JP5413118B2 - Positioning system - Google Patents

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Description

本発明は、GNSSによる移動体の測位システムに関し、特に、測位に用いる衛星を取捨できる測位システムに関する。   The present invention relates to a mobile positioning system using GNSS, and more particularly to a positioning system that can dispose of satellites used for positioning.

GPS(米国)、Galileo(欧州)、Glonass(ロシア)と呼ばれるGNSS(Global Navigation Satellite System)を用いた測位方法が知られている。この測位方法では、衛星からの電波の受信装置が所定数以上の人工衛星の電波を補足できれば、実用的には十分な精度が得られる。しかし、受信装置(例えば車両)の実際の位置に対し、GNSSにより測位した受信装置の位置に含まれる誤差をゼロにすることはできない。例えば、受信装置は、10機程度の衛星を補足することができるが、多くの衛星から受信した電波を測位に用いると却って誤差が増大する場合がある。特に、市街地では電波が衛星から受信装置に到着するまでに、建物に電波が反射するマルチパスが生じやすい。マルチパスが生じると、比較的大きな誤差が含まれることが多い(例えば、〜100m)。   A positioning method using GNSS (Global Navigation Satellite System) called GPS (US), Galileo (Europe), or Glonass (Russia) is known. In this positioning method, if the radio wave receiving device from the satellite can capture a predetermined number or more of the radio waves of the artificial satellites, sufficient accuracy can be obtained practically. However, the error included in the position of the receiving device measured by GNSS cannot be made zero with respect to the actual position of the receiving device (for example, a vehicle). For example, the receiving device can supplement about 10 satellites, but if radio waves received from many satellites are used for positioning, the error may increase. In particular, in an urban area, a multipath in which radio waves are reflected on a building tends to occur before the radio waves arrive at a receiving device from a satellite. When multipath occurs, a relatively large error is often included (for example, ˜100 m).

そこで、マルチパスの影響を低減する技術が考えられている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1には、マルチパスのある環境下でも測位位置の誤差を低減する目的で、右旋偏波用アンテナで受信した電波と左旋偏波用アンテナで受信した電波の電界強度を比較して、測位に用いる電波を選択するGNSS受信装置が開示されている。   Thus, a technique for reducing the influence of multipath has been considered (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 compares the electric field strength of radio waves received by a right-hand polarized antenna and a left-hand polarized antenna for the purpose of reducing positioning position errors even in a multipath environment. A GNSS receiver that selects radio waves used for positioning is disclosed.

特開2009−186415号公報JP 2009-186415 A

しかしながら、特許文献1に開示された技術では、受信した電波の信頼性を推定して測位に用いる電波を選択することはできないという問題がある。このため、特許文献1に記載のGNSS受信装置は、実際には誤差が少ない測位位置が得られる場合も電波を捨ててしまうおそれがある。   However, the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that the radio wave used for positioning cannot be selected by estimating the reliability of the received radio wave. For this reason, the GNSS receiver described in Patent Document 1 may actually discard radio waves even when a positioning position with little error is obtained.

本発明は、上記課題に鑑み、受信した電波の信頼性を考慮して、測位された位置の精度を向上させる測位システムを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a positioning system that improves the accuracy of a positioned position in consideration of the reliability of received radio waves.

