧＰＳによる位置検出システムの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
Ｃ 計算機センタ、Ｍ 位置管理センタ、Ｒ１〜Ｒｑ 基準局、Ｓ１〜Ｓｐ ＧＰＳ衛星、Ｔ，Ｔ１〜Ｔｒ ターゲット装置、１ ＧＰＳアンテナ、２ ＧＰＳレシーバ、３ 送受信機、１０１〜１０ｑ 送受信機、１１１〜１１ｑ 誤差演算器、１２１〜１２ｑ 記憶装置、１３１〜１３ｑ 記憶装置、１４０ 誤差平面演算器、１５０ 送受信機、１６０ 基準点統合化処理部、２００ 送受信機、２１０ ＧＰＳアンテナ、２２０ ＧＰＳレシーバ、２３０ 位置補正演算器、２４０ 記憶装置、２５０ 誤差平面識別処理部、２６０ 演算処理部、２７０ 送受信機、３００ 送受信機、３１１〜３１ｒ 送受信機、３２１〜３２ｒ 位置補正演算器、３３０ 表示器、３４０ 記憶装置、３５０ 表示処理装置。
【発明の属する技術分野】
この発明はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して自身の絶対位置を計測するための位置検出システムに関し、特に広域において高精度の測位が可能な位置検出システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は例えば、特開平８−１２９０６２号公報に掲載された、ＧＰＳによって自己の位置を標定する従来の位置検出システムの概念を示す構成図である。図において、ＳはＧＰＳ衛星であり、ＡはこのＧＰＳ衛星Ｓを利用して自己の位置標定が可能な自己局である。Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎはそれぞれ、あらかじめ分かっている自身の真の位置とＧＰＳ測定値との誤差（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１），（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２），…，（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を求める基準局であり、この基準局中の１つ（例えば基準局Ｂ１）では、それらの誤差（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を平均化し、自己局Ａの測定した自己位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を補正するための補正値（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）を生成している。
【０００３】
また、自己局Ａ内において、１１はＧＰＳ衛星Ｓからの電波を受信し、それを利用して自己局Ａの自己位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を測定することができるＧＰＳ受信機である。１２はこのＧＰＳ受信機１１にて測定された自己局Ａの自己位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）に対して補正を行い、正しい位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める演算部であり、１３は各基準局Ｂ１〜Ｂｎ中の１つ、図示の例では基準局Ｂ１との間で信号の送受信を行う送受信機である。
【０００４】
さらに、各基準局Ｂ１〜Ｂｎ内において、２１はＧＰＳ衛星Ｓからの電波を受信し、それを利用して各基準局Ｂ１〜Ｂｎのそれぞれの位置を測定することができるＧＰＳ受信機である。２２はこのＧＰＳ受信機２１にて測定された各基準局Ｂ１〜Ｂｎの測定位置と、あらかじめ分かっている各基準局Ｂ１〜Ｂｎの真の位置との誤差（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を計算する演算部であり、２３は基準局の１つと他の基準局との間、例えば基準局Ｂ１と基準局Ｂ２〜Ｂｎとの間で、信号の送受信を行う送受信機である。
【０００５】
なお、基準局Ｂ１の演算部２２は、自局の誤差（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）の計算を行うとともに、各基準局Ｂ１〜Ｂｎの誤差（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を平均化して、自己局Ａの測定した自己位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）の補正値（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）も計算している。また、基準局Ｂ１の送受信機２３はこのようにして得られた補正値（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）の、自己局Ａへの送信も行っている。
【０００６】
次に動作について説明する。
自己局ＡがそのＧＰＳ受信機１１により、自局の位置データ（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を測定する。そして、この測定データ（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を演算部１２に入力するともに、基準局Ｂ１に対して送受信機１３を用いて補正データの送信を要求する。
【０００７】
この要求を受けた基準局Ｂ１は、内蔵するＧＰＳ受信機２１を用いて自局の位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を測定し、演算部２２にてその自局の位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と、あらかじめ記憶されている自局の真の位置データ（Ｘ１１，Ｙ１１，Ｚ１１）との差分データ、すなわち誤差データ（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）を求める。また、そのとき基準局Ｂ１は送受信機２３より、他の基準局Ｂ２〜Ｂｎに対して指示を出し、それぞれの誤差データ（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）の送信を要求する。
【０００８】
各基準局Ｂ２〜Ｂｎではこの要求を、それぞれの送受信機２３にて受信すると、それぞれのＧＰＳ受信機２１を用いて自局の位置データ（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）〜（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）を測定し、得られた位置データ（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）〜（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）と、記憶されている各基準局Ｂ２〜Ｂｎの真の位置データ（Ｘ１２，Ｙ１２，Ｚ１２）〜（Ｘ１ｎ，Ｙ１ｎ，Ｚ１ｎ）との誤差データ（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を算出する。各基準局Ｂ２〜Ｂｎではこのようにして得られた誤差データ（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）をそれぞれの送受信機２３より基準局Ｂ１に向けて送信する。
