JP6440217B1 - Method and apparatus for correcting positioning error in satellite navigation system - Google Patents
Method and apparatus for correcting positioning error in satellite navigation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6440217B1 JP6440217B1 JP2017170437A JP2017170437A JP6440217B1 JP 6440217 B1 JP6440217 B1 JP 6440217B1 JP 2017170437 A JP2017170437 A JP 2017170437A JP 2017170437 A JP2017170437 A JP 2017170437A JP 6440217 B1 JP6440217 B1 JP 6440217B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ionosphere
- correction information
- ionospheric
- delay amount
- propagation delay
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
【課題】 電離層の変動が大きい地域における電離層による伝搬遅延の測位誤差を減少させ、測位精度を改善する。
【解決手段】 マスタ局からユーザ局へ送信される電離層による伝搬遅延の補正情報は、その作成の際に、電離層遅延量のデータが電離層モデルに適合しているか否かを電離層嵐モニタで判定し、適合していないと判定されている間は、電離層遅延量のデータ数を順次減らしてから再度判定することを繰り返し、適合していると判定された時点の電離層遅延量から作成される。ユーザ局は、この電離層による伝搬遅延の補正情報を用いて航法衛星からの測位信号の補正を行い、自局の測位を行う。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To improve positioning accuracy by reducing positioning error of propagation delay due to ionosphere in an area where ionospheric fluctuation is large.
When creating the correction information of propagation delay due to the ionosphere transmitted from the master station to the user station, the ionospheric storm monitor determines whether or not the ionospheric delay amount data conforms to the ionosphere model. While it is determined that it is not suitable, the number of data of the ionospheric delay amount is sequentially reduced and then re-determined, and it is created from the ionospheric delay amount at the time when it is determined that it is compatible. The user station corrects the positioning signal from the navigation satellite using the propagation delay correction information by the ionosphere, and performs positioning of the own station.
[Selection] Figure 1
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、広域ディファレンシャル補正方式(Wide Area Differential GPS:以下、WADGPS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 wide area differential correction system (hereinafter referred to as WADGPS). .
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が測位誤差源のひとつとなっている。 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 a delay occurs 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, these ionospheric delay and tropospheric delay are one of the positioning error sources.
ユーザが有する受信機であるユーザ局に対して、測位誤差の原因のひとつである電離層遅延量の補正は勿論のこと、その他の誤差要因に対応する補正情報をも提供し、ユーザ局側でこれらの補正処理を行うことで測位誤差を低減する方式は、広域ディファレンシャル補正方式(WADGPS)と呼ばれる。WADGPS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。 For the user station, which is a receiver that the user has, not only correction of ionospheric delay, which is one of the causes of positioning errors, but also correction information corresponding to other error factors is provided. The method of reducing the positioning error by performing the correction process is referred to as a wide-area differential correction method (WADGPS). As an example of WADGPS, there is a satellite based augmentation system (hereinafter referred to as SBAS) that is being put into practical use worldwide.
WADGPSでは、衛星軌道、衛星クロック、電離層遅延、対流圏遅延等の測位誤差源を、別々に高精度に補正することが目標とされている。衛星のクロックは、ユーザがどの場所にいても同じ影響を受けるが、衛星軌道(衛星の位置)、電離層の伝搬遅延、対流圏の伝搬遅延は、受信機(ユーザ局)の位置によって影響が異なるためである。これらの測位誤差源を全部分けて補正し、位置によって異なる補正情報を送ることによって、広い地理的範囲において有効なディファレンシャル補正が可能となる。 In WADGPS, the goal is to separately correct positioning error sources such as satellite orbits, satellite clocks, ionospheric delays, and tropospheric delays with high accuracy. The satellite clock is affected regardless of where the user is, but the satellite orbit (satellite position), ionospheric propagation delay, and tropospheric propagation delay differ depending on the position of the receiver (user station). It is. By correcting all of these positioning error sources separately and sending different correction information depending on the position, differential correction effective in a wide geographical range is possible.
従来、このようなディファレンシャル補正を行うシステムとしては、特許文献1及び特許文献2、特許文献3に記載のように、図4及び図5に示す衛星航法システムがある。
Conventionally, as a system for performing such differential correction, there are satellite navigation systems shown in FIGS. 4 and 5 as described in Patent Document 1,
この図4及び図5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。
4 and 5, 151 (151a, 151b...) 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 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GPS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ことから、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 GPS satellites 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 measurement data of two frequencies received at the monitor station.
モニタ局151(151a、151b・・・)は、GPS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 GPS satellites at two frequencies (L1, L2). 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、GPS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4及び図5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。
4 and 5, 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4 161、図5 171)。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4 162)。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4 163)、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4 164)。
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4 165)。
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4 166)。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5 172)。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
しかしながら、相変わらずSBASのような広域ディファレンシャル補正システムでは、4つの誤差要因を確実に分離して、ユーザ局における測位の際に、この4つの誤差要因による測位誤差をどのようにして小さくするかが、重要な課題であった。 However, in a wide area differential correction system such as SBAS as before, four error factors are reliably separated, and how to reduce the positioning error due to these four error factors when positioning at the user station, It was an important issue.
特に、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、空間的に様々なスケール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、電離層は基本的に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、又は母体となる中世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り、そのような場合には、電離層の伝搬遅延を精度良く補正することが困難である。そのため、補正しきれない測位誤差がどうしても残ってしまうという問題があった。例えば、日本国内の南方の地域、特に九州以南では、この電離層の変動が大きいため、電離層の伝搬遅延による誤差を補正しきれず、十分な測位精度を得られないという問題があった。 In particular, in the ionosphere (D, E, F layer) existing in the upper atmosphere, disturbance phenomena of various scales occur in time and space, and the radio waves of satellite communication are greatly affected. And since solar ultraviolet rays and X-rays received by the atmosphere change depending on the season, latitude / longitude, time, solar activity cycle, etc., the ionosphere basically changes depending on these. In addition to these steady changes, the ionosphere also 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 disturbances in the medieval atmosphere as the host. It changes complicatedly under the influence of. In some cases, a disturbance state called an ionospheric storm occurs. In such a case, it is difficult to accurately correct the propagation delay of the ionosphere. For this reason, there is a problem that positioning errors that cannot be completely corrected remain. For example, in the southern region of Japan, especially in the south of Kyushu, there is a problem that the ionospheric fluctuation is large, so that errors due to ionospheric propagation delay cannot be corrected and sufficient positioning accuracy cannot be obtained.
こうした問題の解決方法として、ユーザ局においてもマスタ局と同様に二周波データによって電離層遅延量を補正することが考えられる。しかしながら、ユーザ局のGPS受信機をモニタ局と同じく2周波型GPS受信機にすると、アンテナの大きさが大きくなり、また、高周波回路も二組必要となるのでコストが増大するという問題があった。その上、航空機に搭載する受信機については安全上の理由から、規定上1周波型GPS受信機しか使用出来ないという問題もあった。 As a method for solving such a problem, it is conceivable that the ionospheric delay amount is corrected by the two-frequency data in the user station as in the master station. However, if the GPS receiver of the user station is a two-frequency GPS receiver similar to the monitor station, the size of the antenna increases, and two sets of high-frequency circuits are required, resulting in increased costs. . In addition, the receiver mounted on the aircraft has a problem that, for safety reasons, only a single frequency GPS receiver can be used.
