JP5050584B2 - POSITIONING METHOD, POSITIONING DEVICE, AND POSITIONING PROGRAM - Google Patents

POSITIONING METHOD, POSITIONING DEVICE, AND POSITIONING PROGRAM Download PDF

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Description

本発明は測位方法、測位装置及び測位プログラムに係り、特に衛星航法システムなどの人工衛星から送信された信号に基づいて測位を行うシステムのマルチパス誤差を算出して、マルチパス誤差を除去した擬似距離を算出する測位方法、測位装置及び測位プログラムに関する。   The present invention relates to a positioning method, a positioning device, and a positioning program, and in particular, calculates a multipath error of a system that performs positioning based on a signal transmitted from an artificial satellite such as a satellite navigation system and removes the multipath error. The present invention relates to a positioning method, a positioning device, and a positioning program for calculating a distance.

図3は衛星航法システムの一例のシステム構成図を示す。同図において、GNSS(Global Navigation Satellite System)衛星11は、米国で開発された全地球測位システム(GPS:Global Positioning System)や、ロシアで開発されたGLONASS(Global Orbiting Navigation Satellite System)に代表される衛星航法システムで用いられる人工衛星である。また、SBAS(Satellite Based Augmentation System)衛星12は、GNSS航法補強システムで使用される人工衛星である。   FIG. 3 shows a system configuration diagram of an example of the satellite navigation system. In the figure, a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite 11 is represented by a global positioning system (GPS) developed in the United States and a GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System) developed in Russia. It is an artificial satellite used in the satellite navigation system. An SBAS (Satellite Based Augmentation System) satellite 12 is an artificial satellite used in the GNSS navigation reinforcement system.

この全地球測位衛星航法システム(GNSS)は、複数のGNSS衛星11から同時刻に放射した電波(GNSS信号)を同一の地上局で受信して得られた受信信号の時間差(距離)と電波を放射したGNSS衛星11の位置とから、地上局における位置と時刻を提供するシステムである。この時間差を距離に換算したものを擬似距離といい、その誤差は主に、GNSS衛星11の時計、電離層、対流圏、マルチパス、受信機の時計などに起因して発生する。その複数のGNSS衛星11からの距離を基に位置が計算され、その精度は10m以下である。   This Global Positioning Satellite Navigation System (GNSS) uses the time difference (distance) of received signals obtained by receiving radio waves (GNSS signals) radiated from a plurality of GNSS satellites 11 at the same time at the same ground station and radio waves. This is a system that provides the position and time at the ground station from the position of the radiated GNSS satellite 11. A value obtained by converting this time difference into a distance is called a pseudorange, and the error is mainly caused by the clock of the GNSS satellite 11, the ionosphere, the troposphere, the multipath, the clock of the receiver, and the like. The position is calculated based on the distance from the plurality of GNSS satellites 11, and the accuracy is 10 m or less.

現在、このGNSSを航空機であるユーザー13の離着陸などのターミナル領域まで使用することを視野にシステム開発されており、GNSSの精度と信頼性を補強する補助システムがGNSS航法補強システムである。特にSBAS衛星12を使用し、広域の補強を目的としたシステムがSBASである。SBASは補強情報として、(1)SBAS衛星12とユーザー13の距離補正情報、(2)信頼性情報、(3)SBAS衛星12とユーザー13との距離情報(GNSS衛星11と同様の時刻差情報)を提供する。   Currently, a system has been developed with a view to using this GNSS up to a terminal area such as takeoff and landing of the user 13 as an aircraft, and an auxiliary system that reinforces the accuracy and reliability of the GNSS is a GNSS navigation reinforcement system. In particular, a system that uses the SBAS satellite 12 and is intended to reinforce a wide area is SBAS. The SBAS includes (1) distance correction information between the SBAS satellite 12 and the user 13, (2) reliability information, and (3) distance information between the SBAS satellite 12 and the user 13 (time difference information similar to the GNSS satellite 11). )I will provide a.

SBASはGPS等の航法衛星から受信した観測データを、多数の地上局であるGMS(Ground Monitoring System)15−1〜15−nで受信し、その情報をマスター制御局(MCS:Master Control Station)14に集め、上記3つの情報を作り出す。この3つの情報がメッセージとしてSBAS衛星12を経由してユーザー13に提供される。   The SBAS receives observation data received from navigation satellites such as GPS by a number of ground stations, GMS (Ground Monitoring System) 15-1 to 15-n, and receives the information as a master control station (MCS). 14 to create the above three pieces of information. These three pieces of information are provided as messages to the user 13 via the SBAS satellite 12.

このような衛星航法システムでは、精度を向上するために衛星11、12とユーザー13の距離補正情報をより正確に算出する必要があり、補正情報を作成するデータの提供元であるGMS15−1〜15−nのマルチパス誤差を取り除くことが必要となる。   In such a satellite navigation system, it is necessary to calculate the distance correction information between the satellites 11 and 12 and the user 13 more accurately in order to improve the accuracy, and the GMS 15-1 to GMS 15-1 as the data provider for generating the correction information It is necessary to remove 15-n multipath errors.