【０００９】
基準局Ｂ１では他の基準局Ｂ２〜Ｂｎからの誤差データ（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）を送受信機２３で受信し、それを演算部２２に送る。演算部２２では、計算しておいた自局の誤差データ（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）と、受信した他の基準局Ｂ２〜Ｂｎの誤差データ（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）〜（ΔＸｎ，ΔＹｎ，ΔＺｎ）との平均値（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）を算出する。基準局Ｂ１はこの平均化された誤差データを補正データとして、その送受信機２３により自己局Ａに送信する。
【００１０】
自己局Ａでは、この基準局Ｂ１からの補正データ（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）を送受信機１３で受信して演算部１２に入力する。演算部１２はこの補正データ（ΔＸｓ，ΔＹｓ，ΔＺｓ）が入力されると、それに基づいて、先に測定されている自己局Ａの測定位置データ（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）の誤差を補正して、自己局Ａの正しい位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。これによって、自己局Ａの位置標定をより高精度で行うことができる。
【００１１】
なお、この他にもこのような従来の位置検出システムに関連する記載のある文献としては、例えば、特開平１０−６２５１４号公報、特開平９−６１５０９号公報、特開平９−７２９５１号公報などがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の位置検出システムは以上のように構成されているので、各基準局Ｂ１〜Ｂｎの位置とＧＰＳ測定値との誤差を平均化して求めた補正値に基づいて、自己局Ａの測定位置を補正してその位置を求めるものであり、従って、補正量は複数の基準局Ｂ１〜Ｂｎを結ぶ多角形の内部において線形に変化しており、誤差を１つの基準局、例えば基準局Ｂ１において平均化している従来の方式では、その誤差を完全に除去することは困難であり、誤差がなお存在することになるという課題があった。
【００１３】
また、広い地域において実現する場合、補正値を求める基準局Ｂ１〜Ｂｎのグループを複数構成する必要があるが、従来の方式では対応することができず、さらに、自己局Ａの位置をセンタ側（図１１の例では、誤差を平均化して補正値を算出している、１つの基準局、例えば基準局Ｂ１）においてはそれを知る手段がなく、センタ側での位置管理ができないなどの課題もあった。
【００１４】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、広域における位置検出を高精度で行うことができ、センタ側にてターゲット装置（自己局）の位置を管理することのできる、ＧＰＳを用いた位置検出システムを得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位置検出システムは、ＧＰＳ衛星から航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能を持ち、あらかじめその絶対位置が確定している複数の基準局と、前記複数の基準局のうち基準となる基準局を基準とした基準点を通る仮想的な水平面である基準誤差平面を３軸に対しそれぞれ設定し、前記各基準局で受信された航法メッセージを含むＧＰＳ衛星情報をもとにそれぞれの基準局の位置を計算し、あらかじめ判明している当該複数の基準局の絶対位置と複数の基準局における測定値から、前記各基準誤差平面に対する誤差平面を３軸に対しそれぞれ求め、任意の基準点の基準座標値、前記任意の基準点におけるＧＰＳを用いて測定した誤差値及び基準誤差平面に対し誤差平面がなす角度となるベクトルから構成される誤差平面パラメータを補正データとして送信する計算機センタと、前記ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能、前記計算機センタが送信した誤差平面パラメータを受信する機能、および単独測位結果からの自身の位置における誤差を前記計算機センタからの誤差平面パラメータより求め、その単独測位により求めた位置の補正を行う機能を有するターゲット装置とを備えたものである。
【００１６】
この発明に係る位置検出システムは、基準局をグループ化して複数の観測網を形成し、それぞれの観測網毎に誤差平面パラメータを求めて補正データとしてターゲット装置に送信し、ターゲット装置ではこの誤差平面パラメータより、単独測位結果からの自身の位置における誤差を求めて、単独測位による位置の補正を行うようにしたものである。
【００１７】
この発明に係る位置検出システムは、計算機センタからの誤差平面パラメータを受信する機能、ターゲット装置からの単独測位結果を受信する機能、単独測位結果と誤差平面パラメータからターゲット装置の位置を計算する機能、およびターゲット装置の位置情報をターゲット装置に転送する機能を持った位置管理センタを設けるとともに、各ターゲット装置にＧＰＳ衛星から測位に必要な航法メッセージを受信する機能、および単独測位結果を位置管理センタに転送する機能を持たせたものである。
【００１８】
この発明に係る位置検出システムは、ＧＰＳ衛星から航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能を持ち、あらかじめその絶対位置が確定している複数の基準局と、前記複数の基準局のうち基準となる基準局を基準とした基準点を通る仮想的な水平面である基準誤差平面を３軸に対しそれぞれ設定し、前記各基準局で受信された航法メッセージを含むＧＰＳ衛星情報をもとにそれぞれの基準局の位置を計算し、あらかじめ判明している当該複数の基準局の絶対位置と複数の基準局における測定値から、前記各基準誤差平面に対する誤差平面を３軸に対しそれぞれ求め、任意の基準点の基準座標値、前記任意の基準点におけるＧＰＳを用いて測定した誤差値及び基準誤差平面に対し誤差平面がなす角度となるベクトルから構成される誤差平面パラメータを補正データとして送信する計算機センタと、前記ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能、およびそれに基づく単独測位結果を送信する機能を有する複数のターゲット装置と、前記計算機センタの送信した誤差平面パラメータを受信する機能、前記ターゲット装置の送信する単独測位結果を受信する機能、これら単独測位結果と誤差平面パラメータから前記ターゲット装置の位置を計算する機能、および前記ターゲット装置の位置情報を当該ターゲット装置に転送する機能を有する位置管理センタとを備えたものである。
