JP6332874B2 - Method and apparatus for correcting positioning error in satellite navigation system - Google Patents
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Description
この発明は、衛星航法システムにおける測位誤差の補正方法及びその装置に関し、特に、ディファレンシャル補正方式(Differential GPS:以下、DGPSと記す。)における測位誤差の補正方法及びその装置に関するものである。 The present invention relates to a positioning error correction method and apparatus in a satellite navigation system, and more particularly, to a positioning error correction method and apparatus in a differential correction method (DGPS).
一般に、人工衛星や天体から発せられる電磁波(以下、信号と記す。)が、地上に到達するまでの間に、電離層及び対流圏を通過するが、それぞれの領域を信号が通過する際に遅延が生じる。これらの遅延は、それぞれ電離層遅延及び対流圏遅延と呼ばれている。従って、この信号を測位信号として用いる場合、これらの電離層遅延及び対流圏遅延はいずれも測位誤差源となっている。 In general, electromagnetic waves (hereinafter referred to as signals) emitted from artificial satellites and celestial bodies pass through the ionosphere and troposphere before reaching the ground, but there is a delay when signals pass through the respective regions. . These delays are called ionospheric delay and tropospheric delay, respectively. Therefore, when this signal is used as a positioning signal, both the ionospheric delay and the tropospheric delay are positioning error sources.
衛星航法システムを構成する航法衛星は測位信号を送信しており、ユーザが有する受信機であるユーザ局は、これを用いて航法衛星と自己の間の距離を測定する。また、測位信号には航法メッセージが重畳されており、これを復号することにより、航法衛星の軌道情報及び測位信号に含まれるクロック誤差を知ることができる。ただし、これらには誤差が含まれており、ユーザ受信機が位置を求める際には測位誤差源となる。 The navigation satellites constituting the satellite navigation system transmit positioning signals, and the user station that is a receiver of the user uses this to measure the distance between the navigation satellite and itself. In addition, a navigation message is superimposed on the positioning signal. By decoding the navigation message, it is possible to know the orbit information of the navigation satellite and the clock error included in the positioning signal. However, these include errors, and become a positioning error source when the user receiver determines the position.
これらの測位誤差を低減する方式としては、ユーザ局に対して、測位誤差に対応する補正情報を提供し、ユーザ局側で補正処理を行うことで測位誤差を低減するDGPSがある。DGPS方式を用いたDGPSシステムの実例としては、海上保安庁が運用している中波ビーコンDGPSがある。このDGPSシステムは、主に航行船舶を対象とした既存の中波ビーコンにDGPS補正データを重畳して放送している。なお、この放送データは、RTCM SC104フォーマットであり、ITU−R M.823−1として規格化されている。 As a method for reducing these positioning errors, there is DGPS that provides correction information corresponding to the positioning error to the user station and performs a correction process on the user station side to reduce the positioning error. An actual example of a DGPS system using the DGPS method is a medium wave beacon DGPS operated by the Japan Coast Guard. This DGPS system broadcasts DGPS correction data superimposed on an existing medium wave beacon mainly for sailing vessels. Note that this broadcast data is in the RTCM SC104 format, and the ITU-R M.264 format. It is standardized as 823-1.
DGPS方式では、上述の衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延といった誤差要因を特に区別せず、一括して補正するための補正情報をユーザ局に提供する特徴がある。以下、DGPS方式を用いたDGPSシステムについて図2により説明する。 The DGPS method is characterized in that it provides correction information for correcting collectively to the user station without particularly distinguishing error factors such as the satellite clock, satellite orbit, ionospheric delay, and tropospheric delay. Hereinafter, a DGPS system using the DGPS method will be described with reference to FIG.
図2に示すように、航法衛星102(102a、102b・・・)からの測位信号による測位精度を向上させる目的で、DGPS補正局106は、位置が既知である既知点に設置される。なお、105は、ユーザが有する受信機であるユーザ局である。
As shown in FIG. 2, the
航法衛星102(102a、102b・・・)は、GPS衛星であり、それぞれ測位信号を送信するとともに、この測位信号には航法衛星自身の詳細な軌道情報が重畳されている。測位信号は、電離層108を通過する際に遅延を生じ、これが電離層遅延と呼ばれる誤差要因となる。
The navigation satellites 102 (102a, 102b...) Are GPS satellites that transmit positioning signals, and detailed orbit information of the navigation satellite itself is superimposed on the positioning signals. When the positioning signal passes through the
DGPS補正局106は、受信した航法衛星からの測位信号の測定データと、既知である自身の位置情報から、補正情報を作成する機能と、作成した補正情報を通信回線107を介してユーザ局105へ送信する機能を有している。衛星航法システムの誤差要因には、衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延があるが、DGPS補正局106においては、これらは特に区別されず、一括して補正するための補正情報が作成される。
The DGPS
通信回線107は任意の構成が可能であるが、通常は無線によるものであり、静止衛星を使用することもできる。中波ビーコンDGPSにおいては、通信回線107として中波の無線信号が使用されている。
The
ユーザ局105は、航法衛星から送信されている測位信号のうち、DGPS補正局が受信しているものと同一の周波数の測位信号を受信可能なGPS受信機を有しており、DGPS補正局106からの補正情報を適用して補正することにより、測位精度を向上させることができる機能を有している。上記したように、衛星航法システムの誤差要因には、衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延があるが、ユーザ局105においては、これらを特に区別せず、一括して補正する。
The
しかしながら、現実の電離層は場所によって密度や厚さが異なっており、ユーザ局の位置によっては、DGPS補正局における電離層遅延109aと異なる電離層遅延109bとなる。これがDGPSにおける誤差要因であり、この誤差要因は、ユーザ局がDGPS補正局から離れるにつれて顕著な影響がみられるようになる。
However, the density and thickness of the actual ionosphere differ depending on the location, and depending on the position of the user station, the
一方、衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延といった測位の際の誤差要因それぞれについて、個別に補正することによって、広い地理的範囲にわたり有効な補正を行おうとする広域ディファレンシャル補正(Wide Area Differential GPS:以下、WADGPSと記す。)方式がある。WADGPS方式において、誤差要因を個別に補正する理由としては、衛星のクロックについてはユーザ局の存在する場所に関係なく同じ影響を受けるが、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延についてはユーザ局の存在する位置によって影響が異なるためである。従って、これらの測位誤差源を分離して、それぞれ個別に補正して、なおかつ衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延についてはユーザ局の存在する位置によって適切な補正量とすることにより、広い地理的範囲において有効な広域ディファレンシャル補正が可能となる。WADGPS方式を用いたWADGPSシステムの実例としては、世界的に実用化が進められている静止衛星型衛星航法補強システム(Satellite Based Augmentation System:以下、SBASと記す。)がある。 On the other hand, wide-area differential correction (Wide Area Differential GPS) that performs effective correction over a wide geographical range by individually correcting error factors in positioning such as satellite clock, satellite orbit, ionospheric delay, and tropospheric delay. : Hereinafter referred to as WADGPS). In the WADGPS method, the reason for individually correcting the error factors is that the satellite clock is affected regardless of the location of the user station, but the satellite orbit, ionospheric delay, and tropospheric delay are present. This is because the influence varies depending on the position. Therefore, these positioning error sources are separated and individually corrected, and the satellite orbit, ionospheric delay, and tropospheric delay are set to appropriate correction amounts depending on the location of the user station, thereby providing a wide geographical range. It is possible to perform wide-area differential correction effective in. As an example of the WADGPS system using the WADGPS method, there is a satellite-based satellite navigation reinforcement system (hereinafter referred to as SBAS) that is being put into practical use worldwide.
