JP5352422B2 - 測位装置及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、測位装置及びプログラムに係り、特に、測位衛星からの衛星信号に基づいて、受信位置又は速度を算出する測位装置及びプログラムに関する。
従来より、マルチパスによる影響を低減し、測位精度の高いＧＰＳ測位装置が知られている（例えば、特許文献１）。このＧＰＳ測位装置は、移動体の高度情報Ｚ0を記憶する高度情報メモリと、捕捉可能な複数のＧＰＳ衛星の中からＧＰＳ衛星の組合せを求める組合せ算出部と、組合せ毎に移動体の３次元位置を計測する位置計測部と、計測された３次元位置に含まれる高度情報Ｚと高度情報メモリから提供される高度情報Ｚ0との差分を求める差分抽出部と、抽出された差分としきい値とを比較し、差分がしきい値以下となるＧＰＳ衛星の組合せを選択し、選択された組合せの３次元位置に基づき移動体の測位位置を決定する位置決定部とを有している。
また、マルチパスの誤検出および未検出を低減しマルチパスの影響を受けない高精度な位置を表示する方法が知られている（例えば、特許文献２）。この方法では、測位衛星が発信する軌道情報および時刻情報を受信し、受信した時刻情報をもとに測位衛星と受信機との間の擬似距離を算出し、受信した軌道情報および時刻情報をもとに測位衛星の位置を算出し、算出された擬似距離および測位衛星の衛星位置をもとに受信機の現在位置を算出している。また、受信機の予測位置を算出し、受信機の予測位置および測位衛星の衛星位置をもとに擬似距離の予測量を算出し、擬似距離と擬似距離の予測量の差分をもとに擬似距離の予測観測誤差を算出し、予測観測誤差を予測観測誤差の標準偏差で除算した結果をもとにマルチパスの発生の有無を判断している。この方法では、過去の測位結果から予測される擬似距離と現在観測される擬似距離の差をもって擬似距離誤差とし、その値でマルチパス判定をしている。マルチパスと判定された場合の観測値の情報は捨ててしまっており、マルチパスでないと判定された測位結果を、また次の時刻のリファレンスとして利用している。
特開２００８−１３９２４７号公報 特開２００９−１３９２８１号公報
上記の特許文献１に記載の技術では、高度誤差が大きい時に３次元／２次元の測位誤差も大きいとしているが、実際には高度誤差と測位誤差との相関は小さく、高度情報のみで測位の正しさを判断することができないため、精度良く受信位置を算出することができない、という問題がある。
また、上記の特許文献２に記載の技術では、過去の測位結果が正しいと仮定しリファレンスとして利用しており、マルチパス状況が長く続く市街地においては、リファレンスとして使える過去の値を長時間さかのぼって探す必要があり、その間の期間の車両位置については線形予測する必要がある。このような状況では、過去の測位結果は必ずしも正しいとは言えないため、そこから求められる擬似距離誤差も誤りを含んでしまう、という問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、擬似距離誤差を精度良く算出して、受信位置を精度良く算出する測位装置及びプログラムを提供することを目的とする。また、ドップラーシフト誤差を精度良く算出して、ＧＰＳ受信機の速度を精度良く算出する測位装置及びプログラムを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために第１の発明に係る測位装置は、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々から受信位置までの擬似距離に基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記受信位置を算出する第１測位手段と、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段による算出結果の成分の誤差を算出する成分誤差算出手段と、前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段と、前記成分誤差算出手段によって算出された前記成分のうち少なくとも１種類の成分の誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記少なくとも１種類の成分の誤差と、前記複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記少なくとも１種類の成分の誤差と前記複数の測位衛星の疑似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出する擬似距離誤差算出手段と、前記擬似距離誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を用いて、前記受信位置を算出する第２測位手段とを含んで構成されている。
第２の発明に係るプログラムは、コンピュータを、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々から受信位置までの擬似距離に基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記受信位置を算出する第１測位手段、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段による算出結果の成分の誤差を算出する成分誤差算出手段、前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段、前記成分誤差算出手段によって算出された前記成分のうち少なくとも１種類の成分の誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記少なくとも１種類の成分の誤差と、前記複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記少なくとも１種類の成分の誤差と前記複数の測位衛星の疑似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出する擬似距離誤差算出手段、及び前記擬似距離誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を用いて、前記受信位置を算出する第２測位手段として機能させるためのプログラムである。
第１の発明及び第２の発明によれば、第１測位手段によって、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、測位衛星の各々から受信位置までの擬似距離に基づいて、測位衛星の組み合わせの各々について、受信位置を算出する。成分誤差算出手段によって、測位衛星の組み合わせの各々について、第１測位手段による算出結果の成分の誤差を算出し、衛星選択手段によって、複数の測位衛星から、他の測位生成より正常な少なくとも３つの衛星を選択する。
そして、擬似距離誤差算出手段によって、成分誤差算出手段によって算出された成分のうち少なくとも１種類の成分の誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する成分のうち少なくとも１種類の成分の誤差と、複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を、測位衛星の組み合わせの各々について求め、測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である少なくとも１種類の成分の誤差と複数の測位衛星の疑似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出する。第２測位手段によって、擬似距離誤差算出手段によって算出された複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を用いて、受信位置を算出する。
このように、測位衛星の組み合わせに対する、擬似距離に基づく受信位置の算出結果の成分の誤差と、複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解いて、複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出することにより、擬似距離誤差を精度良く算出して、受信位置を精度良く算出することができる。
第３の発明に係る測位装置は、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々からの衛星信号のドップラーシフトに基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第１測位手段と、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段による算出結果の成分の誤差を算出する成分誤差算出手段と、前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段と、前記成分誤差算出手段によって算出された前記成分の誤差のうちの少なくとも１種類の成分の誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記少なくとも１種類の成分の誤差と、前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記少なくとも１種類の成分の誤差と前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出するドップラーシフト誤差算出手段と、前記ドップラーシフト誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を用いて、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第２測位手段とを含んで構成されている。
第４の発明に係るプログラムは、コンピュータを、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々からの衛星信号のドップラーシフトに基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第１測位手段、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段による算出結果の成分の誤差を算出する成分誤差算出手段、前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段、前記成分誤差算出手段によって算出された前記成分の誤差のうちの少なくとも１種類の成分の誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記少なくとも１種類の成分の誤差と、前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記少なくとも１種類の成分の誤差と前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出するドップラーシフト誤差算出手段、及び前記ドップラーシフト誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を用いて、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第２測位手段として機能させるためのプログラムである。
第３の発明及び第４の発明によれば、第１測位手段によって、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、測位衛星の各々からの衛星信号のドップラーシフトに基づいて、測位衛星の組み合わせの各々について、ＧＰＳ受信機の速度を算出する。成分誤差算出手段によって、測位衛星の組み合わせの各々について、第１測位手段による算出結果の成分の誤差を算出し、衛星選択手段によって、複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する。
