JP7288317B2

JP7288317B2 - 補正情報送信システム

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Publication number: JP7288317B2
Application number: JP2019044315A
Authority: JP
Inventors: 直樹早川; 枝穂泉; 英人石橋
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: JP2020148514A; WO2020183986A1

Description

本発明は，高精度衛星測位に必要な補正情報を移動局に送信する補正情報送信システムに関する。

近年，無人航空機や自動車，建設機械など，屋外で使用される移動体の位置情報を取得するための技術として，ＲＴＫ（Real Time Kinematic）測位と呼ばれる高精度衛星測位技術が使用されている。ＲＴＫ測位では，移動体に設置された移動局が，人工衛星から送信され移動局の受信機で受信される衛星信号と，基準局で受信した衛星信号をもとに生成され基準局から送信される補正情報とに基づいて測位演算を行う。

ＲＴＫ測位では，移動局で受信する衛星信号を利用して測位演算の精度を向上させる技術が知られている。例えば，特許文献１では，移動局で受信した衛星信号について，衛星信号の信号強度マスク及び衛星の仰角による仰角マスクを複数用いることで測位演算の精度を向上させている。

特開２０１３－８３４８０号公報

ところで，基準局から移動局に対して補正情報を送信するための通信インフラが充分整っていない場合や，基準局と移動局との間の通信速度が制限される環境では，移動局で最新の補正情報を使用した測位演算を行うことができず，測位精度が低下するおそれがある。特に建設機械の稼働する工事現場等では通信インフラが不充分であることが少なくなく，この種の課題が露呈しやすい。

そこで本発明は，補正情報の通信速度が充分でない環境においても，移動局における測位精度の低下を抑制できる補正情報送信システムを提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが，その一例を挙げるならば，移動局がＲＴＫ測位に使用する補正情報を生成する制御装置と，前記制御装置で生成された前記補正情報を前記移動局に送信する通信装置とを備えた補正情報送信システムにおいて，前記制御装置は，基準点から送信される複数の衛星からの衛星信号を前記通信装置を介して取得し，前記制御装置に記憶された前記移動局の周辺の障害物の位置及び形状の情報と，前記移動局から送信される前記移動局の位置情報と，前記複数の衛星からの衛星信号に含まれる前記複数の衛星の位置情報とに基づいて，前記複数の衛星からの衛星信号のうちマルチパスの影響を受けずに前記移動局が受信できる衛星信号を送信する衛星を，前記移動局が測位演算に衛星信号を使用する衛星として推定し，前記通信装置の通信速度から規定されるデータ量に前記補正情報のデータ量が収まるように，前記複数の衛星の中から前記推定した衛星を優先的に選択することで前記補正情報を生成する。

本発明によれば，基準局において移動局の測位演算に使用する衛星を推測し，通信速度に応じたデータ量になるよう優先度の高い衛星を選択し補正情報として送信する。これにより通信速度が充分でない環境においても，移動局は測位に使用する衛星に関する補正情報を受信することができ，測位精度の低下を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る衛星測位システムのハードウェア構成図である。図１中のＶＲＳサーバ３１，制御装置１０１，及びコントローラ（受信機）２０２の機能ブロック図である。移動局２の周囲環境を表した説明図である。本発明の第１実施形態に係る衛星信号取得システム３のＶＲＳサーバ３１による衛星信号の生成・送信処理の流れを示すフローチャート図である。本発明の第１実施形態に係る補正情報送信システム１の制御装置１０１による補正情報の生成・送信処理の流れを示すフローチャート図である。本発明の第２実施形態に係る衛星測位システムのハードウェア構成図である。図６中の制御装置１０１，及びコントローラ（受信機）２０２の機能ブロック図である。本発明の第２実施形態に係る補正情報送信システム１の処理の流れを示すフローチャート図である。本発明の第２実施形態に係る移動局２における移動局使用衛星情報の演算処理の流れを示すフローチャート図である。

以下，本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る衛星測位システムのハードウェア構成図である。この図に示す衛星測位システムは，補正情報を生成して送信する補正情報送信システム１と，補正情報送信システム１から送信される補正情報を利用して移動体の位置を計測する移動局２と，衛星信号を補正情報送信システム１に送信する衛星信号取得システム３とを備えている。

移動局２は，複数の人工衛星（測位衛星）から送信される衛星信号を受信するＧＮＳＳアンテナ（衛星信号受信装置）２０１と，補正情報送信システム１から送信される補正情報と衛星信号取得システム３に送信する移動局位置情報とを含む各種情報を送受信する通信装置２０３と，ＧＮＳＳアンテナ２０１で受信した複数の衛星信号と補正情報送信システム１から受信した補正情報とに基づいて移動局（移動体）の位置情報（移動局位置情報）を演算するコントローラ（受信機）２０２とを備えている。これらの機器２０１，２０２，２０３は建設機械などの移動体に搭載されている。

コントローラ２０２は，移動体に搭載可能なコンピュータやマイクロコントローラなどの小型の制御装置（受信機）である。

通信装置２０３は，携帯電話通信網等の回線を使用して有線または無線でインターネットに接続する装置や，BLUETOOTH（登録商標）やWIFI（登録商標）業務用無線などの無線通信装置により通信を行う装置，その他有線接続による通信を行う通信装置のうち１つまたは複数の装置を含む装置である。

