JP6690881B2 - Time synchronization device, positioning device, method and program - Google Patents

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Description

本発明は、高精度な時刻同期を実現する技術、特に全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)の航法衛星信号を常時、可視衛星信号として受信できない環境においても、高精度な時刻同期及び測位を実現する技術に関する。   The present invention is a technique for realizing highly accurate time synchronization, and particularly highly accurate time synchronization even in an environment in which a navigation satellite signal of the Global Navigation Satellite System (GNSS) cannot always be received as a visible satellite signal. And technology for realizing positioning.

時分割複信(TDD:Time Division Duplex)方式のモバイル通信システムで必要となる、基地局間の高精度な時刻(位相)同期を実現する手段として、GPS(Global Positioning System)をはじめとするGNSSの利用が拡大している。GNSSの衛星(航法衛星)は協定世界時(UTC:Coordinated Universal Time)に同期した高精度な原子時計を搭載し、これに同期した航法衛星信号を電波により送信するが、地球上の任意の地点においてこの航法衛星の信号を受信することによってUTCに時刻同期することが可能となる。   GNSS such as GPS (Global Positioning System) is a means for realizing highly accurate time (phase) synchronization between base stations, which is required in a mobile communication system of Time Division Duplex (TDD) system. The use of is expanding. The GNSS satellite (navigation satellite) is equipped with a highly accurate atomic clock that is synchronized with Coordinated Universal Time (UTC), and transmits a navigation satellite signal synchronized with it by radio waves, but at any point on the earth. By receiving the signal of this navigation satellite, it becomes possible to time-synchronize with UTC.

しかしながら、航法衛星から送信される航法衛星信号は受信地点に到達するまでに伝播遅延を生じることから、遅延時間を補正するために少なくとも4基の航法衛星の信号を同時に受信し、信号の受信位置の3次元座標情報(x,y,z)及び受信時刻情報(t)の4つのパラメータを特定する必要がある。GPSの場合、現在24基以上の航法衛星を6つの準同期軌道上で約12時間の周期で地球を周回して運用しているが、測位と時刻同期を定常的に実現するためにはこのうち少なくとも4基の航法衛星を常時捕捉可能な環境を選択する必要がある。   However, since the navigation satellite signal transmitted from the navigation satellite causes a propagation delay until it reaches the receiving point, the signals of at least four navigation satellites are received at the same time to correct the delay time, and the receiving position of the signal is received. It is necessary to specify the four parameters of the three-dimensional coordinate information (x, y, z) and the reception time information (t). In the case of GPS, at present, more than 24 navigation satellites are operated by orbiting the earth in 6 quasi-synchronous orbits at a cycle of about 12 hours. It is necessary to select an environment that can always capture at least four navigation satellites.

高精度な時刻同期を目的としてGNSSを利用する際に、建造物や樹木等により航法衛星信号を受信するアンテナ(以下、航法衛星信号アンテナ)周辺の航法衛星信号の見通し空間が遮断されることが原因となり、直接波として受信可能な可視衛星信号数に制限を生じる場合がある。一般的にモバイル通信システムの基地局はトラフィック需要の多い都市部においてより高い密度で設置される傾向にあるが、航法衛星信号の受信状態をシミュレーションにより推定した報告(非特許文献1参照)によると、都市部(新宿副都心エリア)で常時4基以上の航法衛星信号を直接波として捕捉可能なエリアは面積比で13.5%に限定される(但し、ビル屋上等は除く)。そのため、必要な数の航法衛星信号を直接波として常時捕捉することが困難な、航法衛星信号の受信状態が良好ではない環境においても高精度に、かつ安定した時刻同期を実現することが課題となっている。   When using GNSS for the purpose of highly accurate time synchronization, the line-of-sight space of navigation satellite signals around an antenna (hereinafter, navigation satellite signal antenna) that receives navigation satellite signals due to buildings or trees may be blocked. This may cause a limitation on the number of visible satellite signals that can be received as direct waves. Generally, base stations of mobile communication systems tend to be installed at higher densities in urban areas where traffic demand is high. According to a report (see Non-Patent Document 1) in which the reception state of navigation satellite signals is estimated by simulation. In the urban area (Shinjuku subcenter area), the area where 4 or more navigation satellite signals can be captured as direct waves at all times is limited to 13.5% in area ratio (excluding the rooftop of buildings). Therefore, it is a challenge to realize highly accurate and stable time synchronization even in an environment where it is difficult to constantly capture the required number of navigation satellite signals as direct waves and the reception state of the navigation satellite signals is not good. Has become.

航法衛星信号を使用した測位、または航法衛星信号への時刻同期を行う際には直接波として受信可能な可視衛星信号をより多く受信できる、開空間の開けた受信環境を選択することが精度の向上において有効である。さらに可視衛星が天空上に万遍なく分散して配置している方が測位、時刻の精度がより向上する。天空上の衛星配置の偏りによる精度劣化を表す指標としてDOP(Dilution Of Precision:精度低下率)と呼ばれる指標がしばしば用いられる。   When positioning using navigation satellite signals or performing time synchronization with navigation satellite signals, it is important to select a receiving environment with an open space that can receive more visible satellite signals that can be received as direct waves. It is effective in improving. Furthermore, positioning and time accuracy will be further improved if the visible satellites are evenly distributed over the sky. An index called DOP (Dilution Of Precision) is often used as an index representing the accuracy deterioration due to the bias of the satellite arrangement in the sky.

航法衛星信号による測位、時刻同期においてこの他に精度に影響を与える要因としては、航法衛星信号が航法衛星信号アンテナ周辺の構造物や地面により反射、回折することにより生じる、反射波、回折波(いわゆるマルチパス信号)を受信した場合が挙げられる。   Other factors that affect accuracy in positioning and time synchronization by the navigation satellite signal are reflected waves and diffracted waves (reflected waves and diffracted waves generated when the navigation satellite signal is reflected and diffracted by structures around the navigation satellite signal antenna and the ground. A case where a so-called multipath signal) is received can be mentioned.

図17にマルチパス信号の発生状況を説明する模式図を示す。図17に示す通り、マルチパス信号には直接波を伴うケース(可視衛星信号のマルチパス信号)と直接波を伴わないケース(不可視衛星信号のマルチパス信号)の種別がある。前者については直接波の受信強度がマルチパス信号の受信強度よりも大きい通常のケースでは航法衛星信号受信回路における相関信号処理により、マルチパス信号の影響を効果的に低減するアルゴリズムがこれまでに検討されている(非特許文献2参照)。一方、後者の直接波を伴わないマルチパス信号については当該の航法衛星信号を測位や時刻同期に使用しない場合を除き、根本的にその影響を取り除くことは困難であり、測位精度や時刻同期精度に及ぼす影響が大きい。   FIG. 17 shows a schematic diagram for explaining the situation of generation of multipath signals. As shown in FIG. 17, the multipath signal is classified into a case involving a direct wave (a multipath signal of a visible satellite signal) and a case not involving a direct wave (a multipath signal of an invisible satellite signal). Regarding the former, in the normal case where the reception strength of the direct wave is larger than the reception strength of the multipath signal, an algorithm that effectively reduces the effect of the multipath signal by correlation signal processing in the navigation satellite signal reception circuit has been studied so far. (See Non-Patent Document 2). On the other hand, with regard to the latter multipath signal that does not involve direct waves, it is difficult to fundamentally remove the effect unless the navigation satellite signal in question is used for positioning or time synchronization. Has a great influence on.

図18にマルチパス信号の受信状況の一例を示す。周囲を建造物で囲まれた環境にGPS衛星信号アンテナを設置してGPS衛星信号を受信した結果、図18上段に示すように、GPSアンテナ設置位置における天空画像上で開空間に位置する可視衛星信号(図18の例では、#6、#9)以外にも構造物に遮蔽された不可視衛星信号の多く(図18の例では、#2、#3、#5、#7、#12、#17、#19、#23、#25)がマルチパス信号として受信されることが確認された。また、図18下段に示すように、経時的なGPS衛星信号の受信特性についてもGPSアンテナ周辺の構造物を考慮した開空間からシミュレーションで得られる可視衛星数よりもむしろ、オープンスカイを仮定した受信衛星数に近い数の航法衛星信号が受信された。ここで「オープンスカイ」とは周囲に遮蔽物のない上空の開けた環境を意味する。   FIG. 18 shows an example of the reception status of multipath signals. As a result of installing the GPS satellite signal antenna in an environment surrounded by buildings and receiving the GPS satellite signal, as shown in the upper part of FIG. 18, a visible satellite located in an open space on the sky image at the GPS antenna installation position. In addition to the signals (# 6, # 9 in the example of FIG. 18), many of the invisible satellite signals shielded by the structures (# 2, # 3, # 5, # 7, # 12 in the example of FIG. 18). It was confirmed that # 17, # 19, # 23, and # 25) were received as a multipath signal. Also, as shown in the lower part of FIG. 18, the reception characteristics of GPS satellite signals with time are assumed to be open sky rather than the number of visible satellites obtained by simulation from an open space considering the structure around the GPS antenna. The number of navigation satellite signals received was close to the number of satellites. Here, the “open sky” means an open environment in the sky with no shield around.

マルチパス信号は直接波と比較して伝搬経路長が長く、遅延して航法衛星信号アンテナに到達するため、直接波を伴わない不可視衛星のマルチパス信号を受信して生成された時刻は可視衛星信号を受信して生成された時刻と比較して相対的に遅れる。また、航法衛星信号アンテナから反射点までの距離が大きいほど反射波の直接波に対する伝搬遅延時間差が大きくなり、生成された時刻差が大きくなるため時刻同期精度が劣化する。   Since the multipath signal has a longer propagation path length than the direct wave and reaches the navigation satellite signal antenna with a delay, the time generated by receiving the multipath signal of the invisible satellite without the direct wave is the visible satellite. There is a relative delay compared to the time generated by receiving the signal. In addition, the larger the distance from the navigation satellite signal antenna to the reflection point, the larger the propagation delay time difference of the reflected wave with respect to the direct wave, and the larger the generated time difference becomes.

図19に図18のマルチパス信号が発生する環境で航法衛星信号を受信して得られる時刻とオープンスカイ環境で航法衛星信号を受信して得られる時刻の差(タイムエラー)を計測するために使用した実験系の構成を示す。それぞれの環境で受信されたGPS衛星信号を同一機種の2台のGPSレシーバにそれぞれに入力し、生成された時刻情報のタイミング出力信号である1PPS(Pulse Per Second)信号の位相差をタイムエラー計測器により経時的に計測した。その結果、図20に示すようにマルチパス信号が発生する環境で受信した航法衛星信号から生成された時刻はオープンスカイの環境で受信した航法衛星信号から生成された時刻に対して最大で250ns以上、遅れることが確認された。   In order to measure the difference (time error) between the time obtained by receiving the navigation satellite signal in the environment where the multipath signal of FIG. 18 is generated and the time obtained by receiving the navigation satellite signal in the open sky environment in FIG. The configuration of the experimental system used is shown below. The GPS satellite signal received in each environment is input to each of two GPS receivers of the same model, and the phase error of the 1PPS (Pulse Per Second) signal which is the timing output signal of the generated time information is measured as a time error. It measured with the instrument over time. As a result, as shown in FIG. 20, the time generated from the navigation satellite signal received in the environment where the multipath signal is generated is 250 ns or more at the maximum with respect to the time generated from the navigation satellite signal received in the open sky environment. , Confirmed that it would be delayed.

従来、このようなマルチパス信号による影響を低減する種々の方法が考えられている。マルチパス信号の影響の低減方法の1つについて説明する。マルチパス信号は航法衛星信号が建造物で反射、回折する際に信号強度が減衰する。また、建造物等で反射する際に航法衛星信号の円偏波特性の旋転方向が反転する。この反射に伴う円偏波特性の反転を利用し、航法衛星信号アンテナに円偏波特性に依存するアイソレーション特性を備えることによって奇数回反射した反射波の信号強度を減衰させることができる。また、航法衛星信号アンテナの鉛直方向の指向性により地面や低仰角からの反射波の信号強度を減衰させることができる。以上が航法衛星信号アンテナによる、マルチパス信号の影響の低減方法の1つである。   Conventionally, various methods for reducing the influence of such a multipath signal have been considered. One of the methods for reducing the influence of multipath signals will be described. The multipath signal is attenuated when the navigation satellite signal is reflected and diffracted by the building. Further, when reflected by a building or the like, the turning direction of the circular polarization characteristic of the navigation satellite signal is reversed. By utilizing the inversion of the circularly polarized wave characteristic associated with this reflection, the navigation satellite signal antenna can be provided with an isolation characteristic that depends on the circularly polarized wave characteristic to attenuate the signal strength of the reflected wave reflected an odd number of times. . Further, the signal strength of the reflected wave from the ground or a low elevation angle can be attenuated by the vertical directivity of the navigation satellite signal antenna. The above is one of the methods for reducing the influence of multipath signals by the navigation satellite signal antenna.