このように、従来の電離層の伝搬遅延の補正情報では補正しきれず、測位誤差を小さくすることが出来なかった。そのため、この測位誤差を可能な限り小さくすることの出来る電離層の伝搬遅延の新たな補正情報が求められていた。 Thus, the conventional ionospheric propagation delay correction information cannot be corrected, and the positioning error cannot be reduced. Therefore, there has been a demand for new correction information for the ionospheric propagation delay that can minimize this positioning error.
その上、次期MSASでは、垂直誘導機能を付加する計画があり、電離層伝搬遅延の補正情報生成方式の改良によるアベイラビリティの改善が緊急の課題となっており、早急な課題解決が求められている。 In addition, in the next MSAS, there is a plan to add a vertical guidance function, and improvement of availability by improving a correction information generation method for ionospheric propagation delay is an urgent issue, and an immediate solution to the problem is required.
請求項1に係る発明は、航法衛星からの測位信号により、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、電離層による伝搬遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するマスタ局と、これらの補正情報を求めるために、航法衛星からの測位信号を受信し、既知点に設置された複数のモニタ局と、マスタ局と複数のモニタ局を結ぶネットワークとからなる衛星航法システムにおいて、マスタ局は、モニタ局において受信可能な全ての航法衛星からの測位信号を用いて電離層による伝搬遅延である電離層遅延量を求め、これらの電離層遅延量から、ユーザ局が利用可能な電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する際に、この補正情報を作成するために収集した電離層遅延量が、電離層による伝搬遅延の補正情報の作成に用いる電離層モデルに適合しているか否かを電離層嵐モニタで判定し、電離層モデルに適合していないと判定した場合、電離層による伝搬遅延の補正情報を作成するために収集した電離層遅延量のデータ数を減らして、電離層嵐モニタで再度判定するとともに、電離層遅延量のデータを減らしても電離層モデルに適合していないと判定されている間は、電離層遅延量のデータ数を更に減らしてから再度判定することを繰り返し、電離層モデルに適合していると判定した場合、この時点での電離層遅延量から、ユーザ局が利用可能な電離層による伝搬遅延の補正情報を作成し、次いで、マスタ局は、電離層による伝搬遅延の補正情報を、クロックの補正情報と、軌道の補正情報とともにユーザ局へ送信し、このユーザ局は、受信可能な複数の航法衛星からの測位信号を受信し、これらの測位信号を、マスタ局から送信された電離層による伝搬遅延の補正情報と、クロックの補正情報と、軌道の補正情報とによりそれぞれ補正を行い、ユーザ局の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の補正方法である。 The invention according to claim 1 obtains the correction information of the clock of the positioning signal, the correction information of the orbit of the navigation satellite, and the correction information of the propagation delay due to the ionosphere from the positioning signal from the navigation satellite. A master station that transmits to a user station, which is a receiver that the user has, a plurality of monitor stations installed at known points, receiving a positioning signal from a navigation satellite in order to obtain correction information thereof, and a master station In a satellite navigation system consisting of a network connecting multiple monitor stations, the master station uses the positioning signals from all the navigation satellites that can be received by the monitor station to determine the ionospheric delay, which is the propagation delay due to the ionosphere. The ionospheric delay collected to create this correction information when creating the correction information for the propagation delay due to the ionosphere that can be used by the user station from the ionospheric delay amount However, if the ionosphere storm monitor determines whether the ionosphere model conforms to the ionosphere model used to create the ionospheric propagation delay correction information, and if it does not conform to the ionosphere model, the ionospheric propagation delay correction information Reduce the number of ionospheric delay data collected to create and re-determine with the ionospheric storm monitor, and while it is determined that the ionospheric delay data does not fit the ionosphere model, If the number of delay data is further reduced and then re-determined and it is determined that the ionosphere model is met, the ionospheric propagation delay that can be used by the user station is corrected from the ionospheric delay at this point. The master station then creates the ionospheric propagation delay correction information along with the clock correction information and the orbit correction information. This user station receives positioning signals from a plurality of receivable navigation satellites, and these positioning signals are transmitted from the master station as propagation delay correction information by the ionosphere, clock correction information, This is a method for correcting a positioning error in a satellite navigation system, in which correction is performed based on orbit correction information and positioning of a user station is performed.
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、電離層嵐モニタは、カイ2乗検定を用いて判定を行うものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1〜2の何れかに係る発明において、電離層遅延量のデータを減らす際は、電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する地点から遠い地点の電離層遅延量のデータから遠い順に減らすようにしたものである。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項1〜2の何れかに係る発明において、電離層遅延量のデータを減らす際は、赤道に近い地点の電離層遅延量のデータから緯度が低い順に減らすようにしたものである。 According to a fourth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first and second aspects, when the ionospheric delay amount data is reduced, the ionospheric delay amount data at a point close to the equator is reduced in descending order of latitude. Is.
請求項5に係る発明は、請求項1〜3の何れかに係る発明において、電離層遅延量のデータを減らす際は、電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する地点から最も遠い地点までの距離を半径とする収集範囲について、データを減らすことにより狭まる収集範囲の狭める範囲に上限を設けるようにしたものである。
The invention according to
請求項6に係る発明は、請求項1〜5の何れかに係る発明において、電離層遅延量のデータを減らす際は、減らすデータ数に上限を設けるようにしたものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, when the ionospheric delay amount data is reduced, an upper limit is provided for the number of data to be reduced.
