JP6218445B2 - Positioning reinforcing device, positioning reinforcing system, and positioning reinforcing method - Google Patents
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Description
本発明は、測位補強装置及び測位補強システム及び測位補強方法に関するものである。本発明は、例えば、サービスエリアごとに生成する測位補強情報を統合することで、衛星通信の容量帯域制約を克服し、測位精度劣化なくサービスエリアの拡大が可能な測位補強装置に関するものである。 The present invention relates to a positioning reinforcing device, a positioning reinforcing system, and a positioning reinforcing method. The present invention relates to a positioning reinforcement device capable of overcoming the capacity band limitation of satellite communication by, for example, integrating positioning reinforcement information generated for each service area and expanding the service area without degrading positioning accuracy.
GNSS(Global・Navigation・Satellite・System)による測位精度を向上させる測位補強システムにおいて、より広範囲なサービスエリアに有効な測位補強情報を生成するためには、GNSS観測データを受信する基地局又は電子基準点を、配置する間隔(密度)は同じまま、より広範囲に配置する必要がある。しかしながら、サービスエリアの拡大に伴い、電子基準点数も増加し、測位補強情報を生成する計算処理(カルマンフィルタ等)において負荷が飛躍的に増大し、サーバでのリアルタイム処理が困難になるという課題がある。そのため、現在主流である携帯電話網を用いたサービスでは、サービスエリアを分割し、サービスエリアごとに測位補強情報を生成し、配信している。例えば、日本全国をカバーするため、日本全国を12地域程度の網に分け、その網ごとに補強情報を生成し、配信している。 In a positioning reinforcement system that improves positioning accuracy by GNSS (Global Navigation, Satellite, System), in order to generate positioning reinforcement information effective in a wider service area, a base station or an electronic reference that receives GNSS observation data It is necessary to arrange the points in a wider range while maintaining the same interval (density). However, with the expansion of the service area, the number of electronic reference points also increases, and there is a problem that the load in the calculation processing (Kalman filter or the like) for generating positioning reinforcement information increases dramatically, making real-time processing on the server difficult. . Therefore, in a service using a mobile phone network that is currently mainstream, the service area is divided, and positioning reinforcement information is generated and distributed for each service area. For example, in order to cover the whole of Japan, the whole country of Japan is divided into about 12 regional networks, and reinforcement information is generated and distributed for each network.
今後、衛星通信を使用する測位補強システムが普及すると考えられる(例えば、特許文献1参照)。 In the future, positioning reinforcement systems using satellite communications are expected to become widespread (see, for example, Patent Document 1).
衛星通信を使用する測位補強システムでは、通信容量の制約が存在する。サービスエリアごとに生成した補強情報をそのまま結合して配信するのでは、配信する補強情報のデータ容量が膨大で配信不可能であり、要求されたサービスエリアをカバーできないという課題が生じる。 In a positioning augmentation system that uses satellite communication, there is a limitation on communication capacity. If the reinforcing information generated for each service area is combined and distributed as it is, the data volume of the reinforcing information to be distributed is enormous and cannot be distributed, which causes a problem that the requested service area cannot be covered.
本発明は、例えば、測位補強情報のデータ量を削減することを目的とする。 An object of the present invention is, for example, to reduce the data amount of positioning reinforcement information.
本発明の一の態様に係る測位補強装置は、
測位衛星からの測位信号の誤差を補正するための地域別の測位補強情報を提供する測位補強装置であって、
複数の地域のうち1つの地域である個別地域で前記測位信号を観測した結果に基づき、前記個別地域における、前記測位信号の誤差の種類別の補正量を計算する補正量計算部と、
前記複数の地域のうち前記個別地域以外の1つの地域である基準地域における、前記測位衛星の衛星軌道誤差と前記測位信号の位相バイアスとの補正量を入力する補正量入力部と、
前記補正量計算部により計算された前記個別地域における前記衛星軌道誤差の補正量と、前記補正量入力部により入力された前記基準地域における前記衛星軌道誤差の補正量との差分、及び、前記補正量計算部により計算された前記個別地域における前記位相バイアスの補正量と、前記補正量入力部により入力された前記基準地域における前記位相バイアスの補正量との差分を計算する差分計算部と、
前記差分計算部により計算された差分に応じ、前記補正量計算部により計算された前記個別地域における、前記測位衛星の衛星時計誤差と前記測位信号の電離層遅延誤差との補正量を調整する補正量調整部と、
前記補正量入力部により入力された前記基準地域における前記衛星軌道誤差と前記位相バイアスとの補正量と、前記補正量調整部により調整された前記個別地域における前記衛星時計誤差と前記電離層遅延誤差との補正量と、前記補正量計算部により計算された前記個別地域における、前記測位信号の対流圏遅延誤差の補正量とを示す測位補強情報を、前記個別地域における測位補強情報として提供する測位補強情報提供部とを備える。
A positioning reinforcement device according to one aspect of the present invention is as follows.
A positioning reinforcement device that provides positioning reinforcement information for each region for correcting an error in a positioning signal from a positioning satellite,
A correction amount calculation unit that calculates a correction amount for each type of error in the positioning signal in the individual region based on the result of observing the positioning signal in an individual region that is one of a plurality of regions;
A correction amount input unit that inputs a correction amount of a satellite orbit error of the positioning satellite and a phase bias of the positioning signal in a reference region that is one region other than the individual region among the plurality of regions ;
The difference between the correction amount of the satellite orbit error in the individual area calculated by the correction amount calculation unit and the correction amount of the satellite orbit error in the reference region input by the correction amount input unit, and the correction A difference calculation unit for calculating a difference between the correction amount of the phase bias in the individual area calculated by the amount calculation unit and the correction amount of the phase bias in the reference area input by the correction amount input unit;
A correction amount for adjusting a correction amount between a satellite clock error of the positioning satellite and an ionospheric delay error of the positioning signal in the individual area calculated by the correction amount calculation unit according to the difference calculated by the difference calculation unit An adjustment unit;
The correction amount of the satellite orbit error and the phase bias in the reference area input by the correction amount input unit, the satellite clock error and the ionospheric delay error in the individual area adjusted by the correction amount adjustment unit, correction amount and said in the individual areas calculated by the correction amount calculating unit, a positioning reinforcing information indicating a correction amount of tropospheric delay error of the positioning signal, the positioning reinforcing information provided as the positioning reinforcing information in the individual regions A providing unit .