衛星信号取得システム３は，移動局２の近くに位置する地理座標系における位置座標が既知の点で受信される衛星信号を補正情報送信システム１に出力するためのシステムである。衛星信号取得システム３としては，地理座標系における位置座標が既知の基準点に設置された固定局や，電子基準点やＶＲＳ（Virtual Reference Station）方式等の補正情報配信サービスが利用可能である。本実施形態では，ＶＲＳ方式の補正情報配信サービスを衛星信号取得システム３として使用した場合について記述する。

本実施形態の衛星信号取得システム３は，複数の電子基準点３６と衛星信号を受信可能に接続されたＶＲＳサーバ３１と，ＶＲＳサーバ３１に各種情報を送受信する通信装置３７とを備えている。

各電子基準点３６は，地理座標系における位置座標が既知のＧＮＳＳ連続観測点であり，衛星信号を受信するためのＧＮＳＳアンテナ（図示せず）と，ＧＮＳＳアンテナで受信された衛星信号を基に位置計測する受信機（図示せず）と，電子基準点３６での観測データ（受信した衛星信号や測位結果等）を送信するための通信機（図示せず）とを備えている。なお，紙面の都合上，図１では２つの電子基準点３６を，図２には３つの電子基準点３６を示しているが，電子基準点３６の数に限定はなく，移動局２の周辺に位置するできるだけ多くの電子基準点３６とＶＲＳサーバ３１を接続することが好ましい。

ＶＲＳサーバ３１は，演算制御装置（例えば，中央処理装置（ＣＰＵ）），記憶装置（例えば，ＲＯＭ，ＲＡＭ等の半導体メモリ），及び入出力装置を備えたサーバ（コンピュータ）である。ＶＲＳサーバ３１は，移動局２の位置情報を基に移動局２の周辺に位置する電子基準点３６を複数選択し，その選択した複数の電子基準点３６が受信した衛星信号に基づいて，移動局２の近くに設置される仮想基準点（ＶＲＳ点）からの衛星信号を生成して補正情報送信システム１に出力する。

補正情報送信システム１は，移動局２で衛星信号を受信可能な複数の衛星の中から移動局２との通信状況が良好な衛星を優先的に選択して補正情報の生成に利用することで移動局に送信可能なデータ量まで補正情報のデータ量を低減して移動局２に送信するためのシステムである。

補正情報送信システム１は，制御装置１０１と，制御装置１０１に各種情報を送受信する通信装置１０２とを備えている。

制御装置１０１は，コンピュータやマイクロコントローラなどの利用が可能であり，演算制御装置（例えば，中央処理装置（ＣＰＵ）），記憶装置（例えば，ＲＯＭ，ＲＡＭ等の半導体メモリ），及び入出力装置を備えている（何れも図示せず）。制御装置１０１の記憶装置には，移動局２の周囲に位置し得る衛星信号を遮蔽する物体の位置及び形状の情報が格納されている。当該物体は例えば建物や地形であり，以下ではこの情報を「障害物情報」と称することがある。

通信装置１０２は，携帯電話通信網等の回線を使用して有線または無線でインターネットに接続する装置や，BLUETOOTH（登録商標）やWIFI（登録商標）業務用無線などの無線通信装置により通信を行う装置，その他有線接続による通信を行う通信装置のうち１つまたは複数の装置を含む装置である。

なお，補正情報送信システム１と移動局２の間には，１つ以上の中継局やデータ変換を行う装置等が存在していてもよい。

図２は図１中のＶＲＳサーバ３１，制御装置１０１，及びコントローラ（受信機）２０２の機能ブロック図である。

衛星信号取得システム３におけるＶＲＳサーバ３１は，記憶装置に記憶されたプログラムを演算制御装置で実行することで，位置情報受信部３２と，衛星信号取得部３３と，仮想基準点衛星信号演算部３４と，仮想基準点衛星信号出力部３５として機能する。

位置情報受信部３２は，移動局２のコントローラ２０２が演算して通信装置２０３から送信した移動局位置情報を通信装置３７を介して受信する処理を行う部分である。

衛星信号取得部３３は，位置情報受信部３２で受信した移動局位置情報と各電子基準点３６の位置情報とに基づいて，移動局２の周辺に存在する複数の電子基準点３６を選択し，その選択した複数の電子基準点３６で受信された衛星信号を通信装置３７を介して取得する処理を行う部分である。

仮想基準点衛星信号演算部３４は，移動局２の付近に仮想基準点を作成し，この仮想基準点に固定局を設置した場合に移動局２が受信できる衛星信号を，衛星信号取得部３３で選択した複数の電子基準点３６からの衛星信号に基づいてシミュレーションにより演算（生成）する処理を行う部分である。

仮想基準点衛星信号出力部３５は，仮想基準点衛星信号演算部３４で演算（生成）された仮想基準点からの衛星信号を補正情報送信システム１に通信装置３７を介して出力する処理を行う部分である。

補正情報送信システム１における制御装置１０１は，記憶装置に記憶されたプログラムを演算制御装置で実行することで，衛星信号取得部１１と，移動局位置受信部１２と，使用衛星推定部１３と，優先度判定部１４と，補正情報送信部１５として機能する。これにより制御装置１０１は，衛星信号取得システム３から出力される衛星信号と，移動局２から出力される移動局位置情報とを入力として，補正情報を移動局２に出力する。

