JP4644792B2 - 衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法及びその装置。 - Google Patents

Description

この発明は、人工衛星からの電磁波が、電離層を通過する際に生じる電離層遅延量の補正方法及びその装置に関し、特に、静止衛星型衛星航法システム（ＳＢＡＳ）における電離層遅延量の補正方法及びその装置に関するものである。

一般に、人工衛星や天体から発せられる電磁波（以下、信号と記す）が、地上に到達するまでの間に、電離層及び対流圏を通過するが、それぞれの領域を信号が通過する際に遅延が生じ、それぞれ電離層遅延及び対流圏遅延と呼ばれている。従って、この信号を測位信号として用いる場合、これらの電離層遅延及び対流圏遅延が測位誤差源のひとつとなっている。

測位誤差の原因のひとつである電離層遅延量の補正は勿論のこと、その他の補正情報（なお、すべての補正情報を包括して表現する場合、補強情報と記す。）を提供するために、世界的に実用化が進められているシステムとしては、静止衛星を使った補強情報を送信する衛星航法補強システム（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｂａｓｅｄ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＳＢＡＳと記す。）がある。

ＳＢＡＳは、日本では、図５に示すように、ＭＳＡＳ（ＭＴＳＡＴ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ−ｂａｓｅｄ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下ＭＳＡＳと記す。）として、正式運用に向けて整備されつつあり、太平洋上を含めて日本が受け持つ管制空域内の航空機を誘導するために使用されるシステムがあり、ＭＳＡＳで利用する人工衛星ＭＴＳＡＴ−１Ｒ及びＭＴＳＡＴ−２の打ち上げが成功し、すでに所定の静止軌道に投入されており、平成１９年９月２７日に試験信号から正式の信号への切換を行い、ＭＳＡＳの供用が開始される予定である。

なお、北米地域には、２００３年７月から正式運用を開始したＷＡＡＳ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＷＡＡＳと記す。）があり、欧州地域には、ＥＧＮＯＳ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｏｖｅｒｌａｙ Ｓｅｒｖｉｃｅ：以下、ＥＧＮＯＳと記す。）があり、それぞれ整備が進められている。

ＳＢＡＳでは、衛星軌道・衛星クロック、電離層遅延、対流圏遅延等の測位誤差源を、別々に高精度に補正することが目標とされており、これにより広い地理的範囲において有効なディファレンシャル補正が可能となる。そこで、ＳＢＡＳでは、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号により測定した当該航法衛星との距離と、航法衛星の位置情報と当該モニタ局の位置情報とから得られる距離との差から補強情報を作成して静止衛星へ伝送し、これら補強情報を静止衛星からユーザへ伝送している。ユーザは、この補強情報を受信するとともに、この補強情報により、衛星からの測位信号に含まれる誤差を補正し、測位精度を改善している。
特開２００３−１１４２７０号公報

衛星軌道・衛星クロック、電離層遅延、対流圏遅延は、いずれも大きな測位誤差源となっている。そこで、発明者は他の発明者等と協働して、対流圏遅延を補正する方法等についての発明を先に出願した（特願２００７−１８１２７０号）。

又、ＳＢＡＳでは、図３、図４に示すように、より高精度な測位精度を実現するために電離層遅延量を、より高精度に補正することが必要となっている。ＳＢＡＳにおける電離層遅延に関する補正手順は、規格によりすでに決まっており、ＳＢＡＳの性能は、電離層遅延量の推定方法により決まる。ＳＢＡＳでは、経緯度で５度毎に設定されたＩＧＰ（Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｇｒｉｄ Ｐｏｉｎｔ：以下、ＩＧＰと記す）における電離層遅延量の推定値と、この電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の情報を送信し、ユーザ受信機側では、これらの情報を静止衛星を介して受信し、線形補間して必要な地点の電離層遅延量を求めている。なお、この電離層遅延量の推定値に関する信頼区間とは、どの程度の誤差範囲で有効であるかを示すものである。図４に示すように、ＩＧＰにおける電離層遅延量の推定値をユーザに送信する。Ａ’はユーザが使用する電離層遅延量を示す平面、Ｂ’、Ｃ’は、○で示す測定点で測定した測定値における推定パラメータの不確実性を示す範囲である。