本発明の一の態様によれば、測位補強情報の一部を地域間で共通化することにより、測位補強情報のデータ量を削減することが可能となる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to reduce the data amount of positioning reinforcement information by sharing a part of positioning reinforcement information between regions.
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る測位補強システム100の構成を示すブロック図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
図1において、測位補強システム100は、測位衛星200を利用する。
In FIG. 1, the
測位衛星200は、測位に用いられる測位信号(L1,L2等の信号)を周期的に送信する人工衛星である。複数の測位衛星200によって、前述したGNSSが構成される。GPS(Global・Positioning・System)やGLONASS(Global・Navigation・Satellite・System)はGNSSの一例である。
The
測位補強システム100は、準天頂衛星110と、電子基準点網120と、測位補強装置130と、マスタコントロール局140と、追跡管制局150と、モニタ局160とを備える。
The
準天頂衛星110は、日本の上空を飛行する人工衛星であり、測位衛星としても機能する。複数の準天頂衛星110によって、準天頂衛星システムが構成される。準天頂衛星システムでは、常に1機の準天頂衛星110が日本の上空に位置するように、それぞれの準天頂衛星110が所定の「8」字形の準天頂軌道を飛行する。
The
準天頂衛星110は、測位信号とLEX信号とを周期的に送信する。準天頂衛星110は日本の各地から見て高い仰角の方向に存在するため、準天頂衛星110から送信される測位信号及びLEX信号が建物等によって遮蔽されることは少ない。
The quasi-zenith
LEX信号は、準天頂衛星110からLバンドの所定の周波数(1278.75MHz)で送信される信号である。本実施の形態において、準天頂衛星110は、測位信号の誤差を補正するための測位補強情報をLEX信号に載せて送信する。なお、測位補強情報はLEX信号と異なる周波数の信号で送信しても構わない。
The LEX signal is a signal transmitted from the quasi-zenith
測位信号の誤差とは、例えば、測位衛星200の衛星時計誤差、測位衛星200の衛星軌道誤差、測位信号の対流圏遅延誤差、測位信号の電離層遅延誤差、測位信号のコードバイアス、測位信号の位相バイアスのことである。
The error of the positioning signal is, for example, the satellite clock error of the
電子基準点網120は、日本全国に配置された複数の電子基準点からなる。各電子基準点は、測位衛星200あるいは準天頂衛星110から測位信号を受信して測位信号の観測データ(例えば、疑似距離)を生成する。
The electronic
測位補強装置130は、測位信号の誤差を補正するための地域別の測位補強情報を提供する装置である。
The
本実施の形態において、測位補強装置130は、複数の地域のうち1つの地域である個別地域で測位信号を観測した結果に基づき、個別地域における測位補強情報を生成する。測位補強装置130は、生成した測位補強情報の一部を、上記複数の地域のうち個別地域以外の1つの地域である基準地域における測位補強情報の一部と共通化した上で、個別地域における測位補強情報を提供する。
In the present embodiment,
具体的には、測位補強装置130は、電子基準点網120の各電子基準点によって生成された観測データを取得する。測位補強装置130は、取得した観測データから航法処理によって各電子基準点の座標値を算出し、算出した各電子基準点の座標値と既知の電子基準点の座標値との差に基づいて測位補強情報を生成する。地域によって測位信号の誤差が異なるため、測位補強装置130は、各電子基準点が配置された地域別に測位補強情報を生成する。このとき、測位補強装置130は、測位補強情報の一部を地域間で共通化する。即ち、本実施の形態において、測位補強装置130は、測位補強情報の一部を地域間で共通化した上で、地域別の測位補強情報を提供する。これにより、測位補強情報のデータ量を削減することが可能となる。
Specifically, the
マスタコントロール局140は、測位補強装置130によって生成された測位補強情報及び航法メッセージを追跡管制局150から準天頂衛星110へ送信する。
The
準天頂衛星110は、追跡管制局150から受信した航法メッセージを含んだ測位信号と追跡管制局150から受信した測位補強情報を含んだLEX信号とを測位端末300へ送信する。
The quasi-zenith
モニタ局160は、測位衛星200あるいは準天頂衛星110から測位信号を受信して測位信号の観測データを生成する。
The
マスタコントロール局140は、モニタ局160から測位信号の観測データを収集する。
The
測位補強システム100は、測位端末300によって利用される。
The
測位端末300(例えば、携帯端末、車載器)は、測位衛星200あるいは準天頂衛星110から測位信号を受信して測位信号の観測データを生成する。また、測位端末300は、準天頂衛星110からLEX信号を受信する。測位端末300は、生成した測位信号の観測データをLEX信号に含まれる測位補強情報に基づいて補正する。測位端末300は、補正した測位信号の観測データを用いて現在の位置を標定する。このように、測位信号の観測データを測位補強情報に基づいて補正することにより、センチメートル級の精度(誤差が1メートル未満)で測位端末300の位置を標定することができる。
The positioning terminal 300 (for example, a portable terminal or an in-vehicle device) receives a positioning signal from the positioning
図2は、測位補強情報を地域別に生成するために日本を複数の地域に分けた例を示す地図である。 FIG. 2 is a map showing an example in which Japan is divided into a plurality of regions in order to generate positioning reinforcement information by region.