衛星信号取得部１１は，衛星信号取得システム３が作成した仮想基準点から送信される複数の衛星の衛星信号を，通信装置１０２を介して取得する処理を行う部分である。ここで取得される衛星信号のデータ量が通信装置１０２の単位時間当たりの通信速度に対して通信可能な範囲の量である場合，後続の処理は補正情報送信部１５で行われ，衛星信号取得部１１で取得された全ての衛星信号に基づいて生成された補正情報が送信される。一方，通信速度が充分でない場合は移動局位置受信部１２で以下に説明する処理が行われる。

移動局位置受信部１２は，移動局２のコントローラ２０２が演算して通信装置２０３から送信した移動局位置情報を通信装置１０２を介して受信する処理を行う部分である。

使用衛星推定部１３は，衛星信号取得システム３が作成した仮想基準点から衛星信号が送信される複数の衛星の中から移動局２が測位演算に使用する衛星を，移動局位置受信部１２で受信した移動局位置情報と，制御装置１０１の記憶装置に記憶した障害物情報とに基づいて推定する処理を行う部分である。本実施形態の使用衛星推定部１３は，移動局２の周辺の障害物の情報と，移動局２の位置情報と，複数の衛星の位置情報とに基づいて，複数の衛星からの衛星信号のうちマルチパスの影響を受けずに移動局２が受信できる衛星信号を送信する衛星を，移動局２が測位演算に衛星信号を使用する衛星として推定する。

使用衛星推定部１３が実行する処理について，図３に示す移動局２の周囲環境を表した説明図を用いて説明する。この図に示すように移動局２の周囲には複数の障害物及び衛星が存在する。図３の場合，衛星１から送信される信号は障害物１により遮蔽され，衛星２から送信される信号は障害物２によりマルチパスの影響を受け，衛星３からの信号はこれらの障害物の影響を受けない（すなわちマルチパスの影響を受けない）。そのため，衛星から送信される衛星信号のうち図３に示す衛星１や衛星２のように障害物による遮蔽やマルチパスなどの影響を受ける衛星の信号に比べ，衛星３のようにノイズの少ない衛星の信号を移動局２の測位演算に使用する方が精度が向上する。つまり，図３の場合，移動局２は，衛星１や衛星２に比較して，衛星３を測位演算に使用する可能性が高い。そこで，本実施形態の使用衛星推定部１３は，制御装置１０１の記憶装置に記録された障害物情報及び移動局位置情報と，衛星信号取得部１１で取得した衛星信号に含まれる各衛星の仰角及び方位角情報（すなわち衛星の位置情報）とに基づいて，移動局２の位置で受信できる各衛星からの衛星信号の信号品質を算出し，その衛星信号品質に基づいて移動局２が測位演算に使用する可能性が高い衛星を推定している。衛星信号の信号品質は，例えば，移動局２の周囲に位置する障害物（地形，建物等）による遮蔽の有無や，マルチパスの影響を考慮して推定されるＳ／Ｎ比（信号雑音比）の値から評価できる。

優先度判定部１４は，通信装置１０２の通信速度から規定されるデータ量に補正情報のデータ量が収まるように，衛星信号取得システム３から衛星信号が送信される複数の衛星の中から使用衛星推定部１３が推定した衛星を優先的に選択する処理を行う部分である。優先度判定部１４は，まず，２つの通信装置１０２，２０３による通信で単位時間当たりに送信可能な補正情報のデータ量を求める。次にそのデータ量の補正情報に含めることが可能な衛星数（以下において「送信可能衛星数」と称することがある）を求める。最後に，優先度判定部１４は，衛星信号取得部１１で衛星信号を取得した複数の衛星の中から，使用衛星推定部１３で求めた衛星信号品質と，衛星配置（例えばＤＯＰ値）などの観点に基づいて，移動局２において精度よく測位できる衛星の組合せを送信可能衛星数の範囲内（好ましくは送信可能衛星数と同数）で決定する。なお，送信可能衛星数は，都度演算するのではなく，予め設定しておいても良い。

補正情報送信部１５は，優先度判定部１４によって選択された衛星の衛星信号に基づいて補正情報を生成し，その補正情報を移動局２に送信する処理を行う部分である。補正情報送信部１５は，衛星信号取得部１１で取得された複数の衛星信号のデータ量が通信装置１０２の単位時間当たりの通信速度に対して充分通信できる範囲である場合は取得したすべての衛星信号を基に生成した補正情報を，そうでない場合は優先度判定部１４により決定された衛星の衛星信号を基にした補正情報を送信する。ただし，通信速度が充分な場合においても優先度判定部１４で決定した衛星の衛星信号を基に生成した補正情報を送信してもよい。また，補正情報は各衛星に関する搬送波位相や疑似距離等の情報を含んでいてもよい。

移動局２におけるコントローラ２０２は，記憶装置に記憶されたプログラムを演算制御装置で実行することで，衛星信号受信部２１と，補正情報受信部２２と，使用衛星決定部２３と，測位演算部２４と，位置情報送信部２５として機能する。これによりコントローラ２０２は，補正情報送信システム１から出力される補正情報を入力とし，移動局２において測位演算することにより得られる移動局位置情報を補正情報送信システム１及び衛星信号取得システム３に出力する。