請求項7に係る発明は、請求項1〜6の何れかに係る発明において、電離層による伝搬遅延の補正情報は、経緯度5度毎に作成されたグリッド点毎の情報とするものである。
The invention according to
請求項8に係る発明は、航法衛星からの測位信号により、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、電離層による伝搬遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するマスタ局と、これらの補正情報を求めるために、航法衛星からの測位信号を受信し、既知点に設置された複数のモニタ局と、マスタ局と複数のモニタ局を結ぶネットワークとからなる衛星航法システムにおいて、マスタ局は、モニタ局において受信可能な全ての航法衛星からの測位信号を用いて電離層による伝搬遅延である電離層遅延量を求める機能と、これらの電離層遅延量から、ユーザ局が利用可能な電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する際に、この補正情報を作成するために収集した電離層遅延量が、電離層による伝搬遅延の補正情報の作成に用いる電離層モデルに適合しているか否かを判定する機能を有する電離層嵐モニタと、電離層モデルに適合していないと判定した場合、電離層による伝搬遅延の補正情報を作成するために収集した電離層遅延量のデータ数を減らして、電離層嵐モニタで再度判定するとともに、電離層遅延量のデータを減らしても電離層モデルに適合していないと判定されている間は、電離層遅延量のデータ数を更に減らしてから再度判定することを繰り返す機能と、電離層モデルに適合していると判定した場合、この時点での電離層遅延量から、ユーザ局が利用可能な電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する機能と、電離層による伝搬遅延の補正情報を、クロックの補正情報と、軌道の補正情報とともにユーザ局へ送信する機能とを有し、ユーザ局は、受信可能な複数の航法衛星からの測位信号を受信する機能と、これらの測位信号を、マスタ局から送信された電離層による伝搬遅延の補正情報と、クロックの補正情報と、軌道の補正情報とによりそれぞれ補正を行い、ユーザ局の測位を行う機能とを有す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。
The invention according to
請求項9に係る発明は、請求項8に係る発明において、電離層嵐モニタは、カイ2乗検定を用いて判定を行う機能を有するものである。
The invention according to
請求項10に係る発明は、請求項8〜9の何れかに係る発明において、マスタ局は、電離層遅延量のデータを減らす際は、電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する地点から遠い地点の電離層遅延量のデータから遠い順に減らす機能を有するものである。
The invention according to
請求項11に係る発明は、請求項8〜9の何れかに係る発明において、マスタ局は、電離層遅延量のデータを減らす際は、赤道に近い地点の電離層遅延量のデータから緯度が低い順に減らす機能を有するものである。
The invention according to
請求項12に係る発明は、請求項8〜10の何れかに係る発明において、マスタ局は、電離層遅延量のデータを減らす際は、電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する地点から最も遠い地点までの距離を半径とする収集範囲について、データを減らすことにより狭まる収集範囲の狭める範囲に上限を設ける機能を有するものである。
The invention according to
請求項13に係る発明は、請求項8〜12の何れかに係る発明において、マスタ局は、電離層遅延量のデータを減らす際は、減らすデータ数に上限を設ける機能を有するものである。
The invention according to
請求項14に係る発明は、請求項8〜13の何れかに係る発明において、電離層による伝搬遅延の補正情報は、経緯度5度毎に作成されたグリッド点毎の情報とするものである。
The invention according to
請求項1及び請求項8に係る発明は、上記のように構成したので、電離層による伝搬遅延の補正情報に内在される補正誤差、即ち、残差が過大になる恐れを軽減することが出来る。また、電離層による伝搬遅延の補正情報の精度が良くなり、WADGPS(広域ディファレンシャル補正システム)による測位誤差を小さくすることが出来、測位精度が向上する。特に、電離層による影響を受けやすい低緯度地域において、WADGPSの測位精度を大幅に改善することが出来る。
Since the invention according to
その上、従来の衛星航法システムにおけるマスタ局やモニタ局のハードウェア構成を変えることなく、また、ユーザ局についても、ハードウェア及びソフトウェアを何ら変えることなく、ユーザ局における測位誤差を小さくし、その測位精度をさらに向上させることができる。 In addition, the positioning error in the user station can be reduced without changing the hardware configuration of the master station and monitor station in the conventional satellite navigation system, and without changing the hardware and software of the user station. The positioning accuracy can be further improved.
請求項2及び請求項9に係る発明は、上記のように構成したので、請求項1及び請求項8に係る発明と同様の効果がある。
Since the inventions according to
請求項3及び請求項10に係る発明は、上記のように構成したので、請求項1及び請求項8に係る発明と同様の効果がある。
Since the inventions according to
請求項4及び請求項11に係る発明は、上記のように構成したので、請求項1及び請求項8に係る発明と同様の効果がある。さらに、電離層嵐による電離層の擾乱の影響を受けやすい地点の測定データから減らしていくので、測定データの数を必要以上に減らすことなく効果を発揮することが可能である。
Since the inventions according to
請求項5及び請求項12に係る発明は、上記のように構成したので、請求項1及び請求項8に係る発明と同様の効果がある。さらに、収集範囲を狭める範囲に制限を設けることにより、この発明の処理に係るマスタ局の負担を軽減することが可能である。
Since the inventions according to
請求項6及び請求項13に係る発明は、上記のように構成したので、請求項1及び請求項8に係る発明と同様の効果がある。さらに、減らすデータ数に制限を設けることにより、この発明の処理に係るマスタ局の負担を軽減することが可能である。
Since the inventions according to
請求項7及び請求項14に係る発明は、上記のように構成したので、請求項1及び請求項8に係る発明と同様の効果がある。
Since the inventions according to
航法衛星からの測位信号により、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、電離層による伝搬遅延の補正情報とを求め、これらの補正情報をユーザが有する受信機であるユーザ局へ送信するマスタ局と、これらの補正情報を求めるために、航法衛星からの測位信号を受信し、既知点に設置された複数のモニタ局と、マスタ局と複数のモニタ局を結ぶネットワークとからなる衛星航法システムにおいて、マスタ局は、モニタ局において受信可能な全ての航法衛星からの測位信号を用いて電離層による伝搬遅延である電離層遅延量を求め、これらの電離層遅延量から、ユーザ局が利用可能な電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する際に、この補正情報を作成するために収集した電離層遅延量が、電離層による伝搬遅延の補正情報の作成に用いる電離層モデルに適合しているか否かを電離層嵐モニタで判定し、電離層モデルに適合していないと判定した場合、電離層による伝搬遅延の補正情報を作成するために収集した電離層遅延量のデータ数を減らして、電離層嵐モニタで再度判定するとともに、電離層遅延量のデータを減らしても電離層モデルに適合していないと判定されている間は、電離層遅延量のデータ数を更に減らしてから再度判定することを繰り返し、電離層モデルに適合していると判定した場合、この時点での電離層遅延量から、ユーザ局が利用可能な電離層による伝搬遅延の補正情報を作成し、次いで、マスタ局は、電離層による伝搬遅延の補正情報を、クロックの補正情報と、軌道の補正情報とともにユーザ局へ送信し、このユーザ局は、受信可能な複数の航法衛星からの測位信号を受信し、これらの測位信号を、マスタ局から送信された電離層による伝搬遅延の補正情報と、クロックの補正情報と、軌道の補正情報とによりそれぞれ補正を行い、ユーザ局の測位を行う。 A positioning signal from the navigation satellite is used to obtain the correction information of the clock of the positioning signal, the correction information of the orbit of the navigation satellite, and the correction information of the propagation delay due to the ionosphere, and the user has the correction information. A master station to be transmitted to the user station, a network that receives positioning signals from navigation satellites to obtain these correction information, and a network connecting a plurality of monitor stations installed at known points and the master station and the plurality of monitor stations In the satellite navigation system, the master station uses the positioning signals from all the navigation satellites that can be received by the monitor station to obtain ionospheric delay amounts that are propagation delays by the ionosphere, and from these ionospheric delay amounts, the user station When creating correction information for propagation delay due to the ionosphere that can be used by the ionosphere, the amount of ionospheric delay collected to create this correction information The ionosphere storm monitor is used to determine whether the ionosphere model is used to create the correction information for the ionosphere, and if it is determined not to be compatible with the ionosphere model, it is collected to create correction information for propagation delay due to the ionosphere. Decrease the number of ionospheric delay data and make another determination with the ionospheric storm monitor. While it is determined that the ionospheric delay data is not compatible with the ionosphere model even if the ionospheric delay data is reduced, the number of ionosphere delay data If it is determined that it is compatible with the ionosphere model, the correction information of the propagation delay due to the ionosphere that can be used by the user station is created from the ionosphere delay amount at this point, Next, the master station transmits the propagation delay correction information by the ionosphere to the user station together with the clock correction information and the orbit correction information. , Receiving positioning signals from a plurality of receivable navigation satellites, and each of these positioning signals by means of ionospheric propagation delay correction information, clock correction information and orbit correction information transmitted from the master station, respectively. Correct and perform positioning of the user station.