図2に示すように、日本を12の地域に分けたとすると、測位補強装置130は、「1」〜「12」の地域のそれぞれに設置された電子基準点から測位信号を観測した結果(観測データ)を取得する。測位補強装置130は、取得した結果に基づき、「1」〜「12」の地域のそれぞれにおける測位補強情報を生成する。北海道西部に該当する「1」の地域を基準地域とすると、測位補強装置130は、「2」〜「12」の地域のそれぞれにおける測位補強情報の一部を、「1」の地域における測位補強情報の一部と共通化した上で、「1」〜「12」の地域のそれぞれにおける測位補強情報を提供する。この例では、「1」〜「12」の地域のそれぞれが前述した個別地域に相当する。なお、「1」の地域を基準地域としたが、他の地域(例えば、首都圏に該当する「5」の地域)を基準地域としてもよい。
As shown in FIG. 2, assuming that Japan is divided into 12 regions, the
準天頂衛星110は、測位補強装置130から提供された「1」〜「12」の地域のそれぞれにおける測位補強情報をLEX信号に載せて配信する。
The
図3は、測位補強装置130の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the
図3において、測位補強装置130は、補正量計算部131と、補正量入力部132と、差分計算部133と、補正量調整部134と、測位補強情報提供部135とを備える。
In FIG. 3, the
図示していないが、測位補強装置130は、処理装置、記憶装置、通信装置等のハードウェアを備える。ハードウェアは測位補強装置130の各部によって利用される。例えば、処理装置は、測位補強装置130の各部でデータや情報の演算、加工、読み取り、書き込み等を行うために利用される。記憶装置は、そのデータや情報を記憶するために利用される。また、通信装置は、そのデータや情報を送信したり、受信したりするために利用される。
Although not shown, the
補正量計算部131は、個別地域で測位信号を観測した結果に基づき、個別地域における測位信号の誤差の種類別の補正量を計算する。例えば、補正量計算部131は、図2に示した「1」〜「12」の地域のそれぞれに設置された電子基準点で測位衛星200からの測位信号を観測して得られた観測データを取得する。補正量計算部131は、取得した観測データに基づき、「1」〜「12」の地域のそれぞれにおける衛星時計誤差CLK(#1〜#12)、衛星軌道誤差ORB(#1〜#12)、対流圏遅延誤差TROP(#1〜#12)、電離層遅延誤差ION(#1〜#12)等(の補正量)を計算する。
The correction amount calculation unit 131 calculates a correction amount for each type of error in the positioning signal in the individual area based on the result of observing the positioning signal in the individual area. For example, the correction amount calculation unit 131 uses the observation data obtained by observing the positioning signal from the
補正量入力部132は、基準地域における、複数種類の誤差のうち1種類の誤差である第1誤差の補正量を入力する。例えば、補正量入力部132は、補正量計算部131により計算された「1」の地域における衛星軌道誤差ORB(#1)を入力する。 The correction amount input unit 132 inputs a correction amount of a first error that is one type of errors among a plurality of types of errors in the reference area. For example, the correction amount input unit 132 inputs the satellite orbit error ORB (# 1) in the region “1” calculated by the correction amount calculation unit 131.
差分計算部133は、補正量計算部131により計算された個別地域における第1誤差の補正量と、補正量入力部132により入力された基準地域における第1誤差の補正量との差分を計算する。例えば、差分計算部133は、補正量計算部131により計算された「2」の地域における衛星軌道誤差ORB(#2)から、補正量入力部132により入力された「1」の地域における衛星軌道誤差ORB(#1)を減算して差分ΔORB(#2)を得る。 The difference calculation unit 133 calculates a difference between the correction amount of the first error in the individual area calculated by the correction amount calculation unit 131 and the correction amount of the first error in the reference area input by the correction amount input unit 132. . For example, the difference calculation unit 133 calculates the satellite orbit in the region “1” input by the correction amount input unit 132 from the satellite orbit error ORB (# 2) in the region “2” calculated by the correction amount calculation unit 131. The difference ΔORB (# 2) is obtained by subtracting the error ORB (# 1).
補正量調整部134は、差分計算部133により計算された差分に応じ、補正量計算部131により計算された個別地域における、上記複数種類の誤差のうち第1誤差以外の1種類の誤差である第2誤差の補正量を調整する。例えば、補正量調整部134は、差分計算部133により得られた差分ΔORB(#2)を、補正量計算部131により計算された「2」の地域における衛星時計誤差CLK(#2)に加算し、その加算の結果を「2」の地域における衛星時計誤差CLK(#2)’とする。 The correction amount adjustment unit 134 is one type of error other than the first error among the plurality of types of errors in the individual area calculated by the correction amount calculation unit 131 according to the difference calculated by the difference calculation unit 133. The correction amount of the second error is adjusted. For example, the correction amount adjustment unit 134 adds the difference ΔORB (# 2) obtained by the difference calculation unit 133 to the satellite clock error CLK (# 2) in the region “2” calculated by the correction amount calculation unit 131. The result of the addition is defined as a satellite clock error CLK (# 2) ′ in the region “2”.