このマルチパス誤差(マルチパスに起因する位置誤差)を低減する方法としては、GPSのマルチパス誤差を推定し、その結果からしきい値を用いて判定し、マルチパスの存在する衛星を使用しないことにより、マルチパスの影響を除去した測位結果を得る測位方法及び測位装置が知られている。   As a method of reducing this multipath error (position error caused by multipath), GPS multipath error is estimated, and the result is determined using a threshold value, and a satellite with multipath is not used. Thus, there are known positioning methods and positioning devices that obtain positioning results from which the effects of multipath have been removed.

また、測位衛星から送信された信号を基準局で受信し、その受信信号に基づいて、受信位置の擬似距離と受信位置とを算出し、その擬似距離から受信位置で予め求めたマルチパスに起因する位置誤差を差し引いて受信位置を補正する測位方法も知られている(例えば、特許文献1参照)。   Also, the signal transmitted from the positioning satellite is received by the reference station, and the pseudo distance and the reception position of the reception position are calculated based on the received signal, resulting from the multipath obtained in advance at the reception position from the pseudo distance. A positioning method that corrects the reception position by subtracting the position error is also known (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−49147号公報JP 2005-49147 A

しかるに、GPSのマルチパス誤差を推定し、その結果からしきい値を用いて判定し、マルチパスの存在する人工衛星を使用しない従来のマルチパス誤差の除去方法は、測位に使用可能な人工衛星の数が十分でない場合、人工衛星数が4未満となり、測位不能となる可能性がある。   However, the conventional multipath error elimination method that estimates the multipath error of GPS and determines from the result using a threshold and does not use the multipath-existing satellite is a satellite that can be used for positioning. If the number of satellites is not sufficient, the number of artificial satellites may be less than 4 and positioning may become impossible.

また、特許文献1記載の従来の測位方法では、事前に24時間のマルチパスによる位置誤差を算出することを前提としているため、固定点かつマルチパスの状況が事前測定と同一という条件が必要であり、マルチパス誤差の推定に制限がある。また、この特許文献1記載の従来の測位方法では、電離層誤差が考慮されていないため、十分なマルチパス誤差の除去ができない。   In addition, since the conventional positioning method described in Patent Document 1 is based on the premise that a position error due to 24-hour multipath is calculated in advance, the condition that the situation of the fixed point and the multipath is the same as that of the prior measurement is necessary. Yes, there is a limit to multipath error estimation. In addition, in the conventional positioning method described in Patent Document 1, since the ionospheric error is not considered, sufficient multipath error cannot be removed.

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、電離層誤差をも含めたマルチパス誤差をリアルタイムで算出し、マルチパス誤差を除去した擬似距離を算出し得る測位方法、測位装置及び測位プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a positioning method, a positioning device, and a positioning program capable of calculating a multipath error including an ionospheric error in real time and calculating a pseudo distance from which the multipath error is removed. The purpose is to do.

上記の目的を達成するため、本発明の測位方法は、複数の人工衛星が同時刻で送信した、擬似距離用周波数の搬送波をコードと呼ばれる変調信号で変調した被変調波信号を受信した地上局により、コードを基にした距離を擬似距離として算出し、コードに依存しない本来の搬送波を基にした距離を搬送波位相として算出する測位方法において、
人工衛星が送信した被変調波信号を受信して得られた擬似距離用周波数の搬送波に基づく搬送波位相のサイクルスリップを検知する検知ステップと、検知ステップでサイクルスリップの発生が検知されないときに、擬似距離用周波数及び搬送波位相に基づいて擬似距離に、搬送波位相から算出される距離と電離層誤差とが少なくとも含まれた距離差を算出する距離差算出ステップと、距離差算出ステップにより今回算出された距離差から過去の予め定めた一定回数計算した距離差の平均値を差し引いた値をマルチパス誤差として算出するマルチパス誤差算出ステップと、マルチパス誤差算出ステップで算出されたマルチパス誤差を、距離差算出ステップで距離差を算出するときに用いた擬似距離から除去する演算を行って算出した値を最終的な擬似距離として算出する擬似距離算出ステップとを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the positioning method of the present invention provides a ground station that receives a modulated wave signal obtained by modulating a pseudo-range frequency carrier wave with a modulation signal called a code transmitted by a plurality of artificial satellites at the same time. By calculating the distance based on the code as a pseudo-range, and calculating the distance based on the original carrier that does not depend on the code as the carrier phase ,
A detecting step of detecting a carrier phase cycle slips based on the carrier wave of the pseudo distance frequency obtained by receiving the modulated wave signal satellite sends, when the occurrence of cycle slips detecting step is not detected, the pseudo A distance difference calculation step for calculating a distance difference including at least a distance calculated from the carrier phase and an ionospheric error based on the distance frequency and the carrier phase, and a distance calculated this time by the distance difference calculation step and multipath error calculation step of calculating a past predetermined value obtained by subtracting the average value of the predetermined number of times calculated distance difference from the difference as the multipath error, multipath error calculated by the multipath error calculating step, the distance difference finally the value calculated by performing an operation to remove from the pseudo distance used when calculating the distance difference calculation step Characterized in that it comprises a pseudo-distance calculation step of calculating a pseudo-range.