【００１９】
この発明に係る位置検出システムは、位置管理センタにおいて、誤差平面パラメータと単独測位結果から、ターゲット装置の位置を含む地図を表示するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係る位置検出システムは、複数の基準局の少なくとも３局以上を１まとまりとする誤差平面を表す誤差平面パラメータを、補正データとしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明による位置検出システムの概念を示す構成図である。図において、Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｐは航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を送信するＧＰＳ衛星である。Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｑはそれぞれ基準点に配置されてその絶対位置があらかじめ確定されており、各ＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓｐからの航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能を有する基準局である。Ｃは各基準局Ｒ１〜Ｒｑからの航法メッセージを含むＧＰＳ衛星情報をもとに、それぞれの基準局Ｒ１〜Ｒｑの位置を計算し、その計算結果と、あらかじめ分かっているこの基準局Ｒ１〜Ｒｑの絶対位置との差を誤差データとして、複数の基準局Ｒ１〜Ｒｑにおける誤差データから誤差平面を求め、その誤差平面を表す誤差平面パラメータを補正データとして送信する計算機センタである。Ｔ１，Ｔ２，…，ＴｒはＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓｐから航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報の受信機能、計算機センタＣからの誤差平面パラメータの受信機能、および自身の位置の誤差を単独測位結果からの誤差平面パラメータから求め、単独測位により求めた位置のその誤差平面パラメータで補正する機能を持ち、その位置の測定が行われるターゲット装置である。
【００２２】
図２はこの実施の形態１によるＧＰＳを用いた位置検出システムの基本システムを示す構成図である。図において、Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｑは基準局、Ｃは計算機センタ、Ｔはターゲット装置であり、これらは図１に示す対応部分と同等のものである。上記各基準局Ｒ１〜Ｒｑ内において、１はＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓｐからの航法メッセージおよび信号などの測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信するＧＰＳアンテナである。２はこのＧＰＳアンテナ１で受信されたＧＰＳ衛星情報から航法メッセージを解読するＧＰＳレシーバである。３はこのＧＰＳレシーバ２で解読された航法メッセージを計算機センタＣに送信する送受信機である。
【００２３】
また、その計算機センタＣ内において、１０１，１０２，…，１０ｑは、対応する各基準局Ｒ１〜Ｒｑで解読された航法メッセージを受信するための送受信機である。１１１，１１２，…，１１ｑは対応する基準局Ｒ１〜Ｒｑからの航法メッセージと、あらかじめ測定されたそれぞれの基準局Ｒ１〜Ｒｑの絶対位置との誤差を求める誤差演算器であり、１２１，１２２，…，１２ｑは対応する各基準局Ｒ１〜Ｒｑの絶対位置データを記憶する記憶装置である。１３１，１３２，…，１３ｑは誤差演算器１１１〜１１ｑで算出された対応する各基準局Ｒ１〜Ｒｑの誤差を記憶する記憶装置である。１４０はこれらの記憶装置１３１〜１３ｑに記憶された各基準局Ｒ１〜Ｒｑにおける誤差データと、記憶装置１２１〜１２ｑに記憶された各基準局Ｒ１〜Ｒｑの絶対位置データから、各基準局Ｒ１〜Ｒｑを３局以上のグループにグループ分けし、各グループ毎の誤差平面パラメータ（補正値パラメータ）を求める誤差平面演算器である。１５０はこの誤差平面演算器１４０の求めた誤差平面パラメータをターゲット装置Ｔに送信する送受信機である。
【００２４】
さらに、ターゲット装置Ｔ内において、２００は計算機センタＣより送られてくる誤差平面パラメータを受信する送受信機であり、２１０はＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓｐよりターゲット装置Ｔの現状の位置における航法メッセージを受信するＧＰＳアンテナである。２２０はＧＰＳアンテナ２１０で受信した航法メッセージを解読するＧＰＳレシーバである。２３０は送受信機２００で受信した誤差平面パラメータから自身の位置に対応する補正データを求め、ＧＰＳアンテナ２１０で受信した航法メッセージを解読してＧＰＳレシーバ２２０が求めた自身の位置に、その補正データを演算して当該ターゲット装置Ｔの正確な位置を計算する位置補正演算器である。２４０は位置補正演算器２３０で求められた位置データを記憶する記憶装置である。
【００２５】
次に動作について説明する。
まず、複数の基準局Ｒ１〜Ｒｑをあらかじめ設置して、それぞれの絶対位置（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）〜（Ｘｓｑ，Ｙｓｑ，Ｚｓｑ）を測定する。なお、この位置測定には長時間の測定を要するが、スタティックＧＰＳを利用することにより絶対位置を測定することが可能である。また、従来の三角測量による方法も可能である。各基準局Ｒ１〜Ｒｑの位置測定の結果、その絶対位置データ（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）〜（Ｘｓｑ，Ｙｓｑ，Ｚｓｑ）を、計算機センタＣ内のそれぞれの基準局Ｒ１〜Ｒｑに対応した位置データ用の記憶装置１２１〜１２ｑに記憶させる。
【００２６】
その後、当該位置検出システムの運用を開始する。各基準局Ｒ１〜Ｒｑは定期的にそのＧＰＳアンテナ１を介して、それぞれの基準点における航法メッセージを受信し、ＧＰＳレシーバ２でそれを解読してそれら各基準点の概略の位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）を得る。これら各基準点の位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）は、それぞれの基準局Ｒ１〜Ｒｑの送受信機３により計算機センタＣに送られる。計算機センタＣではそれぞれの基準局Ｒ１〜Ｒｑに対応した送受信機１０１〜１０ｑにより、各基準局Ｒ１〜Ｒｑからの位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）を受信する。
【００２７】