この発明の第1の実施例を、図1〜図2に基づいて詳細に説明する。
図1は、この発明の第1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。図2は、この発明の第1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の原理を説明するための模式図であり、(a)はこの発明の測位方法を用いない場合、(b)はこの発明の測位方法を用いた場合の図で、それぞれ電離層嵐により電離層の擾乱の影響を受けた地域において、電離層の補正情報を作成する際に、どの様に影響を受けるか、またこの発明によりどの様に影響を回避するかを示している。
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention and is a schematic diagram for explaining a positioning method in the satellite navigation system of the present invention. FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention and is a schematic diagram for explaining the principle of the positioning method in the satellite navigation system of the present invention. FIG. 2 (a) does not use the positioning method of the present invention. In this case, (b) is a figure when the positioning method of the present invention is used, and how it is affected when creating ionospheric correction information in an area affected by ionospheric disturbances due to ionospheric storms. And how the invention avoids the effects.
図1において、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。
In FIG. 1, 1 (1a, 1b,...) Is a monitor station, and a plurality of locations whose positions are known are for the purpose of improving the positioning accuracy by the positioning signals from the navigation satellite 2 (2a, 2b...). Each is installed at a known point. The monitor station 1 (1a, 1b...) Has a
航法衛星2(2a、2b・・・)は、この実施例ではGPS衛星であり、それぞれGPS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。 The navigation satellite 2 (2a, 2b...) Is a GPS satellite in this embodiment, and detailed orbit information of the GPS satellite itself is stored in two frequencies (L1: 1.6 GHz band / L2: 1.2 GHz band). )
モニタ局1(1a、1b・・・)は、GPS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、受信した測位信号は、ネットワーク3を介してマスタ局4に送信される。
The monitor station 1 (1a, 1b...) Has a two-frequency GPS receiver capable of receiving a positioning signal transmitted from a GPS satellite with two frequencies (L1, L2). The signal is transmitted to the
マスタ局4は、モニタ局で受信した全ての航法衛星からの測位信号を用いて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航法衛星毎の電離層の伝搬遅延の補正情報を求める機能と、この電離層の伝搬遅延の補正情報を用いて、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)における電離層の伝搬遅延の補正情報であるグリッド情報(航法衛星毎)を作成する機能と、電離層遅延量の推定精度を求めることにより、このグリッド情報における電離層の伝搬遅延の補正情報の品質を判定する機能と、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(航法衛星毎)、軌道の補正情報、クロックの補正情報)をユーザ局5へ送信する機能とを少なくとも有している。
The
ユーザ局5は、GPS衛星から送信されている測位信号を受信可能なGPS受信機を有しており、マスタ局4からの補正情報を用いて補正することにより、測位精度を向上可能とする機能を有している。
The
次に、作用動作について、図1〜図2に基づいて説明する。 Next, the operation will be described with reference to FIGS.
モニタ局1(1a、1b・・・)は、航法衛星2(2a、2b・・・)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3を介して、マスタ局4にその測定データを送信する。
The monitor station 1 (1a, 1b...) Receives a positioning signal transmitted from the navigation satellite 2 (2a, 2b...), A signal from a quasi-zenith satellite or a geostationary satellite (not shown), The measurement data is transmitted to the
マスタ局4は、各モニタ局1(1a、1b・・・)の有する2周波型GPS受信機の測定データにより、それぞれのモニタ局1(1a、1b・・・)における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1 11)とともに、航法衛星の軌道の補正情報を作成し(図1 12)、次いで、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1 13)。このマスタ局4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。
The
そして、マスタ局4は、これらの電離層遅延量を用いて、電離層遅延量の推定に用いる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の推定を行い、その補正情報であるグリッド情報を作成する(図1 14(14a、14b・・・))。このグリッド情報を作成する際に、現実の電離層の状態が電離層モデルと適合しているか電離層嵐モニタアルゴリズム(以下、単に電離層嵐モニタと記す。)により判定される(図1 17)。この電離層嵐モニタが作動した場合、即ち、電離層嵐モニタが異常ありと判定した場合には、補正情報の作成に用いる電離層遅延量のデータ数を減らして(図1 18)、モデルパラメータを再度計算する。このデータ数を減らして再計算されたモデルパラメータを、電離層嵐モニタで再度判定し(図1 17)、それでもまだ「異常あり」と判定された場合には、さらに補正情報の作成に用いる電離層遅延量のデータを減らして(図1 18)モデルパラメータを再計算するということを繰り返す。電離層嵐モニタが作動しなかった場合、即ち、電離層嵐モニタが「異常なし」と判定した場合には、この時点のモデルパラメータを用いてIGPにおける電離層遅延量が求められ、グリッド情報が作成される。このようにして、すべてのIGPについてグリッド情報を作成する。なお、この実施例では、このグリッド情報は、ユーザ局5向けに放送するために、精度を粗くして情報量を抑えている。
Then, the
このようにして作成されたグリッド情報は、マスタ局4で作成された他の補正情報(航法衛星の軌道の補正情報、航法衛星のクロック補正情報等)とともに、マスタ局4からユーザ局5へ向けて放送される(図1 15)。ユーザ局5は、受信したこれらの補正情報で補正処理を行う(図1 16)ことにより、測位精度を向上させることが出来る。
The grid information created in this way is transmitted from the
ここで、各IGPにおけるグリッド情報を作成する際のこの発明の原理について、IGPの一つを例にとって、図1〜図2を用いて詳細に説明する。図2において、図の中心はグリッド情報を作成する対象となるIGPの地点21の位置を示している。このIGPにおけるモデルパラメータを計算する際、各モニタ局1(1a、1b・・・)における電離層遅延量のデータの内、22は計算に使用するデータ(●の部分)を示し、23は計算に使用しないデータ(○の部分)を示している。また、図2において、24は計算に使用するデータ22を収集する際に設定される収集範囲の最小範囲、25は最大範囲、26はデータを収集する範囲である。27は、電離層嵐による電離層の擾乱の影響を受けている領域、28は、電離層の擾乱の影響を受けている測定データ群であり、この発明を適用することによりモデルパラメータの計算に使用しなくなった測定データ群、即ち、減らされた測定データ群である。
Here, the principle of the present invention when creating grid information in each IGP will be described in detail with reference to FIGS. In FIG. 2, the center of the figure indicates the position of the
まず、各モニタ局1(1a、1b・・・)における測定データ(航法衛星2(2a、2b・・・)からの測位信号)から求められた各モニタ局1(1a、1b・・・)における電離層遅延量のデータの中から、IGPの地点21に近い地点のモニタ局1(1a、1b・・・)の電離層遅延量のデータから近い順に収集する。この収集するデータ数は、安全上の観点から最大の30個になるように収集される。収集範囲の最小範囲24内のデータが、30に満たない場合には、収集範囲の最大範囲25を超えない範囲で収集範囲26を拡げてデータが30個になるように収集される。なお、この実施例では、収集範囲の最小範囲24はIGPの地点21を中心に半径800(km)、最大範囲25は半径2100(km)となっている。
First, each monitor station 1 (1a, 1b...) Obtained from the measurement data (positioning signal from the navigation satellite 2 (2a, 2b...)) At each monitor station 1 (1a, 1b...). Are collected in ascending order from the ionospheric delay data of the monitor station 1 (1a, 1b,...) At a location close to the
次に、マスタ局4では、収集されたデータ22を用いて、電離層モデルに基づいてモデルパラメータを求め、このモデルパラメータによりIGPの地点21における電離層遅延量の推定を行うとともに、電離層遅延量の推定精度を求める。また、この推定されたIGPにおける電離層遅延量により、その補正情報であるグリッド情報が作成される。ユーザ局5へ放送されるグリッド情報には、残差、即ち、このグリッド情報を作成するために用いたIGPの地点21における電離層遅延量の推定精度に関する情報も含まれており、この推定精度に関する情報も併せてユーザ局5へ放送される。