従来、このような広域ディファレンシャル補正を行うWADGPSシステムとしては、特許文献1及び特許文献2に記載のように、図3及び図4に示す衛星航法システムがある。以下、これについて説明する。
Conventionally, as a WADGPS system that performs such wide-area differential correction, as described in
この図3及び図4において、151(151a、151b・・・)はモニタ局で、航法衛星152(152a、152b・・・)からの測位信号による測位精度を向上させる目的で、位置が既知である既知点にそれぞれ複数箇所設置される。モニタ局151(151a、151b・・・)は、ネットワーク153を有し、このネットワーク153を介してマスタ局154と接続されている。155は、ユーザが有する受信機であるユーザ局である。
3 and 4, 151 (151a, 151b...) Is a monitor station, and the position is known for the purpose of improving the positioning accuracy from the positioning signals from the navigation satellites 152 (152a, 152b...). A plurality of locations are installed at certain known points. The monitor station 151 (151a, 151b...) Has a
航法衛星152(152a、152b・・・)は、GPS衛星であり、それぞれ航法衛星自身の詳細な軌道情報を、2つの周波数(L1:1.6GHz帯/L2:1.2GHz帯)で送信している。電離層遅延は、信号の周波数により異なるという特徴を有するので、モニタ局において受信した2つの周波数の測定データを用いれば、電離層遅延を計算により求めることができる。 The navigation satellites 152 (152a, 152b...) Are GPS satellites, and each transmits detailed orbit information of the navigation satellite itself at two frequencies (L1: 1.6 GHz band / L2: 1.2 GHz band). ing. Since the ionospheric delay has a characteristic that it varies depending on the frequency of the signal, the ionospheric delay can be obtained by calculation using the measurement data of the two frequencies received at the monitor station.
モニタ局151(151a、151b・・・)は、航法衛星から送信されている測位信号を2つの周波数(L1、L2)とも受信可能な2周波型GPS受信機を有しており、受信した測定データは、ネットワーク153を介してマスタ局154に送信される。
The monitor station 151 (151a, 151b...) Has a two-frequency GPS receiver capable of receiving positioning signals transmitted from navigation satellites at two frequencies (L1, L2), and the received measurement. Data is transmitted to the
マスタ局154は、モニタ局で受信した航法衛星からの測位信号の測定データから電離層遅延量を求める機能と、この電離層遅延量を用いて、経緯度で5度毎に設定されたIGP(Ionospheric Grid Point:電離層グリッド点、以下、IGPと記す)における電離層遅延量を求め、その補正情報であるグリッド情報を作成する機能と、航法衛星の軌道の補正情報を作成する機能と、航法衛星から送信される測位信号のクロックの補正情報を作成する機能と、作成したこれらの補正情報(グリッド情報、軌道の補正情報、クロックの補正情報)をユーザ局155へ送信する機能を有している。
The
ユーザ局155は、通常、航法衛星から送信されている測位信号を1つの周波数(L1)のみ受信可能な1周波型GPS受信機を有しており、マスタ局154からの補正情報を用いて補正することにより、測位精度を向上させることができる機能を有している。
The
図3及び図4において、モニタ局151(151a、151b・・・)は、航法衛星152(152a、152b・・・)から送信されている測位信号や準天頂衛星あるいは静止衛星(図示せず)からの信号を受信し、ネットワーク153を介して、マスタ局154にその測定データを送信する。
3 and 4, the monitor station 151 (151a, 151b...) Is a positioning signal transmitted from the navigation satellite 152 (152a, 152b...), A quasi-zenith satellite, or a geostationary satellite (not shown). The measurement data is transmitted to the
マスタ局154は、各モニタ局151(151a、151b・・・)の有する2周波型GPS受信機の測定データにより、電離層による伝搬遅延である電離層遅延量を計算する(図3 161、図4 171)。このマスタ局154において計算された電離層遅延量は、2周波型GPS受信機の測定データを用いて計算されているため、測定誤差が少なく、精度が高いものとなっている。次いで、マスタ局154は、この電離層遅延量を用いて、電離層モデルに基づいてモデルパラメータを計算し、これにより各IGPにおける電離層遅延量を求め、その補正情報であるグリッド情報を作成する(図3 162)。このグリッド情報は、ユーザ局155へ送信するために精度を粗くしてあり、IGP毎に作成されている。
The
次に、マスタ局154は、電離層遅延量を用いて、航法衛星の軌道の補正情報を作成し(図3 163)、そしてさらに航法衛星から送信される測位信号のクロックの補正情報を作成する(図3 164)。
Next, the
マスタ局154は、このようにして作成したこれらの補正情報(グリッド情報、軌道の補正情報、クロックの補正情報)を、静止衛星を介してユーザ局155へ送信する(図3 165)。
The
ユーザ局155では、マスタ局154から送信されたこれらの補正情報(グリッド情報、軌道の補正情報、クロックの補正情報)を受信して補正処理を行う(図3 166)。即ち、これらの補正情報を用いて、ユーザ局155における電離層の伝搬遅延の補正や、航法衛星の軌道の補正、航法衛星からの測位信号のクロックの補正を行う。
The
電離層の伝搬遅延の補正については、マスタ局154から送信されたグリッド情報の内、当該測位信号が電離層を通過する地点に隣接する4つのIGPのグリッド情報を用いて、これらを線形補間することにより電離層遅延量を求め、その補正を行う(図4 172)。ユーザ局155は、このようにして電離層の伝搬遅延の補正や、衛星軌道の補正、衛星クロックの補正を行うとともに、ユーザ局155の測位を行っている。
Regarding the correction of the ionospheric propagation delay, the grid information transmitted from the
DGPS方式とWADGPS方式のいずれも、ユーザ局の位置を可能な限り精度良く求めるための衛星航法システムの方式である。しかしながら、4つの誤差要因(衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延)に起因する測位誤差を完全に補正することはできず、測位誤差のさらなる低減が重要な課題であった。 Both the DGPS system and the WADGPS system are satellite navigation system systems for obtaining the position of the user station as accurately as possible. However, the positioning error due to the four error factors (satellite clock, satellite orbit, ionospheric delay, and tropospheric delay) cannot be completely corrected, and further reduction of the positioning error has been an important issue.
特に、電離層の伝搬遅延は、衛星航法システムにおける最大の誤差要因である。高層大気圏内に存在する電離層(D、E、F層)においては、時間的、空間的に様々な規模の擾乱現象が起きており、衛星通信の電波にも大きな影響を与えている。そして、大気が受ける太陽からの紫外線やX線は、季節、緯度・経度、時刻、太陽活動周期等により変化するため、電離層も基本的にはこれらに依存して変化する。又、これらの定常的な変化のほかに、電離層は、突発的な太陽爆発によるX線や高エネルギー粒子等の増加、オーロラ活動に代表される磁気嵐等の擾乱、又は母体となる中性大気の擾乱の影響を受けて複雑に変化する。そして、ときには電離層嵐と称される擾乱状態になることがある。 In particular, the ionospheric propagation delay is the largest source of error in satellite navigation systems. In the ionosphere (D, E, and F layers) existing in the upper atmosphere, disturbance phenomena of various scales occur temporally and spatially, greatly affecting the radio waves of satellite communications. Since the ultraviolet rays and X-rays from the sun received by the atmosphere change according to the season, latitude / longitude, time, solar activity cycle, etc., the ionosphere basically changes depending on these. In addition to these steady changes, the ionosphere has an increase in X-rays and high-energy particles due to sudden solar explosions, disturbances such as magnetic storms typified by aurora activity, or the neutral atmosphere that forms the host. It changes complicatedly under the influence of disturbance. And sometimes it becomes a disturbance state called ionospheric storm.