このように、従来方法では、ＩＧＰにおける電離層遅延量を求める際に、電離層モデルに基づいてモデルパラメータを計算し、これによりＩＧＰにおける電離層遅延量を推定してユーザに送信している。このようにして電離層遅延量を推定するとともに、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間もモデルパラメータの共分散解析により理論的に計算している。このように電離層遅延量の推定値に関する信頼区間も計算されるため、推定対象のＩＧＰから離れれば離れるほど誤差が大きくなる。従って、高い安全性を確保するためには、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間も大きくなるという問題がある。

即ち、ＩＧＰは５度毎に設定されているので、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間が最大となるのは、ＩＧＰから２．５度離れた地点である。そこで、従来方法では、これらの地点における電離層遅延量の推定値に関する信頼区間を求め、そのうちの最大値を取り、ユーザが使用することが出来る電離層遅延量の推定値に関する信頼区間として、ユーザに向けて送信している。

このような電離層モデルに基づいて電離層遅延量を推定する従来方法では、モデルパラメータの推定誤差、モデルそのものの現実の電離層への不適合性等の問題があるので、高い安全性を確保するためには、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間には、比較的大きなマージンを与える必要がある。従って、実際にユーザに送信される電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の値には、２〜３倍の係数が乗じられなければならず、従って、その信頼区間は相当大きくなるという問題がある。

ＳＢＡＳの場合には、図３に示すように、複数の既知点にモニタ局をそれぞれ配置して、ＧＰＳ衛星（航法衛星）からの測位信号を受信し、電離層遅延量を測定している。しかしながら、モニタ局とモニタ局との間隔は、非常に広いため、その間の電離層遅延量に対する十分なサンプルが得られない。そのため、高い安全性を確保するためには、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間には、前記の通り大きなマージンを持たせるより方法がなく、結果として利用率が低下するという問題がある。特に、現在のＳＢＡＳによる補強情報では、垂直誘導航法には利用出来ず、利用率の低下の一因となっている。

又、図５に示すように、目下、日本で正式運用に向けて準備中のＭＳＡＳの場合には、電離層遅延量を測定するためのモニタ局は、日本国内に６箇所（札幌、東京、福岡、那覇には、監視局（ＧＭＳ）、常陸太田、神戸には航法統制局（ＭＣＳ））配置されている。さらに、２箇所のモニタ局（ハワイ、オーストラリアには、標定局（ＭＲＳ））を増設して８箇所のモニタ局で運用する予定となっている。しかしながら、モニタ局とモニタ局との間隔は、５００〜１０００ｋｍと長く、この間の電離層遅延量が測定出来ず、十分なサンプルが得られないため、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間には、大きなマージンを持たせる必要がある。発明者の試算では、垂直方向において最大３０ｍの誤差を含む可能性があり、運用開始した場合、利用率の低下は避けられないとの問題がある。

この発明は、上記のような状況を改善するために、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間を短縮することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、航法衛星からの測位信号により電離層遅延量およびその他の補正情報を作成するための複数のモニタ局を既知点にそれぞれ配置し、モニタ局以外の地点に、航法衛星からの測位信号をそれぞれ受信してそれぞれ電離層遅延量を測定するための複数のＧＰＳ受信機を配置し、電離層遅延量の推定値を、航法衛星からの測位信号により求めて送信する衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法において、航法衛星からの測位信号を受信して、互いに隣接して四角形を形成する４つのＩＧＰにおける電離層遅延量をそれぞれ求め、この互いに隣接する４つのＩＧＰにおける電離層遅延量を補間して、４つのＩＧＰに囲まれる領域内の地点における電離層遅延量を表す平面をそれぞれ求め、ＧＰＳ受信機により測定された電離層遅延量の測定値を、それぞれＧＰＳ受信機毎に求め、４つのＩＧＰに囲まれる領域内の地点における電離層遅延量を表す平面と、ＧＰＳ受信機毎に求めた電離層遅延量の測定値との差を、ＧＰＳ受信機毎にそれぞれ求め、この差の最大値を、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の補正情報とすることを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法である。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、既知点に配置したモニタ局は、ＳＢＡＳのモニタ局を用いることを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法である。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、ＧＰＳ受信機の代わりに、既存のＧＰＳ観測網から得られる電離層遅延量の測定値を用いることを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法である。