そして、ドップラーシフト誤差算出手段によって、成分誤差算出手段によって算出された成分の誤差のうち少なくとも１種類の成分の誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する少なくとも１種類の成分の誤差と、複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を、測位衛星の組み合わせの各々について求め、測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である少なくとも１種類の成分の誤差と複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出する。第２測位手段によって、ドップラーシフト誤差算出手段によって算出された複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を用いて、ＧＰＳ受信機の速度を算出する。
このように、測位衛星の組み合わせに対する、ドップラーシフトに基づく速度の算出結果の成分の誤差と、複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解いて、複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出することにより、ドップラーシフト誤差を精度良く算出して、ＧＰＳ受信機の速度を精度良く算出することができる。
第１の発明第２の発明によれば、測位衛星の組み合わせに対する、擬似距離に基づく位置の算出結果の成分の誤差と、複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式、及び選択された正常な測位衛星についての関係式を含む連立方程式を解いて、複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出することにより、擬似距離誤差を精度良く算出して、受信位置を精度良く算出することができる。
第３の発明及び第４の発明によれば、測位衛星の組み合わせに対する、ドップラーシフトに基づく速度の算出結果の成分の誤差と、複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式、及び選択された正常な測位衛星についての関係式を含む連立方程式を解いて、複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出することにより、ドップラーシフト誤差を精度良く算出して、ＧＰＳ受信機の速度を精度良く算出することができる。
第３の発明に係る成分誤差算出手段は、時計誤差を含む成分の誤差を算出することができる。これによって、ドップラーシフト誤差をより精度良く算出することができる。
第５の発明に係る測位装置は、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々から受信位置までの擬似距離に基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記受信位置を算出する第１測位手段と、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段によって算出された前記受信位置における高さ誤差を算出する高さ誤差算出手段と、前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段と、前記高さ誤差算出手段によって算出された高さ誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する高さ誤差と、前記複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記高さ誤差と前記複数の測位衛星の疑似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出する擬似距離誤差算出手段と、前記擬似距離誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を用いて、前記受信位置を算出する第２測位手段と、を含んで構成されている。
第６の発明に係るプログラムは、コンピュータを、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々から受信位置までの擬似距離に基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記受信位置を算出する第１測位手段、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段によって算出された前記受信位置における高さ誤差を算出する高さ誤差算出手段、前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段、前記高さ誤差算出手段によって算出された高さ誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する高さ誤差と、前記複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記高さ誤差と前記複数の測位衛星の疑似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出する擬似距離誤差算出手段、及び前記擬似距離誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を用いて、前記受信位置を算出する第２測位手段として機能させるためのプログラムである。
第５の発明及び第６の発明によれば、第１測位手段によって、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、測位衛星の各々から受信位置までの擬似距離に基づいて、測位衛星の組み合わせの各々について、受信位置を算出する。高さ誤差算出手段によって、測位衛星の組み合わせの各々について、第１測位手段によって算出された受信位置における高さ誤差を算出し、衛星選択手段によって、複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する。
そして、擬似距離誤差算出手段によって、高さ誤差算出手段によって算出された高さ誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する高さ誤差と、複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を、測位衛星の組み合わせの各々について求め、測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である高さ誤差と複数の測位衛星の疑似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出する。第２測位手段によって、擬似距離誤差算出手段によって算出された複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を用いて、受信位置を算出する。
このように、測位衛星の組み合わせに対する高さ誤差と、複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解いて、複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出することにより、擬似距離誤差を精度良く算出して、受信位置を精度良く算出することができる。
第７の発明に係る測位装置は、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々からの衛星信号のドップラーシフトに基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第１測位手段と、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段によって算出された前記速度における高さ方向の速度誤差を算出する速度誤差算出手段と、前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの測位衛星を選択する衛星選択手段と、前記速度誤差算出手段によって算出された前記高さ方向の速度誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記高さ方向の速度誤差と、前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記高さ方向の速度誤差と前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出するドップラーシフト誤差算出手段と、前記ドップラーシフト誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を用いて、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第２測位手段と、を含んで構成されている。
第８の発明に係るプログラムは、コンピュータを、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々からの衛星信号のドップラーシフトに基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第１測位手段、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段によって算出された前記速度における高さ方向の速度誤差を算出する速度誤差算出手段、前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの測位衛星を選択する衛星選択手段、前記速度誤差算出手段によって算出された前記高さ方向の速度誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記高さ方向の速度誤差と、前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記高さ方向の速度誤差と前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出するドップラーシフト誤差算出手段、及び前記ドップラーシフト誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を用いて、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第２測位手段として機能させるためのプログラムである。
第７の発明及び第８の発明によれば、第１測位手段によって、複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、測位衛星の各々からの衛星信号のドップラーシフトに基づいて、測位衛星の組み合わせの各々について、ＧＰＳ受信機の速度を算出する。速度誤差算出手段によって、測位衛星の組み合わせの各々について、第１測位手段によって算出された速度における高さ方向の速度誤差を算出し、衛星選択手段によって、複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの測位衛星を選択する。
そして、ドップラーシフト誤差算出手段によって、速度誤差算出手段によって算出された高さ方向の速度誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する高さ方向の速度誤差と、複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を、測位衛星の組み合わせの各々について求め、測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である高さ方向の速度誤差と複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出する。第２測位手段によって、ドップラーシフト誤差算出手段によって算出された複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を用いて、ＧＰＳ受信機の速度を算出する。