上記課題に鑑み、本発明は、衛星から受信した電波の到達時間から車両と衛星間の観測距離を計算する観測距離計算手段と、衛星から受信した位置情報に基づき所定時間の衛星の移動量ベクトルを推定する衛星移動ベクトル推定手段と、車両が走行しているリンクの勾配を推定する勾配推定手段と、車両の移動方向と前記勾配から、所定時間の車両の移動量ベクトルを推定する車両移動ベクトル推定手段と、前記衛星の移動量ベクトルと前記車両の移動量ベクトルとの差分ベクトルの大きさを算出して、衛星と車両間の推定距離の変化量を推定する距離変化量推定手段と、所定時間の観測距離の変化量を求め、推定距離の変化量と比較して衛星から受信する電波の信頼度を推定する信頼度推定手段と、信頼度に応じて衛星から受信した電波を処理し、車両の位置を推定する測位手段と、を有することを特徴とする測位システムを提供する。 In view of the above problems, the present invention provides an observation distance calculation means for calculating an observation distance between a vehicle and a satellite from an arrival time of radio waves received from the satellite, and a movement amount vector of the satellite for a predetermined time based on position information received from the satellite. Satellite movement vector estimation means for estimating the vehicle, gradient estimation means for estimating the gradient of the link on which the vehicle is traveling, and a vehicle movement vector for estimating the vehicle movement amount vector for a predetermined time from the vehicle movement direction and the gradient. An estimation unit; a distance change amount estimation unit that calculates a magnitude of a difference vector between the movement amount vector of the satellite and the movement amount vector of the vehicle; Obtain the amount of change in the observation distance over time, and compare it with the amount of change in the estimated distance to estimate the reliability of the radio wave received from the satellite, and the radio wave received from the satellite according to the reliability And management, to provide a positioning system and having a, a positioning means for estimating the position of the vehicle.

受信した電波の信頼性を考慮して、測位された位置の精度を向上させる測位システムを提供することができる。   In consideration of the reliability of the received radio wave, it is possible to provide a positioning system that improves the accuracy of the positioned position.

測位システムの概略を説明するための図の一例である。It is an example of the figure for demonstrating the outline of a positioning system. 測位システムの機能ブロック図の一例である。It is an example of the functional block diagram of a positioning system. 方法1の勾配算出方法を模式的に説明する図の一例である。It is an example of the figure which illustrates the gradient calculation method of the method 1 typically.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態の測位システム100の概略を説明するための図の一例である。本実施形態の測位システム100の特徴は以下のとおりである。
(1)衛星12の移動量ベクトルと車両11の移動量ベクトルから、測位システム100が衛星12と車両11間の疑似距離の変化量を推定する。
(2)測位システム100が衛星12と車両11間の観測距離を観測する。
(3)疑似距離の変化量と観測距離の変化量を比較して、衛星12から受信する電波の信頼度を見積もる。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an example of a diagram for explaining an outline of the positioning system 100 of the present embodiment. The features of the positioning system 100 of this embodiment are as follows.
(1) From the movement amount vector of the satellite 12 and the movement amount vector of the vehicle 11, the positioning system 100 estimates the amount of change in the pseudo distance between the satellite 12 and the vehicle 11.
(2) The positioning system 100 observes the observation distance between the satellite 12 and the vehicle 11.
(3) The amount of change in the pseudorange and the amount of change in the observation distance are compared, and the reliability of the radio wave received from the satellite 12 is estimated.

見積もった結果、疑似距離の変化量と観測距離の変化量の差が大きければ、その衛星12から受信する電波はマルチパスの影響受けている可能性が高いとして、測位システム100は測位に用いない。測位システム100がマルチパスの電波を受信すると、衛星12の配置にもよるが、おおむねマルチパス誤差(電波がマルチパスを経由した時間遅れ)と同等の位置誤差が発生してしまう。他の衛星12から受信した電波がマルチパスを経ていなくても、マルチパス経由で測位システム100が電波を受信した衛星12が一機でもあると、車両11の位置は真値に対し大きくずれる。したがって、マルチパスを測位演算から除外することで、車両11の位置を精度よく決定することができる。   As a result of the estimation, if the difference between the change amount of the pseudo distance and the change amount of the observation distance is large, the radio wave received from the satellite 12 is likely to be affected by the multipath, and the positioning system 100 is not used for positioning. . When the positioning system 100 receives a multipath radio wave, a position error equivalent to a multipath error (a time delay through which the radio wave passes through the multipath) is generated, depending on the arrangement of the satellites 12. Even if radio waves received from other satellites 12 do not pass through multipath, if there is at least one satellite 12 that has received radio waves via multipath, the position of vehicle 11 is greatly deviated from the true value. . Therefore, the position of the vehicle 11 can be determined with high accuracy by excluding the multipath from the positioning calculation.