航法衛星信号受信装置において実現される、他のマルチパス信号の影響の低減方法としては、受信した航法衛星信号の受信強度や信号対雑音比(Signal-To-Noise Ratio:SNR)によって測位や時刻同期を行う際に使用する航法衛星信号に相対的に重み付けの処理を行なう、あるいは受信した航法衛星信号の受信強度や信号対雑音比(SNR)の閾値によって測位や時刻同期に使用する航法衛星信号を選別するというものが挙げられる。図20に、信号対雑音比(SNR)の閾値によって航法衛星信号を選別した場合の、時刻精度の劣化精度を測定した結果を示す。図20に示す通り、図19の計測において受信した航法衛星信号から信号対雑音比(SNR)が35dB以上の航法衛星信号を選択して時刻を生成した結果、時刻差は100ns以下に大幅に改善することが確認された。   As a method of reducing the influence of other multipath signals, which is realized in the navigation satellite signal receiving device, positioning and time can be determined by the reception intensity of the received navigation satellite signal and the signal-to-noise ratio (SNR). A navigation satellite signal used for positioning or time synchronization by performing relative weighting processing on the navigation satellite signal used for synchronization, or by the reception intensity of the received navigation satellite signal or the threshold of the signal-to-noise ratio (SNR). There is a method of selecting. FIG. 20 shows the result of measuring the deterioration accuracy of the time accuracy when the navigation satellite signal is selected by the threshold value of the signal to noise ratio (SNR). As shown in FIG. 20, when a navigation satellite signal with a signal-to-noise ratio (SNR) of 35 dB or more is selected from the navigation satellite signals received in the measurement of FIG. 19 to generate the time, the time difference is significantly improved to 100 ns or less. It was confirmed to do.

さらに航法衛星信号受信装置において実現される、他のマルチパス信号の影響の低減方法について説明する。図21に示す通り、マルチパス信号の発生状況は航法衛星信号の仰角により異なる。反射、回折を生じる航法衛星信号アンテナ周辺の建造物の高さが有限であることから、建造物と航法衛星信号アンテナの設置位置との間の距離が大きい場合、仰角の大きい航法衛星信号の反射信号については建造物の鉛直方向の壁面における反射角が小さいため、反射信号は地面方向に伝搬し、航法衛星信号アンテナに到達しない。一方、仰角の低い航法衛星信号は建造物の鉛直方向の壁面における反射角が大きいため、直接波と比較して大きな伝搬遅延時間差を生じる反射波が航法衛星信号アンテナに到達する可能性が高い。このため、航法衛星信号を仰角の閾値によりフィルタリングし、測位、時刻同期に使用する航法衛星信号を選択することでマルチパス信号の影響を低減する対処方法が従来行われている。   Further, a method of reducing the influence of other multipath signals realized in the navigation satellite signal receiving apparatus will be described. As shown in FIG. 21, the generation status of the multipath signal differs depending on the elevation angle of the navigation satellite signal. Since the height of the building around the navigation satellite signal antenna that causes reflection and diffraction is finite, if the distance between the building and the installation position of the navigation satellite signal antenna is large, the reflection of the navigation satellite signal with a large elevation angle is reflected. Regarding the signal, since the reflection angle on the vertical wall of the building is small, the reflected signal propagates toward the ground and does not reach the navigation satellite signal antenna. On the other hand, since the navigation satellite signal with a low elevation angle has a large reflection angle on the vertical wall of the building, the reflected wave that causes a large propagation delay time difference compared to the direct wave is likely to reach the navigation satellite signal antenna. For this reason, there has been conventionally performed a coping method for reducing the influence of the multipath signal by filtering the navigation satellite signal by the threshold value of the elevation angle and selecting the navigation satellite signal used for positioning and time synchronization.

袴田知弘、小西勇介、徐庸鉄、柴崎亮介、「3次元地図を用いたGNSS有用性評価シミュレーションシステムの改良」、[online]、[2015年1月18日検索]、インターネット<URL:http://gi-studentjp.org/s_forum/pdf/2003/35_hakamada.pdf>Tomohiro Hakada, Yusuke Konishi, Yutetsu Xu, Ryosuke Shibasaki, "Improvement of GNSS utility evaluation simulation system using 3D map", [online], [January 18, 2015 search], Internet <URL: http: //gi-studentjp.org/s_forum/pdf/2003/35_hakamada.pdf> 久保信明、「GPS測位におけるマルチパス誤差の低減化と高精度測位の可能性について」、博士論文、東京海洋大学、2005年Nobuaki Kubo, "Reduction of multipath error in GPS positioning and possibility of high precision positioning", PhD thesis, Tokyo University of Marine Science and Technology, 2005

航法衛星信号による測位や時刻同期において不可視衛星信号を、直接波を伴わないマルチパス信号として受信した場合に生じる精度の劣化を低減する、従来の方法における課題として以下の点が挙げられる。   The following points are problems in the conventional method for reducing the deterioration of accuracy that occurs when an invisible satellite signal is received as a multipath signal that does not accompany a direct wave during positioning by a navigation satellite signal or time synchronization.

(1)航法衛星信号受信装置において航法衛星信号そのものの選択を行う方法
(1−1)仰角マスクによる方法
航法衛星信号の仰角に閾値を設定し、これに基づいて測位、時刻同期に使用する航法衛星信号を選択する方法である。この方法では、本来は時刻同期精度の向上に貢献する、直接波として受信可能な可視衛星信号をも排除してしまう可能性がある。このため、時刻同期に使用するのに適切な衛星信号が選択されないことがあった。
(1) Method of selecting the navigation satellite signal itself in the navigation satellite signal receiving device (1-1) Method using elevation angle mask Navigation used for positioning and time synchronization by setting a threshold value for the elevation angle of the navigation satellite signal This is a method of selecting satellite signals. With this method, there is a possibility that visible satellite signals that can be received as direct waves, which originally contributes to improvement of time synchronization accuracy, may be eliminated. Therefore, an appropriate satellite signal may not be selected for use in time synchronization.

(1−2)SNRマスクによる方法
受信した航法衛星信号の受信信号強度や信号対雑音比等に閾値を設定し、測位、時刻同期に使用する衛星信号を選択する方法である。この方法では、閾値を設定する上での最適値が航法衛星信号アンテナの受信特性、航法衛星信号アンテナの設置環境、航法衛星受信装置の感度等に依存する。また、閾値の設定値が厳格な場合(受信信号強度や信号対雑音比等の閾値が大きい場合)には受信可能な可視衛星信号数が少ない時間帯などにおいて測位、時刻同期に必要な4つの航法衛星信号が確保できない懸念が生じる。一方、閾値の設定値が緩い場合(受信信号強度や信号対雑音比等の閾値が小さい場合)には直接波を伴わないマルチパス信号として受信される不可視衛星信号を十分に排除することができない可能性がある。このため、時刻同期に使用するのに適切な衛星信号と、適切でない衛星信号の選択が正しく行えないことがあった。
(1-2) Method Using SNR Mask This is a method in which a threshold value is set to the received signal strength of the received navigation satellite signal, signal-to-noise ratio, etc., and the satellite signal used for positioning and time synchronization is selected. In this method, the optimum value for setting the threshold depends on the reception characteristics of the navigation satellite signal antenna, the installation environment of the navigation satellite signal antenna, the sensitivity of the navigation satellite receiver, and the like. In addition, when the set threshold value is strict (when the threshold of received signal strength, signal-to-noise ratio, etc. is large), the four required for positioning and time synchronization are set in a time zone when the number of receivable visible satellite signals is small. There is a concern that the navigation satellite signal cannot be secured. On the other hand, when the threshold value is set loosely (when the threshold value of received signal strength or signal-to-noise ratio is small), invisible satellite signals received as multipath signals without direct waves cannot be sufficiently eliminated. there is a possibility. For this reason, it may not be possible to correctly select a satellite signal suitable for use in time synchronization and an inappropriate satellite signal.

(2)航法衛星信号受信装置において航法衛星信号を受け入れた上で補正処理を行う方法
(2−1)SNRに基づく重みづけによる方法
受信した航法衛星信号の受信信号強度や信号対雑音比等によって測位、時刻同期に使用する衛星信号に対して信号処理の際に重み付けをする方法である。この方法では、直接波として受信可能な可視衛星信号の数よりも直接波を伴わないマルチパス信号として受信される不可視衛星信号の数の方が大きい場合、相対的に不可視衛星信号の寄与が大きくなる可能性があり、結果的に、時刻同期に適切でない衛星信号が選択されたことによる時刻同期精度の劣化を回避できないことがあった。
(2) Method of performing correction processing after receiving the navigation satellite signal in the navigation satellite signal receiving device (2-1) Method of weighting based on SNR Depending on the received signal strength of the received navigation satellite signal, signal-to-noise ratio, etc. In this method, satellite signals used for positioning and time synchronization are weighted during signal processing. In this method, when the number of invisible satellite signals received as multipath signals without direct waves is larger than the number of visible satellite signals that can be received as direct waves, the contribution of invisible satellite signals is relatively large. As a result, deterioration of the time synchronization accuracy due to the selection of an unsuitable satellite signal for time synchronization may not be avoided.

(3)時刻同期に使用するのに不適切な航法衛星信号を減衰する方法(アンテナ処理)
(3−1)偏波アイソレーションによる方法
反射信号の円偏波の旋転方向が反転することを利用し、円偏波に依存するアイソレーション特性を有する航法衛星信号アンテナによって奇数回反射した航法衛星信号の信号強度を減衰させる方法である。この方法では、ある程度信号の受信強度を減衰することは可能であるが、航法衛星信号受信回路の受信感度以上の信号は受信できてしまう。つまりマルチパス信号の影響を排除できない可能性がある方法であり、2回反射する信号に対しては旋転方向がさらに反転して元に戻るので減衰は得られない。そのため、時刻同期に使用するのに適切でない信号を選択することがあった。
(3) Method of attenuating navigation satellite signals inappropriate for use in time synchronization (antenna processing)
(3-1) Method using polarization isolation A navigation satellite that is reflected an odd number of times by a navigation satellite signal antenna that has an isolation characteristic that depends on circular polarization by utilizing the fact that the rotation direction of the circular polarization of the reflected signal is inverted. This is a method of attenuating the signal strength of the signal. According to this method, it is possible to attenuate the reception intensity of the signal to some extent, but a signal having a reception sensitivity higher than that of the navigation satellite signal reception circuit can be received. In other words, this is a method in which the influence of the multipath signal may not be eliminated, and for the signal reflected twice, the rotation direction is further inverted and returned to the original state, so that attenuation cannot be obtained. Therefore, a signal that is not suitable for use in time synchronization may be selected.

(3−2)指向性アンテナを用いる方法
航法衛星信号アンテナの鉛直方向の指向性により地面や低仰角からの反射波を減衰させる方法である。この方法は、上記と同様、反射波の受信信号強度をある程度減衰することはできても、マルチパス信号の影響により、時刻同期に使用するのに適切でない信号を選択することがあった。
(3-2) Method of using directional antenna This is a method of attenuating the reflected wave from the ground or low elevation angle by the directivity of the navigation satellite signal antenna in the vertical direction. Although this method can attenuate the received signal strength of the reflected wave to some extent as in the above, due to the influence of the multipath signal, a signal that is not suitable for use in time synchronization may be selected.

上記のように、従来技術(1)〜(3)では、時刻同期に使用するのに適切な衛星信号と、適切でない衛星信号の選択が正しく行えないことがあった。   As described above, in the related arts (1) to (3), it may not be possible to correctly select a satellite signal suitable for use in time synchronization and an inappropriate satellite signal.

本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであり、直接波を伴わないマルチパス信号である不可視衛星信号を多く受信する、航法衛星信号の受信特性が良好ではない環境においても、高精度な時刻同期又は測位を実現することが可能な時刻同期装置及び測位装置、その方法並びにプログラムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and highly accurate even in an environment in which the reception characteristics of navigation satellite signals are not good, in which many invisible satellite signals that are multipath signals without direct waves are received. A time synchronization device and a positioning device capable of realizing time synchronization or positioning, a method thereof, and a program are provided.

上記目的を達成するために、本願発明は、受信された航法衛星信号の組み合わせにより生成された時刻情報を比較処理し、航法衛星による時刻同期や測位に適した航法衛星信号を選択するものである。ここで航法衛星信号の選択処理では、航法衛星信号の受信状態に基づいて決定した許容誤差値の時間内で時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を選択する。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention compares the time information generated by the combination of the received navigation satellite signals and selects the navigation satellite signal suitable for the time synchronization and positioning by the navigation satellite. . Here, in the navigation satellite signal selection processing, a plurality of navigation satellite signals related to a combination having earlier time information within the time of the allowable error value determined based on the reception state of the navigation satellite signal is selected.

すなわち、本願発明は、航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻同期装置であって、4つ以上の航法衛星から同時に受信した航法衛星信号に基づき航法衛星に同期した時刻情報を生成する航法衛星信号受信部と、航法衛星信号受信部で生成された時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻情報生成部と、同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記航法衛星信号の受信状態に基づいて決定した許容誤差値の時間内で時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出することを特徴とする。   That is, the present invention is a time synchronization device that receives a navigation satellite signal from a navigation satellite and generates time information synchronized with a predetermined standard time based on the time information included in the navigation satellite signal. A navigation satellite signal receiving unit that generates time information synchronized with the navigation satellite based on the navigation satellite signals received simultaneously from the above navigation satellites, and a predetermined standard time based on the time information generated by the navigation satellite signal receiving unit. For each combination of a time information generation unit that generates synchronized time information and a navigation satellite signal from four or more navigation satellites that can be simultaneously received, the time information generated using the navigation satellite signal reception unit is acquired. , The plurality of acquired time information is compared to extract a plurality of navigation satellite signals related to the combination with the earliest time information, and the time information is extracted using the navigation satellite signal receiving unit based on the extracted navigation satellite signals. And a control unit for controlling to generate and output time information synchronized with a predetermined standard time by using the time information generation unit based on the obtained time information, and the control unit is the navigation satellite. The present invention is characterized in that a plurality of navigation satellite signals related to a combination in which time information is early are extracted within a time of an allowable error value determined based on a signal reception state.