このように、測位衛星の組み合わせに対する高さ方向の速度誤差と、複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解いて、複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出することにより、ドップラーシフト誤差を精度良く算出して、ＧＰＳ受信機の速度を精度良く算出することができる。
本発明に係るプログラムを、記憶媒体に格納して提供することができる。
以上説明したように、本発明の測位装置及びプログラムによれば、擬似距離誤差を精度良く算出して、受信位置を精度良く算出することができる、という効果が得られる。
本発明の測位装置及びプログラムによれば、ドップラーシフト誤差を精度良く算出して、ＧＰＳ受信機の速度を精度良く算出することができる、という効果が得られる。
本発明の第１の実施の形態に係る車載測位装置を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車載測位装置のコンピュータにおける測位処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る車載測位装置を示すブロック図である。 受信位置及びクロックバイアスの各々の誤差を算出する方法を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車載測位装置のコンピュータにおける測位処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る車載測位装置を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車載測位装置のコンピュータにおける測位処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係る車載測位装置を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る車載測位装置のコンピュータにおける測位処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、車両に搭載されて受信位置（自車両の位置）を測定する車載測位装置に、本発明を適用した場合を例に説明する。
図１に示すように、第１の実施の形態に係る車載測位装置１０は、測位衛星からの電波を受信して衛星信号の情報を出力するＧＰＳ受信機１２と、ＧＰＳ受信機１２からの出力に基づいて、受信位置を測定するコンピュータ１４とを備えている。
ＧＰＳ受信機１２は、測位衛星から送信された衛星信号を受信する受信部１８と、受信部１８で受信された全ての測位衛星から送信された衛星信号に基づいて、測位衛星と受信位置との間の擬似距離（各測位衛星から受信した信号の伝播距離）を算出し、算出した擬似距離をコンピュータ１４へ出力する擬似距離算出部２０と、受信部１８で受信された全ての測位衛星から送信された衛星信号に基づいて、衛星信号のドップラーシフト周波数を算出するドップラー算出部２２と、受信部１８で受信された全ての測位衛星から送信された衛星信号に基づいて、軌道情報を取得して衛星位置を算出し、受信位置における全ての衛星位置の仰角を算出する衛星仰角算出部２４とを備えている。また、ＧＰＳ受信機１２は、受信部１８で受信された全ての測位衛星から送信された衛星信号に基づいて、ＧＰＳ衛星の情報として、更に、ＧＰＳ衛星の衛星番号や、搬送波位相、信号強度などを取得して、コンピュータ１４に出力している。
コンピュータ１４は、ＣＰＵ、後述する測位処理ルーチンを実現するためのプログラムを記憶したＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、及びＨＤＤ等の記憶装置で構成されている。
コンピュータ１４を以下で説明する測位処理ルーチンに従って機能ブロックで表すと、図１に示すように、ＧＰＳ受信機１２から出力された擬似距離及びドップラーシフト周波数に基づいて、受信位置の位置座標及び速度を演算する測位演算部２６と、各地点の高度情報を格納した高度地図データを記憶した高度地図データベース２８と、演算された位置座標及び速度、並びに高度地図データからの高度情報に基づいて、高度誤差及び高さ方向の速度誤差を算出する高度誤差算出部３０と、ＧＰＳ受信機１２から出力された衛星仰角及び高度地図データからの高度情報に基づいて、正常な測位衛星を少なくとも４つ選択する正常衛星選択部３２と、高度誤差算出部３０により算出された高度誤差及び高さ方向の速度誤差、並びに選択された正常な測位衛星に基づいて、擬似距離誤差及びドップラーシフト誤差を算出する観測誤差算出部３４と、ＧＰＳ受信機１２から出力された擬似距離及びドップラーシフト周波数、並びに観測誤差算出部３４によって算出された擬似距離誤差及びドップラーシフト誤差に基づいて、誤差を補正した受信位置の位置座標及び速度を演算する誤差補正測位演算部３６とを備えている。
測位演算部２６は、ＧＰＳ受信機１２から出力された擬似距離及び衛星位置から、衛星信号を受信した４つ以上の測位衛星の組み合わせ毎に、以下に説明するニュートンラフソン法により、受信位置の位置座標を演算する。
まず、衛星ｉの擬似距離Ｒｉは、衛星ｉの位置座標を（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）、ＧＰＳ受信機１２の推定位置座標の初期値を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、求めたいＧＰＳ受信機１２の真の位置座標を（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）、ＧＰＳ受信機１２の推定クロックバイアスの初期値をＢ０、衛星ｉのクロックバイアス（時計誤差）をｂｉとすると、（１）式のように表すことができる。
Figure 0005352422
また、ＧＰＳ受信機１２の真の位置座標と推定値との差分をΔとすると、（２）式となる。
Figure 0005352422
上記（１）式を、（２）式で線形化すると、（３）式となる。
Figure 0005352422
（３）式を全衛星について行列表現で書き下すと、（４）式となり、さらに（５）式で置き換えると（６）式となる。
Figure 0005352422
ここで、ｍ＞４の場合、求めたい変数の数４つに対して式の本数が多くなり、過剰決定状態となるため、最小自乗法を使ってｍ本の式の制約にできるだけ従うような解を求める。これは、（７）式で示す方程式で求めることができる。
Figure 0005352422
（７）式から求められたΔＸを用いて（２）式を更新し、推定値の値が収束するまで繰り返し計算することで、受信位置の測位値及びクロックバイアスＢを算出することができる。
測位演算部２６は、例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星の全ての組み合わせ（ｎ通りの組み合わせ）の各々について、上述した最小自乗法を用いた最適推定により、受信位置の位置座標を演算する。
また、測位演算部２６は、ＧＰＳ受信機１２から出力されたドップラーシフト周波数及び衛星位置から、例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星の全ての組み合わせ（ｎ通りの組み合わせ）の各々について、上記の測位演算と同様に最小自乗法を用いた最適推定により、ＧＰＳ受信機１２の速度（自車両の速度）とクロックドリフトを表わすベクトルｖ（＝（ｖｘ、ｖｙ、ｖｈ、ｄ））を演算する。ただし、ｖｘは経度方向の速度、ｖｙは緯度方向の速度、ｖｈは高度方向の速度、ｄはクロックドリフトである。なお、この速度及びクロックドリフトの演算については、非特許文献（坂井丈泰、“ＧＰＳのための実用プログラミング”、東京電機大学出版局、２００７．）に記載された、最適推定を用いればよく、詳細な説明を省略する。
高度地図データベース２８には、各位置座標における高度情報を格納した高度地図データが記憶されており、経度緯度（ｘ、ｙ）を入力とすると、高度ｈrefを出力する以下の（８）式で表される関数として振舞う。
Figure 0005352422
高度誤差算出部３０は、測位演算部２６によって演算された位置の高さ成分ｈと、当該位置の経度緯度に対して高度地図データベース２８から得られた高度ｈrefとに基づいて、以下の（９）式に従って、高度誤差ｅhを算出する。
Figure 0005352422
速度の場合については、まず、当該位置の経度緯度に対して高度地図データベース２８から得られた高度ｈrefの勾配ｈrefのドットと、測位演算部２６によって演算された速度ｖとに基づいて、以下の（１０）式に従って、高さ方向速度の基準値ｖｈrefを計算する。
Figure 0005352422
また、平坦な地区では、以下の（１１）式のように、高さ方向速度の基準値を０としても良い。
Figure 0005352422
上記（９）式、（１０）式により、速度の高さ方向の誤差ｅvhは以下の（１２）式で計算できる。
Figure 0005352422
ただし、ｖhは、測位演算部２６によって演算された速度の高さ成分である。
正常衛星選択部３２は、例えば、ＧＰＳ受信機１２から出力された衛星仰角に基づいて、他の測位衛星より仰角の高い測位衛星を４つ選択し、選択された４つの測位衛星の擬似距離に基づいて、上記測位演算部２６と同様に、受信位置を算出する。正常衛星選択部３２は、算出した受信位置に対応する高度情報を、高度地図データから取得し、算出した受信位置の高度成分と取得した高度情報とから、高度誤差を算出する。正常衛星選択部３２は、算出した高度誤差が閾値未満であるか否かを判定し、高度誤差が閾値未満であれば、４つの測位衛星を正常衛星とし、高度誤差が閾値以上であれば、正常衛星がなかったと判断する。このように、本実施の形態では、衛星仰角が高く、かつ、高度誤差が小さくなる測位衛星を、正常な測位衛星として選択する。選択する正常衛星の数は、最低でも４個とし、選択する正常衛星の数（ただし、４以上）が多いほど、精度の高い受信位置を算出することができる。
次に、本実施の形態における擬似距離誤差ｅを算出する原理について説明する。
車両の位置座標は、上述したニュートンラフソン法によって、以下の（１３）式で計算される。
Figure 0005352422
ｘ０は車両位置の初期推定値、ｘｉはｉ番目の衛星の位置、ｒｉは電離層遅延、対流圏遅延、及び衛星クロックバイアスを補正したｉ番目の衛星の擬似距離、ΔｒはΔｒｉのべクトル表記である。またＨは衛星配置を特徴付ける幾何行列である。求めたいΔｘは最小自乗法を用いて以下の（１４）式で計算される。
Figure 0005352422
ここでＨ＋はＨの擬似逆行列である。もし、擬似距離にマルチパスなどに由来する観測誤差ｅが含まれる場合、位置の推定結果も誤差を含むため、観測誤差（擬似距離誤差）ｅと測位誤差ｅxとの関係は以下の（１５）式で表される。
Figure 0005352422
本実施の形態ではこれを誤差の関係式とよび、この関係式に従って、高度誤差ｅｈから擬似距離誤差ｅを逆算する。
この誤差の関係式を成分に書き下すと、以下の（１６）式のように表される。
Figure 0005352422
このうち、高度方向に関係するのは３行目の成分である。衛星数がｎあるとき、全衛星の組合せと、そこから衛星を１つ除いたｎ通りの組合せとについて、擬似距離に基づく測位計算をすることで、以下の（１７）式のようにこの高度方向に関する式をｎ＋１本立てることができる。
Figure 0005352422
本実施の形態では、上記（１７）式を拘束方程式と呼ぶ。上記（１７）式では、未知数が、ベクトルｘ＝（ｘ，ｙ，ｈ，ｂ）と４つあるのに対し、この拘束方程式は高度情報しか使っていないので、右辺の行列のランクはｎ−３であり、方程式があと３つ足りない。そこで、選択された４つ以上の正常衛星のうち、仰角の高いほうから３つ衛星を選び、その衛星の誤差が０であるという、以下の（１８）式で表される方程式を３つ立てる。
Figure 0005352422
これを先ほどの拘束方程式に追加すると、以下の（１９）式で表される新しい拘束方程式ができる。
Figure 0005352422