請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、既存のＧＰＳ観測網として、ＧＥＯＮＥＴにおける電子基準点の測定値を用いることを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法である。

請求項５に係る発明は、請求項３に係る発明において、既存のＧＰＳ観測網として、ＡＷＧＳのＧＰＳ受信機の測定値を用いることを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法である。

請求項６に係る発明は、複数の既知点にそれぞれ配置され、航法衛星からの測位信号により電離層遅延量およびその他の補正情報を作成するためのモニタ局と、モニタ局以外の地点に配置され、航法衛星からの測位信号を受信して、それぞれ電離層遅延量を測定するための複数のＧＰＳ受信機と、電離層遅延量の推定値を、航法衛星からの測位信号により求めて送信する統制局とからなる衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置において、統制局は、互いに隣接して四角形を形成する４つのＩＧＰにおける電離層遅延量を補間して４つのＩＧＰに囲まれる領域内の地点における電離層遅延量を表す平面をそれぞれ求める機能と、４つのＩＧＰに囲まれる領域内の地点における電離層遅延量を表す平面とＧＰＳ受信機毎に求めた電離層遅延量の測定値との差をそれぞれ求める機能と、求めたＧＰＳ受信機毎の差の中からその差が最大となる最大値を求める機能と、差の最大値を電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の補正情報として送信する機能とを有することを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置である。

請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明において、統制局は、モニタ局の機能も兼ね備えることを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置である。

請求項８に係る発明は、請求項６〜請求項７に係る発明において、既知点に配置したモニタ局は、ＳＢＡＳのモニタ局を用いることを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置である。

請求項９に係る発明は、請求項６〜請求項８に係る発明において、ＧＰＳ受信機の代わりに既存のＧＰＳ観測網から得られる電離層遅延量の測定値を受信する機能を有することを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置である。

請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明において、既存のＧＰＳ観測網として、ＧＥＯＮＥＴの電子基準点における電離層遅延量の測定値を受信する機能を有することを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置である。

請求項１１に係る発明は、請求項９に係る発明において、既存のＧＰＳ観測網として、ＡＷＧＳのＧＰＳ受信機の電離層遅延量の測定値を受信する機能を有することを特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置である。

請求項１及び請求項６に係る発明は、上記のように構成したので、従来のように、モデルパラメータの推定によらず、実際の測定値から電離層遅延量の推定値に関する信頼区間を定めているので、推定に起因して必要となるマージンを抑制することが出来、その結果、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の値を大幅に縮小することができる。さらに、モニタ局数を多く配置すれば、それだけモニタ局とモニタ局との間隔が短くなるので、この間に設置するＧＰＳ受信機数量を同じとするならば、ＧＰＳ受信機の設置密度は高くなり、それだけ得られる測定値数の密度も高くなり、その結果、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の値をさらに大幅に縮小することができる。

請求項２及び請求項８に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１及び請求項６に係る発明の効果に加えて、ＳＢＡＳのモニタ局を利用出来るので、設備投資を大幅に削減出来るとともに、ＳＢＡＳによる垂直誘導付航法モードの利用率を高めることが出来る。

請求項３及び請求項９に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１及び請求項６に係る発明の効果に加えて、利用するＧＰＳ観測網によっては、さらに電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の値を大幅に縮小することができる。又、多数のＧＰＳ受信機を設置することによる設備投資のコストを抑えることができる。

請求項４及び請求項１０に係る発明は、上記のように構成したので、請求項３及び請求項９に係る発明の効果に加えて、多数設置されている電子基準点の測定値を利用出来るので、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の値を大幅に縮小することができる。