WADGPS方式では、電離層遅延について個別の補正情報を作成し、ユーザ局の位置に応じて適切な補正量を適用することから、広い地理的範囲にわたり適切な補正を行うことができる。一方、DGPS方式では、ユーザ局がDGPS補正局の周辺にある場合には、両局における測位誤差が近似的にほぼ等しくなるためWADGPS方式よりも良好な補正が期待できるが、測位の際の誤差要因別に補正する方法ではないため、ユーザ局がDGPS補正局から離れるにつれて測位精度が増大するという問題があった。 In the WADGPS method, individual correction information is created for the ionospheric delay, and an appropriate correction amount is applied according to the position of the user station, so that appropriate correction can be performed over a wide geographical range. On the other hand, in the DGPS system, when the user station is in the vicinity of the DGPS correction station, the positioning error in both stations is approximately equal, so that better correction can be expected than in the WADGPS system. Since this is not a correction method for each factor, there is a problem that positioning accuracy increases as the user station moves away from the DGPS correction station.
電離層遅延の対策としては、ユーザ局においてもWADGPSのモニタ局と同様に2周波型受信機を使用して測位を行うことが考えられる。しかしながら、ユーザ局のGPS受信機としてモニタ局と同様の2周波型GPS受信機を使用すると、アンテナの大きさが大となり、その上、高周波回路も2組必要となるため、コストが増大するという問題があった。また、複数の測定データを用いるため雑音が大きくなるという問題もあった。さらに、航空機に搭載する受信機については、規定上1周波型GPSしか使用できないという問題もあった。 As a countermeasure against ionospheric delay, it is conceivable that the user station performs positioning using a two-frequency receiver as in the WADGPS monitor station. However, if a two-frequency GPS receiver similar to the monitor station is used as the GPS receiver of the user station, the size of the antenna increases, and in addition, two sets of high-frequency circuits are required, which increases costs. There was a problem. In addition, since a plurality of measurement data is used, there is a problem that noise increases. Furthermore, there is a problem that only a single-frequency GPS can be used for a receiver mounted on an aircraft.
請求項1に係る発明は、既知点に設置されたDGPS補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのDGPS補正情報を作成し、この作成したDGPS補正情報を第1の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するDGPSシステムと、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、この測位信号のクロックの補正情報と、航法衛星の軌道の補正情報と、電離層遅延の補正情報と、対流圏遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をまとめたWADGPS補正情報を作成し、この作成したWADGPS補正情報を第2の通信回線を介してユーザ局へ送信するWADGPSシステムとからなる衛星航法システムにおいて、ユーザ局は、これらの補正情報を用いずに自局の概略位置を求め、ユーザ局は、DGPS補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第1の補正処理を行い、ユーザ局は、WADGPS補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値と、DGPS補正局の位置における補正値とを算出し、ユーザ局は、自局の概略位置における補正値から、DGPS補正局の位置における補正値を減算して得た値により、第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行い、ユーザ局は、第1の補正処理及び第2の補正処理を行った測定データを用いて測位を行うことを特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法である。 According to the first aspect of the present invention, DGPS correction information for receiving a positioning signal from a navigation satellite and correcting errors contained in the positioning signal collectively at a DGPS correction station installed at a known point is provided. A DGPS system that creates and transmits the created DGPS correction information to a user station that is a receiver that the user has via a first communication line, and a plurality of monitor stations installed at known points, from a navigation satellite The positioning signal is received, and the master station obtains the correction information of the positioning signal clock, the correction information of the orbit of the navigation satellite, the correction information of the ionosphere delay, and the correction information of the troposphere delay, and obtains these correction information. A satellite comprising a WADGPS system that creates summarized WADGPS correction information and transmits the created WADGPS correction information to the user station via the second communication line. In the legal system, the user station obtains the approximate position of the own station without using the correction information, and the user station uses the DGPS correction information to calculate the measurement data of the received positioning signal from the navigation satellite. 1, the user station uses the WADGPS correction information to calculate the correction value at the approximate position of the own station and the correction value at the position of the DGPS correction station, and the user station calculates the approximate position of the own station. The second correction process is performed on the measurement data that has been subjected to the first correction process by using a value obtained by subtracting the correction value at the position of the DGPS correction station from the correction value at the user station. This is a method for correcting a positioning error in a satellite navigation system, wherein positioning is performed using measurement data subjected to correction processing and second correction processing.
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、第1の通信回線は、第2の通信回線と同一にしたものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1〜請求項2の何れかに係る発明において、マスタ局とモニタ局の組合せにより、DGPS補正局の機能を併せ持つようにしたものである。
The invention according to
請求項4に係る発明は、既知点に設置されたDGPS補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのDGPS補正情報を作成し、この作成したDGPS補正情報を第1の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するDGPSシステムと、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、この測位信号のクロックの補正情報と、航法衛星の軌道の補正情報と、電離層遅延の補正情報と、対流圏遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をまとめたWADGPS補正情報を作成し、この作成したWADGPS補正情報を第2の通信回線を介してユーザ局へ送信するWADGPSシステムとからなる衛星航法システムにおいて、DGPS補正情報とWADGPS補正情報を用いずに自局の概略位置を求める機能と、DGPS補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第1の補正処理を行う機能と、WADGPS補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値と、DGPS補正局の位置における補正値とを算出する機能と、自局の概略位置における補正値から、DGPS補正局の位置における補正値を減算して得た値により、第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行う機能と、第1の補正処理及び第2の補正処理を行った測定データを用いて測位を行う機能とを有するユーザ局からなることを特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置である。 In the invention according to claim 4, DGPS correction information for receiving a positioning signal from a navigation satellite at a DGPS correction station installed at a known point and correcting errors contained in the positioning signal collectively. A DGPS system that creates and transmits the created DGPS correction information to a user station that is a receiver that the user has via a first communication line, and a plurality of monitor stations installed at known points, from a navigation satellite The positioning signal is received, and the master station obtains the correction information of the positioning signal clock, the correction information of the orbit of the navigation satellite, the correction information of the ionosphere delay, and the correction information of the troposphere delay, and obtains these correction information. A satellite comprising a WADGPS system that creates summarized WADGPS correction information and transmits the created WADGPS correction information to the user station via the second communication line. In the legal system, the first correction is performed on the measurement data of the received positioning signal from the navigation satellite using the function of obtaining the approximate position of the own station without using the DGPS correction information and the WADGPS correction information, and the DGPS correction information. A function for performing processing, a function for calculating a correction value at the approximate position of the own station and a correction value at the position of the DGPS correction station using the WADGPS correction information, and a DGPS correction from the correction value at the approximate position of the own station A function of performing a second correction process on the measurement data subjected to the first correction process based on a value obtained by subtracting the correction value at the station position, a first correction process, and a second correction process. It is an apparatus for correcting a positioning error in a satellite navigation system, characterized by comprising a user station having a function of performing positioning using performed measurement data.
請求項5に係る発明は、請求項4に係る発明において、第1の通信回線は、第2の通信回線と同一にしたものである。
The invention according to
請求項6に係る発明は、請求項4〜請求項5の何れかに係る発明において、マスタ局とモニタ局の組合せにより、DGPS補正局の機能を併せ持つようにしたものである。 The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 4 to 5, wherein the master station and the monitor station are combined to have the function of the DGPS correction station.