測位補強情報提供部135は、補正量入力部132により入力された基準地域における第1誤差の補正量と、補正量調整部134により調整された個別地域における第2誤差の補正量と、補正量計算部131により計算された個別地域における、上記複数種類の誤差のうち第1誤差及び第2誤差以外の誤差の補正量とを示す測位補強情報を、個別地域における測位補強情報として提供する。例えば、測位補強情報提供部135は、補正量入力部132により入力された「1」の地域における衛星軌道誤差ORB(#1)、補正量調整部134により調整された「2」の地域における衛星時計誤差CLK(#2)’、補正量計算部131により計算された「2」の地域における対流圏遅延誤差TROP(#2)、電離層遅延誤差ION(#2)等を示す測位補強情報を、「2」の地域における測位補強情報として提供する。 The positioning reinforcement information providing unit 135 includes a correction amount of the first error in the reference area input by the correction amount input unit 132, a correction amount of the second error in the individual area adjusted by the correction amount adjustment unit 134, and a correction amount. The positioning reinforcement information indicating the correction amount of the error other than the first error and the second error among the plurality of types of errors in the individual area calculated by the calculation unit 131 is provided as the positioning reinforcement information in the individual area. For example, the positioning reinforcement information providing unit 135 receives the satellite orbit error ORB (# 1) in the region “1” input by the correction amount input unit 132 and the satellite in the region “2” adjusted by the correction amount adjustment unit 134. Positioning reinforcement information indicating the clock error CLK (# 2) ′, the tropospheric delay error TROP (# 2), the ionospheric delay error ION (# 2), etc. in the region “2” calculated by the correction amount calculation unit 131 is “ It is provided as positioning reinforcement information in the area of “2”.
以下では、測位補強装置130の動作(本実施の形態に係る測位補強方法)の具体例を説明する。
Below, the specific example of operation | movement (positioning reinforcement method which concerns on this Embodiment) of the
各サービスエリア(例えば、図2に示した「1」〜「12」の地域)の測位補強情報(衛星時計に起因する時間変動が早い高速補正情報、衛星軌道や衛星シグナルバイアス、対流圏や電離層といった時間変動が緩やかな低速補正情報)は、エリア(網)ごとに推定した値が異なる場合がある。測位補強装置130は、各誤差要因の時間的な振る舞いを考慮して、共通化可能な項目を共通化することで、測位補強情報のデータ量の削減を行う。共通化することによって、各地域の補強情報としては、本来の値から差分が生じることになる。その差分については、共通化しない他の誤差要因の補強情報に重畳させることによって、相殺する。
Positioning reinforcement information for each service area (for example, areas “1” to “12” shown in FIG. 2) (high-speed correction information with fast time fluctuations caused by satellite clocks, satellite orbit, satellite signal bias, troposphere, ionosphere, etc.) The low-speed correction information (gradual variation in time) may have a different estimated value for each area (network). The
この例では、測位補強装置130が、時間的変動が緩やかな衛星シグナルバイアスと衛星軌道誤差について、サービスエリア間で共通化する。共通化することによって、エリアごとで生じる差分については、各エリアにおける電離層遅延と衛星時計誤差にその差分値を割り当てる。このアルゴリズムにより、配信する補強情報の整合性と精度を保つことができる上、さらに、配信するデータ量の削減が可能となる。
In this example, the
GPSの補強情報を、以下のように誤差要因ごとに分解して表すこととする。
C1PRC(#1)=−CLK(#1)+ORB(#1)+TROP(#1)+f2/f1{ION(#1)}+C1bias(#1)
P2PRC(#1)=−CLK(#1)+ORB(#1)+TROP(#1)+f1/f2{ION(#1)}+P2bias(#1)
L1CPC(#1)=−CLK(#1)+ORB(#1)+TROP(#1)−f2/f1{ION(#1)}+L1bias(#1)
L2CPC(#1)=−CLK(#1)+ORB(#1)+TROP(#1)−f1/f2{ION(#1)}+L2bias(#1)
The GPS reinforcement information is expressed by decomposing for each error factor as follows.
C1PRC (# 1) = − CLK (# 1) + ORB (# 1) + TROP (# 1) + f 2 / f 1 {ION (# 1)} + C1bias (# 1)
P2PRC (# 1) = − CLK (# 1) + ORB (# 1) + TROP (# 1) + f 1 / f 2 {ION (# 1)} + P2bias (# 1)
L1CPC (# 1) = − CLK (# 1) + ORB (# 1) + TROP (# 1) −f 2 / f 1 {ION (# 1)} + L1bias (# 1)
L2CPC (# 1) = − CLK (# 1) + ORB (# 1) + TROP (# 1) −f 1 / f 2 {ION (# 1)} + L2bias (# 1)
ここで、#1はエリア1に存在する測位評価点であることを表す。 Here, # 1 represents a positioning evaluation point existing in area 1.
C1PRC(#1)は、エリア1におけるL1帯C/Aコードの擬似距離補正量である。P2PRC(#1)は、エリア1におけるL2帯Pコードの擬似距離補正量である。L1CPC(#1)は、エリア1におけるL1帯の搬送波位相補正量である。L2CPC(#1)は、エリア1におけるL2帯の搬送波位相補正量である。 C1PRC (# 1) is the pseudo distance correction amount of the L1 band C / A code in area 1. P2PRC (# 1) is the pseudo distance correction amount of the L2 band P code in area 1. L1CPC (# 1) is a carrier phase correction amount in the L1 band in area 1. L2CPC (# 1) is a carrier phase correction amount in the L2 band in area 1.
f1=154、f2=120である。 f 1 = 154 and f 2 = 120.
CLK(#1)は、エリア1における衛星時計誤差である。ORB(#1)は、エリア1における衛星軌道誤差である。TROP(#1)は、エリア1における対流圏遅延誤差である。ION(#1)は、エリア1における電離層遅延誤差である。C1bias(#1)は、エリア1におけるC/Aコードバイアスである。P2bias(#1)は、エリア1におけるP2コードバイアスである。L1bias(#1)は、エリア1におけるL1位相バイアスである。L2bias(#1)は、エリア1におけるL2位相バイアスである。 CLK (# 1) is a satellite clock error in area 1. ORB (# 1) is a satellite orbit error in area 1. TROP (# 1) is a tropospheric delay error in area 1. ION (# 1) is the ionospheric delay error in area 1. C1bias (# 1) is a C / A code bias in area 1. P2bias (# 1) is a P2 code bias in area 1. L1bias (# 1) is the L1 phase bias in area 1. L2bias (# 1) is an L2 phase bias in area 1.