これをベクトル表現に直すと以下の（２０）式で表される。
Figure 0005352422
最小自乗法により、以下の（２１）式に従って、各衛星の擬似距離誤差が求まる。
Figure 0005352422
本実施の形態に係る観測誤差算出部３４では、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、ＧＰＳ受信機１２から取得した擬似距離及び高度誤差算出部３０で算出した高さ誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する高さ誤差と、全ての測位衛星の擬似距離誤差との関係式を求めて、上記（１７）式を得る。また、観測誤差算出部３４は、正常衛星選択部３２によって選択された４つの正常な測位衛星のうち、衛星仰角の高い方から選択された３つの正常な測位衛星について、高さ誤差と全ての測位衛星の擬似距離誤差との予め定められた関係式を、上記（１８）式のように立てる。観測誤差算出部３４は、測位衛星の組み合わせの各々について求められた上記（１７）式で表される関係式と、３つの正常な測位衛星について立てた上記（１８）式で表される関係式とからなる上記（１９）式、（２０）式に示す連立方程式を求め、上記（２１）式のように、この連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星の擬似距離誤差を算出する。
次に、本実施の形態におけるドップラーシフト誤差を算出する原理について説明する。
ドップラーシフト誤差ｅｄも、上記の擬似距離誤差の算出方法と同様に、高度方向の速度誤差から計算できる。
まず、速度誤差とドップラーシフト誤差の関係式は以下の（２２）式で表される。
Figure 0005352422
このうち、高度方向に関係するのは３行目の成分である。衛星数がｎあるとき、全衛星の組合せと、そこから衛星を１つ除いたｎ通りの組合せとについて、測位計算をすることで、高度方向に関する式をｎ＋１本立てて、以下の（２３）式に示す方程式を得ることができる。
Figure 0005352422
本実施の形態では、上記（２３）式を拘束方程式と呼ぶ。未知数がベクトルｘ＝（ｖｘ，ｖｙ，ｖｈ，ｄ）と４つあるのに対し、この拘束方程式は高度情報しか使っていないので、右辺の行列のランクはｎ−３であり、方程式があと３つ足りない。そこで、正常衛星選択部３２によって選択された４つ以上の正常衛星のうち、衛星仰角の高いほうから３つ衛星を選び、その衛星の誤差が０であると予め定められた、以下の（２４）式で表される方程式を３つ立てる。
Figure 0005352422
この（２４）式を、上記（２３）式で表される拘束方程式に追加すると、以下の（２５）式で表される新しい拘束方程式ができる。
Figure 0005352422
これをベクトル表現に直すと以下の（２６）式で表される。
Figure 0005352422
最小自乗法により、以下の（２７）式に従って、各衛星のドップラーシフト誤差が求まる。
Figure 0005352422
本実施の形態に係る観測誤差算出部３４では、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、ＧＰＳ受信機１２から取得したドップラーシフト周波数及び高度誤差算出部３０で算出した高度方向の速度誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する高度方向の速度誤差と、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を求めて、上記（２３）式を得る。また、観測誤差算出部３４は、正常衛星選択部３２によって選択された４つの正常な測位衛星のうち、衛星仰角の高い方から順に選ばれる３つの正常な測位衛星について、高度方向の速度誤差と全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との予め定められた関係式を、上記（２４）式のように立てる。観測誤差算出部３４は、測位衛星の組み合わせの各々について求められた上記（２３）式で表される関係式と、３つの正常な測位衛星について立てた上記（２４）式で表される関係式とからなる上記（２５）式、（２６）式に示す連立方程式を求め、上記（２７）式のように、この連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を算出する。
誤差補正測位演算部３６は、衛星信号を受信した全ての測位衛星の擬似距離と、観測誤差算出部３４で求めた擬似距離誤差を使って、誤差を補正した受信位置の位置座標を演算する。例えば、以下の（２８）式のように重み行列を定義し、上記（７）式に重み行列を適用した以下の（２９）式に従って、重み付き最小自乗法により、誤差を補正した受信位置の位置座標を演算する。
Figure 0005352422
ここで、ｅｉはｉ番目の衛星の擬似距離誤差、Ｗは（ｉ，ｉ）成分がｗｉｉである重み行列である。
また、誤差補正測位演算部３６は、衛星信号を受信した全ての測位衛星のドップラーシフト周波数と、観測誤差算出部３４で求めたドップラーシフト誤差を使って、誤差を補正したＧＰＳ受信機１２の速度を演算する。例えば、上記（２８）式と同様に、ドップラーシフト誤差から求める重み行列を定義し、重み付き最小自乗法により、誤差を補正したＧＰＳ受信機１２の速度を演算する。
なお、擬似距離誤差が大きい時にはドップラーシフト量の誤差も大きいと仮定すれば、上記（２８）式が示す重み行列Ｗを、速度演算にも適用してもよい。
誤差補正測位演算部３６は、演算した受信位置の位置座標及びＧＰＳ受信機１２の速度を外部装置（例えば、測位結果表示装置、車両制御装置、センサ統合装置など）に出力する。
次に、第１の実施の形態に係る車載測位装置１０の作用について説明する。
ＧＰＳ受信機１２の受信部１８によって、複数の測位衛星から電波を受信しているときに、コンピュータ１４において、図２に示す測位処理ルーチンが繰り返し実行される。
まず、ステップ１００において、ＧＰＳ受信機１２から出力される複数の測位衛星の情報（擬似距離、ドップラーシフト周波数、衛星仰角など）を取得する。
そして、ステップ１０２において、上記ステップ１００で取得した各測位衛星の衛星仰角に基づいて、衛星仰角が高い４つの測位衛星を選択する。次のステップ１０４では、上記ステップ１０２で選択された４つの測位衛星の擬似距離に基づいて、受信位置を演算する。
そして、ステップ１０６において、上記ステップ１０４で演算された受信位置に対応する高度情報を、高度地図データベース２８から取得する。ステップ１０８では、上記ステップ１０４で演算された受信位置の高さ成分と、上記ステップ１０６で取得した高度情報とに基づいて、高度誤差を算出する。次のステップ１１０では、上記ステップ１０８で算出された高度誤差が、閾値以上であるか否かを判定し、高度誤差が、閾値以上である場合には、４つの測位衛星は、正常な測位衛星ではないと判断し、上記ステップ１００へ戻って、衛星情報を新たに取得する。一方、高度誤差が、閾値未満である場合には、４つの測位衛星を、正常な測位衛星として選択し、ステップ１１２へ進む。
ステップ１１２では、上記ステップ１００で衛星情報を取得した全ての測位衛星から得られる、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、全ｎ個の衛星の組合せ、及びそこから衛星を１つ除いたｎ通りの組合せ）の各々について、上記ステップ１００で取得した擬似距離に基づいて、受信位置を演算すると共に、上記ステップ１００で取得したドップラーシフト周波数に基づいて、ＧＰＳ受信機１２の速度を演算する。
そして、ステップ１１４では、上記の測位衛星の組み合わせ（全ｎ個の衛星の組合せ、及びそこから衛星を１つ除いたｎ通りの組合せ）の各々について、上記ステップ１１２で演算された受信位置における高度情報を、高度地図データベース２８から取得する。ステップ１１６において、上記の測位衛星の組み合わせの各々について、上記ステップ１１２で演算された受信位置の高さ成分と、上記ステップ１１４で取得した高度情報とに基づいて、高度誤差を算出する。また、上記の測位衛星の組み合わせの各々について、上記ステップ１１２で演算された速度の高さ方向の成分と、上記ステップ１１４で取得した高度情報とに基づいて、高度方向の速度誤差を算出する。
次のステップ１１８では、上記の測位衛星の組み合わせ（例えば、全ｎ個の衛星の組合せ、及びそこから衛星を１つ除いたｎ通りの組合せ）の各々について、上記ステップ１００で取得した擬似距離及び上記ステップ１１６で算出した高さ誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する高さ誤差と、全ての測位衛星の擬似距離誤差との関係式を求め、選択された４つの正常な測位衛星のうち、衛星仰角が高い方から選択される３つの正常な測位衛星についての高さ誤差と全ての測位衛星の擬似距離誤差との予め定められた関係式と、測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式とからなる連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星の擬似距離誤差を算出する。
また、上記の測位衛星の組み合わせ（例えば、全ｎ個の衛星の組合せ、及びそこから衛星を１つ除いたｎ通りの組合せ）の各々について、上記ステップ１００で取得したドップラーシフト周波数及び上記ステップ１１６で算出した高度方向の速度誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する高度方向の速度誤差と、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を求め、選択された４つの正常な測位衛星のうち、衛星仰角が高い方から選択される３つの正常な衛星についての高度方向の速度誤差と全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との予め定められた関係式と、測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式とからなる連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を算出する。
そして、ステップ１２０において、上記ステップ１００で取得した擬似距離と、上記ステップ１１８で算出した擬似距離誤差とに基づいて、受信位置を演算すると共に、上記ステップ１００で取得したドップラーシフト周波数と、上記ステップ１１８で算出したドップラーシフト誤差とに基づいて、ＧＰＳ受信機１２の速度を演算して、測位処理ルーチンを終了する。
以上説明したように、第１の実施の形態に係る車載測位装置によれば、測位衛星の組み合わせに対する高さ誤差と、複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式、及び選択された正常な測位衛星について予め定められた高さ誤差と複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式からなる連立方程式を解いて、複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出することにより、擬似距離誤差を精度良く算出して、ＧＰＳの測位精度を改善し、受信位置を精度良く算出することができる。
また、測位衛星の組み合わせに対する高さ方向の速度誤差と、複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式、及び選択された正常な測位衛星について予め定められた高さ方向の速度誤差と複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式からなる連立方程式を解いて、複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出することにより、ドップラーシフト誤差を精度良く算出して、ＧＰＳの測位精度を改善し、ＧＰＳ受信機の速度を精度良く算出することができる。
また、高度地図を用いることで、ＧＰＳの測位結果の高度誤差を計算できるが、この高度誤差はもともと擬似距離誤差に由来していることから、衛星仰角の情報を元に信頼できる衛星を選び出して、高度誤差から各衛星の擬似距離誤差を逆算した。
