JP6545273B2 - 測位衛星選択装置、測位情報発信装置および測位システム - Google Patents
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Description
従来の測位システムは、時刻毎の独立した評価に基づいて各時刻での衛星の組み合わせを決定する。このため、評価の対象となる測位衛星の数に対して選択される衛星数が少ない場合には、組み合わせの時間的な変化が顕著になり、端末側の測位フィルタで個々の衛星を継続して利用できない。特に、搬送波位相観測量を用いたリアルタイムキネマティック測位(RTK:Real Time Kinematic)や精密単独測位(PPP:Precise Point Positioning)では、観測誤差の大きさに対して個々の衛星信号の継続利用時間が短い場合には、誤差のランダム成分のため搬送波位相アンビギュイティ(波長の整数倍の不定性)が決定できず、高精度な搬送波位相観測量を活かしたセンチメータ級測位を行うことができない。
図において、測位用アンテナ151は、測位衛星10、11の信号を受ける。受信データ復調部152は、測位用アンテナ151で受けた信号を増幅、周波数変換などを行いAD変換してデジタル化し、コード復調等を行う。受信データ復調部152の信号を受けた演算処理部153は、航法情報の復調、衛星軌道演算、位置演算などの演算を行う。記憶部154は、演算を行う際の一時的なデータの保存、または選択組合せリストなどデータ保存を行う。出力部155は、演算処理部153で演算した結果、または記憶部154に保存されたデータを演算処理部153の指示によって、外部に出力する。この出力は、ディスプレイなどの表示装置への出力、信号としてインタフェースを介して外部機器へ情報を提供する。出力には、地図上への位置の表示も含まれる。
(1)測位衛星pを割当てた時刻tより時間間隔1単位前の時刻(t+dt−1)(単位は、選択組組合せを決める時間間隔を1とする単位)が、開始時刻より後であること
(2)時刻(t+dt−1)で測位衛星pが可視であること
(3)時刻tと時刻(t+dt−1)との差分dt−1が、最短選択時間tshortestの半分以下であること
(4)時刻(t+dt−1)に、既に割り当てられた測位衛星数が、同時に選択する測位衛星数の上限未満であることのすべての条件を満たすか否かを判断する。
(5)測位衛星を割り当てた時刻より1つ後ろの時刻(t+dt+1)が終了時刻より前であること
(6)時刻(t+dt+1)で、測位衛星pが可視であること
(7)時刻(t+dt+1)で、既に割り当てられた測位衛星数が、同時に選択する測位衛星数の上限未満であることのすべての条件を満たすか否かを判断する。
(8)1つ前の時刻(t+dt−1)が開始時刻より後であること
(9)時刻(t+dt−1)で、測位衛星pが可視であること
(10)時刻(t+dt−1)と割り当てた最も後ろの時刻tendとの差が、最短選択時間tshortest以下であること
(11)時刻(t+dt-1)既に割り当てられた測位衛星数が、同時に選択する測位衛星数の上限未満であることのすべての条件を満たすか否かを判断する。
(1)選択衛星の割当てを求める開始時刻tstartから終了時刻tendまでの間に、選択された衛星数が上限未満の時刻があること
(2)上記(1)で選択された衛星の数が上限未満の時刻のうち、未選択の可視の衛星があること
の条件を満たす場合には、ステップS25へ処理を移す。ステップS24は、上記条件(1)(2)満たさない場合には、ステップS26へ処理を移す。
(1)選択衛星の割当てを求める現時刻から修正時間tmodifyまでの間に、選択された衛星数が上限未満の時刻があること
(2)上記(1)で選択された衛星の数が上限未満の時刻のうち、未選択の可視の衛星があること
の条件を満たす場合(ステップS44;YES)には、ステップS45へ処理を移す。ステップS44は、上記条件(1)(2)満たさない場合には、ステップS46へ処理を移す。
上記実施の形態1は、測位装置30が、測位衛星11の選択組合せを求めて、測位対象20の位置を測位する。これに対して、本実施の形態2は、測位衛星からの測位データを受信して受信情報を発信する正確な位置が判明している基準局からの情報を用いて、測位対象の位置を安定して測位する測位システムについて述べる。