また、上記の目的を達成するため、本発明の測位装置は、複数の人工衛星が同時刻で送信した、擬似距離用周波数の搬送波をコードと呼ばれる変調信号で変調した被変調波信号を受信した地上局により、コードを基にした距離を擬似距離として算出し、コードに依存しない本来の搬送波を基にした距離を搬送波位相として算出する測位装置において、人工衛星が送信した被変調波信号を受信して得られた擬似距離用周波数の搬送波に基づく搬送波位相のサイクルスリップを検知するサイクルスリップ検知手段と、サイクルスリップ検知手段によりサイクルスリップの発生が検知されないときに、擬似距離用周波数及び搬送波位相に基づいて擬似距離に、搬送波位相から算出される距離と電離層誤差とが少なくとも含まれた距離差を算出する距離差算出手段と、距離差算出手段により今回算出された距離差から過去の予め定めた一定回数計算した距離差の平均値を差し引いた値をマルチパス誤差として算出するマルチパス誤差算出手段と、マルチパス誤差算出手段で算出されたマルチパス誤差を、距離差算出ステップで距離差を算出するときに用いた擬似距離から除去する演算を行って算出した値を最終的な擬似距離として算出する擬似距離算出手段とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the positioning device of the present invention receives a modulated wave signal obtained by modulating a pseudo-frequency carrier wave with a modulation signal called a code, which is transmitted by a plurality of artificial satellites at the same time . The ground station calculates the distance based on the code as the pseudorange, and calculates the distance based on the original carrier that does not depend on the code as the carrier phase, and receives the modulated wave signal transmitted by the artificial satellite. A cycle slip detecting means for detecting the cycle slip of the carrier phase based on the carrier of the pseudo distance frequency obtained in the above, and when the occurrence of the cycle slip is not detected by the cycle slip detecting means , Based on the pseudo-distance, a distance for calculating a distance difference including at least the distance calculated from the carrier phase and the ionospheric error A difference calculation means, a multipath error calculation means for calculating a value obtained by subtracting an average value of distance differences calculated a predetermined number of times in the past from the distance difference calculated this time by the distance difference calculation means; A pseudo distance that calculates a final pseudo distance by calculating a value obtained by performing an operation of removing the multi-path error calculated by the path error calculating means from the pseudo distance used when calculating the distance difference in the distance difference calculating step. And a calculating means.

また、上記の目的を達成するため、本発明の測位プログラムは、複数の人工衛星が同時刻で送信した、擬似距離用周波数の搬送波をコードと呼ばれる変調信号で変調した被変調波信号を受信した地上局のコンピュータにより、コードを基にした距離を擬似距離として算出させ、かつ、コードに依存しない本来の搬送波を基にした距離を搬送波位相として算出させる測位ブログラムであって、コンピュータに、人工衛星が送信した被変調波信号を受信して得られた擬似距離用周波数の搬送波に基づく搬送波位相のサイクルスリップを検知する検知ステップと、検知ステップでサイクルスリップの発生が検知されないときに、擬似距離用周波数及び搬送波位相に基づいて擬似距離に、搬送波位相から算出される距離と電離層誤差とが少なくとも含まれた距離差を算出する距離差算出ステップと、距離差算出ステップにより今回算出された距離差から過去の予め定めた一定回数計算した距離差の平均値を差し引いた値をマルチパス誤差として算出するマルチパス誤差算出ステップと、マルチパス誤差算出ステップで算出されたマルチパス誤差を、距離差算出ステップで距離差を算出するときに用いた擬似距離から除去する演算を行って算出した値を最終的な擬似距離として算出する擬似距離算出ステップとを実行させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the positioning program of the present invention receives a modulated wave signal obtained by modulating a pseudo-range frequency carrier wave with a modulation signal called a code, which is transmitted by a plurality of artificial satellites at the same time . A positioning program that allows a ground-based computer to calculate a distance based on a code as a pseudorange and a distance based on an original carrier that does not depend on the code as a carrier phase. when the detecting step satellite detects cycle slips of the carrier phase based on the carrier wave of the pseudo distance frequency obtained by receiving the modulated wave signal transmitted, the occurrence of cycle slips detecting step is not detected, pseudorange The pseudo-range based on the frequency for use and the carrier phase includes at least the distance calculated from the carrier phase and the ionospheric error. A distance difference calculating step for calculating the calculated distance difference, and a value obtained by subtracting an average value of distance differences calculated a predetermined number of times in the past from the distance difference calculated this time by the distance difference calculating step is calculated as a multipath error. The multipath error calculation step and the multipath error calculated in the multipath error calculation step are removed from the pseudo distance used when calculating the distance difference in the distance difference calculation step. And a pseudo distance calculating step for calculating as a pseudo distance .