また、本願発明は、航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻同期装置であって、1つ又は複数の航法衛星から単独に又は同時に受信した航法衛星信号及び所定の受信位置の位置情報に基づき航法衛星に同期した時刻情報を生成する航法衛星信号受信部と、航法衛星信号受信部で生成された時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻情報生成部と、同時受信可能な複数の航法衛星からの航法衛星信号のそれぞれに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記航法衛星信号の受信状態に基づいて決定した許容誤差値の時間内で時刻情報が早い複数の航法衛星信号を抽出することを特徴とする。   Further, the present invention is a time synchronization device that receives a navigation satellite signal from a navigation satellite and generates time information synchronized with a predetermined standard time based on the time information included in the navigation satellite signal. Or, a navigation satellite signal receiving unit that generates time information synchronized with the navigation satellite based on the navigation satellite signals received individually or simultaneously from a plurality of navigation satellites and the position information of a predetermined receiving position, and the navigation satellite signal receiving unit. A time information generation unit that generates time information that is synchronized with a predetermined standard time based on the time information, and a navigation satellite signal reception unit for each of the navigation satellite signals from multiple navigation satellites that can be received simultaneously. The navigation satellite signal receiving unit acquires the time information generated by using the acquired navigation information, compares the acquired time information, and extracts a plurality of navigation satellite signals with fast time information, and based on the extracted navigation satellite signals. Generating time information using, and a control unit for controlling to generate and output time information synchronized with a predetermined standard time using the time information generation unit based on the obtained time information, and the control unit A plurality of navigation satellite signals whose time information is early are extracted within the time of the allowable error value determined based on the reception state of the navigation satellite signals.

また、本願発明は、航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報および衛星の位置情報に基づき受信位置情報を生成する測位装置であって、4つ以上の航法衛星から同時に受信した航法衛星信号に基づき航法衛星に同期した時刻情報および受信位置情報を生成する航法衛星信号受信部と、同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて受信位置情報を生成して、得られた受信位置情報を出力するよう制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記航法衛星信号の受信状態に基づいて決定した許容誤差値の時間内で時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出することを特徴とする。   Further, the present invention is a positioning device that receives a navigation satellite signal from a navigation satellite and generates reception position information based on time information and satellite position information included in the navigation satellite signal. For each combination of the navigation satellite signal receiving unit that generates time information and reception position information synchronized with the navigation satellite based on the navigation satellite signals received simultaneously from the navigation satellite signal and the navigation satellite signals from four or more navigation satellites that can be simultaneously received. Then, the time information generated using the navigation satellite signal reception unit is acquired, the acquired time information is compared, and the plurality of navigation satellite signals related to the combination with the earlier time information are extracted, and the extracted navigation satellite signals are added. A navigation satellite signal receiving section for generating reception position information based on the navigation satellite signal receiving section, and controlling the obtained reception position information to be output. Characterized in that the time within time information tolerance value determined based on the reception state of extracting a plurality of navigation satellite signals according to the earlier combination.

本発明によれば、時刻同期や測位に使用するのに適切な航法衛星信号と、適切でない航法衛星信号の選択を正しく行うことができる。このため、航法衛星信号を受信する開空間が制限され、直接波を伴わないマルチパス信号として不可視衛星信号を受信する、航法衛星信号の受信状態が良好ではない環境においても、高精度な時刻同期や測位を実現する効果が期待される。   According to the present invention, it is possible to correctly select a navigation satellite signal that is suitable for use in time synchronization or positioning and an unsuitable navigation satellite signal. For this reason, the open space for receiving the navigation satellite signals is limited, and highly accurate time synchronization is achieved even in an environment where the reception condition of the navigation satellite signals is poor, which receives invisible satellite signals as multipath signals without direct waves. The effect of realizing positioning and positioning is expected.

4基以上の航法衛星信号を使用して測位、時刻同期を同時に行う形態では以下の効果が期待できる。   The following effects can be expected in a mode in which positioning and time synchronization are performed simultaneously using four or more navigation satellite signals.

(A)可視衛星信号数が3以下の場合には各時刻において不可視衛星を含む4基の衛星信号の組み合わせのうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号の組み合わせを選択することにより、不可視衛星信号のうち、時刻同期精度や測位精度を大きく劣化させる可能性が高い、伝搬遅延時間の大きい反射波、回折波として受信される航法衛星信号を排除することで時刻同期精度や測位精度を向上することができる。   (A) When the number of visible satellite signals is 3 or less, the invisible is selected by selecting the combination of the signals of the satellites with the earliest generated time from the combination of four satellite signals including the invisible satellite at each time. Improves time synchronization accuracy and positioning accuracy by eliminating navigation satellite signals that are received as reflected and diffracted waves with a large propagation delay time that are likely to significantly deteriorate time synchronization accuracy and positioning accuracy can do.

(B)可視衛星信号数が4の場合には各時刻において4基の衛星信号の組み合わせのうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号の組み合わせを選択することにより、可視衛星信号を選択し不可視衛星信号を排除することで時刻同期精度や測位精度を向上することができる。   (B) When the number of visible satellite signals is 4, the visible satellite signal is selected by selecting the combination of the satellite signals having the earliest generated time from the combination of four satellite signals at each time. By eliminating the invisible satellite signal, it is possible to improve time synchronization accuracy and positioning accuracy.

(C)可視衛星信号数が5以上の場合には各時刻において受信可能な可視衛星信号を使用し時刻情報を生成することにより、時刻同期精度や測位精度を向上することができる。   (C) When the number of visible satellite signals is 5 or more, time synchronization accuracy and positioning accuracy can be improved by generating time information using visible satellite signals that can be received at each time.

また、航法衛星信号アンテナの座標を設定して1基以上の航法衛星信号を使用して時刻同期を行う形態では以下の効果が期待できる。   In addition, the following effects can be expected in a mode in which the coordinates of the navigation satellite signal antenna are set and time synchronization is performed using one or more navigation satellite signals.

(D)可視衛星信号数が0の場合には各時刻において不可視衛星のうち、最も時刻の早い衛星の信号の組み合わせを選択することにより、不可視衛星信号のうち、時刻同期精度を大きく劣化させる可能性が高い、伝搬遅延時間差の大きい反射波、回折波として受信される航法衛星信号を排除することで時刻同期精度を向上することができる。   (D) When the number of visible satellite signals is 0, the time synchronization accuracy of the invisible satellite signals can be greatly deteriorated by selecting the combination of the signals of the earliest invisible satellites at each time. It is possible to improve the time synchronization accuracy by eliminating the navigation satellite signals that are received as reflected waves and diffracted waves that have a high property and have a large propagation delay time difference.

(E)可視衛星信号数が1以上の場合には各時刻において受信可能な可視衛星信号を使用し時刻情報を生成することにより、時刻同期精度を向上することができる。   (E) When the number of visible satellite signals is 1 or more, the time synchronization accuracy can be improved by using the visible satellite signals that can be received at each time to generate the time information.

さらに両方の形態では以下の効果が期待できる。   Furthermore, the following effects can be expected in both forms.

(F)航法衛星信号アンテナの受信特性、航法衛星受信回路の性能に依存せず、マルチパス信号の影響を効果的に排除することが期待できる。   (F) It is expected that the influence of multipath signals can be effectively eliminated without depending on the reception characteristics of the navigation satellite signal antenna and the performance of the navigation satellite reception circuit.

(G)パラメータ値を適切に設定することにより、可視衛星信号を正しく選択し、不可視衛星の時刻精度や測位精度に及ぼす影響を効果的に低減することができる。   (G) By properly setting the parameter value, it is possible to correctly select the visible satellite signal and effectively reduce the influence on the time accuracy and positioning accuracy of the invisible satellite.

(H)本発明では衛星信号の組み合わせによる時刻情報に基づき、時刻同期や測位に使用する衛星信号の選択を行うため、受信した航法衛星信号の受信信号強度や信号対雑音比等に閾値を設定し、測位、時刻同期に使用する衛星信号を選択する従来の方法で課題となっていた必要な航法衛星数を確保できないといったリスクが発生しない。   (H) In the present invention, a satellite signal used for time synchronization and positioning is selected based on time information obtained by combining satellite signals. Therefore, thresholds are set for the received signal strength of the received navigation satellite signal and the signal-to-noise ratio. However, there is no risk that the required number of navigation satellites cannot be secured, which has been a problem in the conventional method of selecting satellite signals used for positioning and time synchronization.

(I)本発明では航法衛星信号アンテナにおいて円偏波アイソレーション特性や鉛直方向の指向性を実装する必要がないため、副次的な効果として、航法衛星信号アンテナのコストを低減することが可能となる。   (I) In the present invention, it is not necessary to mount the circularly polarized wave isolation characteristic or the directivity in the vertical direction in the navigation satellite signal antenna, so that the cost of the navigation satellite signal antenna can be reduced as a side effect. Becomes

本発明の時刻同期装置の実施の形態の一例を示す構成図Configuration diagram showing an example of an embodiment of a time synchronization device of the present invention 許容誤差値と精度の関係を示すグラフGraph showing the relationship between tolerance value and accuracy オープンスカイ受信環境における許容誤差値に対する時刻精度の計測結果(1)Measurement result of time accuracy against tolerance value in open sky reception environment (1) オープンスカイ受信環境における許容誤差値に対する時刻精度の計測結果(2)Measurement result of time accuracy against tolerance value in open sky reception environment (2) マルチパス受信環境における許容誤差値に対する時刻精度の計測結果(1)Measurement result of time accuracy against allowable error value in multipath reception environment (1) マルチパス受信環境における許容誤差値に対する時刻精度の計測結果(2)Measurement result of time accuracy against allowable error value in multipath reception environment (2) マルチパス受信環境における許容誤差値に対する時刻精度の計測結果(3)Measurement result of time accuracy against allowable error value in multipath reception environment (3) オープンスカイ受信環境における受信状態を説明する図Diagram explaining the reception status in the open sky reception environment マルチパス受信環境における受信状態を説明する図Diagram illustrating the reception status in a multipath reception environment CNR閾値を上回る衛星信号数と許容誤差値との関係を説明する図The figure explaining the relationship between the satellite signal number which exceeds a CNR threshold value, and an allowable error value. マルチパス受信環境(1)を説明する図Diagram illustrating multipath reception environment (1) マルチパス受信環境(1)における時刻同期精度の評価結果を示す図The figure which shows the evaluation result of the time synchronization accuracy in a multipath reception environment (1). マルチパス受信環境(1)における2次元測位精度の評価結果を示す図The figure which shows the evaluation result of two-dimensional positioning accuracy in a multipath reception environment (1). マルチパス受信環境(2)を説明する図Diagram illustrating the multipath reception environment (2) マルチパス受信環境(2)における時刻同期精度の評価結果を示す図The figure which shows the evaluation result of the time synchronization accuracy in a multipath reception environment (2). マルチパス受信環境(2)における2次元測位精度の評価結果を示す図The figure which shows the evaluation result of two-dimensional positioning accuracy in a multipath reception environment (2). マルチパス信号の発生状況を説明する模式図Schematic diagram explaining the occurrence of multipath signals マルチパス信号の発生状況Multipath signal generation status マルチパス環境の時刻精度の劣化の計測系を示す構成図Configuration diagram showing the measurement system for deterioration of time accuracy in a multipath environment マルチパス環境の時刻精度の劣化の計測結果Measurement result of deterioration of time accuracy in multipath environment 航法衛星の仰角と反射波の関係を示す模式図Schematic diagram showing the relationship between the elevation angle of the navigation satellite and the reflected wave

本発明の時刻同期装置の実施の形態の一例を含むシステム全体の構成を図1に示す。本システムは、航法衛星信号アンテナ1、航法衛星信号受信部2、時刻情報生成部3、制御部4、設定部5を備える。   FIG. 1 shows the configuration of the entire system including an example of an embodiment of the time synchronization device of the present invention. This system includes a navigation satellite signal antenna 1, a navigation satellite signal receiving unit 2, a time information generating unit 3, a control unit 4, and a setting unit 5.

航法衛星信号アンテナ1は、航法衛星信号を受信するためのアンテナである。航法衛星信号受信部2は、複数の航法衛星信号を受信し、受信位置における時刻情報を計算し時刻情報生成部3へ出力する機能部である。時刻情報生成部3は、時刻情報を生成し外部へ出力する機能部である。制御部4は、航法衛星信号受信部および時刻情報生成部を制御するための機能部である。設定部5は、システムの各種のパラメータの設定を行うための機能部である。以下に各機能部の構成・動作について詳述する。   The navigation satellite signal antenna 1 is an antenna for receiving a navigation satellite signal. The navigation satellite signal reception unit 2 is a functional unit that receives a plurality of navigation satellite signals, calculates time information at the reception position, and outputs the time information to the time information generation unit 3. The time information generation unit 3 is a functional unit that generates time information and outputs it to the outside. The control unit 4 is a functional unit for controlling the navigation satellite signal reception unit and the time information generation unit. The setting unit 5 is a functional unit for setting various parameters of the system. The configuration and operation of each functional unit will be described in detail below.