Next, the
このグリッド情報を作成する際には、マスタ局4では、現実の電離層の状態が計算に用いた電離層モデルと適合しているか否かが電離層嵐モニタにより判定される。この電離層嵐モニタは、電離層モデルによりモデルパラメータを求める際、この計算に用いる測定データ、即ち、計算に用いるモニタ局1(1a、1b・・・)の電離層遅延量のデータを収集する収集範囲26において、測位データが電離層嵐による擾乱の影響を受けているか否かを判定するために用いられているものである。この実施例では、電離層嵐モニタには、カイ2乗検定が用いられ、収集範囲26における測定データ22の分布が理論的な値の分布とほぼ同じか判定しており、異なる場合には「異常あり」と出力して作動するように構成されている。
When creating this grid information, the
電離層嵐モニタが作動した場合、即ち、「異常あり」と出力された場合には、図2(a)に示すように、測定データの収集範囲において、電離層嵐による電離層の擾乱の影響を受けた領域27の測定データが含まれている(図2(b)28)ため、理論的な値の分布から外れる測定データが存在していることになる。従って、電離層嵐モニタが作動して「異常あり」と出力された場合、モデルパラメータの計算に用いる電離層モデルに対して、収集した測定データの一部または全部が適合していないので、モデルパラメータが異常となる。この異常なモデルパラメータにより、推定精度の悪いグリッド情報が作成される。従って、グリッド情報を作成するのに用いたIGPにおける電離層遅延量の推定精度が悪いとして(この実施例では、推定精度に関する情報を最大にセットして)、グリッド情報に併せてユーザ局5へ送信していた。
When the ionospheric storm monitor is activated, that is, when “abnormal” is output, as shown in FIG. 2A, the ionospheric storm is affected by the ionospheric storm in the measurement data collection range. Since the measurement data of the
そこで、この発明では、電離層嵐モニタが作動した場合、計算に用いる測定データの収集範囲26を狭めるようにIGPから遠い順に収集した測定データを減らして、計算に用いる測定データの数を減らす(図1 18)。このデータ数の減った測定データを用いて再度電離層モデルに基づいてモデルパラメータを求め、電離層嵐モニタにより再度判定させる(図1 17)ように構成されている。再度判定してもまだ電離層嵐モニタが作動する場合には、さらに測定データを減らして(図1 18)同様にモデルパラメータを求め、電離層嵐モニタにて再度判定させる(図1 17)ということを繰り返すように構成されている。
Therefore, in the present invention, when the ionospheric storm monitor is activated, the measurement data collected in order of distance from the IGP is reduced so as to narrow the measurement
このようにして、測定データのデータ数を減らした結果、電離層嵐モニタが作動しなかった場合、即ち、電離層嵐モニタが「異常なし」と判定した場合には、図2(b)に示すように、測定データを減らしたことにより電離層嵐による電離層の擾乱の影響を受けた領域の測定データ28が含まれなくなり、正常なモデルパラメータにより、推定精度の良いグリッド情報が作成される。即ち、電離層嵐モニタが「異常なし」と判定した場合、モデルパラメータの計算に用いる電離層モデルに対して適合しない測定データが取り除かれ、モデルパラメータが正常となり、この時点での電離層遅延量からグリッド情報を作成しているので、推定精度の良いグリッド情報を作成出来る。
When the ionospheric storm monitor does not operate as a result of reducing the number of measurement data in this manner, that is, when the ionospheric storm monitor determines that “no abnormality”, as shown in FIG. In addition, the
なお、この実施例では、電離層嵐モニタが作動した場合において、測定データを減らす際の収集範囲26を狭める範囲について、制限を設けている。この実施例では、モデルパラメータを求めるために収集した測定データが30個になった時の収集範囲若しくは収集範囲の最大範囲25の何れか狭い方の範囲から起算して、狭める範囲が半径で600(km)以下となるように制限している。しかしながら、これに限定されることはなく、例えば収集範囲の最小範囲24まで狭めることが出来るように構成しても良い。
In this embodiment, when the ionospheric storm monitor is activated, there is a restriction on the range for narrowing the
また、電離層嵐モニタが作動した場合に、減らすデータ数についても制限を設けている。この実施例では、減らすデータ数が10個を超えない範囲までに制限している。しかしながら、これに限定されることはなく、例えば、減らすデータ数が10個を超えてもそのまま処理を続行可能となるように構成し、最終的に収集する最小のデータ数である10個になるまでデータ数を減らすことが出来るように構成しても良い。 There is also a limit on the number of data to be reduced when the ionospheric storm monitor is activated. In this embodiment, the number of data to be reduced is limited to a range not exceeding 10. However, the present invention is not limited to this. For example, the configuration is such that even if the number of data to be reduced exceeds 10, the processing can be continued as it is, and finally the minimum number of data to be collected is 10. You may comprise so that the number of data can be reduced.
なお、この実施例において、電離層嵐モニタが作動した場合、データを減らす段階で、下限まで収集範囲を狭める、若しくは、下限までデータ数を減らしてもなお電離層嵐モニタが作動する場合には、この発明における測定データを減らして電離層嵐モニタで再判定するという一連の処理を破棄し、グリッド情報を作成する際に収集した30個の測定データを用いて、電離層モデルに基づいてモデルパラメータを求め、このモデルパラメータによりIGPにおける電離層遅延量の推定を行ってグリッド情報を作成する。このグリッド情報は、電離層嵐モニタが作動した状態で作成されたものであるので、推定精度が悪いグリッド情報である。このグリッド情報とともにユーザ局5へ放送される電離層遅延量の推定精度に関する情報は、推定精度が悪い、即ち、推定精度に関する情報を最大にセットされたものとなっている。
In this embodiment, when the ionospheric storm monitor is activated, the ionospheric storm monitor is still activated even if the data is reduced to the lower limit or the collection range is narrowed to the lower limit or the number of data is reduced to the lower limit. Discarding a series of processes of reducing the measurement data in the invention and re-determining with the ionospheric storm monitor, using 30 measurement data collected when creating grid information, obtaining model parameters based on the ionosphere model, By using this model parameter, the ionospheric delay amount in the IGP is estimated to generate grid information. Since this grid information is created with the ionospheric storm monitor in operation, it is grid information with poor estimation accuracy. The information regarding the estimation accuracy of the ionospheric delay amount broadcasted to the
また、この実施例では、電離層嵐モニタが作動した場合に、測定データを減らす際には、対象となるIGPから遠い順に減らすようにしているが、赤道に近い測定データから緯度が低い順に減らすようにしても良い。上述したように、日本国内の南方の地域、特に九州以南では、電離層の変動が大きい。これは電離層嵐による電離層の擾乱のためで、このような日本国内の南方の地域、換言すれば、低緯度の地域では、電離層嵐による電離層の擾乱が発生する蓋然性が高い。従って、このような電離層の擾乱の影響を受けやすい地点の測定データ、即ち、低緯度の地点の測定データから順に減らすようにしていけばより効率の良い効果が得られる。 In this embodiment, when the ionospheric storm monitor is activated, when the measurement data is reduced, the measurement data is reduced in order of increasing distance from the target IGP. Anyway. As described above, the ionospheric fluctuations are large in the southern region of Japan, particularly in the south of Kyushu. This is due to ionospheric disturbances caused by ionospheric storms, and there is a high probability that ionospheric disturbances due to ionospheric storms will occur in areas south of Japan, in other words, in low latitude areas. Therefore, a more efficient effect can be obtained if the measurement data at points susceptible to the influence of the ionospheric disturbance, that is, the measurement data at the low latitude points are sequentially reduced.