本発明の測位方法、測位装置及び測位プログラムでは、複数の人工衛星が同時刻で送信した信号を受信する地上局でそれらの受信信号の時間差を距離に換算した擬似距離と、受信信号の搬送配送のサイクルスリップが発生していないときに、受信信号の搬送波位相とに基づいて電離層誤差も考慮したマルチパス誤差を計算し、そのマルチパス誤差を地上局で算出した擬似距離から差し引くことで擬似距離からマルチパス誤差を除去することができる。   In the positioning method, positioning apparatus, and positioning program of the present invention, the ground station that receives signals transmitted by a plurality of artificial satellites at the same time, a pseudo distance obtained by converting the time difference between the received signals into a distance, and carrier delivery of the received signals When no cycle slip occurs, calculate the multipath error considering the ionosphere error based on the carrier phase of the received signal, and subtract the multipath error from the pseudorange calculated by the ground station. Multipath errors can be removed from

本発明によれば、電離層誤差も考慮したマルチパス誤差を除去した精度の良い擬似距離を計算することができるため、マルチパス誤差の大きい人工衛星を排除することなく、最終的に得られた擬似距離を使用して位置計算することによって、精度の良い測位結果が得られる。   According to the present invention, it is possible to calculate an accurate pseudorange that eliminates the multipath error in consideration of the ionospheric error, so that it is possible to calculate the finally obtained pseudorange without eliminating the artificial satellite having a large multipath error. By calculating the position using the distance, an accurate positioning result can be obtained.

図1は本発明になる測位装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図に示すように、本実施の形態の測位装置は、図3に示した衛星航法システムにおけるマスター制御局(MCS)14内に設けられており、例えば図3のGNSS衛星11から送信された擬似距離算出のための情報をのせる信号の搬送波位相のサイクルスリップを検知するサイクルスリップ検知手段100と、擬似距離と上記搬送波位相とからマルチパス誤差を計算するマルチパス誤差計算手段110と、マルチパス誤差を除去した擬似距離を算出する擬似距離算出手段120とから構成されている。なお、本実施の形態では、図3のSBAS衛星12から送信された擬似距離算出のための情報を載せる信号の搬送波位相のサイクルスリップを検知する事も可能である。   FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a positioning apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the positioning device of the present embodiment is provided in the master control station (MCS) 14 in the satellite navigation system shown in FIG. 3, and is transmitted from, for example, the GNSS satellite 11 in FIG. A cycle slip detecting means 100 for detecting a cycle slip of a carrier phase of a signal carrying information for calculating a pseudorange; a multipath error calculating means 110 for calculating a multipath error from the pseudorange and the carrier phase; A pseudo distance calculating unit 120 that calculates a pseudo distance from which a path error is removed is configured. In the present embodiment, it is also possible to detect the cycle slip of the carrier phase of the signal carrying the information for calculating the pseudorange transmitted from the SBAS satellite 12 of FIG.

これらの手段100、110及び120はそれぞれ概略次のように動作する。サイクルスリップ検知手段100は、前記GNSS衛星11やSBAS衛星12から送信された信号の搬送波位相の値の連続性の有無を判定し、連続性がないときサイクルスリップが発生したと検知し、マルチパス誤差を計算するために必要なサイクルスリップ情報としてマルチパス誤差計算手段110に供給する。   Each of these means 100, 110 and 120 generally operates as follows. The cycle slip detection means 100 determines the presence or absence of continuity of the carrier phase value of the signal transmitted from the GNSS satellite 11 or the SBAS satellite 12, and detects that a cycle slip has occurred when there is no continuity. The cycle slip information necessary for calculating the error is supplied to the multipath error calculation means 110.

ここで、前記GNSS衛星11やSBAS衛星12から送信される信号は、L1擬似距離用周波数とL2擬似距離用周波数の搬送波を、コードと呼ばれる変調信号で変調した被変調波信号である。コードと呼ばれる変調信号を基にした距離を擬似距離と呼び、コードに依存しない本来の搬送波(電波信号)から求められる距離を搬送波位相という。擬似距離と搬送波位相とは同じ電波の信号を基に、例えば図3のGMS15−1〜15−nのそれぞれの内部に設けられている受信機で得られるが、性格が異なるものである。   Here, the signal transmitted from the GNSS satellite 11 or the SBAS satellite 12 is a modulated wave signal obtained by modulating a carrier wave having an L1 pseudorange frequency and an L2 pseudorange frequency with a modulation signal called a code. A distance based on a modulation signal called a code is called a pseudo distance, and a distance obtained from an original carrier wave (radio wave signal) independent of the code is called a carrier wave phase. The pseudorange and the carrier wave phase are obtained based on the same radio wave signal, for example, in the receivers provided in each of the GMS 15-1 to 15-n in FIG. 3, but have different characteristics.