衛星信号受信部２１は，ＧＮＳＳアンテナ２０１で受信された複数の衛星からの衛星信号を受信する。

補正情報受信部２２は，補正情報送信システム１（制御装置１０１）から送信される補正情報を受信する。

使用衛星決定部２３は，衛星信号受信部２１で受信した衛星信号の信号品質と，補正情報受信部２２で受信した補正情報に含まれる衛星の情報とに基づいて，移動局２の測位演算に使用する衛星の組合せを決定する。使用衛星決定部２３が決定した衛星は，衛星信号受信部２１で衛星信号を受信した衛星かつ補正情報受信部２２で受信した補正情報に含まれる衛星の中で，移動局２の測位演算に使用される衛星となる。

測位演算部２４は，使用衛星決定部２３で決定された衛星の組合せにおいて，衛星信号受信部２１で受信した衛星信号と，補正情報受信部２２で受信した補正情報とを使用して移動局２の測位演算を行う。

位置情報送信部２５は，測位演算部２４で算出された移動局２の位置情報を，補正情報送信システム１（制御装置１０１）及び衛星信号取得システム３（ＶＲＳサーバ３１）に対して通信装置２０３を介して送信する。

図４を用いて第１実施形態に係る衛星信号取得システム３のＶＲＳサーバ３１による衛星信号の生成・送信処理の流れについて説明する。本実施形態に係るＶＲＳサーバ３１は所定の周期で図４に示す処理フローを開始する。

まず，衛星信号取得システム３のＶＲＳサーバ３１（位置情報受信部３２）は，移動局２の通信装置２０３から送信される移動局位置情報を通信装置３７を介して受信する（Ｓ３１）。なお，移動局２における移動局位置情報の取得は，ＲＴＫ測位だけでなく単独測位で取得してもよい。

Ｓ３２では，ＶＲＳサーバ３１（衛星信号取得部３３）は，観測データを入手可能な複数の電子基準点３６の中から，Ｓ１で取得した移動局２の移動局位置情報に基づいて移動局２の周辺に存在する電子基準点３６を複数選択する。なお，ここで選択する電子基準点３６は１つでも構わない。

Ｓ３３では，ＶＲＳサーバ３１（仮想基準点衛星信号演算部３４）は，Ｓ３２で選択した複数の電子基準点３６の観測データを取得し，その取得した複数の電子基準点３６の観測データに基づいて移動局２の付近に仮想基準点を作成する。

Ｓ３４では，ＶＲＳサーバ３１（仮想基準点衛星信号演算部３４）は，Ｓ３２で選択した複数の電子基準点３６の観測データを用いて，Ｓ３３で作成した仮想基準点から送信されるべき衛星信号を演算（生成）する。なお，仮想基準点の設置位置は，例えば移動局２のコントローラ２０２による測位結果である移動局位置と一致させても良い。

Ｓ３５では，ＶＲＳサーバ３１（仮想基準点衛星信号出力部３５）は，Ｓ３４で演算した仮想基準局からの衛星信号を補正情報送信システム１の制御装置１０１（通信装置１０２）に対して通信装置３７を介して送信し，最初の処理Ｓ３１に戻る。

図５を用いて第１実施形態に係る補正情報送信システム１の制御装置１０１による補正情報の生成・送信処理の流れについて説明する。本実施形態に係る制御装置１０１は所定の周期で図５に示す処理フローを開始する。

まずＳ１３において，補正情報送信システム１の制御装置１０１（衛星信号取得部１１）は，衛星信号取得システム３のＶＲＳサーバ３１から図４のＳ３５で送信された仮想基準点での衛星信号を取得し，Ｓ１４へ進む。

Ｓ１４では，制御装置１０１（衛星信号取得部１１）は，Ｓ１３で取得した衛星信号のデータ量と，通信装置１０２，２０３が単位時間あたりに通信できるデータ量を比較する。このとき通信装置１０２，２０３の通信速度が所定の時間内にＳ１３で取得した全ての衛星信号を送信するために必要な通信速度を超えており充分速い場合には，Ｓ１８に処理を進める。一方，通信装置１０２，２０３の通信速度が不充分である場合にはＳ１５に進む。なお，通信速度が充分であるかどうかは，例えば単位時間あたりに通信可能なデータ量が，衛星信号のデータ量に安全率を乗じたしきい値を上回っているかどうかにより判定することができる。

Ｓ１８では，通信装置１０２，２０３の通信速度がＳ１３で取得した衛星信号のデータ量に対して充分であるため，制御装置１０１（補正情報送信部１５）は，Ｓ１３で衛星信号を取得した全ての衛星に関する衛星信号を含む補正情報を移動局２に対して送信する。

一方，Ｓ１５では，制御装置１０１（使用衛星推定部１３）は，制御装置１０１内の記憶装置に記録された障害物情報と，移動局２から送信された移動局位置情報と，Ｓ１３で取得した衛星信号に含まれる各衛星の位置情報とに基づいて，地形や障害物による衛星信号の遮蔽やマルチパスの影響を考慮して各衛星からの衛星信号の品質を算出して，Ｓ１６へ進む。

Ｓ１６では，制御装置１０１（優先度判定部１４）は，２つの通信装置１０２，２０３間で送信可能なデータ量に基づいて定められる送信可能衛星数と，Ｓ１５で演算した衛星信号品質と，Ｓ１３で取得した衛星信号に含まれる各衛星の位置情報と，衛星配置（ＤＯＰ値）などに基づいて，送信可能衛星数の衛星数の範囲内において，移動局２での測位に使用する可能性の高い衛星の組合せを決定する。