計算機センタＣの各誤差演算器１１１〜１１ｑは、これら対応する送受信機１０１〜１０ｑにて受信した各基準局Ｒ１〜Ｒｑからの位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）と、あらかじめ求めて対応する記憶装置１２１〜１２ｑに格納しておいた各基準局Ｒ１〜Ｒｑの絶対位置（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）〜（Ｘｓｑ，Ｙｓｑ，Ｚｓｑ）との差分（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）〜（ΔＸｑ，ΔＹｑ，ΔＺｑ）をそれぞれ計算し、それらを各基準局Ｒ１〜Ｒｑの誤差データとする。誤差平面演算機１４０はこれら各基準点（各基準局Ｒ１〜Ｒｑ）の誤差データ（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）〜（ΔＸｑ，ΔＹｑ，ΔＺｑ）から当該基準点における誤差平面Ｐ１〜Ｐｑを求める。
【００２８】
この誤差平面Ｐ（Ｐ１〜Ｐｑ）の概念を図３に示す。誤差平面Ｐを表すパラメータとしては、この誤差平面Ｐが、基準点の中で観測網の基準となる基準点を通る仮想的な水平面（基準誤差平面）となす角をα、その傾きをｋとし、誤差平面Ｐ上のベクトルで基準誤差平面との角度がαとなる基本ベクトルを誤差平面基本ベクトルＶとする。図４（ａ）にターゲット装置Ｔの誤差算出方法の一例を示す。誤差平面基本ベクトルＶと対をなす基準誤差平面上の単位ベクトル（基準誤差平面基本ベクトル）をＳとすると、任意の測定点（Ｘｓ，Ｙｓ）から基準誤差平面基本ベクトルＳへの垂線に対応する位置誤差が求める測定点（Ｘｓ，Ｙｓ）の誤差となる。その処理をＸ，Ｙ，Ｚの各方向の誤差について行うことにより、ターゲット装置Ｔの測定点（Ｘｓ，Ｙｓ）での誤差（ΔＸｔ，ΔＹｔ，ΔＺｔ）を求めることができる。測定点での測位による位置データ（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）にこの誤差データ（ΔＸｔ，ΔＹｔ，ΔＺｔ）を加えた、（Ｘｓ＋ΔＸｔ，Ｙｓ＋ΔＹｔ，Ｚｓ＋ΔＺｔ）が正確なターゲット装置Ｔの位置データとなる。
【００２９】
このようにして誤差平面演算機１４０で求められた誤差平面Ｐ１〜Ｐｑのパラメータは、送受信機１５０よりターゲット装置Ｔに送信される。ターゲット装置Ｔではこの誤差平面パラメータを送受信機２００で受信して位置補正演算器２３０に入力する。位置補正演算器２３０にはＧＰＳレシーバ２２０より、ＧＰＳアンテナ２１０で受信した航法メッセージを解読して求めた自身の位置情報も入力されている。位置補正演算器２３０はこの単独測位によって求めた自身の位置を、誤差平面パラメータから求めた誤差データによって補正し、補正された位置データを記憶装置２４０に格納する。
【００３０】
以上のように、この実施の形態１によれば、例えば３つの基準点について、その位置と誤差のデータから誤差平面パラメータを求め、その３つの基準点を頂点とする三角形の中にある測定点の位置に対応する正確な誤差を求めて補正することにより、当該測定点の正確な位置データを求めることができるという効果が得られる。
【００３１】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、基本的なＧＰＳシステムによる位置検出の場合について説明したが、大規模なＧＰＳ広域システムによる位置検出に対応することも可能である。図５はそのようなこの発明の実施の形態２による位置検出システムを示す構成図である。図において、Ｒ１〜Ｒｑは基準局、Ｃは計算機センタであり、Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｒはターゲット装置である。
【００３２】
また、基準局Ｒ１〜Ｒｑ内の、１はＧＰＳアンテナ、２はＧＰＳレシーバ、３は送受信機である。計算機センタＣ内の、１０１〜１０ｑ，１５０は送受信機、１１１〜１１ｑは誤差演算器、１２１〜１２ｑ，１３１〜１３ｑは記憶装置、１４０は誤差平面演算器である。ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒ内の、２００は送受信機、２１０はＧＰＳアンテナ、２２０はＧＰＳレシーバ、２３０は位置補正演算器である。なお、これら各部は図２に同一符号を付して示した、実施の形態１におけるそれらと同等のものである。
【００３３】
計算機センタＣ内において、１６０は基準局Ｒ１〜Ｒｑをグループ化して基準点の統合化を行う基準点統合化処理部である。また、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒ内において、２５０はそのターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒが複数の誤差平面のうちどの誤差平面に属するかを判定する誤差平面識別処理部である。この実施の形態２の計算機センタＣは上記基準点統合化処理部１６０を備えており、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒは上記誤差平面識別処理部２５０を備えている点で、図２に示した実施の形態１のそれらとは異なっている。
【００３４】
次に動作について説明する。
計算機センタＣの各記憶装置１３１〜１３ｑに誤差演算器１１１〜１１ｑで計算された誤差データが格納されるまでは、実施の形態１の場合と同様に処理が進行する。広範囲なエリアに対応する大規模な広域ＧＰＳによる位置検出システムを構築する場合、基準点統合化処理部１６０は高精度なＧＰＳ測量を実現するために、図６に示すように基準局Ｒ１〜Ｒｕの数を多くし、３つの基準局（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３），（Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４），…をグルーピングしてそれぞれ観測網を構成する。ここで、このグルーピングされる基準局Ｒ１〜Ｒｕの数は３局以上であればよく、３局に限られるものではない。誤差平面演算器１４０はそれら各観測網ごとに誤差平面Ｐ１〜Ｐｖのパラメータを求め、送受信機１５０より各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒに送信する。
【００３５】
ここで、図４（ａ）を用いて誤差平面パラメータの求め方を説明する。
図４（ａ）は誤差平面パラメータの算出方法の一例を示す説明図であり、誤差平面を表現するベクトルと各観測網を構成する基準局中の１つ（図示の例では基準局０）を誤差平面の基準点とし、その位置座標値および誤差値を誤差平面パラメータとする。まず、各基準点の全てにおいて、その誤差が（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）であるとした時の誤差平面について考える。つまり、（Ｘ０，Ｙ０，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）、（Ｘ１，Ｙ１，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）、（Ｘ２，Ｙ２，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）を通る平面を基準誤差平面とする。この基準誤差平面と誤差平面との交線に垂直で、基準点を通る基準誤差平面上のベクトルを基準誤差平面基本ベクトルＳとする。また、基準誤差平面と誤差平面との交線と垂直で、基準点を通る誤差平面上のベクトルを誤差平面基本ベクトルＶとする。