請求項7に係る発明は、既知点に設置されたDGPS補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのDGPS補正情報を作成し、この作成したDGPS補正情報を第1の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するDGPSシステムと、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、電離層遅延の補正情報を作成し、この作成した電離層遅延の補正情報を第2の通信回線を介してユーザ局へ送信する電離層遅延を補正するシステムとからなる衛星航法システムにおいて、ユーザ局は、これらの補正情報を用いずに自局の概略位置を求め、ユーザ局は、DGPS補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第1の補正処理を行い、ユーザ局は、電離層遅延の補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値と、DGPS補正局の位置における補正値とを算出し、ユーザ局は、自局の概略位置における補正値から、DGPS補正局の位置における補正値を減算して得た値により、第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行い、ユーザ局は、第1の補正処理及び第2の補正処理を行った測定データを用いて測位を行うことを特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法である。 According to the seventh aspect of the present invention, DGPS correction information for receiving a positioning signal from a navigation satellite and correcting errors contained in the positioning signal collectively at a DGPS correction station installed at a known point is provided. A DGPS system that creates and transmits the created DGPS correction information to a user station that is a receiver that the user has via a first communication line, and a plurality of monitor stations installed at known points, from a navigation satellite The system comprises a system that receives positioning signals, creates ionospheric delay correction information in the master station, and transmits the created ionospheric delay correction information to the user station via the second communication line to correct the ionospheric delay. In the satellite navigation system, the user station obtains the approximate position of the user station without using the correction information, and the user station uses the DGPS correction information to receive the received navigation satellite. The first correction processing is performed on the measurement data of the positioning signals, and the user station uses the ionospheric delay correction information to calculate the correction value at the approximate position of the own station, the correction value at the position of the DGPS correction station, and The user station calculates a second value for the measurement data subjected to the first correction process using a value obtained by subtracting the correction value at the position of the DGPS correction station from the correction value at the approximate position of the own station. This is a method for correcting a positioning error in a satellite navigation system, wherein the user station performs positioning using the measurement data subjected to the first correction processing and the second correction processing.
請求項8に係る発明は、請求項7に係る発明において、電離層遅延を補正するシステムは、WADGPSシステムである。
The invention according to
請求項9に係る発明は、請求項7〜請求項8の何れかに係る発明において、第1の通信回線は、第2の通信回線と同一にしたものである。 The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 7 to 8, wherein the first communication line is the same as the second communication line.
請求項10に係る発明は、請求項7〜請求項9の何れかに係る発明において、マスタ局とモニタ局の組合せにより、DGPS補正局の機能を併せ持つようにしたものである。 The invention according to claim 10 is the invention according to any one of claims 7 to 9, wherein the master station and the monitor station are combined to have the function of the DGPS correction station.
請求項11に係る発明は、既知点に設置されたDGPS補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのDGPS補正情報を作成し、この作成したDGPS補正情報を第1の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するDGPSシステムと、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、電離層遅延の補正情報を作成し、この作成した電離層遅延の補正情報を第2の通信回線を介してユーザ局へ送信する電離層遅延を補正するシステムとからなる衛星航法システムにおいて、DGPS補正情報と電離層遅延の補正情報を用いずに自局の概略位置を求める機能と、DGPS補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第1の補正処理を行う機能と、電離層遅延の補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値と、DGPS補正局の位置における補正値とを算出する機能と、自局の概略位置における補正値から、DGPS補正局の位置における補正値を減算して得た値により、第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行う機能と、第1の補正処理及び第2の補正処理を行った測定データを用いて測位を行う機能とを有するユーザ局からなることを特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置である。 In the invention according to claim 11, DGPS correction information for receiving a positioning signal from a navigation satellite at a DGPS correction station installed at a known point and correcting errors contained in the positioning signal collectively. A DGPS system that creates and transmits the created DGPS correction information to a user station that is a receiver that the user has via a first communication line, and a plurality of monitor stations installed at known points, from a navigation satellite The system comprises a system that receives positioning signals, creates ionospheric delay correction information in the master station, and transmits the created ionospheric delay correction information to the user station via the second communication line to correct the ionospheric delay. In the satellite navigation system, received using the DGPS correction information and the function for obtaining the approximate position of the local station without using the DGPS correction information and the ionospheric delay correction information. Using the function of performing the first correction process on the measurement signal of the positioning signal from the law satellite and the correction information of the ionospheric delay, the correction value at the approximate position of the own station, the correction value at the position of the DGPS correction station, And a correction value obtained by subtracting the correction value at the position of the DGPS correction station from the correction value at the approximate position of the own station, and a second correction for the measurement data subjected to the first correction processing. A positioning error in a satellite navigation system, comprising a user station having a function for performing processing and a function for performing positioning using measurement data subjected to the first correction processing and the second correction processing, is corrected. Device.
請求項12に係る発明は、請求項11に係る発明において、電離層遅延を補正するシステムは、WADGPSシステムである。 The invention according to claim 12 is the invention according to claim 11, wherein the system for correcting the ionospheric delay is a WADGPS system.
請求項13に係る発明は、請求項11〜請求項12の何れかに係る発明において、第1の通信回線は、第2の通信回線と同一にしたものである。 The invention according to claim 13 is the invention according to any one of claims 11 to 12, wherein the first communication line is the same as the second communication line.
請求項14に係る発明は、請求項11〜請求項13の何れかに係る発明において、前記マスタ局と前記モニタ局の組合せにより、前記DGPS補正局の機能を併せ持つようにしたものである。 The invention according to claim 14 is the invention according to any one of claims 11 to 13, wherein the function of the DGPS correction station is also provided by a combination of the master station and the monitor station.
請求項1、請求項4、請求項7及び請求項11に係る発明は、上記のように構成したので、電離層の変動が大きいために、従来の方法であるDGPSとWADGPSのいずれによっても局所的な測位誤差及び電離層遅延による誤差の双方を十分に補正することができず、このため十分な測位精度を得ることができなかった場合でも、DGPS補正情報を用いる第1の補正処理により局所的な測位誤差を補正し、さらにWADGPS補正情報を用いる第2の補正処理により電離層遅延による誤差を補正することができるので、双方の誤差を十分に補正して測位誤差を減少させ、測位精度を改善することが可能である。
Since the invention according to
請求項2、請求項5、請求項9及び請求項13に係る発明は、上記のように構成したので、それぞれ、請求項1、請求項4、請求項7及び請求項11に係る発明と同様の効果がある。その上、単一の通信回線により第1の通信回線及び第2の通信回線の機能を実現できるので、通信回線の数を減らし、コストを抑えることができる。
Since the inventions according to
請求項3、請求項6、請求項10及び請求項14に係る発明は、上記のように構成したので、それぞれ、請求項1、請求項4、請求項7及び請求項11に係る発明と同様の効果がある。その上、既存のマスタ局とモニタ局の組合せにより、DGPS補正局の機能を実現できるので、全体の局数を減らし、コストを抑えることができる。
Since the inventions according to
請求項8及び請求項12に係る発明は、上記のように構成したので、それぞれ、請求項1、請求項4、請求項7及び請求項11に係る発明と同様の効果がある。
Since the inventions according to
既知点に設置されたDGPS補正局において、航法衛星からの測位信号を受信し、この測位信号に含まれている誤差を一括して補正するためのDGPS補正情報を作成し、この作成したDGPS補正情報を第1の通信回線を介してユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するDGPSシステムと、既知点に設置された複数のモニタ局において、航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、この測位信号のクロックの補正情報と、航法衛星の軌道の補正情報と、電離層遅延の補正情報と、対流圏遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をまとめたWADGPS補正情報を作成し、この作成したWADGPS補正情報を第2の通信回線を介してユーザ局へ送信するWADGPSシステムとからなる衛星航法システムにおいて、ユーザ局は、これらの補正情報を用いずに自局の概略位置を求め、ユーザ局は、DGPS補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第1の補正処理を行い、ユーザ局は、WADGPS補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値と、DGPS補正局の位置における補正値とを算出し、ユーザ局は、自局の概略位置における補正値から、DGPS補正局の位置における補正値を減算して得た値により、第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行い、ユーザ局は、第1の補正処理及び第2の補正処理を行った測定データを用いて測位を行い、自局の詳細な位置を算出する。 A DGPS correction station installed at a known point receives a positioning signal from a navigation satellite, creates DGPS correction information for collectively correcting errors included in the positioning signal, and creates this DGPS correction. A DGPS system that transmits information to a user station, which is a receiver that the user has via a first communication line, and a plurality of monitor stations installed at known points, receive positioning signals from navigation satellites, and a master station In this, the positioning signal clock correction information, navigation satellite orbit correction information, ionospheric delay correction information, and tropospheric delay correction information are obtained, and the WADGPS correction information is created by combining these correction information. In the satellite navigation system including the WADGPS system that transmits the created WADGPS correction information to the user station via the second communication line, The user station obtains the approximate position of the own station without using the correction information, and the user station uses the DGPS correction information to perform a first correction on the received measurement data of the positioning signal from the navigation satellite. The user station uses the WADGPS correction information to calculate the correction value at the approximate position of the own station and the correction value at the position of the DGPS correction station, and the user station corrects the correction value at the approximate position of the own station. From the value obtained by subtracting the correction value at the position of the DGPS correction station, the second correction process is performed on the measurement data subjected to the first correction process, and the user station performs the first correction process and Positioning is performed using the measurement data subjected to the second correction process, and the detailed position of the own station is calculated.