この発明の第2の実施例を、図3に基づいて詳細に説明する。
図3は、この発明の効果を示すもので、各IGPにおける電離層遅延量の推定結果を示すヒストグラムである。
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 3 shows the effect of the present invention, and is a histogram showing the estimation result of the ionospheric delay amount in each IGP.
この発明の第2の実施例は、この発明の効果を確認するために発明者が行ったシミュレーション及びその結果について説明する。なお、第1の実施例と同じ部分については、同一名称、同一番号を用い、その説明を省略する。 In the second embodiment of the present invention, a simulation performed by the inventor to confirm the effect of the present invention and the result thereof will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same names and the same numbers, and the description thereof is omitted.
発明者は、日本周辺におけるSBASを想定する目的で、13局のモニタ局を配置した場合に、(1)従来の方式、(2)この発明による方式で電離層による伝搬遅延の補正情報を作成した際に電離層遅延量の推定結果がどのようになるか、即ち、各IGPにおける電離層遅延量の推定精度に関する情報がどのようになるかについてシミュレーションを行った。このシミュレーション結果を図3に示す。 The inventor created correction information for propagation delay due to the ionosphere with (1) the conventional method and (2) the method according to the present invention when 13 monitor stations were arranged for the purpose of assuming SBAS around Japan. At this time, simulation was performed to determine what the ionospheric delay amount estimation result would be, that is, what would be the information regarding the estimation accuracy of the ionospheric delay amount in each IGP. The simulation result is shown in FIG.
図3において、横軸はGIVE値のインデックス(GIVEI:Grid Ionospheric Vertical Error Index)を示し、縦軸はこのGIVEIの相対頻度(Relative Frequency)、即ち、GIVEIの出現頻度を示している。また、図3において、黒色のバーは(1)従来の方式の場合、白色のバーは(2)この発明による方式の場合の結果を示し、この発明の方式の適用前後におけるGIVE値のインデックスの出現頻度をそれぞれ示している。 In FIG. 3, the horizontal axis represents an index of GIVE values (GIVEI: Grid Ionical Vertical Error Index), and the vertical axis represents the relative frequency (relative frequency) of GIVEI, that is, the frequency of appearance of GIVEI. In FIG. 3, the black bar indicates the results of (1) the conventional method, and the white bar indicates the result of (2) the method according to the present invention. The index of the GIVE value before and after the application of the method of the present invention is shown. The frequency of appearance is shown respectively.
GIVE(Grid Ionospheric Vertical Error)値は、各IGPにおける電離層遅延量の残差、即ち、各IGPにおける電離層遅延量の推定誤差であり、このGIVE値をインデックスとして求めたのがGIVEIである。このGIVEIは、実施例1で述べた推定精度に関する情報であり、ユーザ局へ向けて放送する電離層遅延量の補正情報に付属して放送される4bitの値の情報である。GIVEIは、4bitの値であるが、GIVEI=15、即ち、インデックス15は、「使用不可」を意味する値である。実施例1で述べた電離層嵐モニタが作動した際にセットする最大値は、GIVEI=14、即ち、インデックス14となっている。
A GIVE (Grid Ionospheric Vertical Error) value is a residual of the ionospheric delay amount in each IGP, that is, an estimation error of the ionospheric delay amount in each IGP, and the GIVEI is obtained using this GIVE value as an index. This GIVEI is information related to the estimation accuracy described in the first embodiment, and is information on a 4-bit value broadcast accompanying the ionospheric delay amount correction information broadcast to the user station. GIVEI is a 4-bit value, but GIVEI = 15, that is, the
また、図3において、(2)この発明による方式の場合の結果は、収集範囲を狭める範囲が半径で600(km)以下となるように制限してこの発明を適用した場合の結果を示している。 Further, in FIG. 3, (2) the result in the case of the method according to the present invention shows the result when the present invention is applied with the radius of the collection range being limited to 600 (km) or less. Yes.
この図3から明らかであるように、(1)従来の方式に対し、(2)この発明による方式によるインデックス14の出現頻度は大きく減少し、逆にインデックス11〜13の出現頻度は増加している。このことから、この発明の適用により、インデックス14の出現頻度が大きく減少しており、この減少分がインデックス11〜13に移動している様子が分かる。このことは、即ち、この発明の適用により、電離層遅延量の推定誤差が減少しているので、測位精度が減少していることを示している。従って、この発明の適用により、測位精度を改善し、精度良い推定を行うことが出来る。
As is apparent from FIG. 3, (1) compared to the conventional method, (2) the frequency of appearance of the
この発明による衛星航法システムにおける補正方法は、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。 The correction method in the satellite navigation system according to the present invention can be used for a positioning system of a moving body, 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.
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、現時点では九州以南における測位精度が十分ではなく、この改善が大きな課題となっているが、この地域において利用可能である。 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, positioning accuracy in the south of Kyushu is not sufficient at present, and this improvement is a major issue, but it can be used in this region.
さらに、次期MSASは、垂直誘導機能を付加する計画がある。垂直誘導機能の付加は、6年後に想定されていることから、電離層伝搬遅延の補正情報生成方式の改良によるアベイラビリティの改善は急務となっており、この発明が利用される可能性は大きい。 Furthermore, the next MSAS has a plan to add a vertical guidance function. Since the addition of the vertical guidance function is assumed six years later, it is an urgent need to improve availability by improving the correction information generation method for the ionospheric propagation delay, and the present invention is highly likely to be used.
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
17 電離層嵐モニタ
26 収集範囲
1 (1a, 1b...) Monitor station 2 (2a, 2b...)