図1について詳細に説明する。車両11はノードN2とN1の間のリンクをノードN1からノードN2に向けて走行している。時刻tにおける車両11の位置はV、時刻t+1における車両11の位置はVt+1である。 FIG. 1 will be described in detail. The vehicle 11 travels on a link between the nodes N2 and N1 from the node N1 toward the node N2. The position of the vehicle 11 at time t is V t , and the position of the vehicle 11 at time t + 1 is V t + 1 .

GPSの場合、衛星12は、高度約20200kmの上空をおよそ12時間で地球を一周するように周回している。周回軌道は6個あり、それぞれの周回軌道を4個以上の衛星12が周回することで、地球上のどの場所でも常に測位システム100が4個以上の衛星12を補足可能になっている。同じある衛星12の、時刻tにおける位置はS、時刻t+1における位置はSt+1である。 In the case of GPS, the satellite 12 orbits around the earth in about 12 hours over the altitude of about 20200 km. There are six orbits, and four or more satellites 12 orbit around each orbit, so that the positioning system 100 can always supplement four or more satellites 12 at any location on the earth. The position of the same satellite 12 at time t is St , and the position at time t + 1 is St + 1 .

時刻tから時刻t+1までの時間間隔は特に制約はないが、後述するように車両11の3次元の移動量ベクトルを求めるため、車両11が同一リンクを走行している程度の時間であることが好ましい。時刻tから時刻t+1までの衛星12の移動量ベクトルをm、車両11の移動量ベクトルをmとする。 The time interval from time t to time t + 1 is not particularly limited, but it is a time that the vehicle 11 is traveling on the same link in order to obtain a three-dimensional movement amount vector of the vehicle 11 as will be described later. preferable. The movement amount vector of the satellite 12 from time t to time t + 1 is m s , and the movement amount vector of the vehicle 11 is m v .

ベクトルeは、衛星12から車両11を見た単位ベクトルである(以下、視線ベクトルという)。車両11と衛星12までの距離が長いので、視線ベクトルeは短時間では変わらないとしてよい。なお、視線ベクトルeの大きさは「1」である。   The vector e is a unit vector when the vehicle 11 is viewed from the satellite 12 (hereinafter referred to as a line-of-sight vector). Since the distance between the vehicle 11 and the satellite 12 is long, the line-of-sight vector e may not change in a short time. The size of the line-of-sight vector e is “1”.

図2は、測位システム100の機能ブロック図の一例を示す。本実施形態の測位システム100は、例えばナビゲーション装置に搭載される。図2の各機能ブロックは、ナビゲーション装置のコンピュータのCPUがプログラムを実行することやIC回路により実現されている。   FIG. 2 shows an example of a functional block diagram of the positioning system 100. The positioning system 100 of this embodiment is mounted on, for example, a navigation device. Each functional block in FIG. 2 is realized by a CPU of a computer of the navigation apparatus executing a program or an IC circuit.

GNSS信号受信部21は、衛星12が発信する電波を受信する。GPSを例に説明する。GNSS信号受信部21は、受信した電波をデジタルデータに変換し、各衛星毎に固有のC/Aコードと比較してC/Aコードを復調する。したがって、この時点で測位システム100は衛星12を特定することができる。C/Aコードには航法メッセージ・データが含まれる。GPSの場合、航法メッセージ・データには、衛星時計の補正データ,エフェメリス・データ,電離層補正パラメータ,UTC補正パラメータ,衛星12の健康情報やアルマナック・データなどが含まれる。アルマナックデータは周回軌道上における全ての衛星12に関する軌道情報であり、エフェメリスデータは各衛星12の正確な位置情報と信号を発射した時刻情報を含む。   The GNSS signal receiving unit 21 receives radio waves transmitted from the satellite 12. A GPS will be described as an example. The GNSS signal receiving unit 21 converts the received radio wave into digital data, and demodulates the C / A code by comparing with a C / A code unique to each satellite. Therefore, the positioning system 100 can specify the satellite 12 at this time. The C / A code includes navigation message data. In the case of GPS, navigation message data includes satellite clock correction data, ephemeris data, ionosphere correction parameters, UTC correction parameters, satellite 12 health information, almanac data, and the like. The almanac data is orbit information regarding all the satellites 12 in the orbit, and the ephemeris data includes accurate position information of each satellite 12 and time information when the signal is emitted.