この発明の実施例を、図1に基づいて詳細に説明する。
図1は、この発明の実施例を示すもので、この発明の衛星航法システムにおける測位方法を説明するための模式図である。
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and is a schematic diagram for explaining a positioning method in the satellite navigation system of the present invention.
この実施例は、電離層の変動が大きいために、従来の方法であるDGPSとWADGPSのいずれによっても局所的な測位誤差及び電離層遅延による誤差の双方を十分に補正することができず、このため十分な測位精度を得ることができなかった場合の実施例を示すもので、DGPS補正情報とWADGPS補正情報の双方をユーザ局に対して提供する。ユーザ局においては、DGPS補正情報を用いる第1の補正処理により局所的な測位誤差を補正し、さらにWADGPS補正情報を用いる第2の補正処理により電離層遅延による誤差を補正することができるので、双方の誤差を十分に補正して測位誤差を減少させ、測位精度を改善することを目的としている。 In this embodiment, since the variation of the ionosphere is large, both of the conventional method DGPS and WADGPS cannot sufficiently correct both the local positioning error and the error due to the ionospheric delay. An embodiment in the case where accurate positioning accuracy cannot be obtained is shown, and both DGPS correction information and WADGPS correction information are provided to the user station. In the user station, the local positioning error can be corrected by the first correction process using the DGPS correction information, and the error due to the ionospheric delay can be corrected by the second correction process using the WADGPS correction information. The purpose is to reduce the positioning error by sufficiently correcting the error and improve the positioning accuracy.
図1に示すように、1(1a、1b・・・)はモニタ局で、航法衛星2(2a、2b・・・)からの測位信号による測位精度を向上させる目的で、位置が既知である複数個所の既知点に、それぞれ設置されている。モニタ局1(1a、1b・・・)は、ネットワーク3を有し、このネットワーク3を介してマスタ局4と接続されている。5はユーザ局で、ユーザが有する受信機である。6はDGPS補正局で、モニタ局1(1a、1b・・・)と同様に、航法衛星2(2a、2b・・・)からの測位信号による測位精度を向上させる目的で、位置が既知である既知点に、設置されている。7は通信回線で、DGPS補正局6で作成されたDGPS補正情報をユーザ局5へ送信するための第1の通信回線7aと、マスタ局4で作成されたWADGPS補正情報をユーザ局5へ送信するための第2の通信回線7bとから構成されている。なお、9は電離層8の電離層遅延であり、9aはDGPS補正局6の電離層遅延、9bはユーザ局5の電離層遅延である。
As shown in FIG. 1, 1 (1a, 1b...) Is a monitor station, and the position is known for the purpose of improving the positioning accuracy by the positioning signal from the navigation satellite 2 (2a, 2b...). It is installed at several known points. The monitor station 1 (1a, 1b...) Has a
航法衛星2(2a、2b・・・)は、GPS衛星であり、それぞれ測位信号を2つの周波数(L1:1.6GHz帯/L2:1.2GHz帯)で送信するとともに、この測位信号には航法衛星自身の詳細な軌道情報が重畳されている。航法衛星2(2a、2b・・・)から送信されている測位信号は、電離層8を通過する際に遅延を生じ、これが電離層遅延と呼ばれる誤差要因となる。
Navigation satellite 2 (2a, 2b...) Is a GPS satellite, and each transmits a positioning signal at two frequencies (L1: 1.6 GHz band / L2: 1.2 GHz band). Detailed orbit information of the navigation satellite itself is superimposed. The positioning signal transmitted from the navigation satellite 2 (2a, 2b...) Generates a delay when passing through the
DGPS補正局6は、受信した航法衛星からの測位信号の測定データと、既知であるDGPS補正局6自身の位置情報から、DGPS補正情報を作成する機能と、作成したDGPS補正情報を第1の通信回線7aを介してユーザ局5へ送信する機能を有している。DGPS補正局6で作成されるDGPS補正情報は、衛星航法システムの誤差要因である衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延を特に区別せずに一括して補正するための補正情報である。なお、航法衛星2(2a、2b・・・)からの測位信号を受信し、この測位信号の誤差を一括で補正するためのDGPS補正情報の作成を行うDGPS補正局6と、このDGPS補正情報をユーザ局5へ送信するための第1の通信回線7aによりDGPSシステムは構成されている。
The DGPS correction station 6 has a function for creating DGPS correction information from the received measurement data of the positioning signal from the navigation satellite and the position information of the known DGPS correction station 6 itself, and the created DGPS correction information is the first DGPS correction information. It has a function of transmitting to the
モニタ局1(1a、1b・・・)は、航法衛星2(2a、2b・・・)から2つの周波数(L1、L2)で送信されている測位信号を、いずれも受信可能な2周波型GPS受信機を有しており、受信した測定データは、ネットワーク3を介してマスタ局4に送信される。電離層遅延は、信号の周波数により異なるという特徴を有している。従って、モニタ局1(1a、1b・・・)において受信した2つの周波数の測定データを用いれば、電離層遅延を計算により求めることができる。
The monitor station 1 (1a, 1b...) Is a two-frequency type capable of receiving positioning signals transmitted at two frequencies (L1, L2) from the navigation satellite 2 (2a, 2b...). A GPS receiver is included, and the received measurement data is transmitted to the master station 4 via the
マスタ局4は、モニタ局で受信した航法衛星2(2a、2b・・・)からの測位信号の測定データから電離層遅延を求める機能と、この電離層遅延を用いて、経緯度で5度毎に設定されたIGP(Ionospheric Grid Point:電離層グリッド点、以下、IGPと記す。)における電離層遅延量を求め、その補正情報であるグリッド情報を作成する機能と、航法衛星2(2a、2b・・・)から送信される測位信号のクロックの補正情報を作成する機能と、航法衛星2(2a、2b・・・)の軌道の補正情報を作成する機能と、対流圏遅延の補正情報を求める機能と、作成したこれらの補正情報(グリッド情報、衛星クロックの補正情報、衛星軌道の補正情報、対流圏遅延の補正情報)を少なくとも含んだ補正情報を、WADGPS補正情報として、第2の通信回線7bを介してユーザ局5へ送信する機能とを少なくとも有している。なお、航法衛星2(2a、2b・・・)からの測位信号を受信するモニタ局1(1a、1b・・・)と、モニタ局1(1a、1b・・・)とマスタ局4との間に構築されているネットワーク3と、航法衛星2(2a、2b・・・)からの測位信号の誤差要因を個別に補正するためのWADGPS補正情報の作成を行うマスタ局4と、このWADGPS補正情報をユーザ局5へ送信するための第2の通信回線7bによりWADGPSシステムは構成されている。
The master station 4 uses the ionospheric delay from the measurement data of the positioning signal received from the navigation satellite 2 (2a, 2b...) Received by the monitor station and uses this ionospheric delay every 5 degrees in latitude and longitude. A function of calculating ionospheric delay amount in a set IGP (Ionospheric Grid Point, hereinafter referred to as IGP), and creating grid information as correction information thereof, and a navigation satellite 2 (2a, 2b... ) A function for creating correction information of a clock of a positioning signal transmitted from), a function for creating correction information for the orbit of navigation satellite 2 (2a, 2b...), A function for obtaining correction information for tropospheric delay, The correction information including at least the generated correction information (grid information, satellite clock correction information, satellite orbit correction information, tropospheric delay correction information) The DGPS correction information has at least a function of transmitting to the