【００３６】
ここで、測定点（ターゲット装置の位置）を（Ｘｓ，Ｙｓ）とすると、測定点（Ｘｓ，Ｙｓ）から基準誤差平面基本ベクトルＳへの垂線の足をＨ０（Ｘｈ，Ｙｈ，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）とすると、この垂線の足Ｈ０（Ｘｈ，Ｙｈ，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）における誤差平面上の点（Ｘｈ，Ｙｈ，ΔＸｓまたはΔＹｓまたはΔＺｓ）のＺ軸の値＝ΔＸｓまたはΔＹｓまたはΔＺｓが誤差になる。
【００３７】
なお、複数の観測網のうち、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒが属する観測網は、例えば、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置（Ｘｓ，Ｙｓ）における基準誤差平面上の点（Ｘｓ，Ｙｓ，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）から基準誤差平面基本ベクトルＳへの垂線の足Ｈ０（Ｘｈ，Ｙｈ，ΔＸ０またはΔＹ０またはΔＺ０）までの距離が最も短い観測網とする。
【００３８】
また、図４（ｂ）は誤差平面パラメータの算出方法の他の一例を示す説明図であり、ここでは、３つの基準局０（Ｘ０，Ｙ０）、基準局１（Ｘ１，Ｙ１）、基準局２（Ｘ２，Ｙ２）から観測点（Ｘｓ，Ｙｓ）の誤差ΔＸｓを、次の式を用いて線形演算により求める。
【００３９】
【数１】
ここで、各基準局における誤差はそれぞれ（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）、（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）、（ΔＸ２，ΔＹ２，ΔＺ２）であるとする。なお、この方法では、各基準局の位置座標値とその誤差が誤差平面パラメータとなる。
【００４１】
各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒでは、計算機センタＣから送られてくる誤差平面パラメータをそれぞれの送受信機２００で受信して、それを誤差平面識別処理部２５０に入力する。誤差平面識別処理部２５０はそのターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒが複数の観測網（誤差平面）のうちどの観測網に属するかを判定し、該当する誤差平面パラメータを位置補正演算器２３０に送る。以下、実施の形態１の場合と同様に処理が進行して、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの補正された位置データの計算が行われる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態２によれば、多数の基準局Ｒ１〜Ｒｕをグループ化して複数の観測網を構成し、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒがそのうちのどの観測網に対応するかを判断して、対応する観測網の誤差パラメータにより正確な誤差を求めているので、広範囲において精度よく各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を算出することができるという効果が得られる。
【００４３】
実施の形態３．
また、上記各実施の形態においては、遠隔地のターゲット装置の位置管理については触れていないが、遠隔地のターゲット装置の正確な位置管理を行うことも可能である。図７はそのようなこの発明の実施の形態３による位置検出システムを示す構成図である。なお、図中、相当部分には図２と同一符号を付してその説明を省略する。図において、Ｍは計算機センタＣからの誤差平面パラメータを受信する機能、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒからの単独測位結果を受信する機能、それら単独測位結果と誤差平面パラメータからターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を計算する機能、およびターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報をターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒに転送する機能を備えた位置管理センタである。
【００４４】
この位置管理センタＭ内において、３００は計算機センタＣからの補正データ（誤差平面パラメータ）を受信する送受信機であり、３１１，３１２，…，３１ｒは各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒからの単独測位データを受信する送受信機である。３２１，３２２，…，３２ｒは計算機センタＣからの補正データとターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒからの単独測位データから、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの現状の位置に対応した各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの正確な位置データを計算する位置補正演算器である。また、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒ内において、２６０は単独測位のための演算処理を行う演算処理部であり、２７０はこの演算処理部２６０によって求められた単独測位結果を位置管理センタＭに転送するための送受信機である。
【００４５】
次に動作について説明する。
ここで、計算機センタＣにおいて、各基準局Ｒ１〜Ｒｑの誤差データが誤差演算器１１１〜１１ｑによって計算され、誤差平面演算機１４０にてその誤差データから当該基準点における誤差平面を求め、得られた誤差平面パラメータを送受信機１５０から送信するまでの動作は、実施の形態１の場合と同様である。
【００４６】
一方、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒは測位に必要な航法メッセージをＧＰＳアンテナ２１０で受信してＧＰＳレシーバ２２０にて解読する。解読結果は演算処理部２６０に送られて単独測位のための演算処理が行われ、得られた単独測位結果が送受信機２７０より位置管理センタＭに転送される。
【００４７】
位置管理センタＭはこの計算機センタＣから送られてくる誤差平面パラメータを、送受信機３００にて補正データとして受信し、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒから送られてくる単独測位結果を、送受信機３１１〜３１ｒにて受信する。なお、補正データは、図４（ａ）に示す算出方法によれば、誤差平面を表現するベクトルと各観測網を構成する基準局のうちの１つを誤差平面の基準点とし、その位置座標値および誤差値が誤差平面パラメータとなる。また図４（ｂ）に示す計算方法では、各基準局の位置座標値とその誤差が誤差平面パラメータとなる。この誤差平面パラメータと単独測位結果をもとに、位置管理センタＭの各位置補正演算器３２１〜３２ｒは、対応する観測網の誤差平面パラメータから対応するターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの誤差を求め、正確なターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を決定する。