以下では、測位補強情報の一部をエリア間で共通化するアルゴリズムについて、エリア1とエリア2との共通化を例に説明するが、エリア3,4,・・・とエリアが増えても同様のアルゴリズムを適用できる。
In the following, an algorithm for sharing a part of positioning reinforcement information between areas will be described by taking the sharing of area 1 and
図4は、測位補強装置130の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the
ステップS11において、補正量計算部131は、アンビギュイティレベルを調整する。 In step S11, the correction amount calculation unit 131 adjusts the ambiguity level.
異なった基準点構成(エリア)において補強情報を生成するとき、基準点構成の違いから、各エリアにおいて、推定するアンビギュイティレベル(搬送波位相の波数の不確定部分)が異なる場合がある。このとき、エリア間で搬送波位相補正量に波長の整数倍の差異が生じることになる。そのため、補正量計算部131は、各エリアから生成できる搬送波位相補正量に対して、エリア境界付近に存在する評価ポイントにおいて搬送波位相補正量の差異を算出する。エリア1、エリア2間におけるL1帯の搬送波位相補正量の差分は、
L1CPC(#1)−L1CPC(#2)=N+noise
となる。ここで、Nはアンビギュイティの差異、noiseはノイズ成分を表す。
When reinforcing information is generated in different reference point configurations (areas), the estimated ambiguity level (uncertain part of the wave number of the carrier phase) may be different in each area due to the difference in the reference point configuration. At this time, a difference of an integral multiple of the wavelength occurs in the carrier phase correction amount between the areas. Therefore, the correction amount calculation unit 131 calculates the difference in the carrier phase correction amount at an evaluation point existing near the area boundary with respect to the carrier phase correction amount that can be generated from each area. The difference in the L1 band carrier phase correction amount between area 1 and
L1CPC (# 1) -L1CPC (# 2) = N + noise
It becomes. Here, N represents a difference in ambiguity, and noise represents a noise component.
次に、補正量計算部131は、上記アンビギュイティの差をエリア2におけるL1位相バイアスに加算する。
L1bias(#2)’=L1bias(#2)+N
Next, the correction amount calculation unit 131 adds the ambiguity difference to the L1 phase bias in
L1bias (# 2) ′ = L1bias (# 2) + N
つまり、エリア2におけるL1帯の搬送波位相補正量は、
L1CPC(#2)=−CLK(#2)+ORB(#2)+TROP(#1)−f2/f1{ION(#2)}+L1bias(#2)’
となる。ただし、以下では、L1bias(#2)’を単にL1bias(#2)と記す。
That is, the carrier phase correction amount in the L1 band in
L1CPC (# 2) = − CLK (# 2) + ORB (# 2) + TROP (# 1) −f 2 / f 1 {ION (# 2)} + L1bias (# 2) ′
It becomes. However, hereinafter, L1bias (# 2) ′ is simply referred to as L1bias (# 2).
同様に、補正量計算部131は、エリア1、エリア2間におけるL2帯の搬送波位相補正量のアンビギュイティの差を、エリア2におけるL2位相バイアスに加算する。
Similarly, the correction amount calculation unit 131 adds the difference in the ambiguity of the L2 band carrier phase correction amount between the area 1 and the
以上の処理により、アンビギュイティレベルの調整が可能となる。 The ambiguity level can be adjusted by the above processing.
ステップS12において、差分計算部133は、衛星シグナルバイアスをエリア間で共通化する。 In step S12, the difference calculation unit 133 shares the satellite signal bias between the areas.
差分計算部133は、エリア2におけるL1及びL2の位相バイアス(シグナルバイアス)の値をエリア1の値へ共通化するために、エリア1、エリア2間のL1及びL2の位相バイアスの差分ΔL1(#2)、ΔL2(#2)を算出する。
ΔL1(#2)=L1bias(#2)−L1bias(#2)
ΔL2(#2)=L2bias(#2)−L2bias(#2)
The difference calculation unit 133 uses the difference ΔL1 in the phase bias between L1 and L2 between area 1 and
ΔL1 (# 2) = L1bias (# 2) −L1bias (# 2)
ΔL2 (# 2) = L2bias (# 2) −L2bias (# 2)
なお、コードバイアス(C1bias、P2bias)についてはエリアごとに推定した値が微妙に異なることがあるが、求められる測距精度上、エリア1の値に固定してよい。 Note that the code bias (C1bias, P2bias) may be slightly different from the estimated value for each area, but may be fixed to the value of area 1 for the required ranging accuracy.
ステップS13において、差分計算部133は、衛星軌道誤差をエリア間で共通化する。 In step S13, the difference calculation unit 133 shares the satellite orbit error between the areas.
差分計算部133は、エリア2で推定した衛星軌道誤差ベクトル(εr,εa,εc)をエリア1で推定した値へ共通化するために、エリア1の衛星軌道誤差ベクトルで置き換えたときのグリッドにおける視線方向衛星軌道誤差の値の差分ΔORBを計算し、エリア2内のグリッド点の差分平均値ΔORB(#2)を算出する。
ステップS14において、補正量調整部134は、衛星時計補正項(衛星時計誤差)及び電離層遅延補正項(電離層遅延誤差)を修正する。 In step S14, the correction amount adjustment unit 134 corrects the satellite clock correction term (satellite clock error) and the ionosphere delay correction term (ionosphere delay error).