Claims (14)
前記これらの補正情報を求めるために、前記航法衛星からの測位信号を受信し、既知点に設置された複数のモニタ局と、
前記マスタ局と前記複数のモニタ局を結ぶネットワークとからなる衛星航法システムにおいて、
前記マスタ局は、前記モニタ局において受信可能な全ての航法衛星からの測位信号を用いて電離層による伝搬遅延である電離層遅延量を求め、
これらの電離層遅延量から、ユーザ局が利用可能な電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する際に、この補正情報を作成するために収集した前記電離層遅延量が、前記電離層による伝搬遅延の補正情報の作成に用いる電離層モデルに適合しているか否かを電離層嵐モニタで判定し、
前記電離層モデルに適合していないと判定した場合、前記電離層による伝搬遅延の補正情報を作成するために収集した前記電離層遅延量のデータ数を減らして、前記電離層嵐モニタで再度判定するとともに、前記電離層遅延量のデータを減らしても前記電離層モデルに適合していないと判定されている間は、前記電離層遅延量のデータ数を更に減らしてから再度判定することを繰り返し、
前記電離層モデルに適合していると判定した場合、この時点での電離層遅延量から、ユーザ局が利用可能な電離層による伝搬遅延の補正情報を作成し、
次いで、前記マスタ局は、前記電離層による伝搬遅延の補正情報を、前記クロックの補正情報と、前記軌道の補正情報とともにユーザ局へ送信し、
このユーザ局は、受信可能な複数の航法衛星からの測位信号を受信し、これらの測位信号を、前記マスタ局から送信された前記電離層による伝搬遅延の補正情報と、前記クロックの補正情報と、前記軌道の補正情報とによりそれぞれ補正を行い、前記ユーザ局の測位を行うこと
を特徴とする衛星航法システムにおける測位誤差の補正方法。 Based on the positioning signal from the navigation satellite, the correction information of the clock of the positioning signal, the correction information of the orbit of the navigation satellite, and the correction information of the propagation delay due to the ionosphere are obtained, and the correction information is received by the receiver that the user has. A master station that transmits to a user station;
In order to obtain the correction information, a positioning signal is received from the navigation satellite, and a plurality of monitor stations installed at known points;
In a satellite navigation system comprising a network connecting the master station and the plurality of monitor stations,
The master station obtains an ionospheric delay amount that is a propagation delay by the ionosphere using positioning signals from all navigation satellites that can be received by the monitor station,
From these ionospheric delay amounts, when creating correction information for propagation delay due to the ionosphere that can be used by the user station, the ionospheric delay amount collected to create this correction information is the correction information for propagation delay due to the ionosphere. The ionosphere storm monitor determines whether the ionosphere model used to create the
When it is determined that the ionosphere model is not adapted, the ionosphere delay amount collected to create the propagation delay correction information by the ionosphere is reduced, and the ionosphere storm monitor determines again, and While it is determined that the ionospheric delay amount data is reduced and the ionosphere model is not adapted to the ionosphere delay amount, the number of data of the ionospheric delay amount is further reduced and then it is determined again.
If it is determined that the ionosphere model is met, the ionospheric delay amount at this point is used to create correction information for propagation delay due to the ionosphere available to the user station,
Then, the master station transmits the propagation delay correction information by the ionosphere to the user station together with the clock correction information and the orbit correction information,
This user station receives positioning signals from a plurality of receivable navigation satellites, and these positioning signals are transmitted from the master station, the propagation delay correction information by the ionosphere, the clock correction information, A method for correcting a positioning error in a satellite navigation system, wherein correction is performed based on the correction information of the orbit and positioning of the user station is performed.
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の補正方法。 The positioning error correction method in the satellite navigation system according to claim 1, wherein the ionospheric storm monitor performs determination using chi-square test.
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の補正方法。 3. The method according to claim 1, wherein when the ionospheric delay amount data is reduced, the ionosphere delay amount data is decreased in order from the ionospheric delay amount data at a point far from a point where the propagation delay correction information by the ionosphere is created. A method for correcting a positioning error in the satellite navigation system according to claim 1.
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の補正方法。 3. The positioning in the satellite navigation system according to claim 1, wherein when the ionospheric delay amount data is reduced, the ionospheric delay amount data at a point close to the equator is reduced in descending order of latitude. Error correction method.
を特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差の補正方法。 When reducing the data of the ionospheric delay amount, the collection range whose radius is the distance from the point where the correction information of the propagation delay caused by the ionosphere is created to the farthest point is reduced to a range narrowed by reducing the data. An upper limit is provided. The positioning error correction method in the satellite navigation system according to any one of claims 1 to 3.
を特徴とする請求項1〜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の補正方法。 The method for correcting a positioning error in a satellite navigation system according to any one of claims 1 to 5, wherein when the ionospheric delay amount data is reduced, an upper limit is set for the number of data to be reduced.
を特徴とする請求項1〜請求項6の何れかに記載の衛星航法システムにおける測位誤差の補正方法。 The positioning error in the satellite navigation system according to any one of claims 1 to 6, wherein the correction information of the propagation delay due to the ionosphere is information for each grid point created every 5 degrees longitude and latitude. Correction method.
前記これらの補正情報を求めるために、前記航法衛星からの測位信号を受信し、既知点に設置された複数のモニタ局と、
前記マスタ局と前記複数のモニタ局を結ぶネットワークとからなる衛星航法システムにおいて、
前記マスタ局は、前記モニタ局において受信可能な全ての航法衛星からの測位信号を用いて電離層による伝搬遅延である電離層遅延量を求める機能と、
これらの電離層遅延量から、ユーザ局が利用可能な電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する際に、この補正情報を作成するために収集した前記電離層遅延量が、前記電離層による伝搬遅延の補正情報の作成に用いる電離層モデルに適合しているか否かを判定する機能を有する電離層嵐モニタと、
前記電離層モデルに適合していないと判定した場合、前記電離層による伝搬遅延の補正情報を作成するために収集した前記電離層遅延量のデータ数を減らして、前記電離層嵐モニタで再度判定するとともに、前記電離層遅延量のデータを減らしても前記電離層モデルに適合していないと判定されている間は、前記電離層遅延量のデータ数を更に減らしてから再度判定することを繰り返す機能と、
前記電離層モデルに適合していると判定した場合、この時点での電離層遅延量から、ユーザ局が利用可能な電離層による伝搬遅延の補正情報を作成する機能と、
前記電離層による伝搬遅延の補正情報を、前記クロックの補正情報と、前記軌道の補正情報とともにユーザ局へ送信する機能とを有し、
前記ユーザ局は、受信可能な複数の航法衛星からの測位信号を受信する機能と、これらの測位信号を、前記マスタ局から送信された前記電離層による伝搬遅延の補正情報と、前記クロックの補正情報と、前記軌道の補正情報とによりそれぞれ補正を行い、前記ユーザ局の測位を行う機能とを有すること
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。 Based on the positioning signal from the navigation satellite, the correction information of the clock of the positioning signal, the correction information of the orbit of the navigation satellite, and the correction information of the propagation delay due to the ionosphere are obtained, and the correction information is received by the receiver that the user has. A master station that transmits to a user station;
In order to obtain the correction information, a positioning signal is received from the navigation satellite, and a plurality of monitor stations installed at known points;
In a satellite navigation system comprising a network connecting the master station and the plurality of monitor stations,
The master station has a function of obtaining an ionospheric delay amount that is a propagation delay by the ionosphere using positioning signals from all navigation satellites that can be received by the monitor station;
From these ionospheric delay amounts, when creating correction information for propagation delay due to the ionosphere that can be used by the user station, the ionospheric delay amount collected to create this correction information is the correction information for propagation delay due to the ionosphere. An ionospheric storm monitor having a function of determining whether or not the ionosphere model is used to create
When it is determined that the ionosphere model is not adapted, the ionosphere delay amount collected to create the propagation delay correction information by the ionosphere is reduced, and the ionosphere storm monitor determines again, and While it is determined that the ionosphere delay amount data is not adapted to the ionosphere model even if the ionosphere delay amount data is reduced, the function of repeating the determination again after further reducing the number of data of the ionosphere delay amount, and
When it is determined that the ionosphere model is adapted, from the ionospheric delay amount at this point, a function of creating propagation delay correction information by the ionosphere available to the user station,
A function of transmitting propagation delay correction information by the ionosphere to the user station together with the clock correction information and the orbit correction information,
The user station has a function of receiving positioning signals from a plurality of receivable navigation satellites, a correction information of propagation delay due to the ionosphere transmitted from the master station, and a correction information of the clock. And a correction function for the positioning error in the satellite navigation system. The apparatus corrects the positioning error in the satellite navigation system.