測位データ取得部111は、基準局40から、各測位衛星10,11の測位データを取得する。測位データの取得には、インターネット等の回線を使用すれば良い。取得する測位データは、本実施の形態1と同様に、各測位衛星10,11に対する距離観測値と測位衛星10,11の航法情報である。ただし、測位データは、広いエリアで補正データを有効とするため、複数の基準局40から取得しても良い。例えば、日本であれば、基準局40は、全国約1300点存在するから、これらの基準局から取得しても良い。
Claims (17)
- 複数の測位衛星から発信される信号から測位対象の位置での測位に用いる時刻ごとの前記測位衛星の選択組合せを求める測位衛星選択装置において、
複数の前記測位衛星の航法情報および距離観測値を含む測位データを取得する測位データ取得部と、
前記測位データの前記航法情報から前記測位衛星の時刻ごとの衛星位置を算出する衛星位置算出部と、
前記測位データの品質を評価した品質評価値を求める品質評価部と、
前記測位衛星が時間的に連続して選択される最短時間である最短選択時間を前記品質評価値が悪いほど長い値に設定する最短時間指定部と、
選択される測位衛星の最小の数を4機とし、各時刻で仰角の高い順に測位衛星を割り当てることで、前記最短選択時間で選択することを条件として時刻ごとの前記測位衛星の選択組合せを求め、選択された衛星数が上限未満で、選択された測位衛星による劣化指数DOPが最も劣化する時刻にて、劣化指数DOPが最良となるように未選択の測位衛星を選択して追加し、さらに当該時刻の前または後に隣接する周辺時刻で当該測位衛星が可視であれば当該測位衛星を選択し当該測位衛星を前記最短選択時間で選択する計画立案部と
を備えた測位衛星選択装置。 - 前記計画立案部は、既に割り当てた最も後ろの時刻から最も前の時刻までの間の時間が前記最短選択時間より短い前記測位衛星を前記間の時間より前の時間に前記測位衛星を追加選択する請求項1に記載の測位衛星選択装置。
- 複数の測位衛星から発信される信号から測位対象の位置での測位に用いる時刻ごとの前記測位衛星の選択組合せを求める測位衛星選択装置において、
複数の前記測位衛星の航法情報および距離観測値を含む測位データを取得する測位データ取得部と、
前記測位データの前記航法情報から前記測位衛星の時刻ごとの衛星位置を算出する衛星位置算出部と、
前記測位データの品質を評価した品質評価値を求める品質評価部と、
前記測位衛星が時間的に連続して選択される最短時間である最短選択時間を前記品質評価値が悪いほど長い値に設定する最短時間指定部と、
選択される測位衛星の最小の数を4機とし、各時刻で仰角の高い順に測位衛星を割り当てることで、時刻ごとの前記測位衛星の選択組合せを求める計画立案部と、
前記品質評価値に基づき前記選択組合せから所定の測位衛星を削除し、または劣化指数DOPが最良となるように、可視となる前記測位衛星を前記選択組合せに追加する計画修正部とを備えた測位衛星選択装置。 - 前記品質評価部は、前記測位衛星の観測値を用いて測位を行ったときの観測残差、前記測位衛星の測距精度情報、または前記測位衛星の誤差補正値の1エポック間の差分の標準偏差を用いて前記品質評価値を求め、
前記最短時間指定部は、前記最短選択時間を誤差レベル目標値及びサンプル間隔から求めた比例係数を掛けた値に設定する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の測位衛星選択装置。 - 前記最短時間指定部の前記比例係数は、サンプル間隔を誤差レベル目標値の二乗で除した値である請求項4に記載の測位衛星選択装置。
- 前記計画立案部は、高仰角の衛星から順に可視となる測位衛星を4つ以上選択し、測位衛星の選択組合せリストを生成する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の測位衛星選択装置。
- 前記計画立案部は、エポックのループとは独立のスレッド処理として実行され、既存の前記計画の計画終了時刻に対して所定時間前に処理を開始する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の測位衛星選択装置。
- 前記測位衛星の選択組合せに含まれる前記測位衛星の測位データを用いて位置の計測演算を行う測位演算部を備えた、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の測位衛星選択装置。
- 複数の測位衛星から前記測位衛星の航法情報および距離観測値を含む測位データを取得する基準局から前記測位データを取得する測位データ取得部と、
前記測位データに含まれる航法情報から前記測位衛星の時刻ごとの衛星位置を算出する衛星位置算出部と、
前記測位衛星の前記測位データに含まれる誤差を補正する補正データを生成する補正データ生成部と、