補正量調整部134は、ステップS12で算出された差分から衛星時計補正項の調整値ΔL0(#2)を計算し、ステップS13で算出された差分平均値とともに、統合される方のエリアであるエリア2の衛星時計補正項に足しこむ。
ΔL0(#2)={f1 2/(f1 2−f2 2)}ΔL1(#2)−{f2 2/(f1 2−f2 2)}ΔL2(#2)
CLK(#2)’=CLK(#2)+ΔL0(#2)+ΔORB(#2)
The correction amount adjustment unit 134 calculates the adjustment value ΔL0 (# 2) of the satellite clock correction term from the difference calculated in step S12, and is an area to be integrated together with the difference average value calculated in step S13. Add to the
ΔL0 (# 2) = {f 1 2 / (f 1 2 −f 2 2 )} ΔL 1 (# 2) − {f 2 2 / (f 1 2 −f 2 2 )} ΔL 2 (# 2)
CLK (# 2) ′ = CLK (# 2) + ΔL0 (# 2) + ΔORB (# 2)
また、補正量調整部134は、ステップS12で算出された差分に応じて、エリア2の電離層遅延補正項を調整する。
ION(#2)’=ION(#2)+{ΔL1(#2)−ΔL2(#2)}/(f2/f1−f1/f2)
Further, the correction amount adjustment unit 134 adjusts the ionospheric delay correction term of
ION (# 2) ′ = ION (# 2) + {ΔL1 (# 2) −ΔL2 (# 2)} / (f 2 / f 1 −f 1 / f 2 )
以上の処理により、測位補強情報の整合性をとることが可能となる。 With the above processing, it is possible to take consistency of positioning reinforcement information.
ステップS11〜S14の処理により、統合されるエリア2におけるL1帯C/Aコードの擬似距離補正量C1PRC(#2)、L2帯Pコードの擬似距離補正量P2PRC(#2)、L1帯の搬送波位相補正量L1CPC(#2)、L2帯の搬送波位相補正量L2CPC(#2)の計算は、以下のようになる。
C1PRC(#2)=−{CLK(#2)+ΔL0(#2)+ΔORB(#2)}+ORB(#1)+TROP(#2)+f2/f1[ION(#2)+{ΔL1(#2)−ΔL2(#2)}/(f2/f1−f1/f2)]+C1bias(#1)
P2PRC(#2)=−{CLK(#2)+ΔL0(#2)+ΔORB(#2)}+ORB(#1)+TROP(#2)+f1/f2[ION(#2)+{ΔL1(#2)−ΔL2(#2)}/(f2/f1−f1/f2)]+P2bias(#1)
L1CPC(#2)=−{CLK(#2)+ΔL0(#2)+ΔORB(#2)}+ORB(#1)+TROP(#2)−f2/f1[ION(#2)+{ΔL1(#2)−ΔL2(#2)}/(f2/f1−f1/f2)]+L1bias(#1)
L2CPC(#2)=−{CLK(#2)+ΔL0(#2)+ΔORB(#2)}+ORB(#1)+TROP(#2)−f1/f2[ION(#2)+{ΔL1(#2)−ΔL2(#2)}/(f2/f1−f1/f2)]+L2bias(#1)
Through the processing in steps S11 to S14, the L1 band C / A code pseudo distance correction amount C1PRC (# 2), the L2 band P code pseudo distance correction amount P2PRC (# 2), and the L1 band carrier wave in the
C1PRC (# 2) = − {CLK (# 2) + ΔL0 (# 2) + ΔORB (# 2)} + ORB (# 1) + TROP (# 2) + f 2 / f 1 [ION (# 2) + {ΔL1 (# 2) -ΔL2 (# 2)} / (
P2PRC (# 2) = − {CLK (# 2) + ΔL0 (# 2) + ΔORB (# 2)} + ORB (# 1) + TROP (# 2) + f 1 / f 2 [ION (# 2) + {ΔL1 (# 2) -ΔL2 (# 2)} / (
L1CPC (# 2) = − {CLK (# 2) + ΔL0 (# 2) + ΔORB (# 2)} + ORB (# 1) + TROP (# 2) −f 2 / f 1 [ION (# 2) + {ΔL1 ( # 2) -ΔL2 (# 2) } / (
L2CPC (# 2) = − {CLK (# 2) + ΔL0 (# 2) + ΔORB (# 2)} + ORB (# 1) + TROP (# 2) −f 1 / f 2 [ION (# 2) + {ΔL1 ( # 2) -ΔL2 (# 2) } / (
擬似距離補正量C1PRC(#2)、P2PRC(#2)の計算には、擬似距離補正量C1PRC(#2)、P2PRC(#2)の計算に求められるような精度の高さが不要であるため、ここでは、搬送波位相補正量L1CPC(#2)、L2CPC(#2)の計算に用いている衛星時計補正項及び電離層遅延補正項を、擬似距離補正量C1PRC(#2)、P2PRC(#2)の計算にも、そのまま用いている。これにより、さらに、データ量を削減することができる。 The calculation of the pseudo distance correction amounts C1PRC (# 2) and P2PRC (# 2) does not require the high accuracy required for the calculation of the pseudo distance correction amounts C1PRC (# 2) and P2PRC (# 2). Therefore, here, the satellite clock correction term and the ionospheric delay correction term used for the calculation of the carrier phase correction amounts L1CPC (# 2) and L2CPC (# 2) are changed to the pseudorange correction amounts C1PRC (# 2) and P2PRC (# It is used as it is in the calculation of 2). Thereby, the data amount can be further reduced.
ステップS15において、測位補強情報提供部135は、基準となるエリア1の測位補強情報として、エリア1における衛星時計誤差CLK(#1)、衛星軌道誤差ORB(#1)、対流圏遅延誤差TROP(#1)、電離層遅延誤差ION(#1)、C/AコードバイアスC1bias(#1)、P2コードバイアスP2bias(#1)、L1位相バイアスL1bias(#1)、L2位相バイアスL2bias(#1)を提供する。 In step S15, the positioning reinforcement information providing unit 135 uses the satellite clock error CLK (# 1), the satellite orbit error ORB (# 1), and the tropospheric delay error TROP (#) in the area 1 as the positioning reinforcement information of the area 1 serving as a reference. 1), ionospheric delay error ION (# 1), C / A code bias C1bias (# 1), P2 code bias P2bias (# 1), L1 phase bias L1bias (# 1), L2 phase bias L2bias (# 1) provide.