を特徴とする請求項8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 8, wherein the ionospheric storm monitor has a function of performing a determination using a chi-square test.
を特徴とする請求項8〜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装置。 When the master station reduces the ionospheric delay amount data, the master station has a function of decreasing in order from the ionospheric delay amount data at a point far from the point where the propagation delay correction information by the ionosphere is created. The apparatus which correct | amends the positioning error in the satellite navigation system in any one of Claims 8-9.
を特徴とする請求項8〜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装置。 The master station has a function of reducing the ionospheric delay amount data from the ionospheric delay amount data at a point close to the equator in order of increasing latitude when reducing the ionospheric delay amount data. The device which corrects the positioning error in the satellite navigation system described in 1.
を特徴とする請求項8〜請求項10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。 When the master station reduces the ionospheric delay amount data, the collection range narrowed by reducing the data for the collection range having a radius from the point where the propagation delay correction information by the ionosphere is created to the farthest point is reduced. The apparatus for correcting a positioning error in a satellite navigation system according to any one of claims 8 to 10, wherein the apparatus has a function of setting an upper limit in a range to be narrowed.
を特徴とする請求項8〜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 positioning error in the satellite navigation system according to any one of claims 8 to 12, wherein the master station has a function of setting an upper limit to the number of data to be reduced when the ionospheric delay amount data is reduced. Device to correct.
を特徴とする請求項8〜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 positioning error in the satellite navigation system according to any one of claims 8 to 13, wherein the correction information of the propagation delay due to the ionosphere is information for each grid point created every 5 degrees longitude and latitude. Device to correct.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017170437A JP6440217B1 (en) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | Method and apparatus for correcting positioning error in satellite navigation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017170437A JP6440217B1 (en) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | Method and apparatus for correcting positioning error in satellite navigation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6440217B1 true JP6440217B1 (en) | 2018-12-19 |
JP2019045384A JP2019045384A (en) | 2019-03-22 |
Family
ID=64668479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017170437A Active JP6440217B1 (en) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | Method and apparatus for correcting positioning error in satellite navigation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6440217B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020134378A (en) * | 2019-02-22 | 2020-08-31 | 日本電気株式会社 | Ionosphere delay amount estimated error arithmetic unit, ionosphere delay amount estimated error arithmetic method and program |
JPWO2020202476A1 (en) * | 2019-04-02 | 2021-10-14 | 三菱電機株式会社 | Information processing equipment, information processing methods and information processing programs |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7278511B2 (en) * | 2021-01-29 | 2023-05-19 | 三菱電機株式会社 | Waveform estimation device, ionospheric delay amount estimation system, waveform estimation method, and waveform estimation program |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015138021A (en) * | 2014-01-25 | 2015-07-30 | 国立研究開発法人 電子航法研究所 | Method of correcting positioning error in satellite navigation system and equipment therefor |
WO2015145719A1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | 三菱電機株式会社 | Positioning device |
WO2017013874A1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | 日本電気株式会社 | Positioning device, positioning system, and positioning method |
JP2017129555A (en) * | 2016-01-23 | 2017-07-27 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | Positioning error correcting method, and device for the same, for use in satellite navigation systems |
-
2017
- 2017-09-05 JP JP2017170437A patent/JP6440217B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015138021A (en) * | 2014-01-25 | 2015-07-30 | 国立研究開発法人 電子航法研究所 | Method of correcting positioning error in satellite navigation system and equipment therefor |
WO2015145719A1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | 三菱電機株式会社 | Positioning device |
WO2017013874A1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | 日本電気株式会社 | Positioning device, positioning system, and positioning method |
JP2017129555A (en) * | 2016-01-23 | 2017-07-27 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | Positioning error correcting method, and device for the same, for use in satellite navigation systems |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020134378A (en) * | 2019-02-22 | 2020-08-31 | 日本電気株式会社 | Ionosphere delay amount estimated error arithmetic unit, ionosphere delay amount estimated error arithmetic method and program |
JP7302196B2 (en) | 2019-02-22 | 2023-07-04 | 日本電気株式会社 | Ionospheric delay amount estimation error calculation device, ionospheric delay amount estimation error calculation method and program |
JPWO2020202476A1 (en) * | 2019-04-02 | 2021-10-14 | 三菱電機株式会社 | Information processing equipment, information processing methods and information processing programs |
JP7016448B2 (en) | 2019-04-02 | 2022-02-04 | 三菱電機株式会社 | Information processing equipment, information processing methods and information processing programs |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019045384A (en) | 2019-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5305413B2 (en) | Method and apparatus for correcting positioning error in satellite navigation system | |
CN110058287B (en) | Low-orbit satellite orbit determination method, device and system | |
EP3035080B1 (en) | Navigation satellite system positioning involving the generation of correction information | |
Geng et al. | Triple-frequency GPS precise point positioning with rapid ambiguity resolution | |
US8456353B2 (en) | Method and system for determining clock corrections | |
RU2608763C2 (en) | Advanced timing and time transfer for satellite constellations using crosslink ranging and accurate time source | |
JP5122066B2 (en) | Method and apparatus for evaluating integrity of operation of data processing system using product limit | |
AU2014388689B2 (en) | Positioning device | |
US20140077991A1 (en) | Enhanced broadcast ephemeris for high accuracy assisted gps positioning | |
JP6440217B1 (en) | Method and apparatus for correcting positioning error in satellite navigation system | |
JP2007093513A (en) | Data transmitting device, data transmitting method, and positioning device | |
CN107861131A (en) | The acquisition methods and system of a kind of wrong path footpath ionosphere delay | |
JP2007171082A (en) | Ionosphere delay correction method, ionosphere delay correction system, earth station, and mobile station | |
JP5818178B2 (en) | Method and apparatus for correcting positioning error in satellite navigation system | |
JP2008122100A (en) | Ionosphere electron density computing apparatus | |
CN112286038A (en) | Common-view time synchronization method and device for Beidou satellite navigation | |
Park et al. | Effect of outlier removal from temporal ASF corrections on multichain Loran positioning accuracy | |
JP6332874B2 (en) | Method and apparatus for correcting positioning error in satellite navigation system | |
CN110794433B (en) | Vector ionosphere delay correction method based on Beidou system | |
JP6753400B2 (en) | Positioning equipment, positioning system and positioning method | |
CN106814376B (en) | Rapid and accurate centimeter-level single-point positioning method | |
EP3475730B1 (en) | Method, apparatus and computer-readable medium for reducing tropospheric effects in gnss positioning | |
CN105353385A (en) | ARAIM nominal bias evaluation method and device based on Beidou three frequency points | |
JP2016090567A (en) | Systems and methods for maintaining minimum operational requirements of ground-based augmentation system | |
KR101642094B1 (en) | METHOD FOR PERFORMING TIME SYNCHRONIZATION OF low earth orbit satellites AND APPARATUS THEREOF |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181023 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181115 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6440217 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |