JP7154433B2 - 衛星信号受信装置及び位置測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、衛星信号受信装置及び位置測定装置に関する。

従来、複数個の人工衛星（以下「測位衛星」という。）を用いて車両等の移動体の位置を測定するシステムが開発されている。すなわち、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）が開発されている。また、ＧＮＳＳにおいて、個々の測位衛星により送信された信号（以下「衛星信号」という。）を受信する装置（以下「衛星信号受信装置」という。）が開発されている。

衛星信号受信装置により受信される衛星信号は、いわゆる「直達波」に対応する信号（以下「直達波信号」という。）を含むものである。また、衛星信号受信装置により受信される衛星信号は、建物等の物体による反射波又は回折波など（以下「非直達波」と総称する。）に対応する信号（以下「非直達波信号」という。）を含むものである。ここで、移動体の位置の測定に非直達波信号が用いられることにより、測定誤差が発生する。かかる測定誤差の発生を抑制する観点から、非直達波信号を移動体の位置の測定から除外するのが好適である。

そこで、個々の衛星信号が直達波信号であるか否かを判定することが求められる。換言すれば、個々の衛星信号が非直達波信号であるか否かを判定することが求められる。特許文献１には、個々の衛星信号が非直達波信号であるか否かを判定する技術が開示されている（例えば、特許文献１の段落［００７７］～段落［０１１３］及び図６～図９参照。）。

すなわち、複数個のアンテナ（第１のアンテナ及び第２のアンテナを含む。）が車両に設けられている。複数個の測位衛星が複数個の衛星信号をそれぞれ送信したとき、当該送信された複数個の衛星信号が複数個のアンテナにより受信される。当該受信された複数個の衛星信号を用いて、複数個の測位衛星の各々の位置が取得されるとともに、車両の位置が算出される。また、第１のアンテナにより受信された衛星信号と第２のアンテナにより受信された衛星信号との位相差が取得される。また、当該受信された複数個の衛星信号の各々に係るドップラ周波数が取得される。

上記取得された位置及び上記算出された位置に基づき、複数個の測位衛星の各々について、車両に対する電波の絶対的な到来方向が算出される。また、上記取得された位相差に基づき、複数個の測位衛星の各々について、車両に対する電波の相対的な到来方向が推定される。また、上記取得されたドップラ周波数に基づき、車両の絶対的な走行方向が推定される。

上記推定された絶対的な走行方向及び上記推定された相対的な到来方向に基づき、複数個の測位衛星の各々について、車両に対する電波の絶対的な到来方向が推定される。複数個の測位衛星の各々について、当該推定された絶対的な到来方向と上記算出された絶対的な到来方向とが比較される。これにより、上記受信された複数個の衛星信号の各々が非直達波信号であるか否かが判定される。

特開２０１０－２５６３０１号公報

特許文献１記載の技術において、車両に対する電波の相対的な到来方向は、車両における複数個のアンテナの設置方向（以下「アンテナ設置方向」という。）を基準とするものである（特許文献１の段落［００４７］等参照。）。ここで、特許文献１記載の技術においては、車両の走行方向がアンテナ設置方向と一致していなければ、上記判定をすることができない問題があった。換言すれば、車両が停止しているとき、及びアンテナ設置方向と異なる方向に車両が走行しているとき、上記判定をすることができない問題があった。

例えば、車両が曲線状の経路を走行しているときは、車両の走行方向がアンテナ設置方向と不一致である蓋然性が高い。このような場合、上記判定をすることができない問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、移動体が移動中であるか否かにかかわらず、かつ、移動体の移動方向にかかわらず、個々の衛星信号が直達波信号であるか否かを判定することを目的とする。

本発明の衛星信号受信装置は、複数個の測位衛星によりそれぞれ送信された複数個の衛星信号を受信するアンテナと、アンテナに係るアンテナ速度ベクトル推定値を算出するアンテナ方向推定部と、複数個の衛星信号の各々について、アンテナ速度ベクトル推定値を用いてドップラ周波数理論値を算出して、ドップラ周波数理論値とドップラ周波数観測値との差分を示すドップラ残差を算出するドップラ残差算出部と、複数個の衛星信号の各々について、ドップラ残差に対する比較用のドップラ閾値を設定するドップラ閾値設定部と、ドップラ残差をドップラ閾値と比較することにより、複数個の衛星信号の各々が直達波信号であるか否かを判定する判定部と、複数個の前記衛星信号を用いて、複数個の前記測位衛星に係る衛星配置、前記ドップラ周波数観測値、複数個の前記衛星信号の各々に係る信号対雑音比観測値、及び前記アンテナに係るアンテナ位置を検出する衛星信号処理部と、を備え、前記アンテナ方向推定部は、前記衛星配置、前記ドップラ周波数観測値及び前記アンテナ位置を用いて前記アンテナ速度ベクトル推定値を算出し、前記ドップラ閾値設定部は、前記衛星配置を用いて複数個の前記測位衛星の各々に係る衛星仰角を算出し、ドップラ閾値テーブルに含まれる複数個の前記ドップラ閾値のうちの前記衛星仰角及び前記信号対雑音比観測値に対応する１個以上の前記ドップラ閾値を選択して、当該選択された１個以上の前記ドップラ閾値に基づき前記ドップラ閾値を設定することを特徴とするものである。

本発明によれば、上記のように構成したので、移動体が移動中であるか否かにかかわらず、かつ、移動体の移動方向にかかわらず、個々の衛星信号が直達波信号であるか否かを判定することができる。

実施の形態１に係る衛星信号受信装置の要部を示すブロック図である。 実施の形態１に係る衛星信号受信装置における衛星信号判定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る衛星信号受信装置における衛星信号判定装置の他のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る衛星信号受信装置における衛星信号判定装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る衛星信号受信装置におけるアンテナ方向推定部の詳細な動作を示すフローチャートである。 衛星位置ベクトル、衛星速度ベクトル、アンテナ位置ベクトル、アンテナ速度ベクトル及び視線ベクトルの関係を示す説明図である。 実施の形態１に係る衛星信号受信装置におけるドップラ残差算出部の詳細な動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る衛星信号受信装置におけるドップラ閾値設定部の詳細な動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る衛星信号受信装置における判定部の詳細な動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る衛星信号受信装置の要部を示すブロック図である。 実施の形態２に係る衛星信号受信装置における衛星信号判定装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る衛星信号受信装置におけるアンテナ姿勢推定部の詳細な動作を示すフローチャートである。 アンテナ間位相差、アンテナ間距離、基線ベクトル及び信号到来角度の対応関係を示す説明図である。 実施の形態２に係る衛星信号受信装置における位相差残差算出部の詳細な動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る衛星信号受信装置における位相差閾値設定部の詳細な動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る衛星信号受信装置における判定部の詳細な動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る衛星信号受信装置の要部を示すブロック図である。 実施の形態３に係る衛星信号受信装置における衛星信号判定装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る衛星信号受信装置における受信タイミング補正部の詳細な動作を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る位置測定装置の要部を示すブロック図である。 実施の形態４に係る位置測定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る位置測定装置の他のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る位置測定装置における衛星信号判定装置及び位置測定部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る他の位置測定装置の要部を示すブロック図である。 実施の形態４に係る他の位置測定装置の要部を示すブロック図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。

以下、１個のアンテナ又は複数個のアンテナが移動体に設けられているとき、これらのアンテナの位置を「アンテナ位置」という。また、このとき、これらのアンテナに係る位置ベクトルを「アンテナ位置ベクトル」という。また、このとき、これらのアンテナに係る速度ベクトルを「アンテナ速度ベクトル」という。また、このとき、アンテナ速度ベクトルの推定値を「アンテナ速度ベクトル推定値」という。

以下、複数個の測位衛星の配置を「衛星配置」という。すなわち、衛星配置は、複数個の測位衛星の各々の位置を示すものである。また、複数個の測位衛星の各々に係る位置ベクトルを「衛星位置ベクトル」という。また、複数個の測位衛星の各々に係る速度ベクトルを「衛星速度ベクトル」という。

以下、複数個の測位衛星によりそれぞれ送信された複数個の衛星信号が１個のアンテナ又は複数個のアンテナにより受信されたとき、複数個の衛星信号の各々に係る搬送波位相の観測値を「搬送波位相観測値」という。なお、搬送波位相の単位は、波数である。また、このとき、複数個の衛星信号の各々に係る信号対雑音比の観測値を「信号対雑音比観測値」という。また、このとき、複数個の衛星信号の各々に係るドップラ周波数の観測値を「ドップラ周波数観測値」という。また、このとき、複数個の衛星信号の各々に係るドップラ周波数の変移量を「ドップラ変移量」という。また、このとき、複数個の衛星信号の各々に係るドップラ周波数の理論値を「ドップラ周波数理論値」という。また、このとき、複数個の衛星信号の各々について、ドップラ周波数観測値とドップラ周波数理論値との差分を「ドップラ残差」という。また、このとき、複数個の衛星信号の各々について、ドップラ残差に対する比較用の閾値を「ドップラ閾値」という。

以下、複数個の測位衛星によりそれぞれ送信された複数個の衛星信号が複数個のアンテナにより受信されたとき、複数個の衛星信号の各々について、かつ、複数個のアンテナのうちの各２個のアンテナについて、一方のアンテナにより受信された衛星信号の搬送波位相と他方のアンテナにより受信された衛星信号の搬送波位相との差分を「アンテナ間位相差」という。また、このとき、複数個の衛星信号の各々に係るアンテナ間位相差の観測値を「アンテナ間位相差観測値」という。また、このとき、複数個の衛星信号の各々に係るアンテナ間位相差の理論値を「アンテナ間位相差理論値」という。また、このとき、複数個の衛星信号の各々に係るアンテナ間位相差と複数個の衛星信号のうちの基準となる１個の衛星信号に係るアンテナ間位相差との差分を「二重位相差」という。また、このとき、二重位相差の観測値を「二重位相差観測値」という。また、このとき、二重位相差の理論値を「二重位相差理論値」という。また、このとき、複数個の衛星信号の各々について、アンテナ間位相差観測値とアンテナ間位相差理論値との差分又は二重位相差観測値と二重位相差理論値との差分を「位相差残差」という。また、このとき、複数個の衛星信号の各々について、位相差残差に対する比較用の閾値を「位相差閾値」という。

以下、複数個の測位衛星の各々に対する１個のアンテナ又は複数個のアンテナによる視線方向を示すベクトルを「視線ベクトル」という。また、視線ベクトルのうちの単位ベクトルを「単位視線ベクトル」という。また、複数個のアンテナのうちの各２個のアンテナについて、一方のアンテナに係るアンテナ位置ベクトルと他方のアンテナに係るアンテナ位置ベクトルとを結ぶベクトルを「基線ベクトル」という。また、基線ベクトルのうちの単位ベクトルを「単位基線ベクトル」という。また、基線ベクトルの推定値を「基線ベクトル推定値」という。

以下、複数個の測位衛星の各々について、水平面に対する視線ベクトルの角度を「衛星仰角」という。また、複数個の測位衛星の各々に係る識別用の情報を「識別情報」という。識別情報は、例えば、対応する測位衛星の種別を示す情報、及び対応する測位衛星のＰＲＮ（Ｐｓｅｕｄｏ Ｒａｎｄｏｍ Ｎｏｉｓｅ）番号を示す情報を含むものである。

以下、複数個の測位衛星によりそれぞれ送信された複数個の衛星信号が１個のアンテナ又は複数個のアンテナにより受信された場合において、複数個の衛星信号のうちの１個以上の衛星信号が直達波信号であるとき、当該１個以上の衛星信号に対応する１個以上の測位衛星を「直達波受信衛星」という。また、この場合において、複数個の衛星信号のうちの１個以上の衛星信号が非直達波信号であるとき、当該１個以上の衛星信号に対応する１個以上の測位衛星を「非直達波受信衛星」という。

以下、複数個の測位衛星によりそれぞれ送信された複数個の衛星信号が１個のアンテナ又は複数個のアンテナにより受信されたとき、複数個の衛星信号のうちの直達波信号の候補となる１個以上の衛星信号を「直達波候補信号」という。また、このとき、複数個の測位衛星のうちの直達波受信衛星の候補となる１個以上の測位衛星を「直達波受信候補衛星」という。

以下、衛星仰角及び信号対雑音比による組合せを「衛星仰角－信号対雑音比対」という。また、複数個のドップラ閾値と複数個の衛星仰角－信号対雑音比対との対応関係を示すテーブルを「ドップラ閾値テーブル」という。また、複数個の位相差閾値と複数個の衛星仰角－信号対雑音比対との対応関係を示すテーブルを「位相差閾値テーブル」という。