Ｓ１６に係る，移動局２での測位に使用される可能性の高い衛星の組合せは，例えば次のような手順で決定してもよい。まず，Ｓ１５で使用衛星推定部１３を用いて求めた衛星信号品質を演算した複数の衛星のうち品質が或る一定のしきい値を超える衛星を選別する。そしてその選別した衛星の中から，送信可能衛星数と同数の衛星を選択するすべての組合せについて，衛星配置に起因する精度低下率であるＤＯＰ値を演算する。このときのＤＯＰ値をもとに，すべての組合せの中から最も精度低下率の指標であるＤＯＰ値が低い組合せを，補正情報に優先的に含めるべき衛星の組合せとして決定する。ただし，衛星信号品質のしきい値は，固定的な値とする必要はなく，送信可能衛星数に応じて変更してもよい。なお，補正情報送信システム１が同一回線，同一周波数，または同一チャンネルで複数の移動局２等に補正情報を送信する場合，例えばそれぞれの移動局２について最もＤＯＰ値が低い衛星の組合せを求め，それらの衛星の組合せに含まれる頻度が高い順に送信可能衛星数分の衛星を選択し，その選択した衛星を補正情報として送信すべき衛星の組合せとしてもよい。

Ｓ１７では，制御装置１０１（補正情報送信部）は，Ｓ１３で衛星信号取得システム３から衛星信号を取得した衛星のうち，Ｓ１６で組合せを決定した複数の衛星の衛星信号を補正情報として移動局２に通信装置１０２を介して送信する。このように送信された補正情報は，２つの通信装置１０２，２０３間の通信（補正情報送信システム１と移動局２の通信）で許容されるデータ量の範囲内で，移動局２の測位精度を最大化できる高品質の衛星信号に基づいて生成されている。そのため，移動局２は，この補正情報の基となった衛星信号と当該補正情報を利用して測位を行うことにより，通信速度に制限のある環境下においても移動局２の衛星測位精度の低下を抑制できる。

Ｓ１９では，制御装置１０１（移動局位置取得部１２）は，補正情報送信システム１（制御装置１０１）から取得した補正情報と，ＧＮＳＳアンテナ２０１で受信した衛星信号とに基づいて移動局２がＲＴＫ測位を行うことで取得した移動局位置情報を移動局２から取得し，Ｓ１３の処理に戻る。

（効果）
以上のように構成された第１実施形態に係る衛星測位システムでは，補正情報送信システム１の制御装置１０１が，衛星信号取得システム３のＶＲＳサーバ３１から衛星信号が送信される複数の衛星のうち，移動局２のコントローラ２０２による測位に使用する可能性の高い衛星を推測し，その推測した衛星の衛星情報を優先的に選択することで通信装置１０２の通信速度から規定されるデータ量に納めた補正情報を移動局２に送信する。これにより移動局２での測位演算に使用される衛星の情報が含まれた補正情報が，通信装置１０２の通信速度で充分送信可能なデータ量で送信され，通信速度に制限のある環境下においても移動局２の衛星測位精度を維持することができる。

本実施形態では，補正情報送信システム１の制御装置１０１は，移動局２での測位に使用される可能性の高い衛星の推測に際し，移動体の位置情報，障害物の位置情報，衛星の位置情報に基づいて各衛星信号の品質を演算し，良好な品質な衛星信号を選別している。さらに，品質で選別した衛星の中から送信可能衛星数と同数の衛星数を選択する全ての組み合わせについてＤＯＰ値を演算し，その中でＤＯＰ値が最小となる組合せに含まれる衛星の衛星信号から補正情報を生成することとしている。そのため，補正情報を利用した移動局２の測位精度の一層の向上が見込める。

＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態に係る衛星測位システムについて説明する。第１実施形態では，移動局２と衛星と障害物（地形，建物等）の位置に基づいて移動局２での通信状況の良い衛星を推定し，その衛星の信号から補正情報を生成することで補正情報のデータ量を制限した。これに対して，本実施形態では，基準局（衛星信号取得システム３）での通信状況の良い衛星の情報（可視衛星情報）と，移動局２での通信状況が良く移動局２で測位演算に使用される可能性のある衛星の情報（移動局使用衛星情報）とを対比して，それらに共通する衛星の信号から補正情報を生成することで補正情報のデータ量の削減を図っている。以下，本実施の形態の詳細について説明する。なお，第１実施形態と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略することがある。

図６は本発明の第２実施形態に係る衛星測位システムのハードウェア構成図である。第１実施形態とは衛星信号取得システムの構成が変化しており，本実施形態の衛星信号取得システム３は，地理座標系における位置座標が既知の基準点に設置された固定局である。ただし，第1実施形態のように電子基準点やＶＲＳ方式等の補正情報配信サービスを利用することも可能である。衛星信号取得システム３は，固定局（図示せず）に実装されており，固定局で受信された衛星信号を補正情報送信システム１に対して出力する。

図６の衛星信号取得システム３は，複数の衛星から衛星信号を受信するためのＧＮＳＳアンテナ３０１と，ＧＮＳＳアンテナ３０１で受信された衛星信号を他の機器と通信可能なフォーマットに変換する制御装置３０２と，制御装置３０２に各種情報を送受信する通信装置３０３とを備えている。

制御装置３０２は，コンピュータやマイクロコントローラなどの利用が可能であり，演算制御装置（例えば，中央処理装置（ＣＰＵ）），記憶装置（例えば，ＲＯＭ，ＲＡＭ等の半導体メモリ），及び入出力装置を備えている（何れも図示せず）。

通信装置３０３は，携帯電話通信網等の回線を使用して有線または無線でインターネットに接続する装置や，BLUETOOTH（登録商標）やWIFI（登録商標）業務用無線などの無線通信装置により通信を行う装置，その他有線接続による通信を行う通信装置のうち１つまたは複数の装置を含む装置である。

詳細は後述するが，補正情報送信システム１は移動局２に対して補正情報と可視衛星情報を送信しており，移動局２は補正情報送信システム1に対して移動局使用衛星情報を送信している。

図７は図６中の制御装置１０１，及びコントローラ（受信機）２０２の機能ブロック図である。

補正情報送信システム１における制御装置１０１は，衛星信号取得部１１と，使用衛星推定部１３と，優先度判定部１４と，補正情報送信部１５と，基準局可視衛星判定部１６と，基準局可視衛星情報送信部１７として機能する。制御装置１０１は，衛星信号取得システム３から出力される衛星信号と，移動局２から出力される移動局使用衛星情報とを入力とし，補正情報を移動局２に出力する。なお，補正情報送信システム１（制御装置１０１）と移動局２（コントローラ２０２）の間には，１つ以上の中継局やデータ変換を行う装置等が存在していてもよい。

衛星信号取得部１１は，基準点（固定局）である衛星信号取得システム３（制御装置３０２）から送信される複数の衛星の衛星信号を，通信装置１０２を介して取得する処理を行う部分である。既述の通り，この衛星信号は，ＧＮＳＳアンテナ３０１を介して衛星信号取得システム３（制御装置３０２）が受信したものである
使用衛星推定部１３は，衛星信号取得システム３から衛星信号が送信される複数の衛星の中から移動局２が測位演算（ＲＴＫ測位）に使用する衛星を，移動局２から送信される移動局使用衛星情報に基づいて推定する処理を行う部分である。移動局使用衛星情報とは，移動局２での通信状況が良好な衛星の情報であって，移動局２で測位に使用する可能性が比較的高い衛星の情報のことである。

優先度判定部１４は，通信装置１０２の通信速度から規定されるデータ量に補正情報のデータ量が収まるように，衛星信号取得システム３から衛星信号が送信される複数の衛星の中から使用衛星推定部１３が推定した衛星を優先的に選択する処理を行う部分である。優先度判定部１４は，まず，２つの通信装置１０２，２０３による通信で単位時間当たりに送信可能な補正情報のデータ量を求める。次にそのデータ量の補正情報に含めることが可能な送信可能衛星数を求める。最後に，優先度判定部１４は，使用衛星推定部１３で取得した移動局使用衛星情報をもとに，移動局２において精度よく測位できる衛星の組合せを送信可能衛星数の範囲内（好ましくは送信可能衛星数と同数）で決定する。

なお，補正情報送信システム１が同一回線，同一周波数，または同一チャンネルで複数の移動局２等に補正情報を送信する場合，例えばそれぞれの移動局２から受信した移動局使用衛星情報に含まれる衛星のうち，各移動局２から送信される移動局使用衛星情報に含まれる頻度の高い順に送信可能衛星数と同数の衛星を選択し，その選択した衛星を補正情報として送信すべき衛星の組合せとしてもよい。また，各移動局２から送信される移動局使用衛星情報に含まれる，各移動局２における測位演算結果への影響度合いに関する情報と，各移動局２に対して任意に設定できる優先度合いとに基づいて，補正情報として送信すべき衛星を選択してもよい。

補正情報送信部１５は，優先度判定部１４によって選択された衛星の衛星信号に基づいて補正情報を生成し，その補正情報を移動局２に送信する処理を行う部分である。補正情報には各衛星に関する搬送波位相や疑似距離等の情報を含むことができる。

基準局可視衛星判定部１６は，衛星信号取得部１１で衛星信号を取得した複数の衛星の中から，基準局（衛星信号取得システム３）において遮蔽やマルチパスの影響を受けずに衛星信号を受信することができた衛星（以下において「基準局可視衛星」と称することがある）を判定する処理を行う部分である。基準局可視衛星であるか否かの判定は，例えば，各衛星の衛星信号のＳＮ比が，所定のしきい値以上であるか否かに基づいて行うことができる。すなわち，ＳＮ比が所定のしきい値以上の場合には基準局可視衛星と判定し，ＳＮ比が所定のしきい値未満の場合には基準局可視衛星に該当しないと判定する。

基準局可視衛星情報送信部１７は，基準局可視衛星判定部１６で判定された基準局可視衛星の衛星番号を可視衛星情報として移動局２へ通信装置１０２を介して送信する処理を行う部分である。

移動局２におけるコントローラ２０２は，記憶装置に記憶されたプログラムを演算制御装置で実行することで，衛星信号受信部２１と，補正情報受信部２２と，使用衛星決定部２３と，測位演算部２４と，基準局可視衛星情報受信部２６と，使用衛星推定部２７と，使用衛星情報送信部２８として機能する。これによりコントローラ２０２は，補正情報送信システム１から出力される補正情報及び基準局可視衛星情報を入力とし，移動局２において測位演算することにより得られる移動局位置情報及び移動局使用衛星情報を出力する。