請求項５及び請求項１１に係る発明は、上記のように構成したので、請求項３及び請求項９に係る発明の効果に加えて、測定値を得るためのＧＰＳ受信機の設置は必要ないので、全体として大幅にコストを抑制することが出来る。さらに、広域補強システムにおいて、空港付近では垂直方向の誘導の際に問題となる電離層遅延量の推定値に関する信頼区間を大幅に短縮可能であるから、ＡＷＧＳが設置されている空港では、垂直誘導付航法モードを実用化可能である。

請求項７に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１及び請求項６に係る発明の効果に加えて、統制局をモニタ局として利用出来るので、設備投資を大幅に削減出来ることが出来る。

航法衛星からの測位信号により電離層遅延量およびその他の補正情報を作成するための複数のモニタ局を既知点に配置し、モニタ局以外の地点に、航法衛星からの測位信号をそれぞれ受信してそれぞれ電離層遅延量を測定するための複数のＧＰＳ受信機を配置し、互いに隣接して四角形を形成する４つのＩＧＰにおける電離層遅延量をそれぞれ求め、この互いに隣接する４つのＩＧＰにおける電離層遅延量の測定値を補間して、４つのＩＧＰに囲まれる領域内の地点における電離層遅延量を表す平面をそれぞれ求め、ＧＰＳ受信機により測定された電離層遅延量の測定値を、それぞれＧＰＳ受信機毎に求め、４つのＩＧＰに囲まれる領域内の地点における電離層遅延量を表す平面と、ＧＰＳ受信機毎に求めた電離層遅延量の測定値との差を、ＧＰＳ受信機毎にそれぞれ求め、この差の最大値を、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の補正情報とする。ＧＰＳ受信機を配置する代わりに、ＧＥＯＮＥＴの電子基準点における測定値を用いる。

この発明の第１の実施例を、図１〜図２及び図５に基づいて詳細に説明する。
図１〜図２は、この発明の第１の実施例を示すもので、図１は本願の電離層遅延量の補正方法を説明するための模式図、図２は本願の電離層遅延量の補正値に関する信頼区間を求める方法を説明するための模式図である。

図１において、１（１ａ、１ｂ・・・）はモニタ局で、ＧＰＳ衛星２からの測位信号による測位精度を向上させる目的で、事業者により複数箇所の既知点にそれぞれ設置される。これらのモニタ局は、電離層遅延量及びその他のすべての補正情報、即ち、補強情報を作成する機能を備えている。互いに隣接する２つのモニタ局１（１ａ、１ｂ）の間には、電離層遅延量を測定するためのＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）が複数設置され、ＧＰＳ衛星２の測位信号や静止衛星（図示せず）から信号を受信し、電離層遅延量の測定を行う。

すべてのモニタ局を統括する統制局（図示せず）は、互いに隣接して四角形を形成する４つのＩＧＰにおける電離層遅延量の推定値を求める機能と、４つのＩＧＰにおける電離層遅延量の推定値をそれぞれ補間して４つのＩＧＰにおける電離層遅延量の推定値を表す平面をそれぞれ求める機能と、４つのＩＧＰの間の電離層遅延量を表す平面とＧＰＳ受信機毎に求めた電離層遅延量の測定値との差をそれぞれ求める機能と、求めたＧＰＳ受信機毎の差の中からその差が最大となる最大値を求める機能と、差の最大値を電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の補正情報として送信する機能とを少なくとも有している。なお、統括局の代わりに、モニタ局の一つに統制局の機能を持たせても良い。

ＧＰＳ受信機３の設置数は、多ければ多いほど電離層遅延量の推定値に関する信頼区間を短縮することが出来るので、互いに隣接する２つのモニタ局の間の距離に応じて設置数が決定される。４は電離層である。

図２において、Ｘ軸は位置（ｋｍ）、Ｙ軸は電離層遅延量を示す。５（５ａ、５ｂ・・・）はＩＧＰである。Ａはユーザが使用する電離層遅延量の補正値を表す平面である。Ｂ、ＣはＩＧＰ５ａとＩＧＰ５ｂとの間に配置されたＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）でそれぞれ測定した測定値と平面Ａとの差の上限及び下限を示す範囲で、最大誤差の範囲を示している。実際は、互いに隣接して四角形を形成する４つのＩＧＰにおける平面で、４つのＩＧＰ間に配置されたＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）の測定値を使用する。なお、図２は、互いに隣接して四角形を形成する４つのＩＧＰにおける平面を横から見た図として表示されている。

次に、作用動作について、図１〜図２、図５に基づいて説明する。

まず、事業者は、ＩＧＰにおける電離層遅延量の推定値を求める。この実施例では、各モニタ局１（１ａ、１ｂ・・・）において、ＧＰＳ衛星２からの衛星測位信号や準天頂衛星などの静止衛星からの信号を受信し、解析することにより行っている。事業者の配置したモニタ局１（１ａ、１ｂ、１ｃ・・・）は、ＩＧＰ５（５ａ、５ｂ・・・）には配置されていないので、電離層モデルに基づいてモデルパラメータを計算し、これにより各ＩＧＰにおける電離層遅延量の推定値を算出する。

また、事業者は、各ＩＧＰ５（５ａ、５ｂ・・・）間に分布している全てのＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）によりそれぞれ電離層遅延量を測定する。ユーザは通常、自身の測位のための電離層遅延量の補正を行うために、ユーザに隣接する４つのＩＧＰ５（５ａ、５ｂ・・・）間の電離層遅延量の補正値に関する平面Ａを用いている。この電離層遅延量の補正値に関する平面Ａは、従来方式と同様に線形補間して求める。

図２において、事業者は、この平面Ａと４つのＩＧＰ５（５ａ、５ｂ・・・）間に分布している全てのＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）により測定された電離層遅延量の測定値との差を、全てのＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）について求める。この測定値と平面Ａとの差が、電離層遅延量の誤差となる。

次いで、それぞれ求めた差（誤差）の最大値を求める。事業者は、この誤差の最大値をもって、各ＩＧＰ５（５ａ、５ｂ・・・）における電離層遅延量の補正値に関する信頼区間と定める。このように、モデルパラメータの推定によらず、実際の測定値から電離層遅延量の推定値に関する信頼区間を定めているので、この信頼区間を縮小することが出来るとともに、マージンを抑制し、その結果、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の値を大幅に縮小することができる。

事業者は、最終的に、上記のようにして求めた誤差の最大値を各ＩＧＰ５（５ａ、５ｂ・・・）における信頼区間として、準天頂衛星を介してユーザに補正情報として送信する。ユーザは、ユーザ受信機において、これを線形補間して、自身の測位に必要な地点の電離層遅延量を求める。

この発明の第２の実施例は、第１の実施例において、ＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）を事業者自身が配置する代わりに、既存のＧＰＳ観測網を利用する場合の実施例である。なお、第１の実施例と同じ部分については、同一名称、同一番号を用い、その説明を省略する。

この実施例では、既存の観測網として、国土地理院が運用しているＧＥＯＮＥＴ（登録商標、ＧＰＳ Ｅａｒｔｈ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＧＰＳ連続観測システム）と呼ばれる高密度なＧＰＳ観測網を利用する。また、米国においては、ＧＥＯＮＥＴと同様の、ＣＯＲＳ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｔａｔｉｏｎｓ）と呼ばれる高密度なＧＰＳ観測網が利用可能である。なお、将来的に設置される外部のＧＰＳ観測網も利用することが出来るのは勿論である。

現在、日本国内には、ＭＳＡＳのモニタ局が６局（札幌、常陸太田、東京、神戸、福岡、那覇）配置されている。前述のとおり、この現行のモニタ局密度（５００ｋｍ間隔程度）では、垂直方向で最大３０ｍの誤差を含む可能性があるため、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間には、大きなマージンを必要としている。

発明者の試算によれば、このような影響は、モニタ局を１００局配置すると７ｍ、２００局で５ｍ程度に抑えることができる。しかしながら、モニタ局をさらに多数配置するのはコスト面においても非現実的であるのに加え、現行システム（日本のＭＳＡＳの場合）においては、８局のモニタ局での運用しか想定されていないため、そのような多数のモニタ局の観測データを処理することができない。また、現行システムが採用している従来方式のアルゴリズムでは、そのような多数のモニタ局のデータを処理する場合には、その処理のプロセスに最小二乗法を含むために時間がかかりすぎて現実的ではない。