ユーザ局5は、航法衛星2(2a、2b・・・)から送信されている測位信号の内の一つを受信可能なGPS受信機を有しており、第1の通信回線7aを介してDGPS補正局6からのDGPS補正情報を受信する機能と、第2の通信回線7bを介してマスタ局4からのWADGPS補正情報を受信する機能と、航法衛星からの測位信号による測位を行えなくても自局の概略位置を算出する機能とを有している。また、ユーザ局5は、DGPS補正情報を用いて受信した航法衛星2(2a、2b・・・)からの測位信号の測位データに対して第1の補正処理を行う機能と、WADGPS補正情報に基づいて、自局の概略位置に応じた適切な補正値を算出する機能、即ち、WADGPS補正情報を用いて、自局の概略位置における補正値5Aと、DGPS補正局6の位置における補正値6Aとを算出する機能と、この自局の概略位置における補正値5AからDGPS補正局6の位置における補正値6Aを減算して得た値(5A−6A)を用いて、第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行う機能と、第1の補正処理及び第2の補正処理を行った測定データを用いて測位を行う機能とを有している。
The
次に、作用動作について、図1に基づいて説明する。 Next, the operation will be described with reference to FIG.
DGPS補正局6は、航法衛星2(2a、2b・・・)から受信した測位信号の測定データと、既知である自身の位置情報から、衛星航法システムの誤差要因である衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延を特に区別せずに一括して補正するための補正情報を作成し、作成した補正情報をDGPS補正情報として第1の通信回線7aを介してユーザ局5へ送信する。
The DGPS correction station 6 uses the measurement data of the positioning signal received from the navigation satellite 2 (2a, 2b...) And the known position information of itself, the satellite clock, the satellite orbit, which are the error factors of the satellite navigation system, Correction information for correcting the ionospheric delay and tropospheric delay in a lump without making a particular distinction is created, and the created correction information is transmitted as DGPS correction information to the
一方、モニタ局1(1a、1b・・・)は、航法衛星2(2a、2b・・・)から2つの周波数(L1、L2)で送信されている測位信号を受信した測定データを、ネットワーク3を介してマスタ局7に送信する。 On the other hand, the monitor station 1 (1a, 1b...) Receives the measurement data received from the navigation satellite 2 (2a, 2b...) At two frequencies (L1, L2) and transmits the measurement data to the network. 3 to the master station 7.
マスタ局4は、モニタ局1(1a、1b・・・)で受信した航法衛星2(2a、2b・・・)からの測位信号の測定データから電離層遅延を求め、この電離層遅延を用いて、経緯度で5度毎に設定されたIGPにおける電離層遅延量を求め、その補正情報であるグリッド情報を作成する。さらに、マスタ局4は、航法衛星2(2a、2b・・・)から送信される測位信号のクロックの補正情報と、航法衛星2(2a、2b・・・)の軌道の補正情報と、対流圏遅延の補正情報を作成し、作成したこれらの補正情報(グリッド情報、衛星クロックの補正情報、衛星軌道の補正情報、対流圏遅延の補正情報)をWADGPS補正情報として第2の通信回線7bを介してユーザ局5へ送信する。
The master station 4 obtains the ionospheric delay from the measurement data of the positioning signal from the navigation satellite 2 (2a, 2b...) Received by the monitor station 1 (1a, 1b...), And uses this ionospheric delay. The amount of ionospheric delay in the IGP set every 5 degrees in longitude and latitude is obtained, and grid information as correction information is created. Further, the master station 4 corrects the correction information of the clock of the positioning signal transmitted from the navigation satellite 2 (2a, 2b...), The correction information of the orbit of the navigation satellite 2 (2a, 2b...), And the troposphere. The delay correction information is created, and the created correction information (grid information, satellite clock correction information, satellite orbit correction information, tropospheric delay correction information) is sent as WADGPS correction information via the second communication line 7b. Transmit to
まず、ユーザ局5は、航法衛星2(2a、2b・・・)から送信されている測位信号を受信し、DGPS補正情報やWADGPS補正情報を用いずに自局の概略位置を算出するとともに、第1の通信回線7aを介してDGPS補正局6からのDGPS補正情報を受信し、また第2の通信回線7bを介してマスタ局4からのWADGPS補正情報を受信する。
First, the
次に、ユーザ局5は、DGPS補正局6からのDGPS補正情報を用いて、航法衛星からの測位信号を受信した測定データに対して第1の補正処理を行う。DGPS補正情報を用いて、第1の補正処理を行うことにより、衛星航法システムの誤差要因である衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延を区別せずに一括して補正することが出来るので、局所的な測位誤差を補正することが出来る。しかしながら、上述したように電離層8は、場所によって密度や厚さが異なっており、図1に示すように、DGPS補正局6の位置における電離層遅延9aと、ユーザ局5の位置における電離層遅延9bとが異なっている。従って、DGPS補正局6の位置における電離層遅延9aによって作成されているDGPS補正情報を用いて行う第1の補正処理だけでは、電離層遅延による誤差(9a−9b)は取り除けない。
Next, the
このDGPS補正局6の位置における電離層遅延9aと、ユーザ局5の位置における電離層遅延9bとによる誤差(9a−9b)を取り除くために、第2の補正処理が行われる。まず、ユーザ局5は、マスタ局4からのWADGPS補正情報を用いて自局の概略位置における補正値(5A)を算出し、さらに、WADGPS補正情報を用いてDGPS補正局6の位置における補正値(6A)を算出する。上述したように、WADGPS補正情報は、衛星クロック、衛星軌道、電離層遅延、対流圏遅延といった測位の際の誤差要因を個別に補正可能な補正情報であるため、このWADGPS補正情報を用いれば、場所による電離層遅延の誤差を取り除くための補正値を算出することが可能である。この自局の概略位置における補正値(5A)からDGPS補正局6における補正値(6A)を減算して得た値を用いて、第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行う。
In order to remove an error (9a-9b) due to the
ユーザ局5は、第1の補正処理及び第2の補正処理の双方を適用した測定データを用いて、自局の位置を詳細に計算する。このようにして、DGPS補正情報を用いる第1の補正処理により局所的な測位誤差を補正し、さらにWADGPS補正情報を用いる第2の補正処理により電離層遅延による誤差を補正することができるので、双方の誤差を十分に補正して測位誤差を減少させ、測位精度を改善することが可能である。
The
なお、この実施例では、DGPS補正局6、マスタ局4及びモニタ局1(1a、1b・・・)をそれぞれ別個に取り扱っているが、これらは適宜に同一のハードウェアを用いて構成しても良い。即ち、DGPS補正局6は、GPS受信機を有するとともに、DGPS補正情報を作成する機能を有するが、モニタ局1(1a、1b・・・)で受信した測定データを用いてマスタ局4においてDGPS補正情報を作成するように構成して、マスタ局4とモニタ局1(1a、1b・・・)の組合せにより、DGPS補正局6の機能を実現するようにしても良い。この場合、モニタ局1(1a、1b・・・)はDGPS補正情報とWADGPS補正情報の双方の作成において利用されることになる。 In this embodiment, the DGPS correction station 6, the master station 4, and the monitor station 1 (1a, 1b...) Are handled separately, but these are configured using the same hardware as appropriate. Also good. That is, the DGPS correction station 6 has a GPS receiver and a function of creating DGPS correction information. However, the DGPS correction station 6 uses the measurement data received by the monitor station 1 (1a, 1b. The correction information may be created, and the function of the DGPS correction station 6 may be realized by a combination of the master station 4 and the monitor station 1 (1a, 1b...). In this case, the monitor station 1 (1a, 1b...) Will be used in creating both DGPS correction information and WADGPS correction information.