一般的にコードはメートルの単位で受信機から出力されるが、搬送波位相はサイクルという単位で出力される。コードは繰り返しの単位が1msと長く、1つの繰り返しが電波の速度である光速をかけた約300kmであるのに対し、搬送波位相は電波の波長が1つの繰り返しのため、L1擬似距離用周波数の場合、約19cmになる。現在受信している信号の1波長の割合を特定して距離を求める仕組みになっており、例えば153波長+0.1波長という値を測定して、波長をかけて距離に換算する。波長が長い擬似距離は簡単に153波長の部分を求められるが、波長が短い搬送波位相は153波長の部分を求めるのが困難である。   Generally, the code is output from the receiver in units of meters, but the carrier phase is output in units of cycles. The code has a long repetition unit of 1 ms and one repetition is about 300 km multiplied by the speed of light, which is the speed of radio waves, whereas the carrier wave phase is one repetition of the wavelength of the radio wave, so the frequency of the L1 pseudorange frequency In this case, it becomes about 19 cm. The distance is obtained by specifying the ratio of one wavelength of the currently received signal. For example, a value of 153 wavelengths + 0.1 wavelength is measured and converted to the distance by multiplying the wavelength. A pseudorange with a long wavelength can easily obtain a 153 wavelength portion, but a carrier phase with a short wavelength is difficult to obtain a 153 wavelength portion.

搬送波位相は擬似距離と同様に衛星との距離を示すデータであるが、波長が上記のように19cm程度と短いため、何波長目を示しているか不確定である。通常、図3のGMS15−1〜15−nのそれぞれの内部に設けられている受信機はその不確定さを含んだまま搬送波位相をサイクル数として出力する。衛星の捕捉が中断するなどの事象があった場合、そのサイクル数が何波長分も飛んでしまう現象があり、その現象がサイクルスリップと呼ばれている。正確なマルチパス誤差を計算するためには、サイクルスリップを正確に検知し、不確定さが変化しない搬送波位相を計算する必要がある。   The carrier wave phase is data indicating the distance to the satellite as well as the pseudorange, but since the wavelength is as short as about 19 cm as described above, it is uncertain what wavelength is indicated. Normally, the receivers provided in each of the GMSs 15-1 to 15-n in FIG. 3 output the carrier phase as the number of cycles while including the uncertainty. When there is an event such as satellite acquisition being interrupted, there is a phenomenon in which the number of cycles flies over many wavelengths, and this phenomenon is called cycle slip. In order to calculate an accurate multipath error, it is necessary to accurately detect a cycle slip and calculate a carrier phase whose uncertainty does not change.

マルチパス誤差計算手段110は、サイクルスリップ検知手段100からサイクルスリップが発生していることを示すサイクルスリップ検知情報が入力されないとき、換言すると、サイクルスリップが発生していないという検知情報が入力されるときに、擬似距離と搬送波位相の距離差を取ると共に、電離層の影響を取り除くことで、マルチパス誤差を計算する。擬似距離算出手段120は、マルチパス誤差計算手段110で計算されたマルチパス誤差を擬似距離から差し引いてマルチパス誤差を除去した擬似距離を算出する。   When the cycle slip detection information indicating that a cycle slip has occurred is not input from the cycle slip detection unit 100, in other words, the multipath error calculation unit 110 receives detection information indicating that no cycle slip has occurred. Sometimes, the multipath error is calculated by taking the distance difference between the pseudorange and the carrier phase and removing the influence of the ionosphere. The pseudo distance calculating unit 120 calculates a pseudo distance obtained by subtracting the multi path error calculated by the multi path error calculating unit 110 from the pseudo distance and removing the multi path error.

次に、本発明の測位方法について説明する。図2は本発明になる測位方法の一実施の形態のフローチャートを示す。この本実施の形態の測位方法は、図1の測位装置による測位方法であり、まず、サイクルスリップ検知手段100でL1擬似距離用周波数(例えば、1575.42MHz)とL2擬似距離用周波数(例えば、1227.6MHz)の搬送波位相のサイクルスリップを検知し(ステップS1)、それにより得られたサイクルスリップ検知情報がマルチパス誤差計算手段110に供給される。   Next, the positioning method of the present invention will be described. FIG. 2 shows a flowchart of an embodiment of the positioning method according to the present invention. The positioning method of this embodiment is a positioning method by the positioning device of FIG. 1. First, the cycle slip detection means 100 uses the L1 pseudorange frequency (for example, 1575.42 MHz) and the L2 pseudorange frequency (for example, for example). 1227.6 MHz) is detected (step S 1), and the obtained cycle slip detection information is supplied to the multipath error calculation means 110.