国土地理院が運用しているＧＥＯＮＥＴは、ＧＰＳ受信機のネットワークであり、現在では日本全国に約１２００ヵ所、２０〜３０ｋｍの間隔でＧＰＳ受信機が配置され、リアルタイムでその観測データが取得可能である。本願発明によるＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）を事業者自身が配置して電離層遅延量を測定する代わりに、このＧＥＯＮＥＴの観測データを利用することで、第１の実施例の効果に加えて、さらに多数のＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）を設置することによる設備投資のコストを抑えることができる。

なお、統制局あるいはモニタ局は、４つのＩＧＰ５（５ａ、５ｂ・・・）の間、あるいは、４つのモニタ局の間に位置する既存のＧＰＳ観測網から得られる電離層遅延量の測定値を受信する機能、ＧＰＳ受信機の代わりに用いるＧＥＯＮＥＴの電子基準点における電離層遅延量の測定値を受信する機能を有している。

この発明の第３の実施例は、第２の実施例と同様、第１の実施例において、ＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）を事業者自身が配置する代わりに、既存の外部の観測網を利用する場合の実施例である。なお、第１の実施例と同じ部分については、同一名称、同一番号を用い、その説明を省略する。

この実施例では、既存の外部の観測網として、航空局が運用し、全国各地の空港に設置されているＡＷＧＳ（Ａｉｒｐｏｒｔ Ｗｏｒｌｄ Ｇｅｏｄｅｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ：空港座標管理システム）と呼ばれるＧＰＳ基準点ネットワークを利用する。

このように、ＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）を事業者自身が配置して電離層遅延量を測定する代わりに、このＡＷＧＳの観測データを利用することで、第２の実施例と同様、第１の実施例の効果に加えて、さらにＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）を設置することによる設備投資のコストを抑えることができる。

広域補強システムにおいて、空港付近では垂直方向の誘導の際に問題となる電離層遅延量の推定値に関する信頼区間を大幅に短縮可能であるから、ＡＷＧＳが設置されている空港では、垂直誘導付航法モードを実用化可能である。

なお、統制局あるいはモニタ局は、４つのＩＧＰの間、あるいは、４つのモニタ局の間に位置する既存のＧＰＳ観測網から得られる電離層遅延量の測定値を受信する機能、ＧＰＳ受信機の代わりに用いるＡＷＧＳのＧＰＳ基準点における電離層遅延量の測定値を受信する機能を有している。

この発明による電離層遅延量の補正方法は、移動体の測位システム、誘導システム等に利用可能である。電離層遅延量の推定値に関する信頼区間を大幅に短縮可能であるから、垂直方向の測位精度が増し、垂直誘導付航法モードの利用率を改善可能である。この垂直誘導付航法モードの利用率改善により、ＳＢＡＳ（日本ではＭＳＡＳ）をＣＡＴ−Ｉ相当の進入に利用可能となり、ＳＢＡＳ（日本ではＭＳＡＳ）の普及が期待できる。また、一部の研究開発機関が開発を進めている準天頂衛星システムにおいても応用が可能である。

この発明の実施例を説明するための図で、電離層遅延量の補正方法を説明する為の模式図である。 この発明の実施例を説明するための図で、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間を求める方法を説明する為の模式図である。 従来の電離層遅延量の推定値の算出方法を説明する為の模式図である。 従来の電離層遅延量の推定値に関する信頼区間を求める方法を説明する為の模式図である。 日本のＭＳＡＳの構成図である。

符号の説明

１（１ａ、１ｂ・・・） モニタ局
２ ＧＰＳ衛星
３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・） ＧＰＳ受信機
４ 電離層
５（５ａ、５ｂ・・・） ＩＧＰ
Ａ ユーザが使用する電離層遅延量の推定値を表す平面
Ｂ、Ｃ ＩＧＰ５ａ及びＩＧＰ５ｂとの間に配置されたＧＰＳ受信機３（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）でそれぞれ測定した測定値と平面Ａとの差の上限及び下限を示す範囲で、最大誤差の範囲