【００４８】
このようにして位置補正演算器３２１〜３２ｒで決定された各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報は、送受信機３１１〜３１ｒを介して対応するターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒに送られる。これにより、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの正確な位置管理が可能となる。
【００４９】
このように、この実施の形態３によれば、位置管理センタＭを設けて、計算機センタＣからの誤差平面パラメータと、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒからの単独測位結果をこの位置管理センタＭに送り、位置管理センタＭではその位置補正演算器３２１〜３２ｒにおいて、それらをもとにターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの概略位置（単独測位結果）から複数の観測網を求めて位置情報を決定しているので、遠隔地にあるターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を精度よく管理することが可能になるという効果が得られる。
【００５０】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３では、基本的なＧＰＳによる位置検出システムにおけるターゲット装置の位置管理について説明したが、実施の形態２で説明した大規模な広域ＧＰＳによる位置検出システムに対応することも可能である。図８はそのようなこの発明の実施の形態４による位置検出システムを示す構成図である。なお、図中、相当部分には図７と同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
また、計算機センタＣ内において、１６０は基準局Ｒ１〜Ｒｑをグループ化して基準点の統合化を行う基準点統合化処理部であり、位置管理センタＭ内において、３６１，３６２，…，３６ｒはそれぞれに対応づけられたターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒが、複数の誤差平面のうちどの誤差平面に属するかを判定する誤差平面識別処理部である。なお、これらは図５に示した実施の形態２のそれらと同等のものであり、この実施の形態４は、計算機センタＣが上記基準点統合化処理部１６０を、位置管理センタＭが上記誤差平面識別処理部３６１〜３６ｒを備えている点で、図７に示した実施の形態３とは異なっている。
【００５２】
次に動作について説明する。
計算機センタＣの各記憶装置１３１〜１３ｑに誤差演算器１１１〜１１ｑで計算された誤差データが格納されるまでの動作、および各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの送受信機２７０より単独測位結果が位置管理センタＭに転送されるまでの動作は、実施の形態３の場合と同様に処理が進行する。広範囲なエリアに対応する大規模な広域ＧＰＳによる位置検出システムを構築する場合、計算機センタＣの基準点統合化処理部１６０は実施の形態２の場合と同様に、高精度なＧＰＳ測量を実現するため、基準局Ｒ１〜Ｒｑをグルーピングして観測網を構成する。誤差平面演算器１４０はそれら各観測網ごとに誤差平面パラメータを求め、送受信機１５０より位置管理センタＭに送信する。
【００５３】
位置管理センタＭはこの計算機センタＣからの誤差平面パラメータを、補正データとしてその送受信機３００によって受信する。また同時に、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒからの単独測位結果を送受信機３１１〜３１ｒによって受信する。なお、上記補正データは実施の形態２の場合と同様に、図４（ａ）に示す方法では誤差平面を表現するベクトルと各観測網を構成する基準局のうち１局を誤差平面の基準点とし、その位置座標値および誤差値が誤差平面パラメータとなり、図４（ｂ）に示す方法では各基準局の位置座標値とその誤差が誤差平面パラメータとなる。
【００５４】
位置管理センタＭの誤差平面判定処理部３６１〜３６ｒは、この誤差平面パラメータと単独測位結果をもとに、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置に対応する観測網を決定し、さらに位置補正演算器３２１〜３２ｒにより、対応する観測網の誤差平面パラメータから各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの誤差を求めて、正確なターゲット装置の位置を決定する。このようにして得られた各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの正確な位置は、送受信機３１１〜３１ｒより対応するターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒに送信される。
【００５５】
このように、この実施の形態４によれば、基準局Ｒ１〜Ｒｑをグループ化して複数の観測網を構成し、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒが観測網に対応するかを判断し、誤差平面パラメータと単独測位結果をもとに、位置管理センタＭの位置補正演算器３２１〜３２ｒにて各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報を決定しているので、広域のＧＰＳシステムにおいても、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を精度よく管理することが可能になるという効果が得られる。
【００５６】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態３および実施の形態４では、位置管理センタＭ内において、決定された各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報の表示については言及していなかったが、決定されたターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報を地図データ上に表示するようにすることも可能である。図９はそのようなこの発明の実施の形態５による位置検出システムを示す構成図である。なお、図中、相当部分には図７と同一符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