観測距離計算部22は、車両11と衛星12との間の観測距離ρを算出する。観測距離計算部22は、衛星12毎に保持している時計の時刻を合わせ、衛星12が電波を発射した時刻情報と現在の時刻との時間間隔に、大気中を電波が到達する速度をかけて、車両11と衛星12との間の観測距離ρを算出する。時刻tの観測距離をρ、時刻t+1の観測距離をρt+1、とする。 The observation distance calculation unit 22 calculates an observation distance ρ between the vehicle 11 and the satellite 12. The observation distance calculation unit 22 synchronizes the time of the clock held for each satellite 12 and multiplies the time interval between the time information when the satellite 12 emits radio waves and the current time by the speed at which the radio waves reach the atmosphere. Thus, the observation distance ρ between the vehicle 11 and the satellite 12 is calculated. The observation distance at time t is ρ t , and the observation distance at time t + 1 is ρ t + 1 .

時刻tと時刻t+1の間隔は、予め定められている(例えば、1〜数秒)。観測距離計算部22は、例えば定期的、又は、GNSS信号受信部21が新しい衛星12を補足した場合に、車両11と衛星12との間の観測距離ρ、ρt+1を算出する。ここで、時刻tと時刻t+1は、衛星12の移動量ベクトルmと車両11の移動量ベクトルmを算出するタイミングに利用されるので、観測距離計算部22は、観測距離ρを算出したタイミングと、観測距離ρt+1を算出したタイミングを、衛星位置計算部23や衛星移動ベクトル推定部24、及び、勾配推定部26や車両移動ベクトル推定部27に通知する。 The interval between time t and time t + 1 is predetermined (for example, 1 to several seconds). The observation distance calculation unit 22 calculates the observation distances ρ t and ρ t + 1 between the vehicle 11 and the satellite 12 periodically or when the GNSS signal reception unit 21 supplements the new satellite 12, for example. Here, since the time t and the time t + 1 are used for the timing of calculating the movement vector m s of the satellite 12 and the movement vector m v of the vehicle 11, the observation distance calculator 22 calculates the observation distance ρ t . The satellite position calculation unit 23, the satellite movement vector estimation unit 24, the gradient estimation unit 26, and the vehicle movement vector estimation unit 27 are notified of the calculated timing and the timing at which the observation distance ρ t + 1 is calculated.

衛星位置計算部23は、衛星12の位置を算出する。衛星12の位置情報は、エフェメリス・データに含まれているので、その位置情報をそのまま利用することができる。なお、衛星位置計算部23は、エフェメリス・データの座標系(WGS-84)を日本測地系に変換するなど、測位システム100に適用可能な値に位置情報を変換する。時刻tの衛星12の位置はS、時刻t+1の衛星12の位置はSt+1、である。 The satellite position calculation unit 23 calculates the position of the satellite 12. Since the position information of the satellite 12 is included in the ephemeris data, the position information can be used as it is. The satellite position calculation unit 23 converts the position information into values applicable to the positioning system 100, such as converting the ephemeris data coordinate system (WGS-84) to the Japanese geodetic system. The position of the satellite 12 at time t is St , and the position of the satellite 12 at time t + 1 is St + 1 .

衛星移動ベクトル推定部24は、衛星12の位置S、St+1から衛星12の移動量ベクトルmを推定する。所定の(例えば日本測地系の)座標系の原点と衛星12の位置St+1を結ぶベクトルから、原点と衛星12の位置Sを結ぶベクトルを引いたベクトルが衛星12の移動量ベクトルmである。 The satellite movement vector estimation unit 24 estimates the movement amount vector m s of the satellite 12 from the positions S t and S t + 1 of the satellite 12. From the vector connecting the position S t + 1 the origin and the satellite 12 of a predetermined (e.g., Japanese geodetic system) coordinate system, a vector obtained by subtracting the vector connecting the position S t of the origin and the satellite 12 is in movement quantity vector m s of the satellite 12 is there.

測位システム100は、地図DB(DataBase)25を有する。地図DB25には、道路網や交差点などの道路地図情報が、緯度・経度に対応づけて格納されている。地図DB25は、実際の道路網に対応したノード(道路と道路が交差する点、例えば交差点)と、リンク(ノードとノードを接続する道路)とを対応づけたテーブル状のデータベースである。なお、測位システム100は、地図DB25の一部又は全体を車両11の位置や進行方向に応じて、サーバからダウンロードしてもよい。   The positioning system 100 has a map DB (DataBase) 25. The map DB 25 stores road map information such as road networks and intersections in association with latitude and longitude. The map DB 25 is a table-like database in which nodes (points where roads and roads intersect, for example, intersections) corresponding to actual road networks are associated with links (roads connecting nodes and nodes). Note that the positioning system 100 may download a part or the whole of the map DB 25 from the server according to the position and the traveling direction of the vehicle 11.

勾配推定部26は、車両11が走行しているリンクの勾配を推定する。本実施形態では2つの方法で勾配を算出することができる。
方法1:車輪の回転から取得した加速度と、加速度センサの観測値から算出する方法。
図3は、方法1の勾配算出方法を模式的に説明する図の一例である。車両11は勾配θのリンクを走行している。勾配推定部26は車速センサが検出した車速の時間的な変化から加速度aを算出する。リンクに勾配がない場合、この加速度aと加速度センサが検出した加速度aは等しい。
The gradient estimation unit 26 estimates the gradient of the link on which the vehicle 11 is traveling. In this embodiment, the gradient can be calculated by two methods.
Method 1: A method of calculating from the acceleration acquired from the rotation of the wheel and the observation value of the acceleration sensor.
FIG. 3 is an example of a diagram schematically illustrating the gradient calculation method of Method 1. The vehicle 11 travels on a link having a gradient θ. The gradient estimation unit 26 calculates the acceleration aw from the temporal change in the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor. When the link has no gradient, the acceleration aw and the acceleration a detected by the acceleration sensor are equal.

しかし、勾配θが正であると、加速度aは勾配θに応じて小さくなる(勾配θが負であると、加速度aは勾配θに応じて大きくなる)。この勾配θに応じた加速度をgとする。したがって、次式が成り立つ。
a=a−g
図示するように、加速度gは重力加速度gと勾配θから次のように現すことができる。
=g・sinθ
したがって、加速度aは、次のように現すことができる。
a=a−g・sinθ
したがって、勾配θは次式で現すことができる。
θ=arcsin{(a−a)/g}
方法2:各ノードの高度情報を地図DB25に蓄積し、リンクの端部の高度情報を用いてリンクの勾配を算出する方法。
However, when the gradient θ is positive, the acceleration a decreases with the gradient θ (when the gradient θ is negative, the acceleration a increases with the gradient θ). The acceleration corresponding to this gradient θ is assumed to be g x . Therefore, the following equation holds.
a = a w −g x
As shown in the figure, the acceleration g x can be expressed as follows from the gravitational acceleration g and the gradient θ.
g x = g · sin θ
Therefore, the acceleration a can be expressed as follows.
a = a w −g · sin θ
Therefore, the gradient θ can be expressed by the following equation.
θ = arcsin {(a w −a) / g}
Method 2: A method of accumulating altitude information of each node in the map DB 25 and calculating the link gradient using the altitude information of the end of the link.

勾配推定部26は、ノードにおいて車両11の位置情報(三次元)を取得した場合に位置情報の標高(すなわち、高度情報h)を地図DB25に登録する。この位置情報は、測位演算部32が算出した位置である。高度情報hは精度が低いので、ノードにおける高度情報hを複数個N蓄積し、勾配推定部26はその平均<h>をそのノードの高度とする。   The gradient estimation unit 26 registers the altitude (that is, altitude information h) of the position information in the map DB 25 when the position information (three-dimensional) of the vehicle 11 is acquired at the node. This position information is the position calculated by the positioning calculation unit 32. Since the altitude information h has low accuracy, a plurality of N of altitude information h at the node are accumulated, and the gradient estimation unit 26 sets the average <h> as the altitude of the node.