また、測位補強情報提供部135は、統合されるエリア2の測位補強情報として、エリア2における衛星時計誤差CLK(#2)’、対流圏遅延誤差TROP(#2)、電離層遅延誤差ION(#2)’を提供する。測位補強情報提供部135は、エリア2における衛星軌道誤差ORB(#2)、C/AコードバイアスC1bias(#2)、P2コードバイアスP2bias(#2)、L1位相バイアスL1bias(#2)、L2位相バイアスL2bias(#2)を提供する必要がない。このため、測位補強情報のデータ量を削減することが可能となる。
In addition, the positioning reinforcement information providing unit 135 includes satellite clock error CLK (# 2) ′, troposphere delay error TROP (# 2), ionosphere delay error ION (# 2) in
図5は、測位補強装置130の動作を検証した結果を示す表である。
FIG. 5 is a table showing the results of verifying the operation of the
検証したエリアは図5の(a)の通りである。本検証のため、エリアを構成する基準点を重複させつつ、四国網を東側と西側で分けた。 The verified area is as shown in FIG. For this verification, the Shikoku network was divided into the east side and the west side while overlapping the reference points constituting the area.
使用したデータは図5の(b)の通りである。 The data used is as shown in FIG.
補正量比較に使用した基準点は図5の(c)の通りである。この基準点は今回使用したエリア1、エリア2の重複領域に含まれる点から選択した。
The reference points used for the correction amount comparison are as shown in FIG. This reference point was selected from points included in the overlapping area of area 1 and
上記データを使用し、エリア2をエリア1に統合させる。即ち、エリア2の測位補強情報の一部をエリア1の測位補強情報の一部と共通化する。エリア統合後に求めた搬送波位相補正量CPC、擬似距離補正量PRCを使用して測位を実施し、測位率を確認した。
Using the above data,
検証結果は図5の(d)の通りである。ここでは、検証例として、エリア統合前とエリア統合後のエリア1、エリア2におけるPRN3の補正量の平均、分散、標準偏差を示している。
The verification result is as shown in FIG. Here, as an example of verification, the average, variance, and standard deviation of the correction amount of PRN3 in area 1 and
測位誤差の平均、分散、標準偏差は図5の(e)の通りである。 The average, variance, and standard deviation of the positioning error are as shown in FIG.
また、FIX率は図5の(f)の通りである。 The FIX rate is as shown in FIG.
測位結果の各誤差値を見ても、ミリメートルのオーダーでの差であり、センチメータ級の測位では問題ない。 Looking at each error value of the positioning result, it is a difference in the order of millimeters, and there is no problem in the centimeter class positioning.
図6は、測位補強装置130のハードウェア構成の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
図6において、測位補強装置130は、コンピュータであり、プログラムを実行するCPU911(Central・Processing・Unit)を備えている。CPU911は、処理装置の一例である。CPU911は、バス912を介してROM913(Read・Only・Memory)、RAM914(Random・Access・Memory)、通信ボード915、HDD920(Hard・Disk・Drive)と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。HDD920の代わりに、フラッシュメモリ、あるいは、その他の記録媒体が用いられてもよい。
In FIG. 6, the
RAM914は、揮発性メモリの一例である。ROM913は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置の一例である。通信ボード915は、通信装置の一例である。
The
通信ボード915は、LAN(Local・Area・Network)等に接続されている。通信ボード915は、LANに限らず、WAN(Wide・Area・Network)、あるいは、インターネットに接続されていても構わない。LAN、WAN、インターネットは、ネットワークの一例である。
The
HDD920には、オペレーティングシステム921(OS)、プログラム群922、ファイル群923が記憶されている。プログラム群922には、本発明の実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが含まれている。プログラムは、CPU911により読み出され実行される。ファイル群923には、本発明の実施の形態の説明において、「〜データ」、「〜情報」、「〜ID(識別子)」、「〜フラグ」、「〜結果」として説明するデータや情報や信号値や変数値やパラメータが含まれている。データや情報や信号値や変数値やパラメータは、CPU911により読み出され、CPU911の処理(動作)に用いられる。
The
本発明の実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜工程」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。「〜部」として説明するものは、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアは、プログラムとして、記録媒体に記憶される。プログラムはCPU911により読み出され、CPU911により実行される。即ち、プログラムは、本発明の実施の形態の説明で述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、プログラムは、本発明の実施の形態の説明で述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
In the description of the embodiments of the present invention, what is described as “to part” may be “to circuit”, “to device”, and “to device”, and “to step” and “to process”. , “˜procedure”, and “˜processing”. What is described as “˜unit” is realized by software alone, hardware alone, or a combination of software and hardware. Software is stored in a recording medium as a program. The program is read by the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this embodiment, A various change is possible as needed.
100 測位補強システム、110 準天頂衛星、120 電子基準点網、130 測位補強装置、140 マスタコントロール局、150 追跡管制局、160 モニタ局、200 測位衛星、300 測位端末、911 CPU、912 バス、913 ROM、914 RAM、915 通信ボード、920 HDD、921 オペレーティングシステム、922 プログラム群、923 ファイル群。 100 positioning reinforcement system, 110 quasi-zenith satellite, 120 electronic reference point network, 130 positioning reinforcement device, 140 master control station, 150 tracking control station, 160 monitor station, 200 positioning satellite, 300 positioning terminal, 911 CPU, 912 bus, 913 ROM, 914 RAM, 915 communication board, 920 HDD, 921 operating system, 922 program group, 923 file group.