以下、文字「ｘ」に対する上方に記号「・」を付してなる符号を「ｘ（・）」と記載することがある。また、文字「ｘ」に対する上方に記号「＾」を付してなる符号を「ｘ（＾）」と記載することがある。また、文字「ｘ」に対する上方に記号「・」及び記号「＾」を付してなる符号を「ｘ（・，＾）」と記載することがある。また、文字「δ」に対する上方に記号「・」を付してなる符号を「δ（・）」と記載することがある。また、文字「ｆ」に対する上方に記号「＾」を付してなる符号を「ｆ（＾）」と記載することがある。また、文字「φ」に対する上方に記号「＾」を付してな符号を「φ（＾）」と記載することがある。

以下、Ｎ個の整数値（１～Ｎ）のうちの個々の整数値を示す変数を「ｉ」と記載することがある。また、Ｎ個の整数値（１～Ｎ）のうちの基準となる１個の整数値を示す変数を「ｊ」と記載することがある。ここで、Ｎは、２以上の任意の整数である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る衛星信号受信装置の要部を示すブロック図である。図１を参照して、実施の形態１に係る衛星信号受信装置について説明する。

図中、１は移動体である。移動体１は、例えば、車両、船舶、航空機又は携帯情報端末により構成されている。移動体１は、アンテナ２を有している。アンテナ２は、測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎが衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎをそれぞれ送信したとき、当該送信されたＮ個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎを受信するものである。アンテナ２は、当該受信された衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎを衛星信号処理部１１に出力するものである。ここで、測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎとアンテナ２間における衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎは、電波により構成されている。これに対して、アンテナ２と衛星信号処理部１１間における衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎは、高周波信号により構成されている。すなわち、アンテナ２は、電波を高周波信号に変換するものである。

個々の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎは、ＧＮＳＳ衛星により構成されている。具体的には、例えば、個々の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星、ＢｅｉＤｏｕ衛星、Ｇａｌｉｌｅｏ衛星又はＱＺＳＳ（Ｑｕａｓｉ－Ｚｅｎｉｔｈ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星により構成されている。

アンテナ２により受信される衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの個数（すなわち、これらの衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎを送信した測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの個数）は、ＧＮＳＳに含まれる測位衛星の総数、ＧＮＳＳに含まれる個々の測位衛星の位置、及び地球における移動体１の位置などに応じて異なるものである。すなわち、Ｎの値は、これらの要素に応じて異なるものである。

衛星信号処理部１１は、アンテナ２により出力された衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎを取得するものである。衛星信号処理部１１は、当該取得された衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎに対して、通常のＧＮＳＳ受信機により実行される処理（衛星補足処理、衛星追尾処理及び復調処理を含む。）と同様の処理を実行するものである。これにより、衛星配置、搬送波位相観測値、ドップラ周波数観測値及び信号対雑音比観測値などが検出される。衛星信号処理部１１は、当該検出された衛星配置を含むデータ（以下「航法メッセージ」という。）を出力するものである。また、衛星信号処理部１１は、当該検出された搬送波位相観測値、ドップラ周波数観測値及び信号対雑音比観測値を含むデータ（以下「観測データ」という。）を出力するものである。

また、衛星信号処理部１１は、航法メッセージ及び観測データを用いて、通常のＧＮＳＳ受信機により実行される測位処理と同様の測位処理を実行するものである。これにより、アンテナ位置が検出される。衛星信号処理部１１により実行される測位処理は、例えば、単独測位、ＲＴＫ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）測位又はＰＰＰ（Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｐｏｉｎｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）測位によるものである。衛星信号処理部１１は、当該検出されたアンテナ位置を含むデータ（以下「アンテナ位置データ」という。）を出力するものである。

以下、衛星信号処理部１１により実行される処理を総称して「衛星信号処理」ということがある。

アンテナ方向推定部１２は、衛星信号処理部１１により出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得するものである。アンテナ方向推定部１２は、当該取得された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを用いて、アンテナ速度ベクトル推定値を算出するものである。アンテナ方向推定部１２は、当該算出されたアンテナ速度ベクトル推定値を出力するものである。

以下、アンテナ方向推定部１２により実行される処理を総称して「アンテナ方向推定処理」ということがある。かかるアンテナ方向推定処理の詳細については、図４のフローチャートを参照して後述する。

ドップラ残差算出部１３は、衛星信号処理部１１により出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得するとともに、アンテナ方向推定部１２により出力されたアンテナ速度ベクトル推定値を取得するものである。ドップラ残差算出部１３は、当該取得された航法メッセージ、観測データ、アンテナ位置データ及びアンテナ速度ベクトル推定値を用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ残差を算出するものである。ドップラ残差算出部１３は、当該算出されたドップラ残差を出力するものである。

以下、ドップラ残差算出部１３により実行される処理を総称して「ドップラ残差算出処理」ということがある。かかるドップラ残差算出処理の詳細については、図６のフローチャートを参照して後述する。

ドップラ閾値設定部１４は、衛星信号処理部１１により出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得するものである。ドップラ閾値設定部１４は、当該取得された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ閾値を設定するものである。ドップラ閾値設定部１４は、当該設定されたドップラ閾値を出力するものである。

以下、ドップラ閾値設定部１４により実行される処理を総称して「ドップラ閾値設定処理」ということがある。かかるドップラ閾値設定処理の詳細については、図７のフローチャートを参照して後述する。

判定部１５は、ドップラ残差算出部１３により出力されたドップラ残差を取得するとともに、ドップラ閾値設定部１４により出力されたドップラ閾値を取得するものである。判定部１５は、当該取得されたドップラ残差及びドップラ残差を用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを判定するものである。すなわち、判定部１５は、測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々が直達波受信衛星であるか否かを判定するものである。判定部１５は、当該判定の結果に基づき、直達波受信衛星を示す識別情報を出力するものである。

以下、判定部１５により実行される処理を総称して「判定処理」ということがある。かかる判定処理の詳細については、図８のフローチャートを参照して後述する。

衛星信号処理部１１、アンテナ方向推定部１２、ドップラ残差算出部１３、ドップラ閾値設定部１４及び判定部１５により、衛星信号判定装置１００の要部が構成されている。衛星信号判定装置１００は、例えば、移動体１に設けられている。アンテナ２及び衛星信号判定装置１００により、衛星信号受信装置２００の要部が構成されている。

次に、図２を参照して、衛星信号判定装置１００の要部のハードウェア構成について説明する。

図２Ａに示す如く、衛星信号判定装置１００は、プロセッサ２１及びメモリ２２を有している。メモリ２２には、衛星信号処理部１１、アンテナ方向推定部１２、ドップラ残差算出部１３、ドップラ閾値設定部１４及び判定部１５の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。かかるプログラムをプロセッサ２１が読み出して実行することにより、衛星信号処理部１１、アンテナ方向推定部１２、ドップラ残差算出部１３、ドップラ閾値設定部１４及び判定部１５の機能が実現される。

または、図２Ｂに示す如く、衛星信号判定装置１００は、処理回路２３を有している。この場合、衛星信号処理部１１、アンテナ方向推定部１２、ドップラ残差算出部１３、ドップラ閾値設定部１４及び判定部１５の機能は、専用の処理回路２３により実現される。

または、衛星信号判定装置１００は、プロセッサ２１、メモリ２２及び処理回路２３を有している（不図示）。この場合、衛星信号処理部１１、アンテナ方向推定部１２、ドップラ残差算出部１３、ドップラ閾値設定部１４及び判定部１５の機能のうちの一部の機能がプロセッサ２１及びメモリ２２により実現されるとともに、残余の機能が専用の処理回路２３により実現される。

プロセッサ２１は、１個又は複数個のプロセッサにより構成されている。個々のプロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いたものである。

メモリ２２は、１個又は複数個の不揮発性メモリにより構成されている。または、メモリ２２は、１個又は複数個の不揮発性メモリ及び１個又は複数個の揮発性メモリにより構成されている。すなわち、メモリ２２は、１個又は複数個のメモリにより構成されている。個々のメモリは、例えば、半導体メモリ又は磁気ディスクを用いたものである。より具体的には、個々の揮発性メモリは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いたものである。また、個々の不揮発性メモリは、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ソリッドステートドライブ又はハードディスクドライブを用いたものである。

処理回路２３は、１個又は複数個のデジタル回路により構成されている。または、処理回路２３は、１個又は複数個のデジタル回路及び１個又は複数個のアナログ回路により構成されている。すなわち、処理回路２３は、１個又は複数個の処理回路により構成されている。個々の処理回路は、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ）又はシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を用いたものである。

次に、図３のフローチャートを参照して、衛星信号受信装置２００の動作について、衛星信号判定装置１００の動作を中心に説明する。

まず、衛星信号処理部１１が衛星信号処理を実行する（ステップＳＴ１）。次いで、アンテナ方向推定部１２がアンテナ方向推定処理を実行する（ステップＳＴ２）。次いで、ドップラ残差算出部１３がドップラ残差算出処理を実行する（ステップＳＴ３）。次いで、ドップラ閾値設定部１４がドップラ閾値設定処理を実行する（ステップＳＴ４）。次いで、判定部１５が判定処理を実行する（ステップＳＴ５）。

次に、図４のフローチャートを参照して、アンテナ方向推定部１２によるアンテナ方向推定処理の詳細について説明する。

まず、アンテナ方向推定部１２は、衛星信号処理部１１により出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得する（ステップＳＴ１１）。

ここで、当該取得された航法メッセージに含まれる衛星配置に基づき、衛星位置ベクトルｘ^ｉ及び衛星速度ベクトルｘ（・）^ｉが検出される。衛星速度ベクトルｘ（・）^ｉは、例えば、衛星配置に対する時間微分により検出される。また、当該取得された観測データに含まれるドップラ周波数観測値ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｏｂｓ}に基づき、ドップラ変移量Δｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ}が検出される。また、当該取得されたアンテナ位置データに含まれるアンテナ位置に基づき、アンテナ位置ベクトルｘ_Ａが検出される。

図５は、衛星位置ベクトルｘ^ｉ、衛星速度ベクトルｘ（・）^ｉ、アンテナ位置ベクトルｘ_Ａ、アンテナ速度ベクトルｘ（・）_Ａ及び視線ベクトルの関係を示している。このとき、ドップラ変移量Δｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ}について、以下の式（１）が成立する。ここで、ｆ_ｃａｒは、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る搬送波の中心周波数を示している。また、ｃは、光速を示している。

変数ｉについて（ｉ＝１～Ｎ）、上記式（１）を行列形式に変形することにより、以下の式（２）が得られる。

なお、上記式（２）におけるベクトル値（式中ｕ）は、以下の式（３）により定義されるものである。また、上記式（２）におけるスカラ値（式中Ｓ）は、以下の式（４）により定義されるものである。

次いで、アンテナ方向推定部１２は、上記検出された衛星位置ベクトルｘ^ｉ、衛星速度ベクトルｘ（・）^ｉ、ドップラ変移量Δｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ}及びアンテナ位置ベクトルｘ_Ａを用いて、上記式（２）に基づく最小二乗法によりアンテナ速度ベクトルｘ（・）_Ａを算出する。これにより、アンテナ速度ベクトル推定値ｘ（・，＾）_Ａが算出される（ステップＳＴ１２）。

次いで、アンテナ方向推定部１２は、当該算出されたアンテナ速度ベクトル推定値ｘ（・，＾）_Ａを出力する（ステップＳＴ１３）。

次に、図６のフローチャートを参照して、ドップラ残差算出部１３によるドップラ残差算出処理の詳細について説明する。

まず、ドップラ残差算出部１３は、衛星信号処理部１１により出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得する。また、ドップラ残差算出部１３は、アンテナ方向推定部１２により出力されたアンテナ速度ベクトル推定値ｘ（・，＾）_Ａを取得する（ステップＳＴ２１）。

ここで、当該取得された航法メッセージに含まれる衛星配置に基づき、衛星位置ベクトルｘ^ｉ及び衛星速度ベクトルｘ（・）^ｉが検出される。衛星速度ベクトルｘ（・）^ｉは、例えば、衛星配置に対する時間微分により検出される。また、当該取得されたアンテナ位置データに含まれるアンテナ位置に基づき、アンテナ位置ベクトルｘ_Ａが検出される。

次いで、ドップラ残差算出部１３は、当該取得されたアンテナ速度ベクトル推定値ｘ（・，＾）_Ａ並びに当該検出された衛星位置ベクトルｘ^ｉ、衛星速度ベクトルｘ（・）^ｉ及びアンテナ位置ベクトルｘ_Ａを用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ周波数理論値ｆ（＾）^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ}を算出する（ステップＳＴ２２）。このとき、ドップラ残差算出部１３は、以下の式（５）によりドップラ周波数理論値ｆ（＾）^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ}を算出する。

次いで、ドップラ残差算出部１３は、当該算出されたドップラ周波数理論値ｆ（＾）^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ}及び上記取得された観測データに含まれるドップラ周波数観測値ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｏｂｓ}を用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}を算出する（ステップＳＴ２３）。このとき、ドップラ残差算出部１３は、以下の式（６）によりドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}を算出する。

次いで、ドップラ残差算出部１３は、当該算出されたドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}を出力する（ステップＳＴ２４）。

次に、図７のフローチャートを参照して、ドップラ閾値設定部１４によるドップラ閾値設定処理の詳細について説明する。

まず、ドップラ閾値設定部１４は、衛星信号処理部１１により出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得する（ステップＳＴ３１）。

ここで、当該取得された航法メッセージに含まれる衛星位置に基づき、衛星位置ベクトルｘ^ｉが検出される。また、当該取得されたアンテナ位置データに基づき、アンテナ位置ベクトルｘ_Ａが検出される。

次いで、ドップラ閾値設定部１４は、当該検出された衛星位置ベクトルｘ^ｉ及びアンテナ位置ベクトルｘ_Ａを用いて、測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々に係る衛星仰角ｅｌｅを算出する（ステップＳＴ３２）。

次いで、ドップラ閾値設定部１４は、当該算出された衛星仰角ｅｌｅ及び上記取得された観測データに含まれる信号対雑音比観測値ＳＮＲを用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を設定する（ステップＳＴ３３）。

ここで、ドップラ閾値設定部１４は、ドップラ閾値テーブルを有している。ドップラ閾値設定部１４は、測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々について（すなわち衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について）、ドップラ閾値テーブルに含まれる複数個のドップラ閾値のうちの衛星仰角ｅｌｅ及び信号対雑音比観測値ＳＮＲによる衛星仰角－信号対雑音比対に対応する１個のドップラ閾値を選択する。ドップラ閾値設定部１４は、当該選択された１個のドップラ閾値をドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）に用いる。

次いで、ドップラ閾値設定部１４は、当該設定されたドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を出力する（ステップＳＴ３４）。

なお、ドップラ閾値テーブルにおける複数個のドップラ閾値が離散的に定義されている場合、衛星仰角ｅｌｅ及び信号対雑音比観測値ＳＮＲによる衛星仰角－信号対雑音比対に対応する１個のドップラ閾値を選択することが困難である場合がある。この場合、ドップラ閾値設定部１４は、かかる衛星仰角－信号対雑音比対に対応する２個以上のドップラ閾値を選択するものであっても良い。そして、ドップラ閾値設定部１４は、当該選択された２個以上のドップラ閾値に対する補間処理を実行することにより、ドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を設定するものであっても良い。

次に、図８のフローチャートを参照して、判定部１５による判定処理の詳細について説明する。

まず、判定部１５は、ドップラ残差算出部１３により出力されたドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}を取得する。また、判定部１５は、ドップラ閾値設定部１４により出力されたドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を取得する（ステップＳＴ４１）。

次いで、判定部１５は、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について、当該取得されたドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}を当該取得されたドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）と比較する（ステップＳＴ４２）。これにより、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かが判定される。

すなわち、ドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}がドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）以下である場合、判定部１５は、対応する衛星信号ＳＳ_ｉが直達波信号であると判定する。換言すれば、この場合、判定部１５は、対応する測位衛星ＰＳ_ｉが直達波受信衛星であるとする。他方、ドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}がドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）よりも大きい場合、判定部１５は、対応する衛星信号ＳＳ_ｉが非直達波信号であると判定する。換言すれば、この場合、判定部１５は、対応する測位衛星ＰＳ_ｉが非直達波受信衛星であると判定する。

次いで、判定部１５は、ステップＳＴ４２における判定結果に基づき、個々の直達波受信衛星を示す識別情報を出力する（ステップＳＴ４３）。

このように、衛星信号判定装置１００は、ドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}をドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）と比較することにより、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを判定する。これにより、移動体１が移動中であるか否かにかかわらず、当該判定をすることができる。また、移動体１の移動方向にかかわらず、当該判定をすることができる。この結果、例えば、移動体１が曲線移動をしているときであっても、当該判定をすることができる。

次に、ドップラ閾値テーブルの生成方法について説明する。ドップラ閾値テーブルは、例えば、以下のようにして生成されるものである。

いま、アンテナ２と同様の１個のアンテナが設置されており、かつ、当該１個のアンテナに対する上空に障害物が存在しないものとする。すなわち、当該１個のアンテナは、いわゆる「オープンスカイ環境」に設置されている。かかる状態にて、測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎと同様の複数個の測位衛星が衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎと同様の複数個の衛星信号をそれぞれ送信する。当該１個のアンテナは、当該複数個の衛星信号を受信する。

次いで、当該複数個の衛星信号に対して、衛星信号処理部１１による衛星信号処理と同様の処理、アンテナ方向推定部１２によるアンテナ方向推定処理と同様の処理、及びドップラ残差算出部１３によるドップラ残差算出処理と同様の処理が実行される。

当該複数個の測位衛星の各々について（すなわち当該複数個の衛星信号の各々について）、衛星仰角及び信号対雑音比が異なる条件下にて、これらの手順が繰り返し実行される。これにより、衛星仰角－信号対雑音比対に対するドップラ残差の確率分布が得られる。そして、この確率分布に基づき、衛星仰角－信号対雑音比対毎のドップラ閾値が設定される。このようにして、ドップラ閾値テーブルが生成される。

次に、衛星信号判定装置１００の変形例について説明する。

衛星信号処理部１１の内部クロックの精度が低いことにより、衛星信号処理部１１の内部クロックが示す時刻（以下「内部時刻」という。）と衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎに対する測位処理が実行されることにより算出される時刻（以下「測位時刻」という。）との差分（以下「クロック誤差」という。）が大きいことがある。この場合、ドップラ周波数観測値ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｏｂｓ}に基づき、以下のようなドップラ変移量Δｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｏｂｓ}が検出されることがある。すなわち、ドップラ変移量Δｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｏｂｓ}は、ドップラ変移量Δｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ}に対して時間微分量δ（・）_Ａ（ｔ）が重畳してなるものである。このため、ドップラ変移量Δｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｏｂｓ}は、以下の式（７）により表される。

変数ｉについて（ｉ＝１～Ｎ）、上記式（７）を行列形式に変形することにより、以下の式（８）が得られる。

この場合、アンテナ方向推定部１２は、時間微分量δ（・）_Ａ（ｔ）が未知数であるとみなして、上記式（８）に基づく最小二乗法によりアンテナ速度ベクトルｘ（・）_Ａを算出する。これにより、アンテナ速度ベクトル推定値ｘ（・，＾）_Ａが算出される。すなわち、衛星信号処理部１１の内部クロックの精度が低い場合であっても、アンテナ速度ベクトル推定値ｘ（・，＾）_Ａを算出することができる。

また、この場合、ドップラ残差算出部１３は、以下の式（９）により、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ周波数理論値ｆ（＾）^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｏｂｓ}を算出する。次いで、ドップラ残差算出部１３は、以下の式（１０）により、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}を算出する。これにより、衛星信号処理部１１の内部クロックの精度が低い場合であっても、ドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}を算出することができる。

次に、衛星信号判定装置１００の他の変形例について説明する。

衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎに非直達波信号が多く含まれている場合、アンテナ方向推定部１２により算出されるアンテナ速度ベクトル推定値の誤差が大きくなる可能性がある。かかる誤差を小さくする観点から、アンテナ方向推定部１２は、いわゆる「ロバスト推定」をアンテナ速度ベクトル推定値の算出に用いるものであっても良い。具体的には、例えば、アンテナ方向推定部１２は、ＲＡＮＳＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ Ｓａｍｐｌｅ Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ）法、最小メジアン法又はＭ推定法を用いるものであっても良い。

ＲＡＮＳＡＣ法は、以下のように用いられる。すなわち、アンテナ方向推定部１２は、Ｎ個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎのうちのｋ個の測位衛星をランダムに選択する（ｋ＜Ｎ）。アンテナ方向推定部１２は、当該選択されたｋ個の測位衛星に対応するｋ個の衛星信号に基づき、最小二乗法によりアンテナ速度ベクトル推定値を算出する。当該算出されたアンテナ速度ベクトル推定値を用いて、Ｎ個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々に係るドップラ残差が算出される。これらのドップラ残差は、例えば、ドップラ残差算出部１３により算出される。アンテナ方向推定部１２は、当該算出されたドップラ残差を取得する。

これらの手順が所定回繰り返し実行される。これにより、Ｎ個のドップラ残差が所定回分取得される。アンテナ方向推定部１２は、当該取得された所定回分のドップラ残差に基づき、Ｎ個のドップラ残差のうちの所定値以下のドップラ残差の個数が最も大きい回におけるアンテナ速度ベクトル推定値を採用する。

最小メジアン法は、以下のように用いられる。すなわち、アンテナ方向推定部１２は、Ｎ個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎのうちのｋ個の測位衛星をランダムに選択する。アンテナ方向推定部１２は、当該選択されたｋ個の測位衛星に対応するｋ個の衛星信号に基づき、最小二乗法によりアンテナ速度ベクトル推定値を算出する。当該算出されたアンテナ速度ベクトル推定値を用いて、Ｎ個の測位衛星ＰＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ残差が算出される。これらのドップラ残差は、例えば、ドップラ残差算出部１３により算出される。アンテナ方向推定部１２は、当該算出されたドップラ残差を取得する。

これらの手順が所定回繰り返し実行される。これにより、Ｎ個のドップラ残差が所定回分取得される。アンテナ方向推定部１２は、当該取得された所定回分のドップラ残差に基づき、Ｎ個のドップラ残差の中央値が最も大きい回におけるアンテナ速度ベクトル推定値を採用する。

Ｍ推定法は、以下のように用いられる。すなわち、アンテナ方向推定部１２は、上記式（２）代えて、以下の式（１１）を用いる。以下の式（１１）は、上記式（２）に係る行列式に対して、重みＷ_ｄｏｐを付与してなるものである。

アンテナ方向推定部１２が上記式（１１）に基づく最小二乗法によりアンテナ速度ベクトルを算出する処理、ドップラ残差算出部１３が当該算出されたアンテナ速度ベクトルを用いてＮ個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ残差を算出する処理、及びアンテナ方向推定部１２が当該算出されたドップラ残差に基づき重みＷ_ｄｏｐを更新する処理が所定回繰り返し実行される。重みＷ_ｄｏｐの更新は、例えば、ＴｕｋｅｙのＢｉｗｅｉｇｈｔ推定法によるものである。このとき、重みＷ_ｄｏｐは、大きいドップラ残差に対応する測位衛星に係る観測値に付与されるときは小さくなり、かつ、小さいドップラ残差に対応する測位衛星に係る観測値に付与されるときは大きくなるものである。

これらの方法（すなわちＲＡＮＳＡＣ法、最小メジアン法又はＭ推定法）を用いることにより、大きい誤差を含む観測値の影響を低減することができる。この結果、アンテナ速度ベクトル推定値の誤差を小さくすることができる。

次に、衛星信号判定装置１００の他の変形例について説明する。

上記のとおり、アンテナ方向推定部１２は、最小二乗法によりアンテナ速度ベクトル推定値を算出するものであっても良い。この場合、単一時刻における観測データが用いられる。これに対して、アンテナ方向推定部１２は、カルマンフィルタによりアンテナ速度ベクトル推定値を算出するものであっても良い。この場合、複数時刻における観測データが用いられる。

すなわち、この場合、アンテナ速度ベクトルは、以下の式（１２）により一次マルコフ過程としてモデル化される。かかる式（１２）が状態方程式に用いられる。ここで、τは、時定数を示している。また、ω_{ｘ（・）Ａ}は、アンテナ２の方向に関するプロセスノイズベクトルを示している。

また、上記式（２）又は上記式（８）に所定の観測雑音を加えてなる数式が観測方程式に用いられる。これにより、カルマンフィルタによるアンテナ速度ベクトルの推定を実現することができる。

なお、かかる推定においては、アンテナ速度ベクトルが状態量ベクトルに含まれるのはもちろんのこと、アンテナ位置が状態量ベクトルに含まれるものであっても良い。また、クロック誤差の時間微分量等が状態量ベクトルに含まれるものであっても良い。

次に、衛星信号判定装置１００の他の変形例について説明する。

判定部１５は、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを判定するのに代えて（すなわち測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々が直達波受信衛星であるか否かを判定するのに代えて）、アンテナ２がオープンスカイ環境に設置されているか否かを判定するものであっても良い。また、判定部１５は、個々の直達波受信衛星を示す識別信号を出力するのに代えて、当該判定の結果を示す信号（以下「判定結果信号」という。）を出力するものであっても良い。

この場合、ドップラ残差算出部１３は、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}を算出した後、これらのドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}の平方和ＲＳＳ_ｄｏｐを算出する。ドップラ残差算出部１３は、当該算出された平方和ＲＳＳ_ｄｏｐを判定部１５に出力する。平方和ＲＳＳ_ｄｏｐは、以下の式（１３）により算出される。

また、ドップラ閾値設定部１４は、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を設定した後、これらのドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）の平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}を算出する。ドップラ閾値設定部１４は、当該算出された平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}を判定部１５に出力する。平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}は、以下の式（１４）により算出される。

判定部１５は、ドップラ残差算出部１３により出力された平方和ＲＳＳ_ｄｏｐを取得するとともに、ドップラ閾値設定部１４により出力された平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}を取得する。判定部１５は、当該取得された平方和ＲＳＳ_ｄｏｐを当該取得された平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}と比較する。

平方和ＲＳＳ_ｄｏｐが平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}以下である場合、判定部１５は、アンテナ２がオープンスカイ環境に設置されていると判定する。他方、平方和ＲＳＳ_ｄｏｐが平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}よりも大きい場合、判定部１５は、アンテナ２がオープンスカイ環境と異なる環境（以下「非オープンスカイ環境」という。）に設置されていると判定する。

以上のように、実施の形態１に係る衛星信号受信装置２００は、複数個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎによりそれぞれ送信された複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎを受信するアンテナ２と、アンテナ２に係るアンテナ速度ベクトル推定値を算出するアンテナ方向推定部１２と、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について、アンテナ速度ベクトル推定値を用いてドップラ周波数理論値を算出して、ドップラ周波数理論値とドップラ周波数観測値との差分を示すドップラ残差を算出するドップラ残差算出部１３と、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について、ドップラ残差に対する比較用のドップラ閾値を設定するドップラ閾値設定部１４と、ドップラ残差をドップラ閾値と比較することにより、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを判定する判定部１５と、を備える。これにより、移動体１が移動中であるか否かにかかわらず、当該判定をすることができる。また、移動体１の移動方向にかかわらず、当該判定をすることができる。

また、衛星信号受信装置２００は、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎを用いて、複数個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎに係る衛星配置、ドップラ周波数観測値、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る信号対雑音比観測値、及びアンテナ２に係るアンテナ位置を検出する衛星信号処理部１１を備え、アンテナ方向推定部１２は、衛星配置、ドップラ周波数観測値及びアンテナ位置を用いてアンテナ速度ベクトル推定値を算出する。これにより、アンテナ速度ベクトル推定値を算出することができる。

また、衛星配置に基づき複数個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々に係る衛星位置ベクトル及び複数個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々に係る衛星速度ベクトルが検出されるものであり、かつ、アンテナ位置に基づきアンテナ２に係るアンテナ位置ベクトルが検出されるものであり、ドップラ残差算出部１３は、衛星位置ベクトル、衛星速度ベクトル、アンテナ位置ベクトル及びアンテナ速度ベクトル推定値を用いてドップラ周波数理論値を算出する。これにより、ドップラ周波数理論値を算出することができる。

また、アンテナ方向推定部１２は、最小二乗法又はカルマンフィルタによりアンテナ速度ベクトル推定値を算出する。これにより、アンテナ速度ベクトル推定値を算出することができる。

また、アンテナ方向推定部１２は、ＲＡＮＳＡＣ法、最小メジアン法又はＭ推定法によりアンテナ速度ベクトル推定値を算出する。すなわち、アンテナ方向推定部１２は、ロバスト推定によりアンテナ速度ベクトル推定値を算出する。これにより、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎに非直達波信号が多く含まれている場合であっても、アンテナ速度ベクトル推定値を正確に算出することができる。

また、衛星配置を用いて複数個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々に係る衛星仰角が算出されるものであり、ドップラ閾値設定部１４は、ドップラ閾値テーブルに含まれる複数個のドップラ閾値のうちの衛星仰角及び信号対雑音比観測値に対応する１個以上のドップラ閾値を選択して、当該選択された１個以上のドップラ閾値に基づきドップラ閾値を設定する。これにより、衛星仰角及び信号対雑音比観測値に応じてドップラ閾値を適切な値に設定することができる。

実施の形態２．
図９は、実施の形態２に係る衛星信号受信装置の要部を示すブロック図である。図９を参照して、実施の形態２に係る衛星信号受信装置について説明する。なお、図９において、図１に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。

図９に示す如く、移動体１は、複数個のアンテナ２を有している。複数個のアンテナ２により、アンテナ２ａが構成されている。また、衛星信号判定装置１００ａは、複数個のアンテナ２と一対一に対応する複数個の衛星信号処理部１１を有している。複数個の衛星信号処理部１１により、衛星信号処理部１１ａが構成されている。複数個の衛星信号処理部１１の各々は、実施の形態１にて説明したものと同様の衛星信号処理を実行するものである。すなわち、衛星信号処理部１１ａは、実施の形態１にて説明したものと同様の衛星信号処理を実行するものである。

以下、移動体１が２個のアンテナ２＿Ａ，２＿Ｂを有しており、かつ、衛星信号判定装置１００ａが２個の衛星信号処理部１１＿Ａ，１１＿Ｂを有している例を中心に説明する。すなわち、衛星信号処理部１１＿Ａ，１１＿Ｂは、アンテナ２＿Ａ，２＿Ｂと一対一に対応するものである。

アンテナ姿勢推定部１６は、衛星信号処理部１１ａにより出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得するものである。アンテナ姿勢推定部１６は、当該取得された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを用いて、アンテナ２＿Ａ，２＿Ｂに係る基線ベクトル推定値を算出するものである。アンテナ姿勢推定部１６は、当該算出された基線ベクトル推定値を出力するものである。

以下、アンテナ姿勢推定部１６により実行される処理を総称して「アンテナ姿勢推定処理」ということがある。かかるアンテナ姿勢推定処理の詳細については、図１１のフローチャートを参照して後述する。

位相差残差算出部１７は、衛星信号処理部１１ａにより出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得するとともに、アンテナ姿勢推定部１６により出力された基線ベクトル推定値を取得するものである。位相差残差算出部１７は、当該取得された航法メッセージ、観測データ、アンテナ位置データ及び基線ベクトル推定値を用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る位相差残差を算出するものである。位相差残差算出部１７は、当該算出された位相差残差を出力するものである。

以下、位相差残差算出部１７により実行される処理を総称して「位相差残差算出処理」ということがある。かかる位相差残差算出処理の詳細については、図１３のフローチャートを参照して後述する。

位相差閾値設定部１８は、衛星信号処理部１１により出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得するものである。位相差閾値設定部１８は、当該取得された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る位相差閾値を設定するものである。位相差閾値設定部１８は、当該設定された位相差閾値を出力するものである。

以下、位相差閾値設定部１８により実行される処理を総称して「位相差閾値設定処理」ということがある。かかる位相差閾値設定処理の詳細については、図１４のフローチャートを参照して後述する。

判定部１５ａは、ドップラ残差算出部１３により出力されたドップラ残差、ドップラ閾値設定部１４により出力されたドップラ閾値、位相差残差算出部１７により出力された位相差残差、及び位相差閾値設定部１８により出力された位相差閾値を取得するものである。判定部１５ａは、当該取得されたドップラ残差、ドップラ閾値、位相差残差及び位相差閾値を用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを判定するものである。すなわち、判定部１５ａは、測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々が直達波受信衛星であるか否かを判定するものである。判定部１５ａは、当該判定の結果に基づき、個々の直達波受信衛星を示す識別情報を出力するものである。

以下、判定部１５ａにより実行される処理を総称して「判定処理」ということがある。かかる判定処理の詳細については、図１５のフローチャートを参照して後述する。

衛星信号処理部１１ａ、アンテナ方向推定部１２、ドップラ残差算出部１３、ドップラ閾値設定部１４、判定部１５ａ、アンテナ姿勢推定部１６、位相差残差算出部１７及び位相差閾値設定部１８により、衛星信号判定装置１００ａの要部が構成されている。衛星信号判定装置１００ａは、例えば、移動体１に設けられている。アンテナ２ａ及び衛星信号判定装置１００ａにより、衛星信号受信装置２００ａの要部が構成されている。

衛星信号判定装置１００ａの要部のハードウェア構成は、実施の形態１にて図２を参照して説明したものと同様である。このため、図示及び説明を省略する。すなわち、衛星信号処理部１１ａ、アンテナ方向推定部１２、ドップラ残差算出部１３、ドップラ閾値設定部１４、判定部１５ａ、アンテナ姿勢推定部１６、位相差残差算出部１７及び位相差閾値設定部１８の各々の機能は、プロセッサ２１及びメモリ２２により実現されるものであっても良く、又は専用の処理回路２３により実現されるものであっても良い。

次に、図１０のフローチャートを参照して、衛星信号受信装置２００ａの動作について、衛星信号判定装置１００ａの動作を中心に説明する。なお、図１０において、図３に示すステップと同様のステップには同一符号を付している。

まず、衛星信号処理部１１ａが衛星信号処理を実行する（ステップＳＴ１ａ）。

次いで、アンテナ方向推定部１２がアンテナ方向推定処理を実行する（ステップＳＴ２）。次いで、ドップラ残差算出部１３がドップラ残差算出処理を実行する（ステップＳＴ３）。次いで、ドップラ閾値設定部１４がドップラ閾値設定処理を実行する（ステップＳＴ４）。

また、アンテナ姿勢推定部１６がアンテナ姿勢推定処理を実行する（ステップＳＴ６）。次いで、位相差残差算出部１７が位相差残差算出処理を実行する（ステップＳＴ７）。次いで、位相差閾値設定部１８が位相差閾値設定処理を実行する（ステップＳＴ８）。

次いで、判定部１５ａが判定処理を実行する（ステップＳＴ５ａ）。

次に、図１１のフローチャートを参照して、アンテナ姿勢推定部１６によるアンテナ姿勢推定処理の詳細について説明する。

まず、アンテナ姿勢推定部１６は、衛星信号処理部１１ａにより出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得する（ステップＳＴ５１）。

ここで、当該取得された航法メッセージに含まれる衛星配置に基づき、衛星位置ベクトルｘ^ｉが検出される。また、当該取得されたアンテナ位置データに含まれるアンテナ位置に基づき、アンテナ位置ベクトルｘ_Ａが検出される。

次いで、アンテナ姿勢推定部１６は、当該取得された観測データに含まれる搬送波位相観測値を用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るアンテナ間位相差観測値φ^ｉ _ＡＢを算出する（ステップＳＴ５２）。すなわち、アンテナ姿勢推定部１６は、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について、衛星信号処理部１１＿Ａ，１１＿Ｂにより同時刻に出力された観測データに含まれる搬送波位相観測値の差分をとることにより、アンテナ間位相差観測値φ^ｉ _ＡＢを算出する。

以下、アンテナ２＿Ａ，２＿Ｂ間の距離を「アンテナ間距離」という。また、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に対応する電波について、基線ベクトルに対する到来方向の角度を「信号到来角度」という。図１２は、衛星信号ＳＳ_ｉに係るアンテナ間位相差（図中φ^ｉ _ＡＢ）、アンテナ間距離ｄ、基線ベクトルｘ_ｕＡＢ及び信号到来角度αの対応関係を示している。このとき、以下の式（１５）が成立する。ここで、λは、衛星信号ＳＳ_ｉにおける搬送波の波長を示している。

なお、アンテナ２＿Ａによる測位衛星ＰＳ_ｉに対する単位視線ベクトルは、アンテナ２＿Ｂによる測位衛星ＰＳ_ｉに対する単位視線ベクトルと等しいとみなすことができる。上記式（１５）は、かかる擬制に基づく近似式である。ここで、ｃｏｓαは、単位基線ベクトルと当該擬制された単位視線ベクトルとの内積に等しい。このため、以下の式（１６）が成立する。

上記式（１６）を上記式（１５）に代入することにより、以下の式（１７）が得られる。

変数ｉについて（ｉ＝１～Ｎ）、上記式（１７）を行列形式に変形することにより、以下の式（１８）が得られる。

なお、上記式（１８）におけるベクトル値（式中ｕ）は、上記式（３）により定義されるものである。

次いで、アンテナ姿勢推定部１６は、上記検出された衛星位置ベクトルｘ^ｉ及びアンテナ位置ベクトルｘ_Ａ並びに上記算出されたアンテナ間位相差観測値φ^ｉ _ＡＢを用いて、上記式（１８）に基づく最小二乗法により基線ベクトルｘ_ｕＡＢを算出する。これにより、基線ベクトル推定値ｘ（＾）_ｕＡＢが算出される（ステップＳＴ５３）。

次いで、アンテナ姿勢推定部１６は、当該算出された基線ベクトル推定値ｘ（＾）_ｕＡＢを出力する（ステップＳＴ５４）。

次に、図１３のフローチャートを参照して、位相差残差算出部１７による位相差残差算出処理の詳細について説明する。

まず、位相差残差算出部１７は、衛星信号処理部１１ａにより出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得する。また、位相差残差算出部１７は、アンテナ姿勢推定部１６により出力された基線ベクトル推定値ｘ（＾）_ｕＡＢを取得する（ステップＳＴ６１）。

ここで、当該取得された航法メッセージに含まれる衛星配置に基づき、衛星位置ベクトルｘ^ｉが検出される。また、当該取得されたアンテナ位置データに含まれるアンテナ位置に基づき、アンテナ位置ベクトルｘ_Ａが検出される。

次いで、位相差残差算出部１７は、上記取得された観測データに含まれる搬送波位相観測値を用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るアンテナ間位相差観測値φ^ｉ _ＡＢを算出する（ステップＳＴ６２）。位相差残差算出部１７によるアンテナ間位相差観測値φ^ｉ _ＡＢの算出方法は、アンテナ姿勢推定部１６によるアンテナ間位相差観測値φ^ｉ _ＡＢの算出方法と同様である。

次いで、位相差残差算出部１７は、上記検出された衛星位置ベクトルｘ^ｉ及びアンテナ位置ベクトルｘ_Ａ並びに上記取得された基線ベクトル推定値ｘ（＾）_ｕＡＢを用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るアンテナ間位相差理論値φ（＾）^ｉ _ＡＢを算出する（ステップＳＴ６３）。このとき、位相差残差算出部１７は、以下の式（１９）によりアンテナ間位相差理論値φ（＾）^ｉ _ＡＢを算出する。

次いで、位相差残差算出部１７は、当該算出されたアンテナ間位相差理論値φ（＾）^ｉ _ＡＢ及び上記算出されたアンテナ間位相差観測値φ^ｉ _ＡＢを用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る位相差残差φ^ｉ _ｒｅｓｉを算出する（ステップＳＴ６４）。このとき、位相差残差算出部１７は、以下の式（２０）により位相差残差φ^ｉ _ｒｅｓｉを算出する。

次いで、位相差残差算出部１７は、当該算出された位相差残差φ^ｉ _ｒｅｓｉを出力する（ステップＳＴ６５）。

次に、図１４のフローチャートを参照して、位相差閾値設定部１８による位相差閾値設定処理の詳細について説明する。

まず、位相差閾値設定部１８は、衛星信号処理部１１ａにより出力された航法メッセージ、観測データ及びアンテナ位置データを取得する（ステップＳＴ７１）。

ここで、当該取得された航法メッセージに含まれる衛星位置に基づき、衛星位置ベクトルｘ^ｉが検出される。また、当該取得されたアンテナ位置データに基づき、アンテナ位置ベクトルｘ_Ａが検出される。

次いで、位相差閾値設定部１８は、当該検出された衛星位置ベクトルｘ^ｉ及びアンテナ位置ベクトルｘ_Ａを用いて、測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々に係る衛星仰角ｅｌｅを算出する（ステップＳＴ７２）。

次いで、位相差閾値設定部１８は、当該算出された衛星仰角ｅｌｅ及び上記取得された観測データに含まれる信号対雑音比観測値ＳＮＲを用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を設定する（ステップＳＴ７３）。

ここで、位相差閾値設定部１８は、位相差閾値テーブルを有している。位相差閾値設定部１８は、測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々について（すなわち衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について）、位相差閾値テーブルに含まれる複数個の位相差閾値のうちの衛星仰角ｅｌｅ及び信号対雑音比観測値ＳＮＲによる衛星仰角－信号対雑音比対に対応する１個の位相差閾値を選択する。位相差閾値設定部１８は、当該選択された１個の位相差閾値を位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）に用いる。

次いで、位相差閾値設定部１８は、当該設定された位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を出力する（ステップＳＴ７４）。

なお、位相差閾値テーブルにおける複数個の位相差閾値が離散的に定義されている場合、衛星仰角ｅｌｅ及び信号対雑音比観測値ＳＮＲによる衛星仰角－信号対雑音比対に対応する１個の位相差閾値を選択することが困難である場合がある。この場合、位相差閾値設定部１８は、かかる衛星仰角－信号対雑音比対に対応する２個以上の位相差閾値を選択するものであっても良い。そして、位相差閾値設定部１８は、当該選択された２個以上の位相差閾値に対する補間処理を実行することにより、位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を設定するものであっても良い。

次に、図１５のフローチャートを参照して、判定部１５ａによる判定処理の詳細について説明する。

まず、判定部１５ａは、ドップラ残差算出部１３により出力されたドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}、ドップラ閾値設定部１４により出力されたドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）、位相差残差算出部１７により出力された位相差残差φ^ｉ _ｒｅｓｉ、及び位相差閾値設定部１８により出力された位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を取得する（ステップＳＴ８１）。

次いで、判定部１５ａは、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について、当該取得された位相差残差φ^ｉ _ｒｅｓｉを当該取得された位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）と比較する（ステップＳＴ８２）。これにより、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波候補信号であるか否かが判定される。

すなわち、位相差残差φ^ｉ _ｒｅｓｉが位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）以下である場合、判定部１５ａは、対応する衛星信号ＳＳ_ｉが直達波候補信号であると判定する。換言すれば、この場合、判定部１５ａは、対応する測位衛星ＰＳ_ｉが直達波受信候補衛星であると判定する。他方、位相差残差φ^ｉ _ｒｅｓｉが位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）よりも大きい場合、判定部１５ａは、対応する衛星信号ＳＳ_ｉが非直達波信号であると判定する。すなわち、この場合、判定部１５ａは、対応する測位衛星ＰＳ_ｉが非直達波受信衛星であると判定する。

次いで、判定部１５ａは、ステップＳＴ８２における判定結果に基づき、個々の直達波候補信号について、上記取得されたドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}を上記取得されたドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）と比較する（ステップＳＴ８３）。これにより、個々の直達波候補信号が直達波信号であるか否かが判定される。

すなわち、ドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}がドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）以下である場合、判定部１５ａは、対応する衛星信号ＳＳ_ｉが直達波信号であると判定する。換言すれば、この場合、判定部１５ａは、対応する測位衛星ＰＳ_ｉが直達波受信衛星であるとする。他方、ドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}がドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）よりも大きい場合、判定部１５ａは、対応する衛星信号ＳＳ_ｉが非直達波信号であると判定する。換言すれば、この場合、判定部１５ａは、対応する測位衛星ＰＳ_ｉが非直達波受信衛星であると判定する。

次いで、判定部１５ａは、ステップＳＴ８３における判定結果に基づき、個々の直達波受信衛星を示す識別信号を出力する（ステップＳＴ８４）。

このように、衛星信号判定装置１００ａは、ドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}をドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）と比較するとともに、位相差残差φ^ｉ _ｒｅｓｉを位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）と比較することにより、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを判定する。これにより、移動体１が移動中であるか否かにかかわらず、当該判定をすることができる。また、移動体１の移動方向にかかわらず、当該判定をすることができる。この結果、例えば、移動体１が曲線移動をしているときであっても、当該判定をすることができる。

また、例えば、移動体１が車両により構成されているとき、走行中の路面に対して平行な面部による反射波がアンテナ２ａにより受信されることがある。このような場合であっても、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを正確に判定することができる。

次に、位相差閾値テーブルの生成方法について説明する。位相差閾値テーブルは、例えば、以下のようにして生成されるものである。

いま、アンテナ２＿Ａ，２＿Ｂと同様の２個のアンテナがオープンスカイ環境に設置されている。かかる状態にて、測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎと同様の複数個の測位衛星が衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎと同様の複数個の衛星信号をそれぞれ送信する。当該２個のアンテナは、当該複数個の衛星信号を受信する。次いで、当該複数個の衛星信号に対して、衛星信号処理部１１ａによる衛星信号処理と同様の処理、アンテナ姿勢推定部１６によるアンテナ姿勢推定処理と同様の処理、及び位相差残差算出部１７による位相差残差算出処理と同様の処理が実行される。

当該複数個の測位衛星の各々について（すなわち当該複数個の衛星信号の各々について）、衛星仰角及び信号対雑音比が異なる条件下にて、これらの手順が繰り返し実行される。これにより、衛星仰角－信号対雑音比対に対する位相差残差の確率分布が得られる。そして、この確率分布に基づき、衛星仰角－信号対雑音比対毎の位相差閾値が設定される。このようにして、位相差閾値テーブルが生成される。

次に、衛星信号判定装置１００ａの変形例について説明する。

アンテナ姿勢推定部１６は、上記式（１８）に基づく最小二乗法により基線ベクトルｘ_ｕＡＢを算出するとき、以下の式（２１）に示す拘束条件を用いるものであっても良い。これにより、より精度の高い解を得ることができる。また、この場合、基線ベクトル推定値ｘ（＾）_ｕＡＢは、以下の式（２２）により算出される。

また、アンテナ姿勢推定部１６は、上記式（１８）に基づく最小二乗法により基線ベクトルｘ_ｕＡＢを算出するとき、以下のような拘束条件を用いるものであっても良い。すなわち、アンテナ姿勢推定部１６は、アンテナ２ａの移動方向及びアンテナ２＿Ａ，２＿Ｂの設置位置の幾何学的関係を基線ベクトルとアンテナ速度ベクトルとの拘束条件に用いるものであっても良い。例えば、アンテナ２ａが直線移動をしているとき（すなわち移動体１が直線移動をしているとき）の拘束条件は、以下の式（２３）により表される。ここで、δは、基線ベクトルに対するアンテナ２ａの移動方向の角度を示している。

次に、衛星信号判定装置１００ａの他の変形例について説明する。

衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎに非直達波信号が多く含まれている場合、アンテナ姿勢推定部１６により算出される基線ベクトル推定値の誤差が大きくなる可能性がある。かかる誤差を小さくする観点から、アンテナ姿勢推定部１６は、ロバスト推定を基線ベクトル推定値の算出に用いるものであっても良い。具体的には、例えば、アンテナ姿勢推定部１６は、ＲＡＮＳＡＣ法、最小メジアン法又はＭ推定法を用いるものであっても良い。

ＲＡＮＳＡＣ法は、以下のように用いられる。すなわち、アンテナ姿勢推定部１６は、Ｎ個の測位衛星ＰＳ_１～ＳＳ_Ｎのうちのｋ個の測位衛星をランダムに選択する（ｋ＜Ｎ）。アンテナ姿勢推定部１６は、当該選択されたｋ個の測位衛星に対応するｋ個の衛星信号に基づき、最小二乗法により基線ベクトル推定値を算出する。当該算出された基線ベクトル推定値を用いて、Ｎ個の測位衛星ＰＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る位相差残差が算出される。これらの位相差残差は、例えば、位相差残差算出部１７により算出される。アンテナ姿勢推定部１６は、当該算出された位相差残差を取得する。

これらの手順が所定回繰り返し実行される。これにより、Ｎ個の位相差残差が所定回分取得される。アンテナ姿勢推定部１６は、当該取得された所定回分の位相差残差に基づき、Ｎ個の位相差残差のうちの所定値以下の位相差残差の個数が最も大きい回における基線ベクトル推定値を採用する。

最小メジアン法は、以下のように用いられる。すなわち、アンテナ姿勢推定部１６は、Ｎ個の測位衛星ＰＳ_１～ＳＳ_Ｎのうちのｋ個の測位衛星をランダムに選択する。アンテナ姿勢推定部１６は、当該選択されたｋ個の測位衛星に対応するｋ個の衛星信号に基づき、最小二乗法により基線ベクトル推定値を算出する。当該算出された基線ベクトル推定値を用いて、Ｎ個の測位衛星ＰＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る位相差残差が算出される。これらの位相差残差は、例えば、位相差残差算出部１７により算出される。アンテナ姿勢推定部１６は、当該算出された位相差残差を取得する。

これらの手順が所定回繰り返し実行される。これにより、Ｎ個の位相差残差が所定回分取得される。アンテナ姿勢推定部１６は、当該取得された所定回分の位相差残差に基づき、Ｎ個の位相差残差の中央値が最も大きい回における基線ベクトル推定値を採用する。

Ｍ推定法は、以下のように用いられる。すなわち、アンテナ姿勢推定部１６は、上記式（１８）代えて以下の式（２４）を用いる。以下の式（２４）は、上記式（１８）に係る行列式に対して重みＷ_{ｐｈａｓｅ}を付与してなるものである。

アンテナ姿勢推定部１６が上記式（２４）に基づく最小二乗法により基線ベクトル推定値を算出する処理、位相差残差算出部１７が当該算出された基線ベクトル推定値を用いてＮ個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る位相差残差を算出する処理、及びアンテナ姿勢推定部１６が当該算出された位相差残差に基づき重みＷ_{ｐｈａｓｅ}を更新する処理が所定回繰り返し実行される。重みＷ_{ｐｈａｓｅ}の更新は、例えば、ＴｕｋｅｙのＢｉｗｅｉｇｈｔ推定法によるものである。このとき、重みＷ_{ｐｈａｓｅ}は、大きい位相差残差に対応する測位衛星に係る観測値に付与されるときは小さくなり、かつ、小さい位相差残差に対応する測位衛星に係る観測値に付与されるときは大きくなるものである。

これらの方法（すなわちＲＡＮＳＡＣ法、最小メジアン法又はＭ推定法）を用いることにより、大きい誤差を含む観測値の影響を低減することができる。この結果、基線ベクトル推定値の誤差を小さくすることができる。

次に、衛星信号判定装置１００ａの他の変形例について説明する。

上記のとおり、アンテナ姿勢推定部１６は、最小二乗法により基線ベクトル推定値を算出するものであっても良い。この場合、単一時刻における観測データが用いられる。これに対して、アンテナ姿勢推定部１６は、カルマンフィルタにより基線ベクトル推定値を算出するものであっても良い。この場合、複数時刻における観測データが用いられる。

すなわち、この場合、基線ベクトルは、以下の式（２５）により一次マルコフ過程としてモデル化される。かかる式（２５）が状態方程式に用いられる。ここで、τ_{ｐｈａｓｅ}は、時定数を示している。また、ω_ｘｕＡＢは、単位基線ベクトルに関するプロセスノイズベクトルを示している。

また、上記式（１８）に所定の観測雑音を加えてなる数式が観測方程式に用いられる。これにより、カルマンフィルタによる基線ベクトルの推定を実現することができる。

なお、かかる推定においては、単位基線ベクトルが状態量ベクトルに含まれるのはもちろんのこと、アンテナ位置が状態量ベクトルに含まれるものであっても良い。また、アンテナ２ａの移動速度等が状態量ベクトルに含まれるものであっても良い。

また、アンテナ間位相差に波数の整数値成分が未知の状態にて含まれている場合、整数最小二乗法を用いて予め当該整数値が決定されるものであっても良い。整数最小二乗法には、公知の種々の方法を用いることができる。例えば、ＬＡＭＢＤＡ（Ｌｅａｓｔ－ｓｑｕａｒｅｓ Ａｍｂｉｇｕｉｔｙ Ｄｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ）法が用いられる。また、この場合、アンテナ間距離が小さい値に設定されることによりアンテナ間位相差が制限されることを利用して、当該整数値が決定されるものであっても良い。例えば、アンテナ間距離が１／２波長以下の値に設定されることによりアンテナ間位相差が－０．５波長～＋０．５波長の範囲内に制限されることが利用される。

次に、衛星信号判定装置１００ａの他の変形例について説明する。

判定部１５ａは、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを判定するのに代えて（すなわち測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々が直達波受信衛星であるか否かを判定するのに代えて）、アンテナ２ａがオープンスカイ環境に設置されているか否かを判定するものであっても良い。また、判定部１５ａは、個々の直達波受信衛星を示す識別信号を出力するのに代えて、当該判定の結果を示す信号（すなわち判定結果信号）を出力するものであっても良い。

この場合、ドップラ残差算出部１３は、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}を算出した後、これらのドップラ残差ｆ^ｉ _{ｄｏｐ＿Ａ＿ｒｅｓｉ}の平方和ＲＳＳ_ｄｏｐを算出する。ドップラ残差算出部１３は、当該算出された平方和ＲＳＳ_ｄｏｐを判定部１５ａに出力する。平方和ＲＳＳ_ｄｏｐは、上記式（１３）により算出される。

また、ドップラ閾値設定部１４は、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係るドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を設定した後、これらのドップラ閾値ｆ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）の平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}を算出する。ドップラ閾値設定部１４は、当該算出された平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}を判定部１５ａに出力する。平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}は、上記式（１４）により算出される。

また、位相差残差算出部１７は、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る位相差残差φ^ｉ _ｒｅｓｉを算出した後、これらの位相差残差φ^ｉ _ｒｅｓｉの平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ}を算出する。位相差残差算出部１７は、当該算出された平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ}を判定部１５ａに出力する。平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ}は、以下の式（２６）により算出される。

また、位相差閾値設定部１８は、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）を設定した後、これらの位相差閾値φ^ｉ _ｔｈｒｅ（ｅｌｅ，ＳＮＲ）の平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ＿ｔｈｒｅ}を算出する。位相差閾値設定部１８は、当該算出された平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ＿ｔｈｒｅ}を判定部１５ａに出力する。平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}は、以下の式（２７）により算出される。

判定部１５ａは、ドップラ残差算出部１３により出力された平方和ＲＳＳ_ｄｏｐ、ドップラ閾値設定部１４により出力された平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}、位相差残差算出部１７により出力された平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ}及び位相差閾値設定部１８により出力された平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ＿ｔｈｒｅ}を取得する。判定部１５ａは、当該取得された平方和ＲＳＳ_ｄｏｐを当該取得された平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}と比較するとともに、当該取得された平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ}を当該取得された平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ＿ｔｈｒｅ}と比較する。

平方和ＲＳＳ_ｄｏｐが平方和ＲＳＳ_{ｄｏｐ＿ｔｈｒｅ}以下であり、かつ、平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ}が平方和ＲＳＳ_{ｐｈａｓｅ＿ｔｈｒｅ}以下である場合、判定部１５ａは、アンテナ２ａがオープンスカイ環境に設置されていると判定する。それ以外の場合、判定部１５ａは、アンテナ２ａが非オープンスカイ環境に設置されていると判定する。

次に、衛星信号判定装置１００ａの他の変形例について説明する。

位相差残差算出部１７は、アンテナ間位相差による位相差残差に代えて、二重位相差による位相差残差を算出するものであっても良い。これにより、衛星信号処理部１１＿Ａ，１１＿Ｂの各々が有する局部発振器（不図示）における初期位相成分を打ち消すことができる。

この場合、アンテナ姿勢推定部１６は、衛星信号処理部１１ａにより出力された観測データに含まれる搬送波位相観測値を用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る二重位相差観測値φ^ｉｊ _ＡＢを算出する。ここで、φ^ｉｊ _ＡＢは、基準となる１個の衛星信号ＳＳ_ｊに対する個々の衛星信号ＳＳ_ｉに係る二重位相差観測値を示している。次いで、アンテナ姿勢推定部１６は、以下の式（２８）に基づく最小二乗法により基線ベクトルｘ_ｕＡＢを算出する。これにより、基線ベクトル推定値ｘ（＾）_ｕＡＢが算出される。

また、この場合、位相差残差算出部１７は、衛星信号処理部１１ａにより出力された観測データに含まれる搬送波位相観測値を用いて、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る二重位相差観測値φ^ｉｊ _ＡＢを算出する。次いで、位相差残差算出部１７は、以下の式（２９）により、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る二重位相差理論値φ（＾）^ｉｊ _ＡＢを算出する。

そのほか、衛星信号判定装置１００ａは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。

次に、衛星信号受信装置２００ａの変形例について説明する。

アンテナ２ａは、３個以上のアンテナにより構成されているものであっても良い。この場合、３個以上のアンテナのうちの各２個のアンテナに係る基線ベクトルについて、上記の処理と同様の処理が実行されるものであっても良い。

以上のように、実施の形態２に係る衛星信号受信装置２００ａにおいて、アンテナ２ａは、複数個のアンテナ２＿Ａ，２＿Ｂにより構成されており、衛星信号受信装置２００ａは、複数個のアンテナ２＿Ａ，２＿Ｂに係る基線ベクトル推定値を算出するアンテナ姿勢推定部１６と、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について、基線ベクトル推定値を用いてアンテナ間位相差理論値を算出して、アンテナ間位相差理論値とアンテナ間位相差観測値との差分を示す位相差残差を算出する位相差残差算出部１７と、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について、位相差残差に対する比較用の位相差閾値を設定する位相差閾値設定部１８と、を備え、判定部１５ａは、ドップラ残差をドップラ閾値と比較するとともに位相差残差を位相差閾値と比較することにより、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを判定する。これにより、例えば、移動体１が車両により構成されているとき、走行中の路面に対して平行な面部による反射波がアンテナ２ａにより受信された場合であっても、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを正確に判定することができる。

また、衛星信号受信装置２００ａにおいて、アンテナ２ａは、複数個のアンテナ２＿Ａ，２＿Ｂにより構成されており、複数個のアンテナ２＿Ａ，２＿Ｂに係る基線ベクトル推定値を算出するアンテナ姿勢推定部１６と、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について、基線ベクトル推定値を用いて二重位相差理論値を算出して、二重位相差理論値と二重位相差観測値との差分を示す位相差残差を算出する位相差残差算出部１７と、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々について、位相差残差に対する比較用の位相差閾値を設定する位相差閾値設定部１８と、を備え、判定部１５ａは、ドップラ残差をドップラ閾値と比較するとともに位相差残差を位相差閾値と比較することにより、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを判定する。これにより、例えば、移動体１が車両により構成されているとき、走行中の路面に対して平行な面部による反射波がアンテナ２ａにより受信された場合であっても、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを正確に判定することができる。

また、衛星信号受信装置２００ａは、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎを用いて、複数個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎに係る衛星配置、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る搬送波位相観測値、ドップラ周波数観測値、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る信号対雑音比観測値、及びアンテナ２ａに係るアンテナ位置を検出する衛星信号処理部１１ａを備え、搬送波位相観測値を用いてアンテナ間位相差観測値が算出されるものであり、アンテナ姿勢推定部１６は、衛星配置及びアンテナ間位相差観測値を用いて基線ベクトル推定値を算出する。これにより、基線ベクトル推定値を算出することができる。

また、衛星配置に基づき複数個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々に係る衛星位置ベクトルが検出されるものであり、かつ、アンテナ位置に基づきアンテナ２ａに係るアンテナ位置ベクトルが検出されるものであり、位相差残差算出部１７は、衛星位置ベクトル、アンテナ位置ベクトル及び基線ベクトル推定値を用いてアンテナ間位相差理論値を算出する。これにより、アンテナ間位相差理論値を算出することができる。

また、衛星信号受信装置２００ａは、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎを用いて、複数個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎに係る衛星配置、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る搬送波位相観測値、ドップラ周波数観測値、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々に係る信号対雑音比観測値、及びアンテナ２ａに係るアンテナ位置を検出する衛星信号処理部１１ａを備え、搬送波位相観測値を用いて二重位相差観測値が算出されるものであり、アンテナ姿勢推定部は、衛星配置及び二重位相差観測値を用いて基線ベクトル推定値を算出する。これにより、基線ベクトル推定値を算出することができる。

また、衛星配置に基づき複数個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々に係る衛星位置ベクトルが検出されるものであり、かつ、アンテナ位置に基づきアンテナ２ａに係るアンテナ位置ベクトルが検出されるものであり、位相差残差算出部１７は、衛星位置ベクトル、アンテナ位置ベクトル及び基線ベクトル推定値を用いて二重位相差理論値を算出する。これにより、二重位相差理論値を算出することができる。

また、アンテナ姿勢推定部１６は、最小二乗法又はカルマンフィルタにより基線ベクトル推定値を算出する。これにより、基線ベクトル推定値を算出することができる。

また、アンテナ姿勢推定部１６は、ＲＡＮＳＡＣ法、最小メジアン法又はＭ推定法により基線ベクトル推定値を算出する。すなわち、アンテナ姿勢推定部１６は、ロバスト推定により基線ベクトル推定値を算出する。これにより、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎに非直達波信号が多く含まれている場合であっても、基線ベクトル推定値を正確に算出することができる。

また、衛星配置を用いて複数個の測位衛星ＰＳ_１～ＰＳ_Ｎの各々に係る衛星仰角が算出されるものであり、位相差閾値設定部１８は、位相差閾値テーブルに含まれる複数個の位相差閾値のうちの衛星仰角及び信号対雑音比観測値に対応する１個以上の位相差閾値を選択して、当該選択された１個以上の位相差閾値に基づき位相差閾値を設定する。これにより、衛星仰角及び信号対雑音比観測値に応じて位相差閾値を適切な値に設定することができる。

また、アンテナ姿勢推定部１６は、基線ベクトル推定値を算出するとき、アンテナ２ａの移動方向及び複数個のアンテナ２＿Ａ，２＿Ｂの設置位置の幾何学的関係をアンテナ２ａに係る速度ベクトルと複数個のアンテナ２＿Ａ，２＿Ｂに係る基線ベクトルとの拘束条件に用いる。これにより、より正確な基線ベクトル推定値を算出することができる。

実施の形態３．
図１６は、実施の形態３に係る衛星信号受信装置の要部を示すブロック図である。図１６を参照して、実施の形態３に係る衛星信号受信装置について説明する。なお、図１６において、図９に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。

図１６に示す如く、衛星信号判定装置１００ｂは、受信タイミング補正部１９を有している。受信タイミング補正部１９は、衛星信号処理部１１ａにより出力された航法メッセージ及び観測データを取得するものである。受信タイミング補正部１９は、当該取得された航法メッセージ及び当該取得された観測データを用いて、衛星信号処理部１１＿Ａ，１１＿Ｂの各々におけるクロック誤差を算出するものである。受信タイミング補正部１９は、当該算出されたクロック誤差を用いて、当該取得された観測データに含まれる搬送波位相観測値を補正するものである。受信タイミング補正部１９は、補正後の搬送波位相観測値を出力するものである。

以下、受信タイミング補正部１９により実行される処理を総称して「受信タイミング補正処理」ということがある。かかる受信タイミング補正処理の詳細については、図１８のフローチャートを参照して後述する。

位相差残差算出部１７は、受信タイミング補正部１９により出力された補正後の搬送波位相観測値を取得するようになっている。位相差残差算出部１７は、位相差残差を算出するとき、衛星信号処理部１１ａにより出力された観測データに含まれる搬送波位相観測値に代えて、受信タイミング補正部１９により出力された補正後の搬送波位相観測値を用いるようになっている。

衛星信号処理部１１ａ、アンテナ方向推定部１２、ドップラ残差算出部１３、ドップラ閾値設定部１４、判定部１５ａ、アンテナ姿勢推定部１６、位相差残差算出部１７、位相差閾値設定部１８及び受信タイミング補正部１９により、衛星信号判定装置１００ｂの要部が構成されている。衛星信号判定装置１００ｂは、例えば、移動体１に設けられている。アンテナ２ａ及び衛星信号判定装置１００ｂにより、衛星信号受信装置２００ｂの要部が構成されている。

衛星信号判定装置１００ｂの要部のハードウェア構成は、実施の形態１にて図２を参照して説明したものと同様である。このため、図示及び説明を省略する。すなわち、衛星信号処理部１１ａ、アンテナ方向推定部１２、ドップラ残差算出部１３、ドップラ閾値設定部１４、判定部１５ａ、アンテナ姿勢推定部１６、位相差残差算出部１７、位相差閾値設定部１８及び受信タイミング補正部１９の各々の機能は、プロセッサ２１及びメモリ２２により実現されるものであっても良く、又は専用の処理回路２３により実現されるものであっても良い。

次に、図１７のフローチャートを参照して、衛星信号受信装置２００ｂの動作について、衛星信号判定装置１００ａの動作を中心に説明する。なお、図１７において、図１０に示すステップと同様のステップには同一符号を付している。

まず、衛星信号処理部１１ａが衛星信号処理を実行する（ステップＳＴ１ａ）。

次いで、アンテナ方向推定部１２がアンテナ方向推定処理を実行する（ステップＳＴ２）。次いで、ドップラ残差算出部１３がドップラ残差算出処理を実行する（ステップＳＴ３）。次いで、ドップラ閾値設定部１４がドップラ閾値設定処理を実行する（ステップＳＴ４）。

また、受信タイミング補正部１９が受信タイミング補正処理を実行する（ステップＳＴ９）。次いで、アンテナ姿勢推定部１６がアンテナ姿勢推定処理を実行する（ステップＳＴ６）。次いで、位相差残差算出部１７が位相差残差算出処理を実行する（ステップＳＴ７）。次いで、位相差閾値設定部１８が位相差閾値設定処理を実行する（ステップＳＴ８）。

次いで、判定部１５ａが判定処理を実行する（ステップＳＴ５ａ）。

次に、図１８のフローチャートを参照して、受信タイミング補正部１９による受信タイミング補正処理の詳細について説明する。

まず、受信タイミング補正部１９は、衛星信号処理部１１ａにより出力された航法メッセージ及び観測データを取得する（ステップＳＴ９１）。

次いで、受信タイミング補正部１９は、当該取得された航法メッセージ及び観測データを用いて、衛星信号処理部１１＿Ａにおけるクロック誤差Δｔ_１を算出するとともに、衛星信号処理部１１＿Ｂにおけるクロック誤差Δｔ_２を算出する（ステップＳＴ９２）。

すなわち、衛星信号判定装置１００ｂにおいて、衛星信号処理部１１＿Ａ，１１＿Ｂの各々における内部時刻は既知である。そこで、受信タイミング補正部１９は、当該取得された航法メッセージ及び観測データを用いた測位処理を実行することにより、測位時刻を算出する。受信タイミング補正部１９により実行される測位処理は、例えば、単独測位、ＲＴＫ測位又はＰＰＰ測位によるものである。そして、受信タイミング補正部１９は、衛星信号処理部１１＿Ａにおける内部時刻と当該算出された測位時刻との差分をとることにより、クロック誤差Δｔ_１を算出する。また、受信タイミング補正部１９は、衛星信号処理部１１＿Ｂにおける内部時刻と当該算出された測位時刻との差分をとることにより、クロック誤差Δｔ_２を算出する。

次いで、受信タイミング補正部１９は、当該算出されたクロック誤差Δｔ_１，Δｔ_２及び上記取得された観測データに含まれるドップラ周波数観測値を用いて、上記取得された観測データに含まれる搬送波位相観測値を補正する（ステップＳＴ９３）。

すなわち、あるエポック時刻ｔにおいて、衛星信号処理部１１＿Ａにより検出された搬送波位相観測値がφ_１であり、かつ、衛星信号処理部１１＿Ａにより検出されたドップラ周波数観測値がｆ_１であるものとする。この場合、受信タイミング補正部１９は、以下の式（３０）により搬送波位相観測値φ_１を補正する。ここで、φ_{１＿ｒｅｖ}は、φ_１に対する補正後の搬送波位相観測値を示している。

また、このエポック時刻ｔにおいて、衛星信号処理部１１＿Ｂにより検出された搬送波位相観測値がφ_２であり、かつ、衛星信号処理部１１＿Ｂにより検出されたドップラ周波数観測値がｆ_２であるものとする。この場合、受信タイミング補正部１９は、以下の式（３１）により搬送波位相観測値φ_２を補正する。ここで、φ_{２＿ｒｅｖ}は、φ_２に対する補正後の搬送波位相観測値を示している。

次いで、受信タイミング補正部１９は、補正後の搬送波位相観測値φ_１，φ_２を出力する（ステップＳＴ９４）。

上記式（３０）及び上記式（３１）に示す如く、受信タイミング補正部１９による搬送波位相観測値φ_１，φ_２の補正は、線形補間によるものである。かかる補間により、観測データに含まれる搬送波位相観測値φ_１，φ_２に対応する時刻がずれている場合であっても、位相差残差の算出に用いられる搬送波位相観測値φ_{１＿ｒｅｖ}，φ_{２＿ｒｅｖ}に対応する時刻を揃えることができる。このため、衛星信号処理部１１＿Ａ，１１＿Ｂの内部クロックが互いに非同期である場合であっても、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを正確に判定することができる。

なお、受信タイミング補正処理における補間は、上記の具体例に限定されるものではない。例えば、受信タイミング補正部１９は、複数のエポック時刻ｔにおける搬送波位相観測値φ_１，φ_２を用いて、二次以上の線形補間を実行するものであっても良い。また、例えば、同一のエポック時刻ｔに検出された搬送波位相観測値φ_１，φ_２が存在しない場合、受信タイミング補正部１９は、あるエポック時刻ｔ_１に検出された搬送波位相観測値φ_１と、このエポック時刻ｔ_１に最も近い時刻ｔ_２に検出された搬送波位相観測値φ_２とを用いて、クロック誤差はもちろんのこと、エポック時刻ｔ_１，ｔ_２間の時刻差を考慮した補間を実行するものであっても良い。

そのほか、衛星信号受信装置２００ｂは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。また、衛星信号受信装置２００ｂは、実施の形態２にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。

以上のように、実施の形態３に係る衛星信号受信装置２００ｂにおいて、衛星信号処理部１１ａは、複数個のアンテナ２＿Ａ，２＿Ｂに対応する複数個の衛星信号処理部１１＿Ａ，１１＿Ｂにより構成されており、衛星信号受信装置２００ｂは、複数個の衛星信号処理部１１＿Ａ，１１＿Ｂの各々におけるクロック誤差を算出して、クロック誤差及びドップラ周波数観測値を用いて搬送波位相観測値の補正をする受信タイミング補正部１９を備える。これにより、衛星信号処理部１１＿Ａ，１１＿Ｂの内部クロックが互いに非同期である場合であっても、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎの各々が直達波信号であるか否かを正確に判定することができる。

実施の形態４．
図１９は、実施の形態４に係る位置測定装置の要部を示すブロック図である。図１９を参照して、実施の形態４に係る位置測定装置について説明する。

図１９に示す如く、位置測定装置３００は、アンテナ２及び衛星信号判定装置１００を有している。すなわち、位置測定装置３００は、衛星信号受信装置２００を有している。衛星信号受信装置２００は、実施の形態１にて説明したものと同様である。このため、衛星信号受信装置２００についての詳細な説明は省略する。

以下、衛星信号判定装置１００により実行される処理を総称して「衛星信号判定処理」ということがある。衛星信号判定処理に含まれる個々の処理は、実施の形態１にて説明したものと同様である。このため、これらの処理についての詳細な説明は省略する。

位置測定部３１は、衛星信号判定装置１００の衛星信号処理部１１により出力された航法メッセージ及び観測データを取得するものである。位置測定部３１は、当該取得された航法メッセージ及び観測データを用いて、移動体１の位置を測定する処理（以下「位置測定処理」という。）を実行するものである。

ここで、位置測定部３１は、衛星信号判定装置１００の判定部１５により出力された識別信号を取得するようになっている。位置測定部３１は、当該取得された識別信号を用いて、上記取得された航法メッセージ及び観測データのうちの直達波受信衛星に係る航法メッセージ及び観測データを位置測定処理に用いるようになっている。また、位置測定部３１は、上記取得された航法メッセージ及び観測データのうちの非直達波受信衛星に係る航法メッセージ及び観測データを位置測定処理から除外するようになっている。

すなわち、判定部１５による判定結果に基づき、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎのうちの直達波信号が位置測定処理に用いられるようになっている。また、衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎのうちの非直達波信号が位置測定処理から除外されるようになっている。このように、非直達波信号を位置測定処理から除外することにより、位置測定処理における測定誤差の発生を抑制することができる。換言すれば、直達波信号のみを位置測定処理に用いることにより、位置測定処理における測定精度の向上を図ることができる。

衛星信号受信装置２００及び位置測定部３１により、位置測定装置３００の要部が構成されている。

次に、図２０を参照して、位置測定装置３００の要部のハードウェア構成について説明する。

図２０Ａに示す如く、位置測定装置３００は、アンテナ２、プロセッサ４１及びメモリ４２を有している。メモリ４２には、衛星信号判定装置１００及び位置測定部３１の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。かかるプログラムをプロセッサ４１が読み出して実行することにより、衛星信号判定装置１００及び位置測定部３１の機能が実現される。

または、図２０Ｂに示す如く、位置測定装置３００は、アンテナ２及び処理回路４３を有している。この場合、衛星信号判定装置１００及び位置測定部３１の機能は、専用の処理回路４３により実現される。

または、位置測定装置３００は、アンテナ２、プロセッサ４１、メモリ４２及び処理回路４３を有している（不図示）。この場合、衛星信号判定装置１００及び位置測定部３１の機能のうちの一部の機能がプロセッサ４１及びメモリ４２により実現されるとともに、残余の機能が専用の処理回路４３により実現される。

プロセッサ４１は、１個又は複数個のプロセッサにより構成されている。個々のプロセッサは、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はＤＳＰを用いたものである。

メモリ４２は、１個又は複数個の不揮発性メモリにより構成されている。または、メモリ４２は、１個又は複数個の不揮発性メモリ及び１個又は複数個の揮発性メモリにより構成されている。すなわち、メモリ４２は、１個又は複数個のメモリにより構成されている。個々のメモリは、例えば、半導体メモリ又は磁気ディスクを用いたものである。より具体的には、個々の揮発性メモリは、例えば、ＲＡＭを用いたものである。また、個々の不揮発性メモリは、例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ソリッドステートドライブ又はハードディスクドライブを用いたものである。

処理回路４３は、１個又は複数個のデジタル回路により構成されている。または、処理回路４３は、１個又は複数個のデジタル回路及び１個又は複数個のアナログ回路により構成されている。すなわち、処理回路４３は、１個又は複数個の処理回路により構成されている。個々の処理回路は、例えば、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＦＰＧＡ、ＳｏＣ又はシステムＬＳＩを用いたものである。

次に、図２１のフローチャートを参照して、位置測定装置３００の動作について、衛星信号判定装置１００及び位置測定部３１の動作を中心に説明する。

まず、衛星信号判定装置１００が衛星信号判定処理を実行する（ステップＳＴ１０１）。次いで、位置測定部３１が位置測定処理を実行する（ステップＳＴ１０２）。

次に、図２２を参照して、位置測定装置３００の変形例について説明する。

図２２に示す如く、位置測定装置３００は、衛星信号受信装置２００に代えて衛星信号受信装置２００ａを有するものであっても良い。衛星信号受信装置２００ａは、実施の形態２にて説明したものと同様である。このため、衛星信号受信装置２００ａについての詳細な説明は省略する。

次に、図２３を参照して、位置測定装置３００の他の変形例について説明する。

図２３に示す如く、位置測定装置３００は、衛星信号受信装置２００に代えて衛星信号受信装置２００ｂを有するものであっても良い。衛星信号受信装置２００ｂは、実施の形態３にて説明したものと同様である。このため、衛星信号受信装置２００ｂについての詳細な説明は省略する。

次に、位置測定装置３００の他の変形例について説明する。

実施の形態１にて説明したとおり、判定部１５は、アンテナ２がオープンスカイ環境に設置されているか否かを判定するものであっても良い。また、実施の形態２にて説明したとおり、判定部１５ａは、アンテナ２ａがオープンスカイ環境に設置されているか否かを判定するものであっても良い。

この場合、位置測定部３１は、判定部１５（又は判定部１５ａ）により出力された判定結果信号を取得する。位置測定部３１は、当該取得された判定結果信号を用いて、アンテナ２（又はアンテナ２ａ）がオープンスカイ環境に設置されているとき、位置測定処理を実行する。他方、アンテナ２（又はアンテナ２ａ）が非オープンスカイ環境に設置されているとき、位置測定部３１は、位置測定処理の実行をキャンセルする。これにより、上記の例と同様に、直達波信号を位置測定処理に用いることができ、かつ、非直達波信号を位置測定処理から除外することができる。

そのほか、位置測定装置３００における衛星信号受信装置２００は、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。また、位置測定装置３００における衛星信号受信装置２００ａは、実施の形態１，２にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。また、位置測定装置３００における衛星信号受信装置２００ｂは、実施の形態１～３にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。

以上のように、実施の形態４に係る位置測定装置３００は、衛星信号受信装置２００、衛星信号受信装置２００ａ又は衛星信号受信装置２００ｂと、判定部１５又は判定部１５ａによる判定結果に基づき、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎのうちの直達波信号を用いて位置測定処理を実行する位置測定部３１と、を備え、判定部１５又は判定部１５ａによる判定結果に基づき、複数個の衛星信号ＳＳ_１～ＳＳ_Ｎのうちの非直達波信号が位置測定処理から除外されるものである。これにより、移動体１の位置を精度良く測定することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

本発明の衛星信号受信装置及び位置測定装置は、例えば、車両、船舶、航空機又は携帯情報端末の位置の測定に用いることができる。

１ 移動体、２ アンテナ、２＿Ａ アンテナ、２＿Ｂ アンテナ、２ａ アンテナ、１１ 衛星信号処理部、１１＿Ａ 衛星信号処理部、１１＿Ｂ 衛星信号処理部、１１ａ 衛星信号処理部、１２ アンテナ方向推定部、１３ ドップラ残差算出部、１４ ドップラ閾値設定部、１５ 判定部、１５ａ 判定部、１６ アンテナ姿勢推定部、１７ 位相差残差算出部、１８ 位相差閾値設定部、１９ 受信タイミング補正部、２１ プロセッサ、２２ メモリ、２３ 処理回路、３１ 位置測定部、４１ プロセッサ、４２ メモリ、４３ 処理回路、１００ 衛星信号判定装置、１００ａ 衛星信号判定装置、１００ｂ 衛星信号判定装置、２００ 衛星信号受信装置、２００ａ 衛星信号受信装置、２００ｂ 衛星信号受信装置、３００ 位置測定装置。

Claims (5)

1. 複数個の測位衛星によりそれぞれ送信された複数個の衛星信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナに係るアンテナ速度ベクトル推定値を算出するアンテナ方向推定部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記アンテナ速度ベクトル推定値を用いてドップラ周波数理論値を算出して、前記ドップラ周波数理論値とドップラ周波数観測値との差分を示すドップラ残差を算出するドップラ残差算出部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記ドップラ残差に対する比較用のドップラ閾値を設定するドップラ閾値設定部と、
   前記ドップラ残差を前記ドップラ閾値と比較することにより、複数個の前記衛星信号の各々が直達波信号であるか否かを判定する判定部と、
   複数個の前記衛星信号を用いて、複数個の前記測位衛星に係る衛星配置、前記ドップラ周波数観測値、複数個の前記衛星信号の各々に係る信号対雑音比観測値、及び前記アンテナに係るアンテナ位置を検出する衛星信号処理部と、を備え、
   前記アンテナ方向推定部は、前記衛星配置、前記ドップラ周波数観測値及び前記アンテナ位置を用いて前記アンテナ速度ベクトル推定値を算出し、
   前記ドップラ閾値設定部は、前記衛星配置を用いて複数個の前記測位衛星の各々に係る衛星仰角を算出し、ドップラ閾値テーブルに含まれる複数個の前記ドップラ閾値のうちの前記衛星仰角及び前記信号対雑音比観測値に対応する１個以上の前記ドップラ閾値を選択して、当該選択された１個以上の前記ドップラ閾値に基づき前記ドップラ閾値を設定する
   ことを特徴とする衛星信号受信装置。
2. 前記アンテナは、複数個あり、
   複数個の前記アンテナに係る基線ベクトル推定値を算出するアンテナ姿勢推定部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記基線ベクトル推定値を用いてアンテナ間位相差理論値を算出して、前記アンテナ間位相差理論値とアンテナ間位相差観測値との差分を示す位相差残差を算出する位相差残差算出部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記位相差残差に対する比較用の位相差閾値を設定する位相差閾値設定部と、を備え、
   前記判定部は、前記ドップラ残差を前記ドップラ閾値と比較するとともに前記位相差残差を前記位相差閾値と比較することにより、複数個の前記衛星信号の各々が直達波信号であるか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の衛星信号受信装置。
3. 前記アンテナは、複数個あり、
   複数個の前記アンテナに係る基線ベクトル推定値を算出するアンテナ姿勢推定部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記基線ベクトル推定値を用いて二重位相差理論値を算出して、前記二重位相差理論値と二重位相差観測値との差分を示す位相差残差を算出する位相差残差算出部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記位相差残差に対する比較用の位相差閾値を設定する位相差閾値設定部と、を備え、
   前記判定部は、前記ドップラ残差を前記ドップラ閾値と比較するとともに前記位相差残差を前記位相差閾値と比較することにより、複数個の前記衛星信号の各々が直達波信号であるか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の衛星信号受信装置。
4. 複数個の測位衛星によりそれぞれ送信された複数個の衛星信号を受信する複数個のアンテナと、
   複数個の前記アンテナに係るアンテナ速度ベクトル推定値を算出するアンテナ方向推定部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記アンテナ速度ベクトル推定値を用いてドップラ周波数理論値を算出して、前記ドップラ周波数理論値とドップラ周波数観測値との差分を示すドップラ残差を算出するドップラ残差算出部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記ドップラ残差に対する比較用のドップラ閾値を設定するドップラ閾値設定部と、
   前記ドップラ残差を前記ドップラ閾値と比較することにより、複数個の前記衛星信号の各々が直達波信号であるか否かを判定する判定部と、
   複数個の前記アンテナに係る基線ベクトル推定値を算出するアンテナ姿勢推定部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記基線ベクトル推定値を用いてアンテナ間位相差理論値を算出して、前記アンテナ間位相差理論値とアンテナ間位相差観測値との差分を示す位相差残差を算出する位相差残差算出部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記位相差残差に対する比較用の位相差閾値を設定する位相差閾値設定部と、
   複数個の前記衛星信号を用いて、複数個の前記測位衛星に係る衛星配置、複数個の前記衛星信号の各々に係る搬送波位相観測値、前記ドップラ周波数観測値、複数個の前記衛星信号の各々に係る信号対雑音比観測値、及び前記アンテナに係るアンテナ位置を検出する衛星信号処理部と、を備え、
   前記判定部は、前記ドップラ残差を前記ドップラ閾値と比較するとともに前記位相差残差を前記位相差閾値と比較することにより、複数個の前記衛星信号の各々が直達波信号であるか否かを判定し、
   前記アンテナ姿勢推定部は、前記搬送波位相観測値を用いて前記アンテナ間位相差観測値を算出し、前記衛星配置及び前記アンテナ間位相差観測値を用いて前記基線ベクトル推定値を算出し、
   前記ドップラ閾値設定部は、前記衛星配置を用いて複数個の前記測位衛星の各々に係る衛星仰角を算出し、
   前記位相差閾値設定部は、位相差閾値テーブルに含まれる複数個の前記位相差閾値のうちの前記衛星仰角及び前記信号対雑音比観測値に対応する１個以上の前記位相差閾値を選択して、当該選択された１個以上の前記位相差閾値に基づき前記位相差閾値を設定する
   ことを特徴とする衛星信号受信装置。
5. 複数個の測位衛星によりそれぞれ送信された複数個の衛星信号を受信する複数個のアンテナと、
   複数個の前記アンテナに係るアンテナ速度ベクトル推定値を算出するアンテナ方向推定部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記アンテナ速度ベクトル推定値を用いてドップラ周波数理論値を算出して、前記ドップラ周波数理論値とドップラ周波数観測値との差分を示すドップラ残差を算出するドップラ残差算出部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記ドップラ残差に対する比較用のドップラ閾値を設定するドップラ閾値設定部と、
   前記ドップラ残差を前記ドップラ閾値と比較することにより、複数個の前記衛星信号の各々が直達波信号であるか否かを判定する判定部と、
   複数個の前記アンテナに係る基線ベクトル推定値を算出するアンテナ姿勢推定部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記基線ベクトル推定値を用いて二重位相差理論値を算出して、前記二重位相差理論値と二重位相差観測値との差分を示す位相差残差を算出する位相差残差算出部と、
   複数個の前記衛星信号の各々について、前記位相差残差に対する比較用の位相差閾値を設定する位相差閾値設定部と、
   複数個の前記衛星信号を用いて、複数個の前記測位衛星に係る衛星配置、複数個の前記衛星信号の各々に係る搬送波位相観測値、前記ドップラ周波数観測値、複数個の前記衛星信号の各々に係る信号対雑音比観測値、及び前記アンテナに係るアンテナ位置を検出する衛星信号処理部と、を備え、
   前記判定部は、前記ドップラ残差を前記ドップラ閾値と比較するとともに前記位相差残差を前記位相差閾値と比較することにより、複数個の前記衛星信号の各々が直達波信号であるか否かを判定し、
   前記アンテナ姿勢推定部は、前記搬送波位相観測値を用いて前記二重位相差観測値が算出し、前記衛星配置及び前記二重位相差観測値を用いて前記基線ベクトル推定値を算出し、
   前記ドップラ閾値設定部は、前記衛星配置を用いて複数個の前記測位衛星の各々に係る衛星仰角を算出し、
   前記位相差閾値設定部は、位相差閾値テーブルに含まれる複数個の前記位相差閾値のうちの前記衛星仰角及び前記信号対雑音比観測値に対応する１個以上の前記位相差閾値を選択して、当該選択された１個以上の前記位相差閾値に基づき前記位相差閾値を設定する
   ことを特徴とする衛星信号受信装置。

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