前記補正データの品質を評価した品質評価値を求める品質評価部と、
前記測位衛星が時間的に連続して選択される最短時間である最短選択時間を前記品質評価値が悪いほど長い値に設定する最短時間指定部と、
選択される測位衛星の最小の数を4機とし、各時刻で仰角の高い順に測位衛星を割り当てることで、前記測位衛星の前記最短選択時間で選択することを条件として、測位で使用する前記測位衛星の時刻ごとの前記測位衛星の選択組合せを求め、選択された衛星数が上限未満で、選択された測位衛星による劣化指数DOPが最も劣化する時刻にて、劣化指数DOPが最良となるように未選択の測位衛星を選択し、当該時刻の前または後に隣接する周辺時刻で当該測位衛星が可視であれば当該測位衛星の選択を行い前記最短選択時間で選択する計画立案部と、
時刻ごとの前記選択組合せに含まれる前記測位衛星およびこの測位衛星の前記補正データを出力する補正データ出力部と
を備えた測位情報発信装置。 - 前記計画立案部は、既に割り当てた最も後ろの時刻から最も前の時刻までの間の時間が前記最短選択時間より短い前記測位衛星を前記間の時間の時刻に前記測位衛星を追加選択する請求項9に記載の測位情報発信装置。
- 複数の測位衛星から前記測位衛星の航法情報および距離観測値を含む測位データを取得する基準局から前記測位データを取得する測位データ取得部と、
前記測位データに含まれる航法情報から前記測位衛星の時刻ごとの衛星位置を算出する衛星位置算出部と、
前記測位衛星の前記測位データに含まれる誤差を補正する補正データを生成する補正データ生成部と、
前記補正データの品質を評価した品質評価値を求める品質評価部と、
前記測位衛星が時間的に連続して選択される最短時間である最短選択時間を前記品質評価値が悪いほど長い値に設定する最短時間指定部と、
選択される測位衛星の最小の数を4機とし、各時刻で仰角の高い順に測位衛星を割り当てることで、測位で使用する前記測位衛星の時刻ごとの選択組合せを計画する計画立案部と、
前記品質評価値に基づき前記選択組合せから所定の測位衛星を削除し、または劣化指数DOPが最良となるように、可視となる前記測位衛星を前記選択組合せに追加する計画修正部と、
時刻ごとの前記選択組合せに含まれる前記測位衛星およびこの測位衛星の前記補正データを出力する補正データ出力部と
を備えた測位情報発信装置。 - 前記品質評価部は、前記測位衛星の観測値を用いて測位を行ったときの観測残差、前記測位衛星の測距精度情報、または前記測位衛星の誤差補正値の1エポック間の差分の標準偏差のいずれかを用いて前記品質評価値を求め、
前記最短時間指定部は、前記最短選択時間を誤差レベル目標値及びサンプル間隔から求めた比例係数を掛けた値に設定する請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の測位情報発信装置。 - 前記最短時間指定部の前記比例係数は、サンプル間隔を誤差レベル目標値の二乗で除した値である請求項12に記載の測位情報発信装置。
- 前記計画立案部は、高仰角の衛星から順に可視となる測位衛星を4つ以上選択し、測位衛星の選択組合せリストを生成する請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の測位情報発信装置。
- 前記計画立案部は、エポックのループとは独立のスレッド処理として実行され、既存の前記計画の計画終了時刻に対して所定時間前に処理を開始する請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の測位情報発信装置。
- 前記補正データ出力部は、多機能測位衛星を介して測位端末に対してデータを出力する請求項9から請求項15のいずれか1項に記載の測位情報発信装置。
- 時刻ごとの測位衛星の選択組合せに含まれる前記測位衛星および前記測位衛星の測位データに含まれる誤差を補正する補正データを出力する請求項9から請求項16のいずれか1項に記載の測位情報発信装置と、
測位対象の位置での測位に用いる時刻ごとの測位衛星の選択組合せに含まれる前記測位衛星およびこの測位衛星の測位データに含まれる誤差を補正する補正データを取得する補正データ取得部と、前記測位衛星の距離観測値を含む測位データを取得する端末測位データ取得部と、前記補正データ取得部で取得した前記測位衛星の補正データで前記測位衛星の前記距離観測値を補正した前記距離観測値を用いて位置を算出する測位演算部とを備えた測位端末と
を備えた測位システム。
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