マルチパス誤差計算手段110は、マルチパス誤差を正確に計算するためには前述の通りサイクルスリップしていないことが条件として必要であるため、上記のサイクルスリップ検知情報に基づいて、サイクルスリップが発生しているかどうかを判定し(ステップS2)、サイクルスリップが起こっていると判断した場合、ステップS1に戻り処理を最初からやり直し、他方、サイクルスリップが起こっていないと判断した場合には、継続回数iを加算し、L1擬似距離ρL1、L2擬似距離ρL2、L1搬送波位相ΦL1、L2搬送波位相ΦL2を使用して、L1距離差CCDIFL1、L2距離差CCDIFL2を次式により計算する(ステップS3)Since the multipath error calculation means 110 requires that the cycle slip does not occur as described above in order to accurately calculate the multipath error, the cycle slip is generated based on the above cycle slip detection information. (Step S2), if it is determined that a cycle slip has occurred, the process returns to step S1 and the process is restarted from the beginning. On the other hand, if it is determined that no cycle slip has occurred, i is added and L1 distance difference CCDIF L1 and L2 distance difference CCDIF L2 are calculated by the following equations using L1 pseudo distance ρ L1 , L2 pseudo distance ρ L2 , L1 carrier phase Φ L1 , L2 carrier phase Φ L2. (Step S3) .

CCDIFL1(ti)=ρL1(ti)−[(1+2k)λL1ΦL1(ti)−2kλL2ΦL2(ti)] (1)
CCDIFL2(ti)=ρL2(ti)−[(2+2k)λL1ΦL1(ti)−(1+2k)λL2ΦL2(ti)] (2)
ただし、(1)式及び(2)式中、定数kはL1擬似距離用周波数fL1とL2擬似距離用周波数fL2とから次式で表される。また、L1擬似距離ρL1とL2擬似距離ρL2は前述したようにGMS内で算出されており、それがMCS14に入力されている。
CCDIF L1 (ti) = ρ L1 (ti) − [(1 + 2k) λ L1 Φ L1 (ti) −2kλ L2 Φ L2 (ti)] (1)
CCDIF L2 (ti) = ρ L2 (ti) − [(2 + 2k) λ L1 Φ L1 (ti) − (1 + 2k) λ L2 Φ L2 (ti)] (2)
However, in the equations (1) and (2), the constant k is expressed by the following equation from the L1 pseudorange frequency fL1 and the L2 pseudorange frequency fL2 . Further, the L1 pseudo distance ρ L1 and the L2 pseudo distance ρ L2 are calculated in the GMS as described above, and are input to the MCS 14.

k=fL2 /(fL1 −fL2 ) (3)
なお、(1)式及び(2)式の右辺第2項と第3項は、搬送波位相から算出される距離とバイアス(固定誤差)と電離層誤差の合わさった値を示す。
k = f L2 2 / (f L1 2 −f L2 2 ) (3)
Note that the second term and the third term on the right side of the equations (1) and (2) indicate values obtained by combining the distance calculated from the carrier phase, the bias (fixed error), and the ionospheric error.

距離差CCDIFL1、CCDIFL2を計算する際には電離層の影響も取り除く必要があるため、距離差CCDIFL1、CCDIFL2で計算方法が異なる。この時点で距離差CCDIFL1、CCDIFL2にはマルチパス誤差、ノイズ、バイアス偏差が含まれている。バイアス偏差は上述の不確定さのことであり、サイクルスリップが発生しない限り、一定の値である。また、ノイズはマルチパス誤差よりも値が小さいため、この距離差CCDIFL1、CCDIFL2からバイアス偏差を排除するとマルチパス誤差が算出されることになる。 When calculating the distance differences CCDIF L1 and CCDIF L2 , it is necessary to remove the influence of the ionosphere, so the calculation methods differ between the distance differences CCDIF L1 and CCDIF L2 . At this time, the distance differences CCDIF L1 and CCDIF L2 include multipath error, noise, and bias deviation. The bias deviation is the above-described uncertainty, and is a constant value as long as no cycle slip occurs. Further, since the noise value is smaller than the multipath error, the multipath error is calculated when the bias deviation is excluded from the distance differences CCDIF L1 and CCDIF L2 .

そこで、マルチパス誤差計算手段110は、(1)式と(2)式で算出した距離差CCDIFL1、CCDIFL2から次式によりバイアス偏差を差し引くことにより、マルチパス誤差μL1とμL2を算出する(ステップS4)。 Therefore, the multipath error calculation means 110 calculates the multipath errors μ L1 and μ L2 by subtracting the bias deviation from the distance differences CCDIF L1 and CCDIF L2 calculated by the expressions (1) and (2) by the following expression. (Step S4).

Figure 0005050584
ここで、(4)式及び(5)式中、右辺第2項は過去に予め定めた一定回数計算したCCDIFの平均値であり、これは上記のバイアス偏差に相当する。
Figure 0005050584
Here, in the equations (4) and (5), the second term on the right-hand side is the average value of CCDIF calculated a predetermined number of times in the past, and this corresponds to the above-described bias deviation.

そして、最後に、擬似距離算出手段120は上記(4)式及び(5)式で算出されたマルチパス誤差を、次式によりL1擬似距離ρL1、L2擬似距離ρL2から減算することでマルチパス誤差を取り除いた擬似距離ρL1MT、ρL2MTを算出する(ステップS5)。 Finally, the pseudo distance calculation means 120 subtracts the multipath error calculated by the above equations (4) and (5) from the L1 pseudo distance ρ L1 and the L2 pseudo distance ρ L2 by the following equations. The pseudo distances ρ L1MT and ρ L2MT excluding the path error are calculated (step S5).