Figure 0005413118
なお、Nの数が少ない内は、平均<h>の精度が低いおそれがあるので、Nは所定の閾値をこえてから勾配を求めてもよい。
Figure 0005413118
Since the accuracy of the average <h> may be low when the number of N is small, the gradient may be obtained after N exceeds a predetermined threshold.

リンクの長さは地図DB25に登録されているので、勾配推定部26は、リンクを挟む2つのノードの高度の差をリンクの長さで割ることで、勾配θを算出する。方法2によれば、加速度センサがなくても勾配θを求めることができ、衛星12の信頼度を判定することができる。なお、勾配の算出に地図DB25に登録された高度情報を利用する場合、車両11の位置がリンク上に特定されている必要がある。   Since the link length is registered in the map DB 25, the gradient estimation unit 26 calculates the gradient θ by dividing the difference in altitude between two nodes sandwiching the link by the link length. According to the method 2, the gradient θ can be obtained without an acceleration sensor, and the reliability of the satellite 12 can be determined. In addition, when using the altitude information registered in map DB25 for calculation of a gradient, the position of the vehicle 11 needs to be specified on the link.

車両移動ベクトル推定部27は、車両11の移動量ベクトルmを算出する。移動量ベクトルmのうち方向は、地図DB25に登録されているリンクの方向と勾配推定部26が推定した勾配θから求めることができる。移動量は、車速センサが検出した車速や移動距離から求めることができる。したがって、時刻tにおける車両11の位置V、時刻t+1における車両11の位置Vt+1を特定しなくても、移動量ベクトルmを求めることができる。 Vehicle movement vector estimating unit 27 calculates a movement quantity vector m v of the vehicle 11. The direction of the movement amount vector m v can be obtained from the direction of the link registered in the map DB 25 and the gradient θ estimated by the gradient estimation unit 26. The amount of movement can be obtained from the vehicle speed or the movement distance detected by the vehicle speed sensor. Therefore, the movement amount vector m v can be obtained without specifying the position V t of the vehicle 11 at time t and the position V t + 1 of the vehicle 11 at time t + 1.

なお、地図DB25に登録されているリンクの方向を、移動量ベクトルmの推定に用いる場合、車両11の位置がリンク上に特定されている必要がある。地図DB25に登録されているリンクの方向を用いないで、ヨーレートセンサが検出するヨー角を利用してもよい。 Incidentally, the direction of the links registered in the map DB 25, when used for the estimation of the movement quantity vector m v, it is necessary to position of the vehicle 11 is identified on the link. The yaw angle detected by the yaw rate sensor may be used without using the link direction registered in the map DB 25.

視線ベクトル推定部29は、衛星12の位置と車両11の概略位置から視線ベクトルeを推定する。上記のように、視線ベクトルeは短時間では変化しないので、車両11の位置は概略でよい(例えば、最後に測位演算部32が測位した位置)。視線ベクトル推定部29は、座標系の原点と車両11の概略位置を結ぶベクトルから、原点と衛星12の位置を結ぶベクトルを引いて、単位長さにすることで視線ベクトルeを算出する。   The line-of-sight vector estimation unit 29 estimates the line-of-sight vector e from the position of the satellite 12 and the approximate position of the vehicle 11. As described above, since the line-of-sight vector e does not change in a short time, the position of the vehicle 11 may be approximate (for example, the position finally measured by the positioning calculation unit 32). The line-of-sight vector estimation unit 29 calculates the line-of-sight vector e by subtracting a vector connecting the origin and the position of the satellite 12 from a vector connecting the origin of the coordinate system and the approximate position of the vehicle 11 to obtain a unit length.

疑似距離変化量推定部28は、衛星12の移動量ベクトルm、車両11の移動量ベクトルm及び視線ベクトルeから、疑似距離の変化量Δρ*を推定する。 The pseudo distance change estimation unit 28 estimates the pseudo distance change Δρ * from the movement vector m s of the satellite 12, the movement vector m v of the vehicle 11, and the line-of-sight vector e.

Δρ*=−(m−m)・e …(1)
(m−m)と視線ベクトルeは向きがほぼ180度異なるので、両者の内積を負にすると、(m−m)の長さが得られる。(m−m)の長さは、時刻tにおける衛星12と車両11の距離を基準にした場合の、時刻t+1における衛星12と車両11の距離である。
Δρ * = − (m s −m v ) · e (1)
Since the direction of (m s −m v ) and the line-of-sight vector e differ by approximately 180 degrees, the length of (m s −m v ) is obtained when the inner product of both is negative. The length of (m s −m v ) is the distance between the satellite 12 and the vehicle 11 at time t + 1 when the distance between the satellite 12 and the vehicle 11 at time t is used as a reference.

衛星信頼度算出部31は、観測距離ρ、ρt+1から求めた観測距離の変化量Δρ(=ρt+1−ρ)と、疑似距離の変化量Δρ*から、衛星12の信頼度を算出する。観測距離ρ、ρt+1にはマルチパスの影響が含まれ得るのに対し、疑似距離の変化量Δρ*にはマルチパスの影響が含まれない(衛星12の移動量ベクトルmはデジタルデータから算出されている)。したがって、ΔρとΔρ*が大きく異なる場合、観測距離にマルチパスを代表とする誤差が含まれていると推定することができる。 The satellite reliability calculation unit 31 calculates the reliability of the satellite 12 from the observation distance change Δρ (= ρ t + 1 −ρ t ) obtained from the observation distances ρ t and ρ t + 1 and the pseudo distance change Δρ *. To do. The observation distances ρ t and ρ t + 1 may include multipath effects, whereas the pseudo-range change Δρ * does not include multipath effects (the movement vector m s of the satellite 12 is digital data). Calculated from the above). Therefore, when Δρ and Δρ * are significantly different, it can be estimated that the observation distance includes an error represented by a multipath.

衛星信頼度算出部31は、例えば次式から信頼度rを算出する。
r=Δρ−Δρ* …(2)
なお、信頼度rの算出方法は一例であり、「r=(Δρ−Δρ*)/Δρ*」や「r=Δρ/Δρ*」「r=1/(Δρ−Δρ*)」等としてもよい。
The satellite reliability calculation unit 31 calculates the reliability r from the following equation, for example.
r = Δρ−Δρ * (2)
Note that the calculation method of the reliability r is an example, and “r = (Δρ−Δρ *) / Δρ *”, “r = Δρ / Δρ *”, “r = 1 / (Δρ−Δρ *)”, etc. Good.

測位演算部32は、信頼度rに基づき衛星12の信頼度を判断し、車両11の位置を測位する。式(2)によれば値が大きいほど信頼性が低いことになるので、測位演算部32は、例えば、信頼度rが閾値より大きい場合、その衛星12から受信した電波を測位に用いない。この場合、マルチパスが車両11の位置に与える影響をゼロにすることができる。または、測位演算部32は、信頼度rに応じて、その衛星12から受信した電波により算出される観測距離ρに重み付けを与えて、車両11の位置を算出してもよい。この場合、マルチパスの程度に応じてマルチパスが車両11の位置に与える影響を低減することができる。   The positioning calculation unit 32 determines the reliability of the satellite 12 based on the reliability r, and measures the position of the vehicle 11. According to Equation (2), the greater the value, the lower the reliability. Therefore, for example, when the reliability r is greater than the threshold, the positioning calculation unit 32 does not use the radio wave received from the satellite 12 for positioning. In this case, the influence of the multipath on the position of the vehicle 11 can be made zero. Alternatively, the positioning calculation unit 32 may calculate the position of the vehicle 11 by giving a weight to the observation distance ρ calculated from the radio wave received from the satellite 12 according to the reliability r. In this case, the influence of the multipath on the position of the vehicle 11 can be reduced according to the degree of multipath.