Claims (3)
複数の地域のうち1つの地域である個別地域で前記測位信号を観測した結果に基づき、前記個別地域における、前記測位信号の誤差の種類別の補正量を計算する補正量計算部と、
前記複数の地域のうち前記個別地域以外の1つの地域である基準地域における、前記測位衛星の衛星軌道誤差と前記測位信号の位相バイアスとの補正量を入力する補正量入力部と、
前記補正量計算部により計算された前記個別地域における前記衛星軌道誤差の補正量と、前記補正量入力部により入力された前記基準地域における前記衛星軌道誤差の補正量との差分、及び、前記補正量計算部により計算された前記個別地域における前記位相バイアスの補正量と、前記補正量入力部により入力された前記基準地域における前記位相バイアスの補正量との差分を計算する差分計算部と、
前記差分計算部により計算された差分に応じ、前記補正量計算部により計算された前記個別地域における、前記測位衛星の衛星時計誤差と前記測位信号の電離層遅延誤差との補正量を調整する補正量調整部と、
前記補正量入力部により入力された前記基準地域における前記衛星軌道誤差と前記位相バイアスとの補正量と、前記補正量調整部により調整された前記個別地域における前記衛星時計誤差と前記電離層遅延誤差との補正量と、前記補正量計算部により計算された前記個別地域における、前記測位信号の対流圏遅延誤差の補正量とを示す測位補強情報を、前記個別地域における測位補強情報として提供する測位補強情報提供部と
を備える測位補強装置。 A positioning reinforcement device that provides positioning reinforcement information for each region for correcting an error in a positioning signal from a positioning satellite,
A correction amount calculation unit that calculates a correction amount for each type of error in the positioning signal in the individual region based on the result of observing the positioning signal in an individual region that is one of a plurality of regions;
A correction amount input unit that inputs a correction amount of a satellite orbit error of the positioning satellite and a phase bias of the positioning signal in a reference region that is one region other than the individual region among the plurality of regions ;
The difference between the correction amount of the satellite orbit error in the individual area calculated by the correction amount calculation unit and the correction amount of the satellite orbit error in the reference region input by the correction amount input unit, and the correction A difference calculation unit for calculating a difference between the correction amount of the phase bias in the individual area calculated by the amount calculation unit and the correction amount of the phase bias in the reference area input by the correction amount input unit;
A correction amount for adjusting a correction amount between a satellite clock error of the positioning satellite and an ionospheric delay error of the positioning signal in the individual area calculated by the correction amount calculation unit according to the difference calculated by the difference calculation unit An adjustment unit;
The correction amount of the satellite orbit error and the phase bias in the reference area input by the correction amount input unit, the satellite clock error and the ionospheric delay error in the individual area adjusted by the correction amount adjustment unit, correction amount and said in the individual areas calculated by the correction amount calculating unit, a positioning reinforcing information indicating a correction amount of tropospheric delay error of the positioning signal, the positioning reinforcing information provided as the positioning reinforcing information in the individual regions With the providing department
Ru equipped with a positioning reinforcement device.
前記複数の地域のそれぞれに設置され、前記測位信号を観測する複数の電子基準点と
を備え、
前記測位補強装置が、前記複数の電子基準点のそれぞれから前記測位信号を観測した結果を取得し、取得した結果に基づき、前記複数の地域のそれぞれにおける測位補強情報を生成する測位補強システム。 A positioning reinforcement device according to claim 1;
A plurality of electronic reference points installed in each of the plurality of regions and observing the positioning signal;
The positioning reinforcing apparatus, the plurality of acquired results of observing the positioning signal from each of the electronic reference points, based on the obtained results, measuring position reinforcing system that generates positioning reinforcing information in each of the plurality of regions .
複数の地域のうち1つの地域である個別地域で前記測位信号を観測した結果に基づき、前記個別地域における、前記測位信号の誤差の種類別の補正量を計算し、
前記複数の地域のうち前記個別地域以外の1つの地域である基準地域における、前記測位衛星の衛星軌道誤差と前記測位信号の位相バイアスとの補正量を入力し、
計算された前記個別地域における前記衛星軌道誤差の補正量と、入力された前記基準地域における前記衛星軌道誤差の補正量との差分、及び、計算された前記個別地域における前記位相バイアスの補正量と、入力された前記基準地域における前記位相バイアスの補正量との差分を計算し、
計算された差分に応じ、計算された前記個別地域における、前記測位衛星の衛星時計誤差と前記測位信号の電離層遅延誤差との補正量を調整し、
入力された前記基準地域における前記衛星軌道誤差と前記位相バイアスとの補正量と、調整された前記個別地域における前記衛星時計誤差と前記電離層遅延誤差との補正量と、計算された前記個別地域における、前記測位信号の対流圏遅延誤差の補正量とを示す測位補強情報を、前記個別地域における測位補強情報として提供する測位補強方法。 A positioning augmentation method that provides location augmentation information for each region for correcting errors in positioning signals from positioning satellites,
Based on the result of observation of the positioning signal in an individual area that is one of a plurality of areas, a correction amount for each type of error of the positioning signal in the individual area is calculated ,
Input a correction amount between a satellite orbit error of the positioning satellite and a phase bias of the positioning signal in a reference area which is one area other than the individual area among the plurality of areas ,
The difference between the calculated correction amount of the satellite orbit error in the individual area and the input correction amount of the satellite orbit error in the reference area, and the calculated correction amount of the phase bias in the individual area , And calculate the difference between the correction amount of the phase bias in the input reference area,
According to the calculated difference, in the calculated individual area, adjust the correction amount of the satellite clock error of the positioning satellite and the ionospheric delay error of the positioning signal,
The input correction amount of the satellite orbit error and the phase bias in the reference region, the adjusted correction amount of the satellite clock error and the ionospheric delay error in the individual region, and the calculated correction amount in the individual region the positioning signal positioning reinforcing information indicating a correction amount of tropospheric delay error of, to that measuring position reinforcing method providing as the positioning reinforcing information in the individual regions.
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