また、高度情報のみで測位の正しさを判断できない。なぜなら測位すべき変数はｘ，ｙ，ｚ，クロックの４次元であり、高度情報だけでは情報が３つ足りないからである。そこで本実施の形態では高度情報に加え、衛星仰角を使って信頼できる正常な測位衛星を選択し、足りない情報を補うことで、各衛星の擬似距離誤差を精度よく推定した。
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
第２の実施の形態では、擬似距離誤差を仮算出して、正常衛星を選択している点が、主に第１の実施の形態と異なっている。
図３に示すように、第２の実施の形態に係る車載測位装置２１０のコンピュータ２１４は、測位演算部２６と、前回演算された受信位置の位置座標及びＧＰＳ受信機１２の速度を記憶した測位結果記憶部２２８と、演算された位置座標及び速度、並びに前回の位置座標及び速度に基づいて、測位誤差及び速度誤差を算出する測位誤差算出部２３０と、ＧＰＳ受信機１２から出力された擬似距離及びドップラーシフト周波数、並びに測位誤差算出部２３０により算出された測位誤差及び速度誤差に基づいて、擬似距離誤差及びドップラーシフト誤差を算出する擬似距離誤差仮算出部２３１と、ＧＰＳ受信機１２から出力された衛星仰角及び擬似距離誤差仮算出部２３１により算出された擬似距離誤差及びドップラーシフト誤差に基づいて、正常な測位衛星を少なくとも３つ選択する正常衛星選択部２３２と、測位誤差算出部２３０により算出された測位誤差及び速度誤差、並びに選択された正常な測位衛星に基づいて、擬似距離誤差及びドップラーシフト誤差を算出する観測誤差算出部２３４と、誤差補正測位演算部３６とを備えている。
測位結果記憶部２２８には、誤差補正測位演算部３６によって前回演算された受信位置の位置座標及びＧＰＳ受信機１２の速度が記憶されている。
測位誤差算出部２３０は、前回演算された受信位置の位置座標及びＧＰＳ受信機１２の速度を元に、基準位置ｘk ＊を算出し、受信位置及びクロックバイアスの各々の誤差ｅxを以下の（３０）式に従って算出する（図４参照）。
Figure 0005352422
ここで、ｘのバー、ｖのバーは、それぞれ誤差補正測位演算部３６により演算された受信位置の位置座標とＧＰＳ受信機１２の速度であり、添え字ｋは測位した時刻を表す。
なお、受信位置及びクロックバイアスの各々の誤差が、受信位置の算出結果の成分の誤差の一例である。
また、測位誤差算出部２３０は、速度が一定であり、クロックドリフトが一定であると仮定して、前回速度を基準速度ｖk ＊とし、前回演算されたＧＰＳ受信機１２の速度ｖk-1のバーを元に、速度誤差ｅvを以下の（３１）式に従って算出する。
Figure 0005352422
なお、速度誤差が、速度の算出結果の成分の誤差の一例である。
次に、本実施の形態における擬似距離誤差を仮算出する原理について説明する。
得られた測位誤差を元に衛星の擬似距離誤差ｅを算出する。ここで、車両の位置座標はニュートンラフソン法によって以下の（３２）式に従って計算される。
Figure 0005352422
ｘｉｎｉは車両位置の初期推定値、ｘｉはｉ番目の衛星の位置、ｒｉは電離層遅延、対流圏遅延、及び衛星クロックバイアスを補正したｉ番目の衛星の擬似距離、ΔｒはΔｒｉのベクトル表記である。またＨは衛星配置を特徴付ける幾何行列である。求めたいΔｘは、最小自乗法を用いて以下の（３３）式に従って計算される。
Figure 0005352422
ここでＨ＋はＨの擬似逆行列である。もし、擬似距離にマルチパスなどに由来する観測誤差ｅが含まれる場合、位置の推定結果も誤差を含むため、観測誤差（擬似距離誤差）ｅと測位誤差ｅxとの関係は以下の（３４）式で表される。
Figure 0005352422
本実施の形態では、上記（３４）式を誤差の関係式とよび、この関係式に従って、測位誤差ｅｘから擬似距離誤差ｅを逆算する。
この誤差の関係式を成分に書き下すと、以下の（３５）式で表される。
Figure 0005352422
衛星数がｎあるとき、全衛星の組合せと、そこから衛星を１つ除いたｎ通りの組合せとについて測位計算をすることで、異なるｎ＋１本の関係式を立てることができる。例えば１番衛星を除いた時の関係式は以下の（３６）式で表される。
Figure 0005352422
上記（３６）式のような関係式を、ｎ＋１個の組合せに対し作成し、縦に並べると、以下の（３７）式のようになる。
Figure 0005352422
本実施の形態では、上記（３７）式を拘束方程式と呼ぶ。これをベクトル表現に直すと以下の（３８）式になる。
Figure 0005352422
最小自乗法により、以下の（３９）式のように各衛星の擬似距離誤差が求まる。
Figure 0005352422
本実施の形態に係る擬似距離誤差仮算出部２３１は、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、ＧＰＳ受信機１２から取得した擬似距離及び測位誤差算出部２３０で算出した測位誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する測位誤差と、全ての測位衛星の擬似距離誤差との関係式である上記（３５）式、（３６）式を求めて、上記（３７）式を得る。また、擬似距離誤差仮算出部２３１は、求められた上記（３７）式、（３８）式に示す連立方程式を求め、上記（３９）式のように、この連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星の擬似距離誤差を算出する。
次に、本実施の形態におけるドップラーシフト誤差を仮算出する原理について説明する。
まず、速度誤差とドップラーシフト誤差の関係式は上記（２２）式で表される。
衛星数がｎあるとき、全衛星の組合せと、そこから衛星を１つ除いたｎ通りの組合せとについて、測位計算をすることで、異なるｎ＋１本の関係式を立てることができる。例えば１番衛星を除いた時の関係式は、以下の（４０）式で表される。
Figure 0005352422
上記（４０）式のように、ｎ＋１個の組合せに対し作成し、縦に並べると、以下の（４１）式のようになる。
Figure 0005352422
本実施の形態では、上記（４１）式を拘束方程式と呼ぶ。これをベクトル表現に直すと以下の（４２）式になる。
Figure 0005352422
最小自乗法により、以下の（４３）式のように各衛星のドップラーシフト誤差が求まる。
Figure 0005352422
本実施の形態に係る擬似距離誤差仮算出部２３１は、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、ＧＰＳ受信機１２から取得したドップラーシフト周波数及び測位誤差算出部２３０で算出した速度誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する速度誤差と、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式である上記（２２）式、（４０）式を求めて、上記（４１）式を得る。また、擬似距離誤差仮算出部２３１は、求められた上記（４１）式、（４２）式に示す連立方程式を求め、上記（４３）式のように、この連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を算出する。
正常衛星選択部２３２は、ＧＰＳ受信機１２から出力された衛星仰角に基づいて、仰角の高い測位衛星から順に、擬似距離誤差仮算出部２３１で求めた擬似距離誤差が閾値以下となる正常衛星を例えば３つ選択する。正常衛星が３つ無かった場合には、正常衛星がなかったと判断する。なお、ここで選択された正常衛星は、擬似距離誤差に関して正常な衛星とする。また、擬似距離誤差が閾値以下となる正常衛星を３つ以上選択してもよい。
また、正常衛星選択部２３２は、ＧＰＳ受信機１２から出力された衛星仰角に基づいて、仰角の高い測位衛星から順に、擬似距離誤差仮算出部２３１で求めたドップラーシフト誤差が閾値以下となる正常衛星を例えば３つ選択する。正常衛星が３つ無かった場合には、正常衛星がなかったと判断する。なお、ここで選択された正常衛星は、ドップラーシフト誤差に関して正常な衛星とする。また、ドップラーシフト誤差が閾値以下となる正常衛星を３つ以上選択してもよい。
次に、本実施の形態における擬似距離誤差ｅを算出する原理について説明する。
上記で説明した擬似距離誤差仮算出部２３１は、過去の情報をリファレンスとして信頼し、それを元に擬似距離誤差を算出している。これではマルチパス状況が長く続く市街地では、信頼できる過去の情報はどんどん古くなってしまい、リファレンスとしての役目を果たさなくなる。そこで、過去の情報から求めた測位誤差と、現在の正常衛星の情報とを元に、測位衛星の擬似距離誤差ｅを算出する。ここでは例えば、誤差の関係式である上記（１６）式のうち、クロックバイアス（時計誤差）に関係する４行目の成分のみを使う。擬似距離誤差仮算出部２３１の時と同様、ｎ＋１個の衛星組合せ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）から、クロックバイアスに関する誤差の関係式がｎ＋１本でき、以下の（４４）式に示すような拘束方程式が得られる。
Figure 0005352422
未知数がベクトルｘ＝（ｘ，ｙ，ｈ，ｂ）と４つあるのに対し、上記（４４）式の拘束方程式はクロックバイアス情報しか使っていないので、右辺の行列のランクはｎ−３であり、方程式があと３つ足りない。そこで、擬似距離誤差に関して正常な３つの衛星の誤差が０であると予め定められた、以下の（４５）式で表される方程式を３つ立てる。
Figure 0005352422
上記（４５）式で表される３つの方程式を、上記（４４）式の拘束方程式に追加すると、以下の（４６）式で表される次の新しい拘束方程式ができる。
Figure 0005352422
これをベクトル表現に直すと以下の（４７）式になる。
Figure 0005352422
最小自乗法により、以下の（４８）式に従って各衛星の擬似距離誤差が求まる。
Figure 0005352422
本実施の形態に係る観測誤差算出部２３４では、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、ＧＰＳ受信機１２から取得した擬似距離及び測位誤差算出部２３０で算出した測位誤差のクロックバイアス成分に基づいて、測位衛星の組み合わせに対するクロックバイアスの誤差と、全ての測位衛星の擬似距離誤差との関係式を求めて、上記（４４）式を得る。また、観測誤差算出部２３４は、正常衛星選択部２３２によって選択された、擬似距離誤差に関して正常な３つの測位衛星について、クロックバイアスの誤差と全ての測位衛星の擬似距離誤差との予め定められた関係式を、上記（４５）式のように立てる。観測誤差算出部２３４は、測位衛星の組み合わせの各々について求められた上記（４４）式で表される関係式と、正常な測位衛星について立てた上記（４５）式で表される関係式とからなる上記（４６）式、（４７）式に示す連立方程式を求め、上記（４８）式のように、この連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星の擬似距離誤差を算出する。
次に、本実施の形態におけるドップラーシフト誤差ｅdを算出する原理について説明する。
上記で説明した擬似距離誤差仮算出部２３１におけるドップラーシフト誤差の算出では、過去の情報をリファレンスとして信頼し、それを元に算出している。これではマルチパス状況が長く続く市街地では、信頼できる過去の情報はどんどん古くなってしまい、リファレンスとしての役目を果たさなくなる。そこで現在の正常衛星の情報を元に衛星のドップラーシフト誤差ｅｄを再度算出する。ここでは、例えば、誤差の関係式のうち、高度方向の速度に関係する３行目の成分のみを使い、ｎ＋１個の衛星組合せ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）から、高度方向の速度誤差の関係式がｎ＋１本でき、以下の（４９）式に示すような拘束方程式が得られる。
Figure 0005352422