また、この実施例では、DGPS補正情報とWADGPS補正情報は別個の通信回線で送信されるように構成されているが、これらは単一の通信回線により送信されるように構成しても良い。具体的な通信回線は任意であるが、静止衛星や準天頂衛星等の衛星通信によるほか、インターネットや無線LAN等を用いても良い。
また、この実施例では、衛星航法システムは、WADGPSシステムとDGPSシステムとから構成されているが、これに限定されるものではない。DGPSシステムより高精度に電離層遅延を補正可能なシステムであれば、この電離層遅延を補正するシステムとDGPSシステムとを組み合わせて、衛星航法システムを構成しても良い。
In this embodiment, the DGPS correction information and the WADGPS correction information are configured to be transmitted through separate communication lines. However, they may be configured to be transmitted through a single communication line. Although a specific communication line is arbitrary, in addition to satellite communication such as a geostationary satellite or a quasi-zenith satellite, the Internet or a wireless LAN may be used.
In this embodiment, the satellite navigation system includes a WADGPS system and a DGPS system, but is not limited to this. As long as the ionospheric delay can be corrected with higher accuracy than the DGPS system, the satellite navigation system may be configured by combining the ionospheric delay correcting system and the DGPS system.
この発明による衛星航法システムにおける測位方法及びその装置は、移動体の測位システム、誘導システム等に利用可能である。ユーザ局の測位精度が向上するので、垂直誘導付航法モードの利用率を改善可能である。この垂直誘導付航法モードの利用率改善により、SBASの普及が期待できる。また、宇宙航空研究開発機構が開発を進めている準天頂衛星システムにおいても応用が可能である。
特に、準天頂衛星サブメータ級測位補正サービスにおいては、現時点ではDGPS方式のみによる構成が考えられているが、この発明を利用することでさらなる性能向上が可能である。
The positioning method and apparatus in the satellite navigation system according to the present invention can be used for a mobile positioning system, a guidance system, and the like. Since the positioning accuracy of the user station is improved, the utilization rate of the navigation mode with vertical guidance can be improved. The spread of SBAS can be expected by improving the utilization rate of the navigation mode with vertical guidance. It can also be applied to the quasi-zenith satellite system being developed by the Japan Aerospace Exploration Agency.
In particular, in the quasi-zenith satellite submeter-class positioning correction service, a configuration based only on the DGPS method is currently considered, but further improvement in performance can be achieved by using the present invention.
1(1a、1b・・・) モニタ局
2(2a、2b・・・) 航法衛星
3 ネットワーク
4 マスタ局
5 ユーザ局
6 DGPS補正局
7(7a、7b) 通信回線(第1の通信回線、第2の通信回線)
1 (1a, 1b ...) Monitor station 2 (2a, 2b ...)
Claims (14)
既知点に設置された複数のモニタ局において、前記航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、この測位信号のクロックの補正情報と、前記航法衛星の軌道の補正情報と、電離層遅延の補正情報と、対流圏遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をまとめたWADGPS補正情報を作成し、この作成したWADGPS補正情報を第2の通信回線を介して前記ユーザ局へ送信するWADGPSシステムとからなる衛星航法システムにおいて、
ユーザ局は、これらの補正情報を用いずに自局の概略位置を求め、
前記ユーザ局は、DGPS補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第1の補正処理を行い、
前記ユーザ局は、WADGPS補正情報を用いて、前記自局の概略位置における補正値と、DGPS補正局の位置における補正値とを算出し、
前記ユーザ局は、前記自局の概略位置における補正値から、前記DGPS補正局の位置における補正値を減算して得た値により、前記第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行い、
前記ユーザ局は、前記第1の補正処理及び前記第2の補正処理を行った測定データを用いて測位を行うこと
を特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。 A DGPS correction station installed at a known point receives a positioning signal from a navigation satellite, creates DGPS correction information for collectively correcting errors included in the positioning signal, and creates this DGPS correction. A DGPS system that transmits information to a user station that is a receiver that the user has via a first communication line;
A plurality of monitor stations installed at known points receive positioning signals from the navigation satellites, and a master station receives correction information of clocks of the positioning signals, correction information of orbits of the navigation satellites, and ionospheric delays. A WADGPS system that obtains correction information and tropospheric delay correction information, creates WADGPS correction information that summarizes the correction information, and transmits the created WADGPS correction information to the user station via a second communication line In a satellite navigation system consisting of
The user station obtains the approximate position of its own station without using these correction information,
The user station performs a first correction process on the measurement data of the positioning signal from the received navigation satellite using the DGPS correction information,
The user station uses the WADGPS correction information to calculate a correction value at the approximate position of the local station and a correction value at the position of the DGPS correction station,
The user station uses a value obtained by subtracting the correction value at the position of the DGPS correction station from the correction value at the approximate position of the own station, and then performs second measurement on the measurement data subjected to the first correction processing. Correction process,
The method of correcting a positioning error in a satellite navigation system, wherein the user station performs positioning using measurement data subjected to the first correction processing and the second correction processing.
を特徴とする請求項1に記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。 The method for correcting a positioning error in a satellite navigation system according to claim 1, wherein the first communication line is the same as the second communication line.
を特徴とする請求項1〜請求項2の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。 The method for correcting a positioning error in the satellite navigation system according to claim 1, wherein the function of the DGPS correction station is provided by a combination of the master station and the monitor station.