航法衛星信号アンテナ1は、航法衛星信号受信部2との間を同軸ケーブル等で接続され、受信した航法衛星信号を航法衛星信号受信部2へ伝送する。   The navigation satellite signal antenna 1 is connected to the navigation satellite signal receiving unit 2 by a coaxial cable or the like, and transmits the received navigation satellite signal to the navigation satellite signal receiving unit 2.

航法衛星信号受信部2は、固定位置推定モードと位置固定モードの2つの動作モードを有する。固定位置推定モードにおいては、航法衛星信号受信部2は、少なくとも4基の航法衛星の信号を同時に受信することで信号の受信位置の3次元座標情報(x,y,z)及び受信時刻情報(t)の4つのパラメータを計算により特定し、航法衛星から受信した時刻情報を航法衛星の位置から受信地点までの伝播遅延時間に基づき補正する。   The navigation satellite signal receiver 2 has two operation modes, a fixed position estimation mode and a position fixed mode. In the fixed position estimation mode, the navigation satellite signal receiving unit 2 receives the signals of at least four navigation satellites at the same time, so that the three-dimensional coordinate information (x, y, z) of the signal reception position and the reception time information ( The four parameters of t) are specified by calculation, and the time information received from the navigation satellite is corrected based on the propagation delay time from the position of the navigation satellite to the receiving point.

位置固定モードにおいては、航法衛星信号受信部2は、あらかじめ設定した受信位置の3次元座標情報(x,y,z)に基づき、少なくとも1基の航法衛星の信号を受信することで受信時刻情報(t)を計算により特定し、航法衛星から受信した時刻情報を航法衛星の位置から受信地点までの伝播遅延時間に基づき補正する。   In the fixed position mode, the navigation satellite signal receiving unit 2 receives the signal of at least one navigation satellite based on the preset three-dimensional coordinate information (x, y, z) of the receiving position to thereby obtain the reception time information. (T) is specified by calculation, and the time information received from the navigation satellite is corrected based on the propagation delay time from the position of the navigation satellite to the reception point.

さらにいずれの動作モードにおいても、航法衛星信号受信部2は、航法衛星信号アンテナ1と航法衛星信号受信部2との間の同軸ケーブル等の伝送路の伝送遅延時間を補正し、航法衛星信号アンテナ1の設置位置における時刻情報を生成する。   Further, in any operation mode, the navigation satellite signal receiving unit 2 corrects the transmission delay time of the transmission path such as the coaxial cable between the navigation satellite signal antenna 1 and the navigation satellite signal receiving unit 2 to obtain the navigation satellite signal antenna. The time information at the installation position of 1 is generated.

航法衛星信号受信部2は、このようにして生成された航法衛星に同期した時刻情報と使用した航法衛星に関する情報を時刻情報生成部3および制御部4に出力する。時刻情報としては一例として、航法衛星信号に同期した1PPS(Pulse Per Second)等の信号形式のタイミング信号および時間・秒などの絶対時刻に関する情報(ToD:Time of the Day)を通知するための、NMEA(National Marine Electronics Association)0183等のフォーマットによるタイムコード・データが使用される。また、航法衛星に関する情報としては、航法衛星システム種別、衛星番号などが使用される。一方、航法衛星信号受信部2で測位、時刻同期に使用する航法衛星信号の選択は、制御部4の指示に基づく。   The navigation satellite signal receiving unit 2 outputs the time information synchronized in this way to the navigation satellite and the information regarding the navigation satellite used to the time information generating unit 3 and the control unit 4. As an example of the time information, for notifying a timing signal in a signal format such as 1PPS (Pulse Per Second) synchronized with a navigation satellite signal and information (ToD: Time of the Day) regarding absolute time such as time / second, Time code data in a format such as NMEA (National Marine Electronics Association) 0183 is used. Further, as the information regarding the navigation satellite, the navigation satellite system type, satellite number, etc. are used. On the other hand, the navigation satellite signal receiving unit 2 selects a navigation satellite signal to be used for positioning and time synchronization based on an instruction from the control unit 4.

航法衛星信号受信部2は、装置の内部に設置しても良いし、装置の外部に置かれた航法衛星信号受信装置を使用しても良い。固定位置推定モードにおいては、航法衛星信号受信部2は、航法衛星信号による測位により計算された受信位置情報を記憶することができる。その場合、航法衛星信号アンテナ1の位置を移動しないという前提であれば、その後は位置固定モードにより最低1基の航法衛星信号を受信すれば時刻同期を行うことができる。   The navigation satellite signal receiving unit 2 may be installed inside the device, or may be a navigation satellite signal receiving device placed outside the device. In the fixed position estimation mode, the navigation satellite signal receiving section 2 can store the reception position information calculated by the positioning by the navigation satellite signal. In that case, if the position of the navigation satellite signal antenna 1 is not moved, then time synchronization can be performed if at least one navigation satellite signal is received in the fixed position mode thereafter.

時刻情報生成部3は、航法衛星信号に同期した時刻の生成を担う機能部であり、航法衛星信号受信部2から供給される時刻情報に基づき、所定の標準的な時刻、ここでは前述したUTCに同期した時刻信号を生成する。具体的には、時刻情報生成部3は、内部に発振器および位相同期回路(PLL:Phase Locked Loop)を搭載し、航法衛星信号受信部2から供給される1PPS信号に対して従属的にタイミングを同期すると同時に、航法衛星信号受信部2から供給されるToD情報による絶対時刻に整合した時刻情報を生成する。時刻情報生成部3は、航法衛星信号受信部2からの信号が中断した場合は、自走(ホールドオーバ)することにより時刻情報の生成を維持、継続することができる。   The time information generation unit 3 is a functional unit responsible for generating time synchronized with the navigation satellite signal, and based on the time information supplied from the navigation satellite signal reception unit 2, a predetermined standard time, here the UTC described above. Generates a time signal synchronized with. Specifically, the time information generation unit 3 has an oscillator and a phase locked loop (PLL: Phase Locked Loop) installed therein, and controls the timing depending on the 1PPS signal supplied from the navigation satellite signal reception unit 2. At the same time as the synchronization, the time information matched with the absolute time is generated by the ToD information supplied from the navigation satellite signal receiving unit 2. When the signal from the navigation satellite signal receiving unit 2 is interrupted, the time information generation unit 3 can maintain and continue generation of time information by self-propelling (holdover).

また、時刻情報生成部3は、時刻同期を行う装置外部の装置(被時刻同期装置)に対して時刻情報を供給する役割を担う。この際に使用される時刻情報としては、上記の1PPS/ToDの他にIEEE1588 version2で規定されるPTP(Precision Time Protocol)プロトコルを使用して、Ethernet(登録商標)等のパケット通信インタフェースを介して時刻情報が供給されるケースも想定される。   The time information generation unit 3 also has a role of supplying time information to a device (time-synchronized device) outside the device that performs time synchronization. As the time information used at this time, in addition to the above 1PPS / ToD, a PTP (Precision Time Protocol) protocol defined by IEEE1588 version 2 is used and a packet communication interface such as Ethernet (registered trademark) is used. A case in which time information is supplied is also assumed.

制御部4は、設定部5に入力されたパラメータの情報に基づき、後述する時刻情報を生成するアルゴリズムを実現するために航法衛星信号受信部2および時刻情報生成部3の制御、航法衛星信号受信部2から出力された時刻情報の比較、航法衛星の抽出等の処理を行う。   The control unit 4 controls the navigation satellite signal reception unit 2 and the time information generation unit 3 in order to realize an algorithm for generating time information described later based on the parameter information input to the setting unit 5, and receives the navigation satellite signal. Processing such as comparison of time information output from the unit 2 and extraction of navigation satellites is performed.

設定部5は、外部からシステムの動作に必要な各種パラメータの設定を行う。設定するパラメータには、航法衛星信号受信部2の動作モードとして固定位置推定モード、位置固定モードのいずれかの選択、位置固定モードの場合の位置座標値の設定値、航法衛星信号アンテナ1と航法衛星信号受信部2を接続する同軸ケーブル等の伝送路で生じる伝送遅延時間の補正値、使用する航法衛星信号種別、航法衛星信号受信位置のタイムゾーンおよび後述する時刻情報を生成するアルゴリズムを実現する上でのパラメータの設定等が含まれる。位置座標値の設定方法としては、一例として航法衛星信号アンテナ設置位置の緯度、経度、海抜高度値の設定が考えられる。   The setting unit 5 externally sets various parameters necessary for system operation. The parameters to be set include a fixed position estimation mode and a fixed position mode as operation modes of the navigation satellite signal receiving unit 2, set position coordinate values in the fixed position mode, the navigation satellite signal antenna 1 and the navigation mode. To realize an algorithm for generating a correction value of a transmission delay time generated in a transmission path such as a coaxial cable connecting the satellite signal receiving section 2, a navigation satellite signal type to be used, a time zone of a navigation satellite signal receiving position, and time information described later. It includes the above parameter settings. As an example of the method for setting the position coordinate value, setting the latitude, longitude, and altitude above sea level of the navigation satellite signal antenna installation position can be considered.

本発明は、不可視衛星信号が直接波を伴わないマルチパス信号(反射波、回折波)として受信される場合に航法衛星システムの時刻との誤差の小さい、高精度な時刻情報を生成する時刻同期装置及び測位装置、並びに、その方法及びプログラムに関する。以下にその動作アルゴリズムについて説明する。   The present invention provides time synchronization for generating highly accurate time information with a small error from the time of a navigation satellite system when an invisible satellite signal is received as a multipath signal (reflected wave, diffracted wave) without direct waves. The present invention relates to a device, a positioning device, a method thereof, and a program. The operation algorithm will be described below.

まず、前提条件として、航法衛星信号アンテナ1の周辺に航法衛星信号の伝搬を遮蔽する構造物が存在する環境で可視衛星信号(直接波信号または直接波を伴うマルチパス信号)、不可視衛星信号(直接波を伴わないマルチパス信号)を問わず、固定位置推定モードにおいては4基以上の、位置固定モードにおいては1基以上の航法衛星信号を受信できるものとする。また、受信した航法衛星信号が可視衛星信号であるか、不可視衛星信号であるかは不可知であるとする。   First, as a precondition, a visible satellite signal (a direct wave signal or a multipath signal accompanied by a direct wave), an invisible satellite signal (in the environment where there is a structure that blocks the propagation of the navigation satellite signal around the navigation satellite signal antenna 1) Regardless of (multipath signal without direct wave), four or more navigation satellite signals can be received in the fixed position estimation mode and one or more navigation satellite signals in the position fixed mode. Further, it is unknown whether the received navigation satellite signal is a visible satellite signal or an invisible satellite signal.

以上の前提条件で、以下の手順により、受信した航法衛星信号から測位、時刻同期に使用する航法衛星を選択し、時刻精度の向上を図る。ここで時刻精度の向上とは航法衛星信号アンテナ1による航法衛星信号の受信位置においてオープンスカイ環境で受信した可視衛星信号で生成される時刻からの差(遅れ)を小さくすることを意味する。手順に従った時刻情報の生成を行うために設定部5において設定されたパラメータの設定値に基づき、制御部4は、航法衛星信号受信部2および時刻情報生成部3の制御を行う。   Under the above preconditions, the navigation satellites used for positioning and time synchronization are selected from the received navigation satellite signals and the time accuracy is improved by the following procedure. Here, improving the time accuracy means reducing the difference (delay) from the time generated by the visible satellite signal received in the open sky environment at the receiving position of the navigation satellite signal by the navigation satellite signal antenna 1. The control unit 4 controls the navigation satellite signal receiving unit 2 and the time information generating unit 3 based on the set values of the parameters set by the setting unit 5 to generate the time information according to the procedure.

(1)固定位置推定モードのケース
固定位置推定モードでは、以下の手順(A)又は(B)の何れかにより時刻情報を生成する。どちらを実装・利用するかは任意であり、両者を実装しておき一方を任意で利用するようにしてもよい。
(1) Case of Fixed Position Estimation Mode In the fixed position estimation mode, time information is generated by either of the following procedure (A) or (B). Which one is to be mounted / used is arbitrary, and both may be mounted and one may be arbitrarily used.

下記手順(A)及び(B)は、同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部2を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき測位・時刻同期を行うものである。前記抽出過程においては、許容誤差値dTの時間内で時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出する。以下、各手順について詳述する。   The following procedures (A) and (B) acquire time information generated using the navigation satellite signal receiving unit 2 for each combination of navigation satellite signals from four or more navigation satellites that can be simultaneously received, By comparing a plurality of acquired time information, a plurality of navigation satellite signals relating to a combination having earlier time information is extracted, and positioning / time synchronization is performed based on the extracted navigation satellite signals. In the extraction process, a plurality of navigation satellite signals associated with a combination having earlier time information within the time of the allowable error value dT are extracted. Hereinafter, each procedure will be described in detail.

手順(A)
(ア)受信したn個の航法衛星信号のうち抽出される4つの衛星信号の通りの組み合わせのそれぞれに対し測位・時刻同期を行う。
(イ)得られた個の時刻値から最も早い時刻Tが得られる衛星信号の組み合わせを抽出する。
(ウ)次にあらかじめ設定部5において設定した許容誤差値dTによりT+dTの基準時刻を設定する。
(エ)前記(イ)で得られた個の時刻値のうち値がT+dTより早くなる衛星信号の全ての組み合わせを抽出する。
(オ)以下、受信したn個の航法衛星信号のうち5,6,7,8,…,n個の衛星信号のそれぞれの組み合わせ(…,通りの組み合わせ)に対して同様に測位・時刻同期の結果、得られた時刻がT+dTより早くなる航法衛星信号の全ての組み合わせを抽出する。
(カ)前記(エ)及び(オ)で抽出された衛星信号を使用して測位、時刻同期を行い、得られた時刻情報を、受信した航法衛星信号で生成された時刻情報とする。
Procedure (A)
(A) Positioning / time synchronization is performed for each of the n C 4 combinations of the four satellite signals extracted from the received n navigation satellite signals.
(A) A combination of satellite signals from which the earliest time T 0 is obtained is extracted from the obtained n C 4 time values.
(C) Next, the reference time of T 0 + dT 1 is set by the allowable error value dT 1 set in the setting unit 5 in advance.
(D) From the n C 4 time values obtained in (a) above, all combinations of satellite signals whose values are earlier than T 0 + dT 1 are extracted.
(E) Hereinafter, among the received n navigation satellite signals, 5, 6, 7, 8, ..., Each combination of n satellite signals ( n C 5 , n C 6 , n C 7 , n C 8 ..., n C n combinations), similarly, as a result of positioning and time synchronization, all combinations of navigation satellite signals whose times obtained are earlier than T 0 + dT 1 are extracted.
(F) Positioning and time synchronization are performed using the satellite signals extracted in (d) and (e), and the obtained time information is used as the time information generated by the received navigation satellite signal.

すなわち、手順(A)は、同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部2を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報のうち最も早い時刻を基準時刻として、基準時刻に所定の許容誤差値dTを足した時刻より早い時刻情報を生成した組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき測位・時刻同期を行うものである。 That is, the procedure (A) acquires time information generated using the navigation satellite signal receiving unit 2 for each combination of navigation satellite signals from four or more navigation satellites that can be simultaneously received, and acquires the plurality of acquired time information. A plurality of navigation satellite signals associated with combinations that generate time information earlier than the time obtained by adding a predetermined allowable error value dT 1 to the reference time with the earliest time among the time information Positioning and time synchronization are performed based on signals.

手順(B)
(ア)受信したn個の航法衛星信号のうち抽出される4つの衛星信号の通りの組み合わせのそれぞれに対し測位・時刻同期を行う。
(イ)得られた個の時刻値から最も早い時刻Tが得られる衛星信号の組み合わせを抽出する。
(ウ)次にあらかじめ設定部5において設定した許容誤差値dTによりT+dT基準時刻を設定する。
(エ)前記(イ)で得られた個の時刻値のうち値がT+dTより遅くなる、受信した衛星信号の全ての組み合わせを抽出する。
(オ)前記(エ)で得られた衛星の組み合わせのうち、前記(イ)の衛星を除く航法衛星信号を測位・時刻同期に使用する衛星信号から除外して測位、時刻同期を行い、得られた時刻情報を、受信した航法衛星信号で生成された時刻情報とする。
Procedure (B)
(A) Positioning / time synchronization is performed for each of the n C 4 combinations of the four satellite signals extracted from the received n navigation satellite signals.
(A) A combination of satellite signals from which the earliest time T 0 is obtained is extracted from the obtained n C 4 time values.
(C) Next, the T 0 + dT 2 reference time is set by the allowable error value dT 2 set in advance in the setting unit 5.
(D) All combinations of received satellite signals whose values are later than T 0 + dT 2 out of the n C 4 time values obtained in (a) above are extracted.
(E) Among the satellite combinations obtained in (d) above, the navigation satellite signals other than the satellites in (a) above are excluded from the satellite signals used for positioning and time synchronization, and positioning and time synchronization are performed. The obtained time information is used as the time information generated by the received navigation satellite signal.

すなわち、手順(B)は、同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部2を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報のうち最も早い時刻を基準時刻として、基準時刻に所定の許容誤差値dTを足した時刻より遅い時刻情報を生成した組み合わせに係る複数の航法衛星信号を特定し、特定した航法衛星信号のうち前記基準時刻が生成された航法衛星信号を除外したものを除外航法衛星信号として、同時受信可能な各航法衛星信号から前記除外航法衛星信号を除外したものを抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき測位・時刻同期を行うものである。 That is, the procedure (B) acquires time information generated using the navigation satellite signal receiving unit 2 for each combination of navigation satellite signals from four or more navigation satellites that can be simultaneously received, and acquires the plurality of acquired time information. Of a plurality of navigation satellite signals associated with a combination that generates time information later than a time obtained by adding a predetermined allowable error value dT 2 to the reference time, with the earliest time among the time information of Among the signals, those excluding the navigation satellite signal from which the reference time was generated are excluded as navigation satellite signals, and those excluding the exclusion navigation satellite signal from each simultaneously receivable navigation satellite signal are extracted, and the extracted navigation satellite Positioning and time synchronization are performed based on signals.

(2)位置固定モードのケース
手順(C)は、同時受信可能な複数の航法衛星からの航法衛星信号のそれぞれに対して、航法衛星信号受信部2を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき測位・時刻同期を行うものである。前記抽出過程においては、許容誤差値dTの時間内で時刻情報が早い複数の航法衛星信号を抽出する。以下、手順(C)について詳述する。
(2) Case of fixed position mode Procedure (C) acquires time information generated by using the navigation satellite signal receiving unit 2 for each of navigation satellite signals from a plurality of navigation satellites that can be simultaneously received, It compares a plurality of acquired time information, extracts a plurality of navigation satellite signals having earlier time information, and performs positioning and time synchronization based on the extracted navigation satellite signals. In the extraction process, a plurality of navigation satellite signals whose time information is early within the time of the allowable error value dT are extracted. Hereinafter, the procedure (C) will be described in detail.

手順(C)
(ア)受信したn個の航法衛星信号それぞれを使用して時刻同期を行う。
(イ)得られたn個の時刻値から最早の時刻Tが得られる衛星を抽出する。
(ウ)次にあらかじめ設定部5において設定した許容誤差値dTによりT+dTの基準時刻を設定する。
(エ)得られた時刻値がT+dTより早くなる衛星を抽出する。
(オ)前記(エ)で抽出した衛星信号を使用して測位、時刻同期を行い、得られた時刻情報を受信した航法衛星信号で生成された時刻情報とする。
Procedure (C)
(A) Time synchronization is performed using each of the received n navigation satellite signals.
(A) From the obtained n number of time values, the satellite from which the earliest time T 0 is obtained is extracted.
(C) Next, the reference time of T 0 + dT 3 is set by the allowable error value dT 3 set in advance in the setting unit 5.
(D) A satellite whose time value is earlier than T 0 + dT 3 is extracted.
(E) Positioning and time synchronization are performed using the satellite signal extracted in (d) above, and the obtained time information is used as the time information generated by the received navigation satellite signal.

すなわち、手順(C)は、同時受信可能な複数の航法衛星からの航法衛星信号のそれぞれに対して、航法衛星信号受信部2を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報のうち最も早い時刻を基準時刻として、基準時刻に所定の許容誤差値dTを足した時刻より早い時刻情報を生成した複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき測位・時刻同期を行うものである。 That is, the procedure (C) acquires time information generated using the navigation satellite signal receiving unit 2 for each of navigation satellite signals from a plurality of navigation satellites that can be simultaneously received, and acquires the plurality of acquired time information. Of the plurality of navigation satellite signals that generate time information earlier than the time obtained by adding the predetermined allowable error value dT 3 to the reference time, using the earliest time as the reference time, the positioning / time is calculated based on the extracted navigation satellite signals. It is for synchronization.

なお、上記の許容誤差値dT(手順(A)のdT1、手順(B)のdT2、手順(C)のdT)は、設定部5により設定されるパラメータである。ここで、許容誤差値dTとして0を設定する場合もあることに留意されたい。許容誤差値dTの決定手法については後述する。 The above tolerance value dT (dT 1 steps (A), dT 2 steps (B), dT 3 steps (C)) is a parameter set by the setting unit 5. Note that 0 may be set as the allowable error value dT in some cases. A method of determining the allowable error value dT will be described later.

以下に各手順において、受信される可視衛星信号数のそれぞれのケースにおいて時刻同期精度が改善される理由を説明する。   The reason why the time synchronization accuracy is improved in each case of the number of visible satellite signals received in each procedure will be described below.

手順(A)
可視衛星信号数が3以下の場合は、各時刻において不可視衛星を含む4基の衛星信号の組み合わせのうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号の組み合わせが(イ)により選択される。dTを適切に設定することにより(エ)及び(オ)により不可視衛星信号のうち、時刻同期精度を大きく劣化させる可能性が高い、伝搬遅延時間の大きい反射波、回折波として受信される航法衛星信号を排除することができ、時刻同期精度を向上することができる。
Procedure (A)
When the number of visible satellite signals is 3 or less, the combination of the signals of the satellites with the earliest time to be generated is selected from the combination of the four satellite signals including the invisible satellites at each time by (a). By properly setting dT 1 , among the invisible satellite signals due to (d) and (e), there is a high possibility that the time synchronization accuracy will be greatly deteriorated, and the navigation received as a reflected wave or a diffracted wave with a large propagation delay time The satellite signal can be eliminated, and the time synchronization accuracy can be improved.

可視衛星信号数が4の場合には各時刻において4基の衛星信号の組み合わせのうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号の組み合わせが(イ)により選択されるが、これが可視衛星信号を選択することが期待される。これは、不可視衛星信号は、可視衛星信号と比較して伝搬遅延が大きい反射波、回折波として受信されるためである。そして、dTを適切に設定することにより(エ)及び(オ)により不可視衛星信号を排除することができ、時刻同期精度を向上することができる。 When the number of visible satellite signals is four, the combination of the signals of the satellites with the earliest generated time is selected from among the combinations of the four satellite signals at each time by (a). Expected to choose. This is because the invisible satellite signal is received as a reflected wave or a diffracted wave having a larger propagation delay than the visible satellite signal. Then, by properly setting dT 1 , invisible satellite signals can be eliminated by (d) and (e), and the time synchronization accuracy can be improved.

可視衛星信号数が5以上の場合には各時刻において4基の衛星信号の組み合わせのうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号の組み合わせが(イ)により選択されるが、これが可視衛星信号を選択することが期待される。dTを適切に設定することにより(エ)及び(オ)により不可視衛星信号を排除することができ、さらに5以上のより多くの可視衛星信号を選択することにより時刻同期精度を向上することができる。 When the number of visible satellite signals is 5 or more, the combination of satellite signals having the earliest generation time is selected from among the combinations of four satellite signals at each time by (a). Is expected to choose. By appropriately setting dT 1 , invisible satellite signals can be eliminated by (d) and (e), and time synchronization accuracy can be improved by selecting more visible satellite signals of 5 or more. it can.

手順(B)
可視衛星信号数が3以下の場合は、各時刻において不可視衛星を含む4基の衛星信号の組み合わせのうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号の組み合わせが(イ)により選択される。dTを適切に設定することにより(エ)及び(オ)により不可視衛星信号のうち、時刻同期精度を大きく劣化させる可能性が高い、伝搬遅延時間の大きい反射波、回折波として受信される航法衛星信号を排除することができ、時刻同期精度を向上することができる。
Procedure (B)
When the number of visible satellite signals is 3 or less, the combination of the signals of the satellites with the earliest time to be generated is selected from the combination of the four satellite signals including the invisible satellites at each time by (a). By setting dT 2 appropriately, among the invisible satellite signals due to (d) and (e), there is a high possibility that the time synchronization accuracy will be greatly deteriorated, and the navigation received as a reflected wave or diffracted wave with a large propagation delay time The satellite signal can be eliminated, and the time synchronization accuracy can be improved.

可視衛星信号数が4の場合には各時刻において4基の衛星信号の組み合わせのうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号の組み合わせが(イ)により選択されるが、これが可視衛星信号を選択することが期待される。dTを適切に設定することにより(エ)及び(オ)により不可視衛星信号を排除することができ、時刻同期精度を向上することができる。 When the number of visible satellite signals is four, the combination of the signals of the satellites with the earliest generated time is selected from among the combinations of the four satellite signals at each time by (a). Expected to choose. By properly setting dT 2 , invisible satellite signals can be eliminated by (d) and (e), and the time synchronization accuracy can be improved.

可視衛星信号数が5以上の場合には各時刻において4基の衛星信号の組み合わせのうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号の組み合わせが(イ)により選択されるが、これが可視衛星信号を選択することが期待される。dTを適切に設定することにより(エ)及び(オ)により不可視衛星信号を排除することができ、さらに5以上のより多くの可視衛星信号を選択することにより時刻同期精度を向上することができる。 When the number of visible satellite signals is 5 or more, the combination of satellite signals having the earliest generation time is selected from among the combinations of four satellite signals at each time by (a). Is expected to choose. By properly setting dT 2 , invisible satellite signals can be eliminated by (d) and (e), and time synchronization accuracy can be improved by selecting more visible satellite signals of 5 or more. it can.

手順(C)
可視衛星信号数が0の場合には、各時刻において不可視衛星のうち、生成される時刻の最も早い衛星の信号が(イ)により選択される。dTを適切に設定することにより(エ)により不可視衛星信号のうち、時刻同期精度を大きく劣化させる可能性が高い、伝搬遅延時間の大きい反射波、回折波として受信される航法衛星信号を排除することができ、時刻同期精度を向上することができる。
Procedure (C)
When the number of visible satellite signals is 0, among the invisible satellites at each time, the signal of the satellite with the earliest generated time is selected by (a). By properly setting dT 3 , (d) eliminates navigation satellite signals that are received as reflected or diffracted waves with a large propagation delay time that are likely to significantly deteriorate time synchronization accuracy among invisible satellite signals. The time synchronization accuracy can be improved.

可視衛星信号数が1の場合には、各時刻において生成される時刻の最も早い衛星が(イ)により選択されるが、これが可視衛星信号を選択することが期待される。dTを適切に設定することにより(エ)及び(オ)により不可視衛星信号を排除することができ、時刻同期精度を向上することができる。 When the number of visible satellite signals is 1, the satellite with the earliest time generated at each time is selected by (a), and this is expected to select the visible satellite signal. By setting dT 3 appropriately, the invisible satellite signal can be eliminated by (d) and (e), and the time synchronization accuracy can be improved.

可視衛星信号数が2以上の場合には、各時刻において生成される時刻の最も早い衛星が(イ)により選択されるが、これが可視衛星信号を選択することが期待される。dTを適切に設定することにより(エ)及び(オ)により不可視衛星信号を排除することができ、さらに2以上のより多くの可視衛星信号を選択することにより時刻同期精度を向上することができる。 When the number of visible satellite signals is 2 or more, the satellite with the earliest time generated at each time is selected by (a), and this is expected to select the visible satellite signal. By appropriately setting dT 3 , it is possible to eliminate invisible satellite signals by (d) and (e), and further improve the time synchronization accuracy by selecting more than two visible satellite signals. it can.

次に、許容誤差値dT(手順(A)のdT1、手順(B)のdT2、手順(C)のdT)の決定手法について詳述する。 Next, will be described in detail a method of determining the tolerance value dT (Step (dT 1 of A), dT 2 steps (B), dT 3 steps (C)).

許容誤差値dTの設定値の最適値は衛星信号の受信状態により異なる。オープンスカイ受信環境においては可視衛星信号が多く受信されるが、その場合には天空上に万遍なく分散する衛星信号をできるだけ多く受信することがDOP値を低減し、精度を向上する上で有効である。そのため許容誤差値dTの値として比較的大きな値を設定し、可視衛星信号をできるだけ多く選択する必要がある。可視衛星信号の組合せで得られる時刻は基準時刻Tからの遅れは小さいため許容誤差値dTとして20ns程度に設定すれば全ての可視衛星信号を選択することが可能である。一方、許容誤差値dTの値が0または20ns以下の場合には可視衛星信号を全て選択できない可能性がある。 The optimum value of the set value of the allowable error value dT varies depending on the satellite signal reception state. In the open sky reception environment, many visible satellite signals are received. In that case, it is effective to receive as many satellite signals as possible that are evenly distributed in the sky to reduce the DOP value and improve accuracy. Is. Therefore, it is necessary to set a relatively large value as the allowable error value dT and select as many visible satellite signals as possible. Since the time obtained from the combination of visible satellite signals has a small delay from the reference time T 0, all visible satellite signals can be selected by setting the allowable error value dT to about 20 ns. On the other hand, when the allowable error value dT is 0 or 20 ns or less, all visible satellite signals may not be selected.

これに対し、可視衛星信号数が4以下のマルチパス受信環境においては許容誤差値dTが0の場合には可視衛星信号を含む、最も高い精度を実現する衛星信号を選択することが期待されるが、許容誤差値dTの値が増大するのに伴い、不可視衛星信号を多く選択する結果、精度が劣化する懸念がある。つまり、許容誤差値dTの値は小さい方が望ましい。   On the other hand, in a multipath reception environment in which the number of visible satellite signals is 4 or less, when the allowable error value dT is 0, it is expected to select the satellite signal including the visible satellite signal and realizing the highest accuracy. However, as the allowable error value dT increases, there is a concern that the accuracy may deteriorate as a result of selecting many invisible satellite signals. That is, it is desirable that the allowable error value dT be small.

図2は、許容誤差値dTの設定値と精度との関係を示す図である。オープンスカイ受信環境では、許容誤差値dTの設定値が大きいほどタイムエラーが少なくなるが、マルチパス受信環境では、許容誤差値dTの設定値が大きいほどタイムエラーが多くなることを示している。なお、図2では、可視衛星数が8以上の場合を「オープンスカイ受信環境」であるものとし、可視衛星数が4以下の場合を「マルチパス受信環境」であるものとしている。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the set value of the allowable error value dT and the accuracy. In the open sky reception environment, the larger the setting value of the allowable error value dT, the smaller the time error. However, in the multipath receiving environment, the larger the setting value of the allowable error value dT, the larger the time error. In FIG. 2, the case where the number of visible satellites is 8 or more is the "open sky reception environment", and the case where the number of visible satellites is 4 or less is the "multipath reception environment".

上記実施の形態に係る時刻同期装置を用いて、許容誤差値dTを固定した場合の評価結果を示す。図3及び図4はオープンスカイ環境における評価結果を示す。評価指標はタイムエラーの計測時間である。図3は、オープンスカイ環境において、許容誤差値dTの値を0nsとして衛星信号を選択した場合の評価結果であり、比較対象として上記手順(A)〜(C)は採用せずに全衛星信号を使用した場合の評価結果も記載した。図4は、オープンスカイ環境において、許容誤差値dTの値を10nsとして衛星信号を選択した場合のタイムエラーの計測したものである。図3及び図4に示すように許容誤差値dTの値を0nsに設定した場合には全衛星信号を受信した場合と比較して30ns程度タイムエラーが増大したのに対し、許容誤差値dTの値を10nsに設定した場合にはタイムエラーの増大は数ns程度に低減することが確認された。   An evaluation result when the allowable error value dT is fixed by using the time synchronization device according to the above embodiment is shown. 3 and 4 show the evaluation results in the open sky environment. The evaluation index is the time error measurement time. FIG. 3 is an evaluation result in the case where the satellite signal is selected with the value of the allowable error value dT set to 0 ns in the open sky environment, and the above procedures (A) to (C) are not adopted as a comparison target and all satellite signals are The evaluation result when using is also described. FIG. 4 shows a measurement of the time error when the satellite signal is selected with the allowable error value dT set to 10 ns in the open sky environment. As shown in FIGS. 3 and 4, when the value of the allowable error value dT is set to 0 ns, the time error is increased by about 30 ns as compared with the case where all satellite signals are received. It was confirmed that when the value was set to 10 ns, the increase in time error was reduced to about several ns.

図5、図6、図7にマルチパス環境における評価結果を示す。評価指標はタイムエラーの計測時間である。図5、図6、図7はマルチパス環境において許容誤差値dtの値をそれぞれ0ns、5ns、10nsとして衛星信号を選択した場合のタイムエラーを計測したものである。図5、図6,図7が示すように許容誤差値dtの値の増大することによるタイムエラーの低減は確認されなかった。   5, 6, and 7 show the evaluation results in the multipath environment. The evaluation index is the time error measurement time. FIGS. 5, 6 and 7 show time errors when satellite signals are selected with the allowable error value dt set to 0 ns, 5 ns and 10 ns in a multipath environment. As shown in FIGS. 5, 6 and 7, it was not confirmed that the time error was reduced by increasing the allowable error value dt.

以上より、許容誤差値dTは衛星信号の受信環境に応じて決定することが好ましい。具体的には、受信環境がオープンスカイ環境に近いほど許容誤差値dTを大きくし、マルチパス環境に近いほど許容誤差値dTを小さくすることが好ましい。換言すれば、可視衛星数が多いほど許容誤差値dTを大きくし、可視衛星数が少ないほど許容誤差値dTを小さくすることが好ましい。   From the above, it is preferable to determine the allowable error value dT according to the reception environment of satellite signals. Specifically, it is preferable to increase the allowable error value dT as the receiving environment is closer to the open sky environment, and to decrease the allowable error value dT as it is closer to the multipath environment. In other words, it is preferable that the larger the number of visible satellites, the larger the allowable error value dT, and the smaller the number of visible satellites, the smaller the allowable error value dT.

実際の衛星信号の受信環境はアンテナの周辺に構造物が存在しない、いわゆるオープンフルスカイの状態から可視衛星信号が0の受信環境まで様々な受信環境が想定される。受信環境に応じて誤差許容値dTの設定値を最適化する方法としては受信した航法衛星信号の受信状態(受信強度や信号対雑音比(SNR))を参照する方法が有効であると考えられる。すなわち受信強度やSNRに基づき、受信強度またはSNRの大きな衛星信号が多く存在する場合にはよりオープンスカイに近い受信環境であると推定し、換言すれば可視衛星数が多いと推定し、誤差許容値dTを大きな値に設定する。逆に、これらの衛星信号が少ない場合には、よりマルチパス環境に近い受信環境であると推定し、換言すれば可視衛星数が少ないと推定し、誤差許容値dTを0または小さな値に設定する。   As for the actual reception environment of satellite signals, various reception environments are assumed, from the state of so-called open full sky where no structure exists around the antenna to the reception environment of 0 visible satellite signals. As a method of optimizing the setting value of the error tolerance dT according to the reception environment, it is considered that a method of referring to the reception state (reception intensity or signal-to-noise ratio (SNR)) of the received navigation satellite signal is effective. . That is, based on the reception intensity or SNR, if there are many satellite signals with large reception intensity or SNR, it is estimated that the reception environment is closer to the open sky, in other words, it is estimated that the number of visible satellites is large, and error tolerance The value dT is set to a large value. On the contrary, when the number of these satellite signals is small, it is estimated that the reception environment is closer to the multipath environment, in other words, the number of visible satellites is small, and the error allowable value dT is set to 0 or a small value. To do.

具体的には受信強度またはSNRの閾値をあらかじめ設定し、これを上回る衛星信号数に基づき、誤差許容値dTの値を決定することが考えられる。受信強度またはSNRの閾値が所定の閾値より上回る衛星信号に係る衛星は可視衛星である蓋然性が高いので、当該衛星信号数が可視衛星数であると推定するものである。なお、SNRの指標の一つとして搬送波対雑音比(Carrier-To-Noise Ratio:CNR)を用いることができる。このCNRが40dB−Hz以上で受信される場合、その衛星信号は可視衛星信号である可能性が高い。そこで、CNRを用いる場合にはCNR閾値として40dB−Hzの値を用いると好適である。   Specifically, it is conceivable that a threshold value of the reception strength or the SNR is set in advance and the value of the error allowable value dT is determined based on the number of satellite signals exceeding this. It is highly probable that the satellite associated with the satellite signal whose reception intensity or SNR threshold exceeds a predetermined threshold is a visible satellite, and therefore the number of satellite signals is estimated to be the number of visible satellites. A carrier-to-noise ratio (CNR) can be used as one of the SNR indexes. If this CNR is received at 40 dB-Hz or higher, the satellite signal is likely to be a visible satellite signal. Therefore, when using CNR, it is preferable to use a value of 40 dB-Hz as the CNR threshold value.

図8、図9、図10を用いて、CNR閾値を予め設定し、CNR閾値を超える衛星信号数に基づいて、誤差許容値dTの値を設定する具体例について説明する。   A specific example of presetting the CNR threshold and setting the value of the error allowable value dT based on the number of satellite signals exceeding the CNR threshold will be described with reference to FIGS. 8, 9, and 10.

図8及び図9は受信環境に対する衛星信号の受信状態を観測するソフトウェアの画面コピーであり、図8はオープンスカイ受信環境で観測した場合、図9はマルチパス受信環境で観測した場合における、GPS信号の受信状況の一例を示している。図8及び図9において、CNR閾値を40dB−Hzと設定すると、図8ではCNR閾値を上回る衛星信号数は11個であり、図9では4個であった。   8 and 9 are screen copies of software for observing the reception state of satellite signals with respect to the reception environment. FIG. 8 shows GPS in the case of observation in the open sky reception environment, and FIG. 9 in the case of observation in the multipath reception environment. An example of a signal reception situation is shown. When the CNR threshold is set to 40 dB-Hz in FIGS. 8 and 9, the number of satellite signals exceeding the CNR threshold is 11 in FIG. 8 and 4 in FIG.

受信衛星信号のCNRに基づき許容誤差値dTを設定する一例について図10を参照して説明する。本実施の形態の具体例では、CNR閾値を上回る衛星信号数が大きいほど許容誤差値dTが大きくなるよう関数を設定する。図10はCNR閾値を上回る衛星信号数に対して設定する許容誤差値dTを求める関数を示す図である。図10の例では、CNR閾値を上回る衛星信号数が4以下の場合には許容誤差値dTを0nsに設定し、CNR閾値を上回る衛星信号数が10以上の場合には許容誤差値dTを20nsに設定し、CNR閾値を上回る衛星信号数が4から10までの区間は許容誤差値dTが0nsから20nsに線形に増加するよう設定している。なお、図8〜図10による設定例は、これに限定されるものではなく、CNR閾値や、受信衛星信号のCNRに基づく許容誤差値dTの値や、図10の関数におけるCNR閾値を上回る信号数についての定数(4及び10)や、CNR閾値を上回る衛星信号数に対して設定する許容誤差値dTを求める関数については、実験等に基づいて適切な値や適切な関数式を予め設定することができる。なお、受信環境を推定するために用いる指標、すなわち可視衛星数を推定するために用いる指標としては、SNRの指標の一つであるCNRのほか、SNRそのものや受信強度など衛星信号の受信状態を表す他の指標を用いることができる。   An example of setting the allowable error value dT based on the CNR of the received satellite signal will be described with reference to FIG. In the specific example of the present embodiment, the function is set such that the larger the number of satellite signals that exceeds the CNR threshold, the larger the allowable error value dT. FIG. 10 is a diagram showing a function for obtaining the allowable error value dT set for the number of satellite signals exceeding the CNR threshold. In the example of FIG. 10, the allowable error value dT is set to 0 ns when the number of satellite signals exceeding the CNR threshold is 4 or less, and the allowable error value dT is 20 ns when the number of satellite signals exceeding the CNR threshold is 10 or more. And the allowable error value dT is linearly increased from 0 ns to 20 ns in the section where the number of satellite signals exceeds the CNR threshold value from 4 to 10. It should be noted that the setting example according to FIGS. 8 to 10 is not limited to this, and the CNR threshold, the value of the allowable error value dT based on the CNR of the reception satellite signal, and the signal exceeding the CNR threshold in the function of FIG. The constants (4 and 10) about the number and the function for obtaining the allowable error value dT set for the number of satellite signals exceeding the CNR threshold value are preset with appropriate values and appropriate functional formulas based on experiments and the like. be able to. As an index used to estimate the receiving environment, that is, an index used to estimate the number of visible satellites, in addition to CNR, which is one of the SNR indices, the SNR itself and the reception status of satellite signals such as the reception intensity are used. Other indicators can be used.

上記の手順を実施する上で各機能部の役割は以下のようになる。   The role of each functional unit in performing the above procedure is as follows.

航法衛星信号受信部2は、制御部4からの指示に基づき、受信した航法衛星信号のうち指定された航法衛星信号を使用して測位、時刻同期を行い、結果として得られる時刻情報および航法衛星信号の情報を時刻情報生成部3および制御部4へ出力する。時刻情報生成部3は、航法衛星信号受信部2から出力された時刻情報および航法衛星信号の情報、制御部4から入力されたパラメータ値に基づき、時刻情報を生成、出力する。制御部4は、航法衛星信号受信部2から出力された、受信した航法衛星信号の情報、設定部5に入力されたパラメータの設定情報に基づき、航法衛星信号の組み合わせのテーブルを作成し、航法衛星信号受信部2に対し、測位、時刻同期を指示する。各航法衛星信号の組み合わせに対し航法衛星信号受信部2から得られる時刻情報の比較、航法衛星の抽出を行い、最終的に航法衛星信号受信部2に対し、航法衛星を指定して時刻情報生成部3へ出力する時刻情報を得るための測位、時刻同期を指示する。この抽出処理では、航法衛星信号受信部2で受信した航法衛星信号の受信強度又はSNRと、設定部5に入力された閾値などの設定情報とにより算出された許容誤差値dTが用いられる。また、制御部4は、設定部5に入力されたパラメータの設定情報を航法衛星信号受信部2および時刻情報生成部3へ出力する。   The navigation satellite signal receiving unit 2 performs positioning and time synchronization using a designated navigation satellite signal among the received navigation satellite signals based on an instruction from the control unit 4, and obtains time information and a navigation satellite obtained as a result. The signal information is output to the time information generation unit 3 and the control unit 4. The time information generation unit 3 generates and outputs time information based on the time information and the navigation satellite signal information output from the navigation satellite signal reception unit 2 and the parameter value input from the control unit 4. The control unit 4 creates a table of combinations of navigation satellite signals based on the received navigation satellite signal information output from the navigation satellite signal reception unit 2 and the parameter setting information input to the setting unit 5, and the navigation satellite signal combination table is created. The satellite signal receiving unit 2 is instructed to perform positioning and time synchronization. For each combination of navigation satellite signals, the time information obtained from the navigation satellite signal receiving unit 2 is compared, the navigation satellite is extracted, and finally the navigation satellite signal receiving unit 2 is designated to generate the time information. Positioning and time synchronization for obtaining time information output to the unit 3 are instructed. In this extraction processing, the allowable error value dT calculated from the reception intensity or SNR of the navigation satellite signal received by the navigation satellite signal receiving unit 2 and the setting information such as the threshold value input to the setting unit 5 is used. Further, the control unit 4 outputs the parameter setting information input to the setting unit 5 to the navigation satellite signal receiving unit 2 and the time information generating unit 3.

本発明では航法衛星信号アンテナの受信特性、航法衛星受信回路の性能に依存することなく、マルチパス信号の影響を効果的に排除することが可能となり、時刻同期精度を改善する効果が期待できる。   According to the present invention, the influence of the multipath signal can be effectively eliminated without depending on the reception characteristics of the navigation satellite signal antenna and the performance of the navigation satellite reception circuit, and the effect of improving the time synchronization accuracy can be expected.

また、パラメータ値を適切に設定することにより、不可視衛星信号の時刻精度に及ぼす影響を効果的に低減し時刻同期精度を向上することができる。本実施の形態に係る時刻同期装置について、マルチパス受信環境における性能評価を行った。図11は周囲を建造物で囲まれたマルチパス受信環境を説明する図、図12は同環境における時刻同期精度の評価結果を示す図、図13は同環境における2次元測位精度の評価結果を示す図である。なお、図13における測位結果は、上述の手順(A)のステップ(カ)又は手順(B)のステップ(オ)における測位により得られたものである。図12及び図13に示すように、本願発明の特徴点である統計的衛星選択を有効にすることによりタイムエラーや2次元測位精度が大幅に改善することが確認された。図14はGPSアンテナを窓際に設置したマルチパス受信環境を説明する図、図15は同環境における時刻同期精度の評価結果を示す図、図16は同環境における2次元測位精度の評価結果を示す図である。なお、図16における測位結果は、上述の手順(A)のステップ(カ)又は手順(B)のステップ(オ)における測位により得られたものである。このような開空間の半分以上が塞がれる場合においても、図15及び図16に示すように、本願発明の特徴点である統計的衛星選択を有効にすることによりタイムエラーや2次元測位精度が大幅に改善することが確認された。   Further, by setting the parameter values appropriately, it is possible to effectively reduce the influence on the time accuracy of the invisible satellite signal and improve the time synchronization accuracy. Performance evaluation of the time synchronization device according to the present embodiment in a multipath reception environment was performed. 11 is a diagram illustrating a multipath receiving environment surrounded by buildings, FIG. 12 is a diagram showing an evaluation result of time synchronization accuracy in the environment, and FIG. 13 is an evaluation result of two-dimensional positioning accuracy in the environment. FIG. The positioning result in FIG. 13 is obtained by the positioning in step (f) of procedure (A) or step (e) of procedure (B) described above. As shown in FIGS. 12 and 13, it was confirmed that the time error and the two-dimensional positioning accuracy were significantly improved by enabling the statistical satellite selection, which is a feature of the present invention. FIG. 14 is a diagram illustrating a multipath reception environment in which a GPS antenna is installed near a window, FIG. 15 is a diagram showing an evaluation result of time synchronization accuracy in the environment, and FIG. 16 is a diagram showing an evaluation result of two-dimensional positioning accuracy in the environment. It is a figure. The positioning result in FIG. 16 is obtained by the positioning in step (f) of procedure (A) or step (e) of procedure (B) described above. Even when more than half of the open space is closed, as shown in FIGS. 15 and 16, by enabling the statistical satellite selection, which is a feature of the present invention, time error and two-dimensional positioning accuracy are achieved. Was confirmed to be significantly improved.

本発明では衛星信号の組み合わせによる時刻により、時刻同期に使用する衛星信号の選択を行うため、航法衛星信号アンテナにおいて円偏波アイソレーションや鉛直方向のアイソレーションを実装する必要がないため、航法衛星信号アンテナのコストを低減することが可能となる。   In the present invention, since the satellite signal used for time synchronization is selected according to the time obtained by combining the satellite signals, it is not necessary to implement circular polarization isolation or vertical isolation in the navigation satellite signal antenna. It is possible to reduce the cost of the signal antenna.

このように、本発明によれば、必要な数の可視衛星信号を一時的に捕捉できない、受信環境が良好ではない環境においても、航法衛星信号に同期した高精度な時刻情報を生成することが可能となる。   As described above, according to the present invention, highly accurate time information synchronized with a navigation satellite signal can be generated even in an environment where the required number of visible satellite signals cannot be temporarily captured and the reception environment is not good. It will be possible.

以上、本発明の一実施の形態について詳述したが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態に係る時刻同期装置は、受信位置の位置情報が予め既知の場合に使用可能な位置固定モードと、受信位置の位置情報が不要な固定位置推定モードの双方を実装した形態としたが、利用形態に応じて何れか一方のみを実装するようにしてもよい。また、まず固定位置推定モードで起動し、導出した位置に基づいてその後は位置固定モードへ移行する動作としてもよい。   Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to this. For example, the time synchronization device according to the above-described embodiment has both a position fixing mode that can be used when the position information of the reception position is known in advance and a fixed position estimation mode that does not require the position information of the reception position. However, only one of them may be mounted depending on the usage form. Alternatively, the operation may be started in the fixed position estimation mode, and then may be shifted to the position fixed mode based on the derived position.

また、上記実施の形態では、受信したn個の航法衛星信号の全てを処理対象としていたが(上記手順(A)のステップ(ア)、手順(B)のステップ(ア)、手順(C)のステップ(ア)参照)、計算処理を軽減するために、仰角マスクやSNRマスクなどのマスキング処理により航法衛星信号を所定数に選別した後に本発明を適用してもよい。   Further, in the above-described embodiment, all the received n navigation satellite signals are processed (step (A) of procedure (A), step (A) of procedure (B), and procedure (C)). In order to reduce the calculation processing, the present invention may be applied after the navigation satellite signals are selected into a predetermined number by masking processing such as an elevation angle mask or an SNR mask.

また、上記実施の形態では、航法衛星信号アンテナの位置を固定していたが、航法衛星信号アンテナを移動する形態であっても本発明を適用できる。この場合、固定位置推定モードの出力の更新頻度を必要に応じて向上させる。   Further, although the position of the navigation satellite signal antenna is fixed in the above-mentioned embodiment, the present invention can be applied to the case where the navigation satellite signal antenna is moved. In this case, the update frequency of the output in the fixed position estimation mode is improved as necessary.

また、上記実施の形態では、1つの航法衛星システムを使用していたが、複数の航法衛星システムを組合せて使用する、いわゆるマルチGNSSの利用形態においても本発明を適用することができる。この場合、可視衛星信号数が向上するため精度の向上が期待される。組み合わせ対象は、全地球航法衛星システムだけでなく地域航法衛星システムも用いることができる。全地球航法衛星システムとしてはGPS、GLONASS、Galileo等が、地域航法衛星システムとしてはBeidou、QZSS等がある。   Further, although one navigation satellite system is used in the above-described embodiment, the present invention can be applied to a so-called multi-GNSS usage mode in which a plurality of navigation satellite systems are used in combination. In this case, since the number of visible satellite signals is increased, improvement in accuracy is expected. The combination target can use not only the global navigation satellite system but also the regional navigation satellite system. Global navigation satellite systems include GPS, GLONASS, Galileo, etc., and regional navigation satellite systems include Beidou, QZSS, etc.

また、上記実施の形態では時刻同期装置について説明したが測位装置にも本発明を適用し、測位精度を向上することができる。すなわち、上述の時刻同期装置において時刻情報の生成に用いる航法衛星信号の選択アルゴリズムを、受信位置情報の生成に適用することができる。この場合、測位装置は、上述の時刻同期装置における固定位置推定モードの処理機能(手順(A)又は(B))を有すればよい。そして、上述の手順(A)のステップ(カ)又は手順(B)のステップ(オ)における測位の結果得られる受信位置情報を出力すればよい。すなわち、この測位装置は、上述の同期装置の構成のうち、航法衛星信号アンテナ1と、航法衛星信号受信部2と、制御部4と、設定部5とを備え、上述の手順(A)のステップ(カ)又は手順(B)のステップ(オ)において航法衛星信号受信部2で測位して得られた受信位置情報を出力すればよい。なお、航法衛星信号受信部2が出力する受信位置情報を所定のフォーマットやタイミングで出力するために、受信位置情報出力部をさらに設けてもよい。   Further, although the time synchronization device has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to the positioning device to improve the positioning accuracy. That is, the navigation satellite signal selection algorithm used to generate time information in the time synchronization device can be applied to generation of reception position information. In this case, the positioning device may have the processing function (procedure (A) or (B)) of the fixed position estimation mode in the time synchronization device described above. Then, the reception position information obtained as a result of the positioning in step (f) of procedure (A) or step (e) of procedure (B) described above may be output. That is, this positioning device includes the navigation satellite signal antenna 1, the navigation satellite signal receiving unit 2, the control unit 4, and the setting unit 5 in the configuration of the above-described synchronization device, and the positioning device of the above procedure (A) is used. It suffices to output the reception position information obtained by positioning by the navigation satellite signal receiving unit 2 in step (f) or step (e) of the procedure (B). A reception position information output unit may be further provided in order to output the reception position information output by the navigation satellite signal reception unit 2 in a predetermined format and timing.