図において、３３０は各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置、および地図データが表示される表示器であり、３４０はその地図データが格納された記憶装置である。３５０は各位置補正演算器３２１〜３２ｒの演算結果に基づいて、表示器３３０の画面に記憶装置３４０から読み出した所定の地図データを表示するとともに、表示された地図データ上にターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置をプロットする表示処理装置である。
【００５８】
次に動作について説明する。
なお、位置管理センタＭの位置補正演算器３２１〜３２ｒによって、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの正確な位置を決定するまでの動作は実施の形態３の場合と同様である。位置補正演算器３２１〜３２ｒにて決定された各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報は、位置管理センタＭ内の表示処理装置３５０に送られる。表示処理装置３５０は受け取った各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置情報に基づいて記憶装置３４０より所定の地図データを読み出し、それを表示器３３０の画面に表示する。そして、その表示器３３０に表示された地図データ上に、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置をプロットする。これにより、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの正確な位置管理が可能となる。
【００５９】
ここで、記憶装置３４０には地図データとして、例えば航空写真からその中の基準点により位置を正規化した地図画像データが貯えられる。この地図画像データは、航空写真のカメラの光学系の歪み、航空写真の撮影の位置による歪みがあらかじめ取り除かれている。さらに地図画像データの画像内の基準点をＧＰＳにより測定し、画像を座標系にマッピングすることにより、地図画像データと位置座標との関係が分かり、この地図画像データを地図データとして使用することが可能となる。
【００６０】
また、表示器３３０に表示された地図データ上に、各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置をプロットする場合、上記画像と座標系との対応関係により、ＧＰＳによって得られた位置情報から、その位置に対応した地図画像データを記憶装置３４０から表示処理装置３５０により取り出して、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を示すマーカーとともに表示器３３０の画面上に表示する。
【００６１】
なお、上記説明では、実施の形態３による位置検出システムに適用した場合について述べたが、実施の形態４による位置検出システムにも適用可能であることはいうまでもない。
【００６２】
以上のように、この実施の形態５によれば、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒにおける単独測位結果を位置管理センタＭに送り、位置管理センタＭで各ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの概略位置から複数の観測網を決定して求めた、ターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの位置を表示器３３０に表示しているので、中央に配置された位置管理センタＭにおいて、複数存在するターゲット装置Ｔ１〜Ｔｒの現状の位置を集中的に管理することが可能なマンマシンインタフェースを提供することができるという効果が得られる。
【００６３】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６として、上記実施の形態２および実施の形態４による位置検出システムで用いられた補正データについて説明する。図１０はその補正データのフォーマットを示す説明図である。この補正データとしては、複数の基準局の少なくとも３局ずつ以上を１まとまりとしてグループ化して形成された観測網毎に、それぞれの誤差平面を表す誤差平面パラメータが用いられている。図示の補正データのフォーマットでは、まず観測網の数が規定され、次に第１〜第ｖの観測網のそれぞれについて、基準点の座標値、誤差平面の傾き、誤差平面基準ベクトルによる誤差平面パラメータが規定されている。ターゲット装置はこの補正データを受信し、そのデータフォーマットに従って自身の位置に対応する補正データを得ることができる。このようにして、大規模なＧＰＳシステムにおいても、効率良く補正データをターゲット装置あるいは位置管理センタに供給することが可能になる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、あらかじめ絶対位置が確定している複数の基準局からの絶対位置と、各基準局がＧＰＳ衛星より受信した航法メッセージから計算した自身の位置との差を誤差データとし、それら複数の基準局における誤差データから誤差平面を求めて、その誤差平面を表す誤差平面パラメータを補正データとして計算機センタよりターゲット装置に送信し、ターゲット装置ではＧＰＳ衛星より受信した航法メッセージによる単独測位結果にて得られた自身の位置の誤差を、上記誤差平面パラメータを用いて補正するように構成したので、ターゲット装置の位置に対応した誤差を高精度に求めることができ、またその誤差を用いて測定点の正確な位置データを求めることが可能な位置検出システムが得られる効果がある。
【００６５】
この発明によれば、基準局をグループ化して複数の観測網を形成し、それら各観測網において、それぞれの観測網毎に誤差平面パラメータを求め、それをターゲット装置に補正データとして送信し、ターゲット装置において単独測位結果からの自身の位置における誤差を、その誤差平面パラメータから求めて、単独測位による位置を補正するように構成したので、広い範囲において、散在するターゲット装置の位置検出を高精度に行うことが可能になるという効果がある。
【００６６】
この発明によれば、位置管理センタを設けて、計算機センタからは誤差平面パラメータを、ターゲット装置からは単独測位結果をそれぞれ受信して、それら単独測位結果と誤差平面パラメータからターゲット装置の位置を計算し、得られたターゲット装置の位置情報をターゲット装置に転送するとともに、各ターゲット装置より、ＧＰＳ衛星から受信した測位に必要な航法メッセージによる単独測位結果を、位置管理センタに転送するように構成したので、遠隔地に散在するターゲット装置の位置を高精度で管理することができる位置検出システムが得られる効果がある。
【００６７】
この発明によれば、基準局をグループ化して形成した複数の観測網毎に誤差平面パラメータを求めてそれを補正データとして位置管理センタに送信し、位置管理センタでは、その誤差平面パラメータにより、ターゲット装置から受信した当該ターゲット装置における単独測位データからターゲット装置の位置の誤差を求めて、この単独測位により求めたターゲット装置の位置を補正するように構成したので、広い範囲において、散在するターゲット装置の位置を高精度に管理することが可能になるという効果がある。
【００６８】
この発明によれば、ターゲット装置の測位結果から、位置管理センタの表示器に、ターゲット装置の位置を含む地図を表示するように構成したので、存在する複数のターゲット装置の現状の位置を、集中的に管理することが可能になるという効果がある。
【００６９】
この発明によれば、補正データを、複数の基準局の少なくとも３局以上を１まとまりとする誤差平面を表す誤差平面パラメータとするように構成したので、大規模なＧＰＳシステムによる位置検出システムにおいて、効率良く補正データをターゲット装置あるいは位置管理センタに供給することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による位置検出システムの概念を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による位置検出システムを示す構成図である。
【図３】 この発明における誤差平面の概念を示す説明図である。
【図４】 この発明における補正データ算出方法を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による位置検出システムを示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態２および実施の形態４における観測網の構成を示す説明図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による位置検出システムを示す構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態４による位置検出システムを示す構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態５による位置検出システムを示す構成図である。
【図１０】 この発明の実施の形態６における補正データのフォーマットを示す説明図である。
【図１１】 従来のＧＰＳによる位置検出システムの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
Ｃ 計算機センタ、Ｍ 位置管理センタ、Ｒ１〜Ｒｑ 基準局、Ｓ１〜Ｓｐ ＧＰＳ衛星、Ｔ，Ｔ１〜Ｔｒ ターゲット装置、１ ＧＰＳアンテナ、２ ＧＰＳレシーバ、３ 送受信機、１０１〜１０ｑ 送受信機、１１１〜１１ｑ 誤差演算器、１２１〜１２ｑ 記憶装置、１３１〜１３ｑ 記憶装置、１４０ 誤差平面演算器、１５０ 送受信機、１６０ 基準点統合化処理部、２００ 送受信機、２１０ ＧＰＳアンテナ、２２０ ＧＰＳレシーバ、２３０ 位置補正演算器、２４０ 記憶装置、２５０ 誤差平面識別処理部、２６０ 演算処理部、２７０ 送受信機、３００ 送受信機、３１１〜３１ｒ 送受信機、３２１〜３２ｒ 位置補正演算器、３３０ 表示器、３４０ 記憶装置、３５０ 表示処理装置。
Claims (6)
- ＧＰＳ衛星から航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能を持ち、あらかじめその絶対位置が確定している複数の基準局と、
前記複数の基準局のうち基準となる基準局を基準とした基準点を通る仮想的な水平面である基準誤差平面を３軸に対しそれぞれ設定し、前記各基準局で受信された航法メッセージを含むＧＰＳ衛星情報をもとにそれぞれの基準局の位置を計算し、あらかじめ判明している当該複数の基準局の絶対位置と複数の基準局における測定値から、前記各基準誤差平面に対する誤差平面を３軸に対しそれぞれ求め、任意の基準点の基準座標値、前記任意の基準点におけるＧＰＳを用いて測定した誤差値及び基準誤差平面に対し誤差平面がなす角度となるベクトルから構成される誤差平面パラメータを補正データとして送信する計算機センタと、
前記ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能、前記計算機センタが送信した誤差平面パラメータを受信する機能、および単独測位結果からの自身の位置における誤差を前記計算機センタからの誤差平面パラメータより求め、その単独測位により求めた位置の補正を行う機能を有するターゲット装置とを備えた位置検出システム。 - 計算機センタが、基準局を少なくとも３局ごとにグループ化して複数の観測網を形成し、前記各観測網のそれぞれにおいて誤差平面パラメータを求めて、それを補正データとして送信する機能を有するものであり、
ターゲット装置が、単独測位結果からの自身の位置における誤差を前記計算機センタからの誤差平面パラメータより求めて、単独測位によって求めた自身の位置を補正する機能を有するものであることを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。 - ＧＰＳ衛星から航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能を持ち、あらかじめその絶対位置が確定している複数の基準局と、
前記複数の基準局のうち基準となる基準局を基準とした基準点を通る仮想的な水平面である基準誤差平面を３軸に対しそれぞれ設定し、前記各基準局で受信された航法メッセージを含むＧＰＳ衛星情報をもとにそれぞれの基準局の位置を計算し、あらかじめ判明している当該複数の基準局の絶対位置と複数の基準局における測定値から、前記各基準誤差平面に対する誤差平面を３軸に対しそれぞれ求め、任意の基準点の基準座標値、前記任意の基準点におけるＧＰＳを用いて測定した誤差値及び基準誤差平面に対し誤差平面がなす角度となるベクトルから構成される誤差平面パラメータを補正データとして送信する計算機センタと、
前記ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを含む測位に必要なＧＰＳ衛星情報を受信する機能、およびそれに基づく単独測位結果を送信する機能を有する複数のターゲット装置と、
前記計算機センタの送信した誤差平面パラメータを受信する機能、前記ターゲット装置の送信する単独測位結果を受信する機能、これら単独測位結果と誤差平面パラメータから前記ターゲット装置の位置を計算する機能、および前記ターゲット装置の位置情報を当該ターゲット装置に転送する機能を有する位置管理センタとを備えた位置検出システム。 - 計算機センタが、基準局を少なくとも３局ごとにグループ化して複数の観測網を形成し、前記各観測網のそれぞれにおいて誤差平面パラメータを求める機能を有し、
位置管理センタが、ターゲット装置の位置における誤差を、当該ターゲット装置から受信した当該ターゲット装置における単独測位データと、前記計算機センタからの誤差平面パラメータより求め、単独測位によって求めた前記ターゲット装置の位置を補正する機能を有することを特徴とする請求項３記載の位置検出システム。 - 位置管理センタが、計算機センタより受信した誤差平面パラメータと、ターゲット装置より受信した単独測位結果から、当該ターゲット装置の位置を含む地図を表示する機能を有することを特徴とする請求項３または請求項４記載の位置検出システム。
- 補正データが、複数の基準局の少なくとも３局以上を１まとまりとする誤差平面を表す誤差平面パラメータであることを特徴とする請求項２または請求項４記載の位置検出システム。
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