衛星信号受信部２１，補正情報受信部２２，使用衛星決定部２３，及び測位演算部２４による処理内容は，第１実施形態と同じである。

基準局可視衛星情報受信部２６は，補正情報送信システム１（制御装置１０１）から送信される基準局可視衛星情報を受信する処理を行う部分である。

使用衛星推定部２７は，衛星信号受信部２１から入力したＧＮＳＳアンテナ２０１で衛星信号が受信された複数の衛星と，補正情報送信システム１から送信された基準局可視衛星情報に含まれた複数の衛星とに基づいて，補正情報送信システム１が送信する補正情報に含まれるべき衛星を求める処理を行う部分である。補正情報に含まれるべき衛星は，ＧＮＳＳアンテナ２０１で衛星信号が受信された複数の衛星からなる第１グループと，基準局可視衛星情報に含まれた複数の衛星からなる第２グループとを比較し，双方のグループに含まれる衛星（両グループで重複する衛星）から選択される。補正情報に含まれるべき衛星を算出する際，使用衛星推定部２７は，衛星信号受信部２１から入力した移動局２における衛星信号の信号品質や，基準局可視衛星情報に規定された衛星の配置及び軌道情報などに基づいて，移動局２での測位演算の精度が高くなるような衛星の組合せを演算し，例えば，測位精度が最も良くなる衛星の組合せを補正情報に含まれるべき衛星とすることができる。このとき，各衛星の組み合わせや各衛星を使用した際の測位演算結果に与える影響度合いに関して演算を行ってもよい。

使用衛星情報送信部２８は，使用衛星推定部２７で演算された衛星の組合せ（すなわち，補正情報送信システム１が送信する補正情報に含まれるべき衛星の組合せ）や測位演算結果への影響度合いなどの情報を含んだ移動局使用衛星情報を補正情報送信システム１に送信する処理を行う部分である。なお，移動局使用衛星情報には移動局２が測位に利用していない衛星の情報も含まれ得る。このような衛星も含めることで，何らかの理由で補正情報に含まれる衛星数が少なかったり，補正情報が受け取れなかったりした場合でも，次に補正情報送信システム１が送信する補正情報に含まれるべき衛星の数が制限されることを防止できる。具体的には，移動局２の起動直後に測位に必要な衛星数が足りずにエラーが発生することが防止できる。

図８を用いて第２実施形態に係る補正情報送信システム１の処理の流れについて説明する。本実施形態に係る制御装置１０１は所定の周期で図８に示す処理フローを開始する。

まず，補正情報送信システム１の制御装置１０１（衛星信号取得部１１）は，衛星信号取得システム３から基準局で受信された複数の衛星の衛星信号を取得し（Ｓ１－１），Ｓ１－２及びＳ１－４の処理へ進む。

Ｓ１－２では，制御装置１０１（使用衛星推定部１３）は，移動局２から送信される移動局使用衛星情報を取得する。

Ｓ１－３では，制御装置１０１（優先度判定部１４）は，通信装置１０２の通信速度から演算した送信可能衛星数と，Ｓ１－２で取得した移動局使用衛星情報とに基づいて，移動局２において精度よく測位できる衛星の組合せを送信可能衛星数の範囲で決定し，Ｓ１－５の処理へ進む。

一方，Ｓ１－４では，制御装置１０１（基準局可視衛星判定部１６）は，Ｓ１－１で衛星信号を取得した複数の衛星の中から，基準局（衛星信号取得システム３）において遮蔽やマルチパスの影響を受けずに衛星信号を受信することができた衛星（基準局可視衛星）を判定してＳ１－５の処理へ進む。

なお，図示では，Ｓ１－２からＳ１－３の処理とＳ１－４の処理とが並列処理により実行されるようになっているが，これらの処理は並列処理でなく順次行ってもよい。

Ｓ１－５では，Ｓ１－３で決定した組合せに含まれる衛星の衛星信号を含んだ補正情報を生成して通信装置１０２を介して移動局１に送信するとともに，Ｓ１－４で判定した基準局可視衛星の情報を通信装置１０２を介して移動局２へ送信して，最初の処理（Ｓ１－１）に戻る。

次に，図９を用いて第２実施形態に係る移動局２における移動局使用衛星情報の演算処理の流れについて説明する。本実施形態に係る移動局２のコントローラ２０２は所定の周期で図９に示す処理フローを開始する。

まず，移動局２のコントローラ２０２（衛星信号受信部２１）は，ＧＮＳＳアンテナ２０１によって移動局２で受信される衛星信号を取得し，Ｓ２－２の処理に進む（Ｓ２－１）。

Ｓ２－２では，コントローラ２０２（基準局可視衛星情報受信部２６）は，補正情報送信システム１から送信される基準局可視衛星情報を取得しＳ２－３へ進む。

Ｓ２－３では，コントローラ２０２（使用衛星推定部２７）は，Ｓ２－１で取得した移動局２で受信した衛星信号と，Ｓ２－２で取得した基準局可視衛星情報とに基づいて，移動局の測位演算結果の精度が高くなるような衛星の組合せ及び測位演算結果への影響度合いなどの情報を含む移動局使用衛星情報を求める。

Ｓ２－４では，コントローラ２０２（使用衛星情報送信部２８）は，Ｓ－３で求めた移動局使用衛星情報を通信装置２０３を介して補正情報送信システム１（制御装置１０１）へ送信し，Ｓ２－１の処理へ進む。