未知数がベクトルｘ＝（ｖｘ，ｖｙ，ｖｈ，ｄ）と４つあるのに対し、この拘束方程式は高度情報しか使っていないので、右辺の行列のランクはｎ−３であり、方程式があと３つ足りない。そこで、ドップラーシフト誤差に関して正常な３つの衛星の誤差が０であると予め定められた、以下の（５０）式で表される方程式を３つ立てる。
Figure 0005352422
上記（５０）式を、上記（４９）式の拘束方程式に追加すると、上記（２５）式と同様の拘束方程式ができ、これをベクトル表現に直すと上記（２６）式と同様の式で表される。
最小自乗法により、上記（２７）式と同様の式に従って、各衛星のドップラーシフト誤差が求まる。
本実施の形態に係る観測誤差算出部２３４では、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、ＧＰＳ受信機１２から取得したドップラーシフト周波数及び測位誤差算出部２３０で算出した速度誤差のうちの高度方向成分に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する高度方向の速度誤差と、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を求めて、上記（４９）式を得る。また、観測誤差算出部２３４は、正常衛星選択部２３２によって選択された、ドップラーシフト誤差に関して正常な３つの測位衛星について、高度方向の速度誤差と全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との予め定められた関係式を、上記（５０）式のように立てる。観測誤差算出部２３４は、測位衛星の組み合わせの各々について求められた上記（４９）式で表される関係式と、ドップラーシフト誤差に関して正常な測位衛星について立てた上記（５０）式で表される関係式とからなる上記（２５）式、（２６）式と同様な連立方程式を求め、上記（２７）式と同様に、この連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を算出する。
次に、第２の実施の形態に係る測位処理ルーチンについて、図５を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
まず、ステップ１００において、ＧＰＳ受信機１２から複数の測位衛星の情報（擬似距離、ドップラーシフト周波数、衛星仰角など）を取得する。
そして、ステップ１１２では、上記ステップ１００で衛星情報を取得した全ての測位衛星から得られる、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、上記ステップ１００で取得した擬似距離に基づいて、受信位置を演算すると共に、上記ステップ１００で取得したドップラーシフト周波数に基づいて、ＧＰＳ受信機１２の速度を演算する。
次のステップ２５０では、後述するステップ２６２で前回記憶された受信位置の位置座標及び速度を取得する。そして、ステップ２５２において、上記ステップ１１２で演算された受信位置及び速度と、上記ステップ２５０で取得した受信位置及び速度とに基づいて、受信位置の測位誤差及び速度誤差を算出する。
ステップ２５４では、上記の測位衛星の組み合わせの各々について、上記ステップ１００で取得した擬似距離及び上記ステップ２５２で算出した測位誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する測位誤差と、全ての測位衛星の擬似距離誤差との関係式を求め、求められた関係式からなる連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星の擬似距離誤差を仮算出する。
また、上記の測位衛星の組み合わせの各々について、上記ステップ１００で取得したドップラーシフト周波数及び上記ステップ２５２で算出した速度誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する速度誤差と、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を求め、求められた関係式からなる連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を仮算出する。
そして、ステップ２５６において、上記ステップ１００で取得した各測位衛星の衛星仰角に基づいて、衛星仰角が高い順に、上記ステップ２５４で仮算出した擬似距離誤差が閾値以下の測位衛星を、擬似距離誤差に関する正常衛星として例えば３つ選択する。また、衛星仰角が高い順に、上記ステップ２５４で仮算出したドップラーシフト誤差が閾値以下の測位衛星を、ドップラーシフト誤差に関する正常衛星として例えば３つ選択する。
そして、ステップ２５８では、上記ステップ２５６において擬似距離誤差に関する正常衛星、及びドップラーシフト誤差に関する正常衛星が、各々３つ選択されたか否かを判定する。擬似距離誤差に関する正常衛星、及びドップラーシフト誤差に関する正常衛星が、各々３つ選択されなかった場合には、正常衛星がなかったとして、上記ステップ１００へ戻って、衛星情報を新たに取得する。一方、擬似距離誤差に関する正常衛星、及びドップラーシフト誤差に関する正常衛星が、各々３つ選択された場合には、正常衛星があったとして、ステップ２６０へ進む。
ステップ２６０では、上記の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、上記ステップ１００で取得した擬似距離及び上記ステップ２５２で算出した測位誤差のクロックバイアス成分に基づいて、測位衛星の組み合わせに対するクロックバイアスの誤差と、全ての測位衛星の擬似距離誤差との関係式を求め、選択された擬似距離誤差に関して正常な３つの測位衛星についてのクロックバイアスの誤差と全ての測位衛星の擬似距離誤差との関係式と、上記の測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式とからなる連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星の擬似距離誤差を算出する。
また、上記の測位衛星の組み合わせの各々について、上記ステップ１００で取得したドップラーシフト周波数及び上記ステップ２５２で算出した速度誤差の高度方向成分に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する高度方向の速度誤差と、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を求め、選択されたドップラーシフト誤差に関して正常な３つの測位衛星についての高度方向の速度誤差と全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との予め定められた関係式と、測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式とからなる連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を算出する。
そして、ステップ１２０において、上記ステップ１００で取得した擬似距離と、上記ステップ２６０で算出した擬似距離誤差とに基づいて、受信位置を演算すると共に、上記ステップ１００で取得したドップラーシフト周波数と、上記ステップ２６０で算出したドップラーシフト誤差とに基づいて、ＧＰＳ受信機１２の速度を演算する。
次のステップ２６２では、上記ステップ１２０で演算された受信位置及び速度を、測位結果記憶部２２８に記憶させて、測位処理ルーチンを終了する。
以上説明したように、第２の実施の形態に係る車載測定装置によれば、測位衛星の組み合わせに対する、擬似距離に基づく位置の算出結果の成分の誤差と、複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式、及び選択された正常な測位衛星についての関係式からなる連立方程式を解いて、複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出することにより、擬似距離誤差を精度良く算出して、ＧＰＳの測位精度を改善し、受信位置を精度良く算出することができる。
また、測位衛星の組み合わせに対する、ドップラーシフトに基づく速度の算出結果の成分の誤差と、複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式、及び選択された正常な測位衛星についての関係式からなる連立方程式を解いて、複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出することにより、ドップラーシフト誤差を精度良く算出して、ＧＰＳの測位精度を改善し、ＧＰＳ受信機の速度を精度良く算出することができる。
また、ＧＰＳの過去の測位結果と、現在の測位結果を比較して測位誤差を求めることができるが、この測位誤差はもともと擬似距離誤差に由来していることから、本実施の形態では、測位誤差から、各衛星の擬似距離誤差を逆算した。
マルチパスが長く続く市街地においては、現在のＧＰＳ観測値の情報を使って正しい擬似距離誤差を推定しなければならない。本実施の形態では、現在のＧＰＳ観測値の情報を使って正しい擬似距離誤差及びドップラーシフト誤差を精度よく推定した。
なお、上記の実施の形態では、時計成分について関係式を立てて、連立方程式を求めた場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の成分について関係式を立てて、連立方程式を求めてもよい。また、複数種類の成分について関係式を立てて、連立方程式を求めてもよい。なお、時計誤差は時間的変動が少ないため、時計成分について関係式を立てて、連立方程式を求めることが好ましい。
次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
第３の実施の形態では、正常衛星を３つ選んだ後、高さ地図とその正常衛星を元に擬似距離誤差を求めている点が、第２の実施の形態と異なっている。
図６に示すように、第３の実施の形態に係る車載測位装置３１０のコンピュータ３１４は、測位演算部２６と、測位結果記憶部２２８と、測位誤差算出部２３０と、擬似距離誤差仮算出部２３１と、正常衛星選択部２３２と、高度地図データベース２８と、高度誤差算出部３０と、観測誤差算出部３４と、誤差補正測位演算部３６とを備えている。
観測誤差算出部３４では、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、ＧＰＳ受信機１２から取得した擬似距離及び高度誤差算出部３０で算出した高さ誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する高さ誤差と、全ての測位衛星の擬似距離誤差との関係式を求めて、上記（１７）式を得る。また、観測誤差算出部３４は、正常衛星選択部２３２によって選択された、擬似距離誤差に関して正常な３つの測位衛星について、高さ誤差と全ての測位衛星の擬似距離誤差との予め定められた関係式を、上記（１８）式のように立てる。観測誤差算出部３４は、測位衛星の組み合わせの各々について求められた上記（１７）式で表される関係式と、３つの正常な測位衛星について立てた上記（１８）式で表される関係式とからなる上記（１９）式、（２０）式に示す連立方程式を求め、上記（２１）式のように、この連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星の擬似距離誤差を算出する。
観測誤差算出部３４は、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、ＧＰＳ受信機１２から取得したドップラーシフト周波数及び高度誤差算出部３０で算出した高度方向の速度誤差に基づいて、測位衛星の組み合わせに対する高度方向の速度誤差と、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を求めて、上記（２３）式を得る。また、観測誤差算出部３４は、正常衛星選択部２３２によって選択された、ドップラーシフト誤差に関して正常な３つの測位衛星について、高度方向の速度誤差と全ての測位衛星のドップラーシフト誤差との予め定められた関係式を、上記（２４）式のように立てる。観測誤差算出部３４は、測位衛星の組み合わせの各々について求められた上記（２３）式で表される関係式と、正常な測位衛星について立てた上記（２４）式で表される関係式とからなる上記（２５）式、（２６）式に示す連立方程式を求め、上記（２７）式のように、この連立方程式を解くことにより、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を算出する。