Claims (11)

1. 航法衛星からの測位信号により電離層遅延量およびその他の補正情報を作成するための複数のモニタ局を既知点にそれぞれ配置し、
   前記モニタ局以外の地点に、前記航法衛星からの測位信号をそれぞれ受信してそれぞれ電離層遅延量を測定するための複数のＧＰＳ受信機を配置し、
   電離層遅延量の推定値を、航法衛星からの測位信号により求めて送信する衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法において、
   前記航法衛星からの測位信号を受信して、互いに隣接して四角形を形成する４つのＩＧＰにおける電離層遅延量をそれぞれ求め、
   この互いに隣接する４つのＩＧＰにおける電離層遅延量を補間して、４つのＩＧＰに囲まれる領域内の地点における電離層遅延量を表す平面をそれぞれ求め、
   前記ＧＰＳ受信機により測定された電離層遅延量の測定値を、それぞれＧＰＳ受信機毎に求め、
   前記４つのＩＧＰに囲まれる領域内の地点における電離層遅延量を表す平面と、前記ＧＰＳ受信機毎に求めた電離層遅延量の測定値との差を、前記ＧＰＳ受信機毎にそれぞれ求め、
   この差の最大値を、電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の補正情報とすること
   を特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法。
2. 既知点に配置した前記モニタ局は、ＳＢＡＳのモニタ局を用いること
   を特徴とする請求項１に記載の衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法。
3. 前記ＧＰＳ受信機の代わりに、既存のＧＰＳ観測網から得られる電離層遅延量の測定値を用いること
   を特徴とする請求項１に記載の衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法。
4. 前記既存のＧＰＳ観測網として、ＧＥＯＮＥＴにおける電子基準点の測定値を用いること
   を特徴とする請求項３に記載の衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法。
5. 前記既存のＧＰＳ観測網として、ＡＷＧＳのＧＰＳ受信機の測定値を用いること
   を特徴とする請求項３に記載の衛星航法システムにおける電離層遅延量の補正方法。
6. 複数の既知点にそれぞれ配置され、航法衛星からの測位信号により電離層遅延量およびその他の補正情報を作成するためのモニタ局と、
   前記モニタ局以外の地点に配置され、前記航法衛星からの測位信号を受信して、それぞれ電離層遅延量を測定するための複数のＧＰＳ受信機と、
   電離層遅延量の推定値を、航法衛星からの測位信号により求めて送信する統制局とからなる衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置において、
   前記統制局は、互いに隣接して四角形を形成する４つのＩＧＰにおける電離層遅延量を補間して４つのＩＧＰに囲まれる領域内の地点における電離層遅延量を表す平面をそれぞれ求める機能と、前記４つのＩＧＰに囲まれる領域内の地点における電離層遅延量を表す平面と前記ＧＰＳ受信機毎に求めた電離層遅延量の測定値との差をそれぞれ求める機能と、求めた前記ＧＰＳ受信機毎の差の中からその差が最大となる最大値を求める機能と、差の最大値を電離層遅延量の推定値に関する信頼区間の補正情報として送信する機能とを有すること
   を特徴とする衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置。
7. 前記統制局は、前記モニタ局の機能も兼ね備えること
   を特徴とする請求項６に記載の衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置。
8. 既知点に配置した前記モニタ局は、ＳＢＡＳのモニタ局を用いること
   を特徴とする請求項６〜請求項７にそれぞれ記載の衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置。
9. 前記ＧＰＳ受信機の代わりに既存のＧＰＳ観測網から得られる電離層遅延量の測定値を受信する機能を有すること
   を特徴とする請求項６〜請求項８にそれぞれに記載の衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置。
10. 前記既存のＧＰＳ観測網として、ＧＥＯＮＥＴの電子基準点における電離層遅延量の測定値を受信する機能を有すること
    を特徴とする請求項９に記載の衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置。
11. 前記既存のＧＰＳ観測網として、ＡＷＧＳのＧＰＳ受信機の電離層遅延量の測定値を受信する機能を有すること
    を特徴とする請求項９に記載の衛星航法システムにおける電離層遅延量を補正する装置。

Images