ρL1MT(ti)=ρL1(ti)−μL1(ti) (6)
ρL2MT(ti)=ρL2(ti)−μL2(ti) (7)
上記のステップS1〜S5の処理をプログラムが終了するまで繰り返し計算する(ステップS6)。これにより、本実施の形態によれば、電離層誤差をも含めたマルチパス誤差をリアルタイムで算出し、マルチパス誤差を除去した擬似距離を算出することができる。
ρ L1MT (ti) = ρ L1 (ti) −μ L1 (ti) (6)
ρ L2MT (ti) = ρ L2 (ti) −μ L2 (ti) (7)
The above steps S1 to S5 are repeatedly calculated until the program ends (step S6). Thereby, according to this Embodiment, the multipath error also including an ionosphere error can be calculated in real time, and the pseudo distance which removed the multipath error can be calculated.

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、リアルタイムの処理ではなく、データを予め保存した上でマルチパス誤差を計算する場合には、平均を計算する際の継続回数iを最大継続回数nに変更するとより精度の良いマルチパス誤差を算出できる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the case of calculating a multipath error after storing data in advance instead of real-time processing, the continuation in calculating the average is continued. If the number of times i is changed to the maximum number of times n, a more accurate multipath error can be calculated.

また、本発明は、図1のブロック構成や図2の各ステップをコンピュータのソフトウェアにより実行させる測位プログラムも包含するものである。   The present invention also includes a positioning program that causes the block configuration of FIG. 1 and each step of FIG. 2 to be executed by computer software.

本発明の測位装置の一実施の形態のブロック図である。It is a block diagram of one embodiment of a positioning device of the present invention. 本発明の測位方法の一実施の形態のフローチャートである。It is a flowchart of one embodiment of the positioning method of the present invention. 本発明が適用される衛星航法システムの一例のシステム構成図である。It is a system configuration diagram of an example of a satellite navigation system to which the present invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

11 GNSS衛星
12 SBAS衛星
13 ユーザー
14 マスター制御局(MCS)
15−1〜15−n GMS
100 サイクルスリップ検知手段
110 マルチパス誤差計算手段
120 擬似距離算出手段
11 GNSS satellite 12 SBAS satellite 13 User 14 Master control station (MCS)
15-1 to 15-n GMS
100 cycle slip detection means 110 multipath error calculation means 120 pseudo distance calculation means

Claims (3)