次に、第３の実施の形態に係る測位処理ルーチンについて、図７を用いて説明する。なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
まず、ステップ１００において、ＧＰＳ受信機１２から複数の測位衛星の情報（擬似距離、ドップラーシフト周波数、衛星仰角など）を取得する。そして、ステップ１１２では、４つ以上の測位衛星の組み合わせの各々（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）について、受信位置を演算すると共に、ＧＰＳ受信機１２の速度を演算する。
次のステップ２５０では、後述するステップ２６２又は３５８で前回記憶された受信位置の位置座標及び速度を取得する。そして、ステップ２５２において、上記ステップ１１２で演算された受信位置及び速度と、上記ステップ２５０で取得した受信位置及び速度とに基づいて、受信位置の測位誤差及び速度誤差を算出する。
ステップ２５４では、全ての測位衛星の擬似距離誤差を仮算出すると共に、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を仮算出する。
そして、ステップ２５６において、擬似距離誤差に関する正常衛星として例えば３つ選択すると共に、ドップラーシフト誤差に関する正常衛星として例えば３つ選択する。
そして、ステップ２５８では、上記ステップ２５６において擬似距離誤差に関する正常衛星、及びドップラーシフト誤差に関する正常衛星が、各々３つ選択されたか否かを判定する。擬似距離誤差に関する正常衛星、及びドップラーシフト誤差に関する正常衛星が、各々３つ選択されなかった場合には、正常衛星がなかったとして、ステップ３５６へ移行する。一方、擬似距離誤差に関する正常衛星、及びドップラーシフト誤差に関する正常衛星が、各々３つ選択された場合には、正常衛星があったとして、ステップ３５０へ進む。
ステップ３５０では、上記第１の実施の形態と同様に、高さ地図を用いた擬似距離誤差及びドップラーシフト誤差の算出、並びに誤差を補正した測位演算及び速度演算を行う。上記ステップ３５０は、上記第１の実施の形態で説明した上記ステップ１１４、１１６、１１８、１２０によって実現される。なお、ステップ１１４では、上述したステップ１１２の測位演算及び速度演算の結果を用いればよい。
次のステップ２６２では、上記ステップ３５０で演算された受信位置及び速度を、測位結果記憶部２２８に記憶させる。そして、ステップ３５２において、上記ステップ３５０で演算された受信位置に対応する高度情報を、高度地図データベース２８から取得し、上記ステップ３５０で演算された受信位置の高さ成分と、上記取得した高度情報とに基づいて、高度誤差を算出する。
次のステップ３５４では、上記ステップ３５２で算出された高度誤差が、閾値以上であるか否かを判定し、高度誤差が、閾値以上である場合には、測位結果が正しくないと判断し、ステップ３５６へ移行する。一方、高度誤差が、閾値未満である場合には、測位結果が正しいとして、測位処理ルーチンを終了する。
ステップ３５６では、上記第１の実施の形態と同様に、衛星情報の取得、高さ地図を用いた正常衛星の選択、高さ地図を用いた擬似距離誤差及びドップラーシフト誤差の算出、並びに誤差を補正した測位演算及び速度演算を行う。上記ステップ３５６は、上記第１の実施の形態に係る測位処理ルーチンによって実現される。
次のステップ３５８では、上記ステップ３５６で演算された受信位置及び速度を、測位結果記憶部２２８に記憶させて、測位処理ルーチンを終了する。
このように、第３の実施の形態に係る車載測位装置では、正常な測位衛星が３つ以上であって、かつ誤差補正後の高さ誤差が小さい場合に限り、前回の測位情報を使った正常衛星選択を続けるようにした。
次に、第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
第４の実施の形態では、４つの高仰角衛星から正常衛星が得られない場合に、前回の測位情報を用いて正常衛星を選択している点が、第１の実施の形態と主に異なっている。
図８に示すように、第４の実施の形態に係る車載測位装置４１０のコンピュータ４１４は、測位演算部２６と、高度地図データベース２８と、高度誤差算出部３０と、正常衛星選択部３２と、観測誤差算出部３４と、測位結果記憶部２２８と、測位誤差算出部２３０と、擬似距離誤差仮算出部２３１と、正常衛星選択部２３２と、誤差補正測位演算部３６とを備えている。
観測誤差算出部３４は、正常衛星選択部３２によって４つの正常な測位衛星が選択された場合には、選択された４つの正常な測位衛星のうち、衛星仰角が大きい方から選択された３つの正常な測位衛星を用いて、全ての測位衛星の擬似距離誤差を算出すると共に、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を算出する。
また、観測誤差算出部３４は、正常衛星選択部３２によって４つの正常な測位衛星が選択されず、正常衛星選択部２３２によって３つの正常な測位衛星が選択された場合には、選択された３つの正常な測位衛星を用いて、全ての測位衛星の擬似距離誤差を算出すると共に、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を算出する。
次に、第４の実施の形態に係る測位処理ルーチンについて、図９を用いて説明する。なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
まず、ステップ１００において、ＧＰＳ受信機１２から複数の測位衛星の情報（擬似距離、ドップラーシフト周波数、衛星仰角など）を取得する。そして、ステップ１０２において、衛星仰角が高い４つの測位衛星を選択する。次のステップ１０４では、上記ステップ１０２で選択された４つの測位衛星の擬似距離に基づいて、受信位置を演算する。
そして、ステップ１０６において、上記ステップ１０４で演算された受信位置に対応する高度情報を、高度地図データベース２８から取得する。ステップ１０８では、上記ステップ１０４で演算された受信位置の高さ成分と、上記ステップ１０６で取得した高度情報とに基づいて、高度誤差を算出する。次のステップ１１０では、上記ステップ１０８で算出された高度誤差が、閾値以上であるか否かを判定し、高度誤差が、閾値以上である場合には、４つの測位衛星は、正常な測位衛星ではないと判断し、ステップ４５０へ移行する。一方、高度誤差が、閾値未満である場合には、４つの測位衛星を、正常な測位衛星として選択し、ステップ１１２へ進む。
ステップ４５０では、上記第２の実施の形態と同様に、前回の測位結果を用いた擬似距離誤差及びドップラーシフト誤差の仮算出を行う。上記ステップ４５０は、上記第２の実施の形態で説明したステップ１１２、２５０、２５２、２５４によって実現される。
そして、ステップ２５６において、衛星仰角が高い順に、上記ステップ４５０で仮算出した擬似距離誤差が閾値以下の測位衛星を、擬似距離誤差に関する正常衛星として例えば３つ選択すると共に、上記ステップ４５０で仮算出したドップラーシフト誤差が閾値以下の測位衛星を、ドップラーシフト誤差に関する正常衛星として例えば３つ選択する。
そして、ステップ２５８では、上記ステップ２５６において擬似距離誤差に関する正常衛星、及びドップラーシフト誤差に関する正常衛星が、各々３つ選択されたか否かを判定する。擬似距離誤差に関する正常衛星、及びドップラーシフト誤差に関する正常衛星が、各々３つ選択されなかった場合には、正常衛星がなかったとして、上記ステップ１００へ戻って新たに衛星情報を取得する。一方、擬似距離誤差に関する正常衛星、及びドップラーシフト誤差に関する正常衛星が、各々３つ選択された場合には、正常衛星があったとして、ステップ１１２へ進む。
ステップ１１２では、上記ステップ１００で衛星情報を取得した全ての測位衛星から得られる、４つ以上の測位衛星の組み合わせ（例えば、衛星信号を受信したｎ個全ての測位衛星の組み合わせ、及び１つの測位衛星を除いたｎ−１個の測位衛星のｎ通りの組み合わせ）の各々について、上記ステップ１００で取得した擬似距離に基づいて、受信位置を演算すると共に、上記ステップ１００で取得したドップラーシフト周波数に基づいて、ＧＰＳ受信機１２の速度を演算する。
そして、ステップ１１４では、上記の測位衛星の組み合わせの各々について、上記ステップ１１２で演算された受信位置における高度情報を、高度地図データベース２８から取得する。ステップ１１６において、上記の測位衛星の組み合わせの各々について、高度誤差を算出すると共に、高度方向の速度誤差を算出する。
次のステップ１１８では、上記の測位衛星の組み合わせの各々について、上記ステップ１１０で選択された４つの正常な測位衛星のうち、衛星仰角が高い方から選択された３つの正常な測位衛星、又は上記ステップ２５８で選択された３つの正常な測位衛星を用いて、全ての測位衛星の擬似距離誤差を算出すると共に、全ての測位衛星のドップラーシフト誤差を算出する。
そして、ステップ１２０において、上記ステップ１００で取得した擬似距離と、上記ステップ１１８で算出した擬似距離誤差とに基づいて、受信位置を演算すると共に、上記ステップ１００で取得したドップラーシフト周波数と、上記ステップ１１８で算出したドップラーシフト誤差とに基づいて、ＧＰＳ受信機１２の速度を演算する。次のステップ２６２では、上記ステップ１２０で演算された受信位置及び速度を、測位結果記憶部２２８に記憶させて、測位処理ルーチンを終了する。
このように、第４の実施の形態に係る車載測位装置では、高仰角衛星４つを使って測位した結果の高さ誤差が小さい限り、４つの高仰角衛星を正常衛星として選択し、高仰角衛星４つから正常衛星が得られない場合のみ、前回の測位情報に基づいて、正常衛星を選択するようにした。
なお、上記の第１の実施の形態〜第４の実施の形態では、３つの正常な衛星について、予め定められた関係式を立てて、連立方程式に追加する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、少なくとも１つの正常な衛星について、予め定められた関係式を立てて、連立方程式に追加するようにしてもよい。この場合には、連立方程式に追加する関係式を立てるための正常な衛星を、少なくとも１つ選択するようにすればよい。
また、擬似距離誤差及びドップラーシフト誤差の双方を算出して、誤差補正した受信位置及び速度を演算する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、擬似距離誤差のみを算出して、誤差補正した受信位置のみを演算するように構成してもよく、また、ドップラーシフト誤差のみを算出して、誤差補正した速度のみを演算するように構成してもよい。
また、擬似距離データではなく、ＧＰＳ電波伝搬時間を用いて、各種演算処理を行うようにしてもよい。
１０、２１０、３１０、４１０ 車載測位装置
１２ ＧＰＳ受信機
１４、２１４、３１４、４１４ コンピュータ
１８ 受信部
２０ 擬似距離算出部
２２ ドップラー算出部
２４ 衛星仰角算出部
３０ 高度誤差算出部
３２、２３２ 正常衛星選択部
３４ 観測誤差算出部
３６ 誤差補正測位演算部
２２８ 測位結果記憶部
２３０ 測位誤差算出部
２３１ 擬似距離誤差仮算出部
２３４ 観測誤差算出部

Claims (9)

  1. 複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々から受信位置までの擬似距離に基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記受信位置を算出する第１測位手段と、
    前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段による算出結果の成分の誤差を算出する成分誤差算出手段と、