既知点に設置された複数のモニタ局において、前記航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、この測位信号のクロックの補正情報と、前記航法衛星の軌道の補正情報と、電離層遅延の補正情報と、対流圏遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をまとめたWADGPS補正情報を作成し、この作成したWADGPS補正情報を第2の通信回線を介して前記ユーザ局へ送信するWADGPSシステムとからなる衛星航法システムにおいて、
DGPS補正情報とWADGPS補正情報を用いずに自局の概略位置を求める機能と、
前記DGPS補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第1の補正処理を行う機能と、
前記WADGPS補正情報を用いて、前記自局の概略位置における補正値と、DGPS補正局の位置における補正値とを算出する機能と、
前記自局の概略位置における補正値から、前記DGPS補正局の位置における補正値を減算して得た値により、前記第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行う機能と、
前記第1の補正処理及び前記第2の補正処理を行った測定データを用いて測位を行う機能とを有するユーザ局からなること
を特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。 A DGPS correction station installed at a known point receives a positioning signal from a navigation satellite, creates DGPS correction information for collectively correcting errors included in the positioning signal, and creates this DGPS correction. A DGPS system that transmits information to a user station that is a receiver that the user has via a first communication line;
A plurality of monitor stations installed at known points receive positioning signals from the navigation satellites, and a master station receives correction information of clocks of the positioning signals, correction information of orbits of the navigation satellites, and ionospheric delays. A WADGPS system that obtains correction information and tropospheric delay correction information, creates WADGPS correction information that summarizes the correction information, and transmits the created WADGPS correction information to the user station via a second communication line In a satellite navigation system consisting of
A function for obtaining the approximate position of the local station without using the DGPS correction information and the WADGPS correction information;
A function of performing a first correction process on the measurement data of the positioning signal from the received navigation satellite using the DGPS correction information;
A function of calculating a correction value at the approximate position of the local station and a correction value at the position of the DGPS correction station using the WADGPS correction information;
A second correction process is performed on the measurement data subjected to the first correction process by a value obtained by subtracting the correction value at the position of the DGPS correction station from the correction value at the approximate position of the own station. Function and
An apparatus for correcting a positioning error in a satellite navigation system, comprising: a user station having a function of performing positioning using measurement data subjected to the first correction process and the second correction process.
を特徴とする請求項4に記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。 The apparatus for correcting a positioning error in a satellite navigation system according to claim 4, wherein the first communication line is the same as the second communication line.
を特徴とする請求項4〜請求項5の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。 The apparatus for correcting a positioning error in the satellite navigation system according to any one of claims 4 to 5, wherein a function of the DGPS correction station is provided by a combination of the master station and the monitor station.
既知点に設置された複数のモニタ局において、前記航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、電離層遅延の補正情報を作成し、この作成した電離層遅延の補正情報を第2の通信回線を介して前記ユーザ局へ送信する電離層遅延を補正するシステムとからなる衛星航法システムにおいて、
ユーザ局は、これらの補正情報を用いずに自局の概略位置を求め、
前記ユーザ局は、DGPS補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第1の補正処理を行い、
前記ユーザ局は、電離層遅延の補正情報を用いて、前記自局の概略位置における補正値と、DGPS補正局の位置における補正値とを算出し、
前記ユーザ局は、前記自局の概略位置における補正値から、前記DGPS補正局の位置における補正値を減算して得た値により、前記第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行い、
前記ユーザ局は、前記第1の補正処理及び前記第2の補正処理を行った測定データを用いて測位を行うこと
を特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。 A DGPS correction station installed at a known point receives a positioning signal from a navigation satellite, creates DGPS correction information for collectively correcting errors included in the positioning signal, and creates this DGPS correction. A DGPS system that transmits information to a user station that is a receiver that the user has via a first communication line;
A plurality of monitor stations installed at known points receive positioning signals from the navigation satellites, the master station creates ionospheric delay correction information, and the created ionospheric delay correction information is used as the second communication line. In a satellite navigation system consisting of a system for correcting ionospheric delay transmitted to the user station via
The user station obtains the approximate position of its own station without using these correction information,
The user station performs a first correction process on the measurement data of the positioning signal from the received navigation satellite using the DGPS correction information,
The user station uses the ionospheric delay correction information to calculate a correction value at the approximate position of the own station and a correction value at the position of the DGPS correction station,
The user station uses a value obtained by subtracting the correction value at the position of the DGPS correction station from the correction value at the approximate position of the own station, and then performs second measurement on the measurement data subjected to the first correction processing. Correction process,
The method of correcting a positioning error in a satellite navigation system, wherein the user station performs positioning using measurement data subjected to the first correction processing and the second correction processing.
を特徴とする請求項7に記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。 The method for correcting a positioning error in a satellite navigation system according to claim 7, wherein the system for correcting the ionospheric delay is a WADGPS system.
を特徴とする請求項7〜請求項8の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。 The method for correcting a positioning error in a satellite navigation system according to any one of claims 7 to 8, wherein the first communication line is the same as the second communication line.
を特徴とする請求項7〜請求項9の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する方法。 The method for correcting a positioning error in the satellite navigation system according to any one of claims 7 to 9, wherein a function of the DGPS correction station is provided by a combination of the master station and the monitor station.
既知点に設置された複数のモニタ局において、前記航法衛星からの測位信号を受信し、マスタ局において、電離層遅延の補正情報を作成し、この作成した電離層遅延の補正情報を第2の通信回線を介して前記ユーザ局へ送信する電離層遅延を補正するシステムとからなる衛星航法システムにおいて、
DGPS補正情報と電離層遅延の補正情報を用いずに自局の概略位置を求める機能と、
前記DGPS補正情報を用いて、受信した航法衛星からの測位信号の測定データに対して第1の補正処理を行う機能と、
前記電離層遅延の補正情報を用いて、前記自局の概略位置における補正値と、DGPS補正局の位置における補正値とを算出する機能と、
前記自局の概略位置における補正値から、前記DGPS補正局の位置における補正値を減算して得た値により、前記第1の補正処理を行った測定データに対して第2の補正処理を行う機能と、
前記第1の補正処理及び前記第2の補正処理を行った測定データを用いて測位を行う機能とを有するユーザ局からなること
を特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。 A DGPS correction station installed at a known point receives a positioning signal from a navigation satellite, creates DGPS correction information for collectively correcting errors included in the positioning signal, and creates this DGPS correction. A DGPS system that transmits information to a user station that is a receiver that the user has via a first communication line;
A plurality of monitor stations installed at known points receive positioning signals from the navigation satellites, the master station creates ionospheric delay correction information, and the created ionospheric delay correction information is used as the second communication line. In a satellite navigation system consisting of a system for correcting ionospheric delay transmitted to the user station via
A function for obtaining an approximate position of the own station without using DGPS correction information and ionospheric delay correction information;
A function of performing a first correction process on the measurement data of the positioning signal from the received navigation satellite using the DGPS correction information;
Using the ionospheric delay correction information, a function of calculating a correction value at the approximate position of the own station and a correction value at the position of the DGPS correction station;
A second correction process is performed on the measurement data subjected to the first correction process by a value obtained by subtracting the correction value at the position of the DGPS correction station from the correction value at the approximate position of the own station. Function and
An apparatus for correcting a positioning error in a satellite navigation system, comprising: a user station having a function of performing positioning using measurement data subjected to the first correction process and the second correction process.
を特徴とする請求項11に記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。 The apparatus for correcting a positioning error in the satellite navigation system according to claim 11, wherein the system for correcting the ionospheric delay is a WADGPS system.
を特徴とする請求項11〜請求項12の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。 The apparatus for correcting a positioning error in a satellite navigation system according to any one of claims 11 to 12, wherein the first communication line is the same as the second communication line.
を特徴とする請求項11〜請求項13の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差を補正する装置。 The apparatus for correcting a positioning error in the satellite navigation system according to any one of claims 11 to 13, wherein a function of the DGPS correction station is provided by a combination of the master station and the monitor station.
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