複数の人工衛星が同時刻で送信した、擬似距離用周波数の搬送波をコードと呼ばれる変調信号で変調した被変調波信号を受信した地上局により、前記コードを基にした距離を擬似距離として算出し、前記コードに依存しない本来の搬送波を基にした距離を搬送波位相として算出する測位方法において、
前記人工衛星が送信した前記被変調波信号を受信して得られた前記擬似距離用周波数の搬送波に基づく搬送波位相のサイクルスリップを検知する検知ステップと、
前記検知ステップで前記サイクルスリップの発生が検知されないときに、前記擬似距離用周波数及び前記搬送波位相に基づいて擬似距離に、前記搬送波位相から算出される距離と電離層誤差とが少なくとも含まれた距離差を算出する距離差算出ステップと、
前記距離差算出ステップにより今回算出された前記距離差から過去の予め定めた一定回数計算した前記距離差の平均値を差し引いた値を前記マルチパス誤差として算出するマルチパス誤差算出ステップと、
前記マルチパス誤差算出ステップで算出された前記マルチパス誤差を、前記距離差算出ステップで前記距離差を算出するときに用いた前記擬似距離から除去する演算を行って算出した値を最終的な擬似距離として算出する擬似距離算出ステップと
を含むことを特徴とする測位方法。
The distance based on the code is calculated as a pseudorange by a ground station that has received a modulated wave signal modulated by a modulation signal called a code, which is transmitted by a plurality of artificial satellites at the same time, and having a pseudorange frequency carrier wave. In the positioning method for calculating the distance based on the original carrier that does not depend on the code as the carrier phase ,
A detection step of detecting a cycle slip of a carrier phase based on the carrier of the pseudo-range frequency obtained by receiving the modulated wave signal transmitted by the artificial satellite;
A distance difference including at least a distance calculated from the carrier phase and an ionospheric error in the pseudo distance based on the pseudo-range frequency and the carrier phase when the occurrence of the cycle slip is not detected in the detection step. A distance difference calculating step for calculating
A multipath error calculating step of calculating a value obtained by subtracting an average value of the distance difference calculated a predetermined number of times in the past from the distance difference calculated this time by the distance difference calculating step;
A value calculated by performing an operation of removing the multipath error calculated in the multipath error calculation step from the pseudo distance used when calculating the distance difference in the distance difference calculation step is used as a final pseudo value. And a pseudo distance calculating step for calculating as a distance .
複数の人工衛星が同時刻で送信した、擬似距離用周波数の搬送波をコードと呼ばれる変調信号で変調した被変調波信号を受信した地上局により、前記コードを基にした距離を擬似距離として算出し、前記コードに依存しない本来の搬送波を基にした距離を搬送波位相として算出する測位装置において、
前記人工衛星が送信した前記被変調波信号を受信して得られた前記擬似距離用周波数の搬送波に基づく搬送波位相のサイクルスリップを検知するサイクルスリップ検知手段と、
前記サイクルスリップ検知手段により前記サイクルスリップの発生が検知されないときに、前記擬似距離用周波数及び前記搬送波位相に基づいて擬似距離に、前記搬送波位相から算出される距離と電離層誤差とが少なくとも含まれた距離差を算出する距離差算出手段と、
前記距離差算出手段により今回算出された前記距離差から過去の予め定めた一定回数計算した前記距離差の平均値を差し引いた値を前記マルチパス誤差として算出するマルチパス誤差算出手段と、
前記マルチパス誤差算出手段で算出された前記マルチパス誤差を、前記距離差算出ステップで前記距離差を算出するときに用いた前記擬似距離から除去する演算を行って算出した値を最終的な擬似距離として算出する擬似距離算出手段と
を有することを特徴とする測位装置。
The distance based on the code is calculated as a pseudorange by a ground station that has received a modulated wave signal modulated by a modulation signal called a code, which is transmitted by a plurality of artificial satellites at the same time, and having a pseudorange frequency carrier wave. In the positioning device that calculates the distance based on the original carrier wave independent of the code as the carrier wave phase ,
Cycle slip detection means for detecting a cycle slip of a carrier phase based on the carrier of the pseudo-range frequency obtained by receiving the modulated wave signal transmitted by the artificial satellite;
When the generation of the cycle slip is not detected by the cycle slip detection means, the pseudo distance based on the pseudo distance frequency and the carrier phase includes at least a distance calculated from the carrier phase and an ionospheric error. A distance difference calculating means for calculating a distance difference;
Multipath error calculation means for calculating, as the multipath error, a value obtained by subtracting an average value of the distance difference calculated a predetermined number of times in the past from the distance difference calculated this time by the distance difference calculation means;
A value calculated by performing an operation of removing the multipath error calculated by the multipath error calculating means from the pseudo distance used when calculating the distance difference in the distance difference calculating step is used as a final pseudo value. A positioning apparatus comprising: pseudo distance calculation means for calculating as a distance.
複数の人工衛星が同時刻で送信した、擬似距離用周波数の搬送波をコードと呼ばれる変調信号で変調した被変調波信号を受信した地上局のコンピュータにより、前記コードを基にした距離を擬似距離として算出させ、かつ、前記コードに依存しない本来の搬送波を基にした距離を搬送波位相として算出させる測位ブログラムであって、
前記コンピュータに、
前記人工衛星が送信した前記被変調波信号を受信して得られた前記擬似距離用周波数の搬送波に基づく搬送波位相のサイクルスリップを検知する検知ステップと、
前記検知ステップで前記サイクルスリップの発生が検知されないときに、前記擬似距離用周波数及び前記搬送波位相に基づいて擬似距離に、前記搬送波位相から算出される距離と電離層誤差とが少なくとも含まれた距離差を算出する距離差算出ステップと、
前記距離差算出ステップにより今回算出された前記距離差から過去の予め定めた一定回数計算した前記距離差の平均値を差し引いた値を前記マルチパス誤差として算出するマルチパス誤差算出ステップと、
前記マルチパス誤差算出ステップで算出された前記マルチパス誤差を、前記距離差算出ステップで前記距離差を算出するときに用いた前記擬似距離から除去する演算を行って算出した値を最終的な擬似距離として算出する擬似距離算出ステップと
を実行させることを特徴とする測位プログラム。
The distance based on the code is set as the pseudo distance by the computer of the ground station that has received the modulated wave signal that is modulated by the modulation signal called the code, which is transmitted by a plurality of artificial satellites at the same time. A positioning program for calculating and calculating a distance based on an original carrier that does not depend on the code as a carrier phase ;
In the computer,
A detection step of detecting a cycle slip of a carrier phase based on the carrier of the pseudo-range frequency obtained by receiving the modulated wave signal transmitted by the artificial satellite;
A distance difference including at least a distance calculated from the carrier phase and an ionospheric error in the pseudo distance based on the pseudo-range frequency and the carrier phase when the occurrence of the cycle slip is not detected in the detection step. A distance difference calculating step for calculating
A multipath error calculating step of calculating a value obtained by subtracting an average value of the distance difference calculated a predetermined number of times in the past from the distance difference calculated this time by the distance difference calculating step;
A value calculated by performing an operation of removing the multipath error calculated in the multipath error calculation step from the pseudo distance used when calculating the distance difference in the distance difference calculation step is used as a final pseudo value. A positioning program for executing a pseudo-distance calculation step for calculating as a distance .
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