    前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段と、
    前記成分誤差算出手段によって算出された前記成分の誤差のうちの少なくとも１種類の成分の誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記少なくとも１種類の成分の誤差と、前記複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記少なくとも１種類の成分の誤差と前記複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出する擬似距離誤差算出手段と、
    前記擬似距離誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を用いて、前記受信位置を算出する第２測位手段と、
    を含む測位装置。
  2. 複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々からの衛星信号のドップラーシフトに基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第１測位手段と、
    前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段による算出結果の成分の誤差を算出する成分誤差算出手段と、
    前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段と、
    前記成分誤差算出手段によって算出された前記成分の誤差のうちの少なくとも１種類の成分の誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記少なくとも１種類の成分の誤差と、前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記少なくとも１種類の成分の誤差と前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出するドップラーシフト誤差算出手段と、
    前記ドップラーシフト誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を用いて、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第２測位手段と、
    を含む測位装置。
  3. 前記成分誤差算出手段は、時計誤差を含む成分の誤差を算出する請求項２記載の測位装置。
  4. 複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々から受信位置までの擬似距離に基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記受信位置を算出する第１測位手段と、
    前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段によって算出された前記受信位置における高さ誤差を算出する高さ誤差算出手段と、
    前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段と、
    前記高さ誤差算出手段によって算出された高さ誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する高さ誤差と、前記複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記高さ誤差と前記複数の測位衛星の疑似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出する擬似距離誤差算出手段と、
    前記擬似距離誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を用いて、前記受信位置を算出する第２測位手段と、
    を含む測位装置。
  5. 複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々からの衛星信号のドップラーシフトに基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第１測位手段と、
    前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段によって算出された前記速度における高さ方向の速度誤差を算出する速度誤差算出手段と、
    前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの測位衛星を選択する衛星選択手段と、
    前記速度誤差算出手段によって算出された前記高さ方向の速度誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記高さ方向の速度誤差と、前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記高さ方向の速度誤差と前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出するドップラーシフト誤差算出手段と、
    前記ドップラーシフト誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を用いて、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第２測位手段と、
    を含む測位装置。
  6. コンピュータを、
    複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々から受信位置までの擬似距離に基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記受信位置を算出する第１測位手段、
    前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段による算出結果の成分の誤差を算出する成分誤差算出手段、
    前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段、
    前記成分誤差算出手段によって算出された前記成分の誤差のうちの少なくとも１種類の成分の誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記少なくとも１種類の成分の誤差と、前記複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記少なくとも１種類の成分の誤差と前記複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出する擬似距離誤差算出手段、及び
    前記擬似距離誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を用いて、前記受信位置を算出する第２測位手段
    として機能させるためのプログラム。
  7. コンピュータを、
    複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々からの衛星信号のドップラーシフトに基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第１測位手段、
    前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段による算出結果の成分の誤差を算出する成分誤差算出手段、
    前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段、
    前記成分誤差算出手段によって算出された前記成分の誤差のうちの少なくとも１種類の成分の誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記少なくとも１種類の成分の誤差と、前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記少なくとも１種類の成分の誤差と前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出するドップラーシフト誤差算出手段、及び
    前記ドップラーシフト誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を用いて、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第２測位手段
    として機能させるためのプログラム。
  8. コンピュータを、
    複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々から受信位置までの擬似距離に基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記受信位置を算出する第１測位手段、
    前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段によって算出された前記受信位置における高さ誤差を算出する高さ誤差算出手段、
    前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの衛星を選択する衛星選択手段、
    前記高さ誤差算出手段によって算出された高さ誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する高さ誤差と、前記複数の測位衛星の擬似距離誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記高さ誤差と前記複数の測位衛星の疑似距離誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を算出する擬似距離誤差算出手段、及び
    前記擬似距離誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々の擬似距離誤差を用いて、前記受信位置を算出する第２測位手段
    として機能させるためのプログラム。
  9. コンピュータを、
    複数の異なる測位衛星から送信された衛星信号に基づいてＧＰＳ受信機から出力された、前記測位衛星の各々からの衛星信号のドップラーシフトに基づいて、前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第１測位手段、
    前記測位衛星の組み合わせの各々について、前記第１測位手段によって算出された前記速度における高さ方向の速度誤差を算出する速度誤差算出手段、
    前記複数の測位衛星から、他の測位衛星より正常な少なくとも３つの測位衛星を選択する衛星選択手段、
    前記速度誤差算出手段によって算出された前記高さ方向の速度誤差に基づいて、前記測位衛星の組み合わせに対する前記高さ方向の速度誤差と、前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を、前記測位衛星の組み合わせの各々について求め、前記測位衛星の組み合わせの各々について求められた関係式、及び前記衛星選択手段によって選択された測位衛星の各々について定められた、０である前記高さ方向の速度誤差と前記複数の測位衛星のドップラーシフト誤差との関係式を含む連立方程式を解くことにより、前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を算出するドップラーシフト誤差算出手段、及び
    前記ドップラーシフト誤差算出手段によって算出された前記複数の測位衛星の各々のドップラーシフト誤差を用いて、前記ＧＰＳ受信機の速度を算出する第２測位手段
    として機能させるためのプログラム。
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