また、測位演算部32は、信頼度rが閾値より大きい場合、その衛星12から受信した電波を測位に用いず、閾値以下の場合、信頼度rに応じて観測距離ρに重み付けを与えて、車両11の位置を算出してもよい。   In addition, when the reliability r is larger than the threshold, the positioning calculation unit 32 does not use the radio wave received from the satellite 12 for positioning. When the reliability is equal to or less than the threshold, the positioning calculation unit 32 weights the observation distance ρ according to the reliability r. The position of the vehicle 11 may be calculated.

測位演算部32は、除外すべき衛星12があればそれを除外して、最終的に4つ以上の衛星12を補足して各衛星12までの距離を算出する。そして、少なくとも3つの衛星12を中心とする3つの球の表面の交点を求めることで、電波から測位される車両11の位置(緯度・経度・標高)を決定する。測位演算部32は、衛星12を3つしか補足できない場合は、緯度・経度のみを算出する。   The positioning calculation unit 32 excludes any satellites 12 to be excluded, and finally supplements four or more satellites 12 to calculate the distance to each satellite 12. Then, the position (latitude / longitude / altitude) of the vehicle 11 measured from the radio wave is determined by obtaining the intersection of the surfaces of three spheres centered on at least three satellites 12. If only three satellites 12 can be captured, the positioning calculation unit 32 calculates only the latitude and longitude.

本実施形態の測位システム100によれば、マルチパスにより受信した電波を測位演算に使用いないか又は影響を低減できるので、車両11の位置の精度を向上させることができる。   According to the positioning system 100 of the present embodiment, radio waves received by multipath are not used for positioning calculation or the influence can be reduced, so that the accuracy of the position of the vehicle 11 can be improved.

21 GNSS信号受信部
22 観測距離計算部
23 衛星位置計算部
24 衛星移動ベクトル推定部
25 地図DB
26 勾配推定部
27 車両移動ベクトル推定部
28 疑似距離変化量推定部
29 視線ベクトル推定部
31 衛星信頼度算出部
32 測位演算部
100 測位システム
21 GNSS signal reception unit 22 Observation distance calculation unit 23 Satellite position calculation unit 24 Satellite movement vector estimation unit 25 Map DB
26 Gradient estimation unit 27 Vehicle movement vector estimation unit 28 Pseudo distance change estimation unit 29 Gaze vector estimation unit 31 Satellite reliability calculation unit 32 Positioning calculation unit 100 Positioning system

Claims (1)

衛星から受信した電波の到達時間から車両と衛星間の観測距離を計算する観測距離計算手段と、
衛星から受信した位置情報に基づき所定時間の衛星の移動量ベクトルを推定する衛星移動ベクトル推定手段と、
車両が走行しているリンクの勾配を推定する勾配推定手段と、
車両の移動方向と前記勾配から、前記所定時間の車両の移動量ベクトルを推定する車両移動ベクトル推定手段と、
前記衛星の移動量ベクトルと前記車両の移動量ベクトルとの差分ベクトルの大きさを算出して、衛星と車両間の推定距離の変化量を推定する距離変化量推定手段と、
前記所定時間の前記観測距離の変化量を求め、前記推定距離の変化量と比較して衛星から受信する電波の信頼度を推定する信頼度推定手段と、
前記信頼度に応じて衛星から受信した電波を処理し、車両の位置を推定する測位手段と、を有することを特徴とする測位システム。
Observation distance calculation means for calculating the observation distance between the vehicle and the satellite from the arrival time of the radio wave received from the satellite,
Satellite movement vector estimation means for estimating a movement vector of a satellite for a predetermined time based on position information received from the satellite;
Gradient estimation means for estimating the gradient of the link on which the vehicle is traveling;
Vehicle movement vector estimation means for estimating a movement vector of the vehicle for the predetermined time from the vehicle movement direction and the gradient;
A distance change amount estimation means for calculating a magnitude of a difference vector between the movement amount vector of the satellite and the movement amount vector of the vehicle, and estimating an amount of change in the estimated distance between the satellite and the vehicle;
A reliability estimation means for obtaining a variation in the observation distance for the predetermined time and estimating a reliability of radio waves received from a satellite in comparison with the variation in the estimated distance;
And positioning means for processing radio waves received from a satellite according to the reliability and estimating a position of the vehicle.
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