1…航法衛星信号アンテナ、2…航法衛星信号受信部、3…時刻情報生成部、4…制御部、5…設定部
1 ... Navigation satellite signal antenna, 2 ... Navigation satellite signal receiving unit, 3 ... Time information generating unit, 4 ... Control unit, 5 ... Setting unit

Claims (12)

航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻同期装置であって、
4つ以上の航法衛星から同時に受信した航法衛星信号に基づき航法衛星に同期した時刻情報を生成する航法衛星信号受信部と、
航法衛星信号受信部で生成された時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記航法衛星信号の受信状態に基づいて決定した許容誤差値の時間内で時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出する
ことを特徴とする時刻同期装置。
A time synchronization device that receives a navigation satellite signal from a navigation satellite and generates time information synchronized with a predetermined standard time based on the time information included in the navigation satellite signal,
A navigation satellite signal receiving unit that generates time information synchronized with the navigation satellites based on the navigation satellite signals received simultaneously from four or more navigation satellites;
A time information generation unit that generates time information synchronized with a predetermined standard time based on the time information generated by the navigation satellite signal reception unit,
For each combination of navigation satellite signals from four or more navigation satellites that can be received simultaneously, the time information generated using the navigation satellite signal reception unit is acquired, and the acquired time information is compared to obtain time information. , Multiple navigation satellite signals related to the fast combination are extracted, time information is generated using the navigation satellite signal receiving unit based on the extracted navigation satellite signals, and predetermined using the time information generating unit based on the obtained time information. And a control unit that controls to generate and output time information synchronized with the standard time of
The time synchronization device, wherein the control unit extracts a plurality of navigation satellite signals related to a combination having earlier time information within a time of an allowable error value determined based on a reception state of the navigation satellite signals.
航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻同期装置であって、
1つ又は複数の航法衛星から単独に又は同時に受信した航法衛星信号及び所定の受信位置の位置情報に基づき航法衛星に同期した時刻情報を生成する航法衛星信号受信部と、
航法衛星信号受信部で生成された時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
同時受信可能な複数の航法衛星からの航法衛星信号のそれぞれに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記航法衛星信号の受信状態に基づいて決定した許容誤差値の時間内で時刻情報が早い複数の航法衛星信号を抽出する
ことを特徴とする時刻同期装置。
A time synchronization device that receives a navigation satellite signal from a navigation satellite and generates time information synchronized with a predetermined standard time based on the time information included in the navigation satellite signal,
A navigation satellite signal receiving unit that generates time information synchronized with the navigation satellite based on navigation satellite signals received independently or simultaneously from one or more navigation satellites and position information of a predetermined reception position,
A time information generation unit that generates time information synchronized with a predetermined standard time based on the time information generated by the navigation satellite signal reception unit,
For each of the navigation satellite signals from multiple navigation satellites that can be received at the same time, the time information generated using the navigation satellite signal receiving unit is acquired, and the acquired time information is compared. The navigation satellite signal is extracted, the time information is generated using the navigation satellite signal receiving unit based on the extracted navigation satellite signal, and the time information generating unit is used to generate the predetermined standard time based on the obtained time information. And a control unit for controlling to generate and output synchronized time information,
The time synchronization device, wherein the control unit extracts a plurality of navigation satellite signals whose time information is early within a time of a permissible error value determined based on a reception state of the navigation satellite signals.
前記許容誤差値は、予め定めた信号対雑音比の閾値を越える航法衛星信号の数に基づき決定する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の時刻同期装置。
The time synchronization device according to claim 1 or 2, wherein the allowable error value is determined based on the number of navigation satellite signals that exceed a predetermined signal-to-noise ratio threshold value.
前記許容誤差値は、予め定めた受信強度の閾値を越える航法衛星信号の数に基づき決定する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の時刻同期装置。
The time synchronization device according to claim 1 or 2, wherein the allowable error value is determined based on the number of navigation satellite signals that exceed a predetermined threshold of reception intensity.
航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻同期装置における時刻情報生成方法であって、
時刻同期装置は、4つ以上の航法衛星から同時に受信した航法衛星信号に基づき航法衛星に同期した時刻情報を生成する航法衛星信号受信部と、航法衛星信号受信部で生成された時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻情報生成部と、航法衛星信号受信部及び時刻情報生成部を制御する制御部とを備え、
時刻情報生成方法は、制御部が、
同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得するよう制御するステップと、
取得した複数の時刻情報を比較して航法衛星信号の受信状態に基づいて決定した許容誤差値の時間内で時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出するよう制御するステップと、
抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御するステップとを備えた
ことを特徴とする時刻同期装置における時刻情報生成方法。
A time information generating method in a time synchronizing device that receives a navigation satellite signal from a navigation satellite and generates time information synchronized with a predetermined standard time based on time information included in the navigation satellite signal,
The time synchronizer is based on the navigation satellite signal receiving unit that generates time information synchronized with the navigation satellite based on the navigation satellite signals simultaneously received from four or more navigation satellites, and the time information generated by the navigation satellite signal receiving unit. A time information generation unit that generates time information synchronized with a predetermined standard time, and a control unit that controls the navigation satellite signal reception unit and the time information generation unit,
The time information generation method is
Controlling to obtain time information generated using a navigation satellite signal receiving unit for each combination of navigation satellite signals from four or more navigation satellites that can be simultaneously received,
A step of controlling to extract a plurality of navigation satellite signals related to a combination in which the time information is early within the time of the allowable error value determined based on the reception state of the navigation satellite signal by comparing the acquired time information;
Based on the extracted navigation satellite signal, the navigation satellite signal reception unit is used to generate time information, and based on the obtained time information, the time information generation unit is used to generate and output time information synchronized with a predetermined standard time. A time information generating method in a time synchronizing device, comprising:
航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻同期装置における時刻情報生成方法であって、
時刻同期装置は、1つ又は複数の航法衛星から単独に又は同時に受信した航法衛星信号及び所定の受信位置の位置情報に基づき航法衛星に同期した時刻情報を生成する航法衛星信号受信部と、航法衛星信号受信部で生成された時刻情報に基づき所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成する時刻情報生成部と、航法衛星信号受信部及び時刻情報生成部を制御する制御部とを備え、
時刻情報生成方法は、制御部が、
同時受信可能な複数の航法衛星からの航法衛星信号のそれぞれに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得するよう制御するステップと、
取得した複数の時刻情報を比較して航法衛星信号の受信状態に基づいて決定した許容誤差値の時間内で時刻情報が早い複数の航法衛星信号を抽出するよう制御するステップと、
抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて時刻情報を生成し、得られた時刻情報に基づき時刻情報生成部を用いて所定の標準的な時刻に同期した時刻情報を生成出力するよう制御するステップとを備えた
ことを特徴とする時刻同期装置における時刻情報生成方法。
A time information generating method in a time synchronizing device that receives a navigation satellite signal from a navigation satellite and generates time information synchronized with a predetermined standard time based on time information included in the navigation satellite signal,
The time synchronization device includes a navigation satellite signal receiving unit that generates time information synchronized with the navigation satellite based on navigation satellite signals received individually or simultaneously from one or a plurality of navigation satellites and position information of a predetermined reception position; A time information generation unit that generates time information synchronized with a predetermined standard time based on the time information generated by the satellite signal reception unit, and a control unit that controls the navigation satellite signal reception unit and the time information generation unit ,
The time information generation method is
For each of the navigation satellite signals from a plurality of navigation satellites that can be received simultaneously, a step of controlling to obtain time information generated using the navigation satellite signal receiving unit,
A step of controlling the plurality of navigation satellite signals whose time information is early within the time of the allowable error value determined based on the reception state of the navigation satellite signals by comparing the obtained plurality of time information,
Based on the extracted navigation satellite signal, the navigation satellite signal reception unit is used to generate time information, and based on the obtained time information, the time information generation unit is used to generate and output time information synchronized with a predetermined standard time. A time information generating method in a time synchronizing device, comprising:
コンピュータを、請求項1乃至4何れか1項記載の時刻同期装置の各部として機能させることを特徴とする時刻情報生成プログラム。   A time information generation program that causes a computer to function as each unit of the time synchronization device according to claim 1. 航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報および衛星の位置情報に基づき受信位置情報を生成する測位装置であって、
4つ以上の航法衛星から同時に受信した航法衛星信号に基づき航法衛星に同期した時刻情報および受信位置情報を生成する航法衛星信号受信部と、
同時受信可能な4つ以上の航法衛星からの航法衛星信号の各組み合わせに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得し、取得した複数の時刻情報を比較して時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出し、抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて受信位置情報を生成して、得られた受信位置情報を出力するよう制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記航法衛星信号の受信状態に基づいて決定した許容誤差値の時間内で時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出する
ことを特徴とする測位装置。
A positioning device that receives a navigation satellite signal from a navigation satellite and generates reception position information based on time information and satellite position information included in the navigation satellite signal,
A navigation satellite signal receiving unit that generates time information and reception position information synchronized with the navigation satellite based on the navigation satellite signals received from four or more navigation satellites at the same time,
For each combination of navigation satellite signals from four or more navigation satellites that can be received simultaneously, the time information generated using the navigation satellite signal reception unit is acquired, and the acquired time information is compared to obtain time information. Control to extract multiple navigation satellite signals related to a fast combination, generate reception position information using the navigation satellite signal receiving unit based on the extracted navigation satellite signals, and output the obtained reception position information. Section and
The positioning device is characterized in that the control unit extracts a plurality of navigation satellite signals associated with a combination having earlier time information within a time of an allowable error value determined based on a reception state of the navigation satellite signals.
前記許容誤差値は、予め定めた信号対雑音比の閾値を越える航法衛星信号の数に基づき決定する
ことを特徴とする請求項8記載の測位装置。
The positioning device according to claim 8, wherein the allowable error value is determined based on the number of navigation satellite signals that exceed a predetermined signal-to-noise ratio threshold value.
前記許容誤差値は、予め定めた受信強度の閾値を越える航法衛星信号の数に基づき決定する
ことを特徴とする請求項8記載の測位装置。
The positioning device according to claim 8, wherein the allowable error value is determined based on the number of navigation satellite signals that exceed a predetermined threshold value of reception intensity.
航法衛星から航法衛星信号を受信して前記航法衛星信号に含まれる時刻情報および衛星の位置情報に基づき受信位置情報を生成する測位装置における測位方法であって、
測位装置は、4つ以上の航法衛星から同時に受信した航法衛星信号に基づき航法衛星に同期した時刻情報および受信位置情報を生成する航法衛星信号受信部と、航法衛星信号受信部を制御する制御部とを備え、
測位方法は、制御部が、
同時受信可能な複数の航法衛星からの航法衛星信号のそれぞれに対して、航法衛星信号受信部を用いて生成した時刻情報を取得するよう制御するステップと、
取得した複数の時刻情報を比較して航法衛星信号の受信状態に基づいて決定した許容誤差値の時間内で時刻情報が早い組み合わせに係る複数の航法衛星信号を抽出するよう制御するステップと、
抽出した航法衛星信号に基づき航法衛星信号受信部を用いて受信位置情報を生成して、得られた受信位置情報を出力するよう制御するステップとを備えた
ことを特徴とする測位装置における測位方法。
A positioning method in a positioning device which receives a navigation satellite signal from a navigation satellite and generates reception position information based on time information and satellite position information included in the navigation satellite signal,
The positioning device includes a navigation satellite signal receiving unit that generates time information and reception position information synchronized with the navigation satellite based on navigation satellite signals that are simultaneously received from four or more navigation satellites, and a control unit that controls the navigation satellite signal receiving unit. With and
As for the positioning method, the control unit
For each of the navigation satellite signals from a plurality of navigation satellites that can be received simultaneously, a step of controlling to obtain time information generated using the navigation satellite signal receiving unit,
A step of controlling to extract a plurality of navigation satellite signals related to a combination in which the time information is early within the time of the allowable error value determined based on the reception state of the navigation satellite signal by comparing the acquired time information;
A positioning method in a positioning device, comprising the step of generating reception position information using a navigation satellite signal receiving unit based on the extracted navigation satellite signal, and controlling to output the obtained reception position information. .
コンピュータを、請求項8乃至10何れか1項記載の測位装置の各部として機能させることを特徴とする測位プログラム。   A positioning program that causes a computer to function as each unit of the positioning device according to claim 8.
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