一方，Ｓ２－５では，コントローラ２０２（補正情報受信部２２）は，補正情報送信システム１（制御装置１０１）から送信される補正情報を受信する。

Ｓ２－６では，コントローラ２０２（使用衛星決定部２３）は，Ｓ２－１で受信した衛星信号の信号品質と，Ｓ２－５で受信した補正情報に含まれる衛星の情報とに基づいて，移動局２の測位演算に使用する衛星の組合せを決定する。ここで決定される衛星は，Ｓ２－１で衛星信号を受信した衛星の番号と，Ｓ２－５で受信した補正情報に含まれる衛星の番号とを比較し，両者に重複した番号の衛星に含まれる。

Ｓ２－７では，コントローラ２０２（測位演算部２４）は，Ｓ２－６で決定した組合せの衛星の衛星信号と，Ｓ２－５で受信した補正情報とに基づいて移動局２の測位演算を行って，Ｓ２－１の処理へ進む。

なお，図示では，Ｓ２－２からＳ１－３の処理とＳ１－４の処理とが並列処理により実行されるようになっているが，これらの処理は並列処理でなく順次行ってもよい。

以上の構成により本実施形態の補正情報送信システム１では，地形情報等の事前情報なしに，移動局２での測位演算に使用する衛星の情報が含まれた補正情報を，通信装置１０２の通信速度で充分送信可能なデータ量で送信することができ，通信速度に制限のある環境下においても移動局２の衛星測位精度を維持することができる。

（効果）
上記のように構成された第２実施形態に係る衛星測位システムでは，補正情報送信システム１の制御装置１０１（基準局可視衛星判定部１６）が基準局（衛星信号取得システム３）で衛星信号の受信状況の良い衛星（基準局可視衛星）の番号を移動局２に送信する。移動局２のコントローラ２０２（使用衛星推定部２７）は，例えば，その基準局可視衛星と，移動局２で衛星信号の受信状況の良い衛星との双方に含まれる衛星を選択し，その選択した衛星の情報を移動局使用衛星情報（すなわち，移動局２が測位演算に衛星信号を使用する可能性のある衛星の情報）として補正情報送信システム１に送信する。この移動局使用衛星情報を受信した補正情報送信システム１の制御装置１０１（優先度判定部１４）は，通信機１０２で送信可能なデータ量の範囲内まで移動局使用衛星情報に含まれる衛星数を低減し，その衛星数低減後の衛星信号を基に生成した補正情報を移動局２（補正情報受信部２２）に送信する。移動局２のコントローラ２０２（測位演算部２４）は衛星数低減後の補正情報とその補正情報に含まれる衛星の信号（衛星信号受信部２１で受信した衛星信号）とに基づいて測位を行う。これにより通信速度に制限のある環境下においても移動局２の測位精度の低下を抑制できる。特に本実施形態では，基準局３で受信状況の良い衛星（基準局可視衛星）と，移動局２で受信状況の良い衛星（移動局使用衛星）とを比較し，両者に含まれる衛星の衛星信号と補正情報に基づく移動局２の測位が可能になるので，測位精度が向上し易い点がメリットとなる。また，第１実施形態のように移動局２の周囲に存在する障害物情報を予め用意しておく必要がない点も特長となり得る。

なお，上記では，衛星信号取得システム３と補正情報送信システム１は，個別の制御装置３０２，１０１と通信装置３０３，１０２を備える場合について説明したが，両システム１，３を一体にしても良い。すなわち，この場合，２つの制御装置３０２，１０１は１つの制御装置に，２つの通信装置３０３，１０２は移動局２と通信可能な１つの通信装置となる。

＜その他＞
本発明は，上記の各実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば，本発明は，上記の各実施形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず，その構成の一部を削除したものも含まれる。また，ある実施形態に係る構成の一部を，他の実施形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

また，上記の制御装置３１，１０１，３０２及びコントローラ２０２に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は，それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また，上記の制御装置３１，１０１，３０２及びコントローラ２０２に係る構成は，演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで制御装置３１，１０１，３０２及びコントローラ２０２の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は，例えば，半導体メモリ（フラッシュメモリ，ＳＳＤ等），磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク，光ディスク等）等に記憶することができる。

また，上記の各実施の形態の説明では，制御線や情報線は，当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが，必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

１…補正情報送信システム，２…移動局，３…衛星信号取得システム，１１…衛星信号取得部，１２…移動局位置受信部，１３…使用衛星推定部，１４…優先度判定部，１５…補正情報送信部，１６…基準局可視衛星判定部，１７…基準局可視衛星情報送信部，２１…衛星信号受信部，２２…補正情報受信部，２３…使用衛星決定部，２４…測位演算部，２５…位置情報送信部，２６…基準局可視衛星情報受信部，２７…使用衛星推定部，２８…使用衛星情報送信部，３１…ＶＲＳサーバ（制御装置），３２…位置情報受信部，３３…衛星信号取得部，３４…仮想基準点衛星信号演算部，３５…仮想基準点衛星信号出力部，３６…電子基準点，１０１…制御装置，１０２…通信装置，２０１…ＧＮＳＳアンテナ（衛星信号受信装置），２０２…コントローラ（受信機），２０３…通信装置，３０１…ＧＮＳＳアンテナ（衛星信号受信装置），３０２…制御装置，３０３…通信装置

Claims

移動局がＲＴＫ測位に使用する補正情報を生成する制御装置と，前記制御装置で生成された前記補正情報を前記移動局に送信する通信装置とを備えた補正情報送信システムにおいて，
前記制御装置は，
基準点から送信される複数の衛星からの衛星信号を前記通信装置を介して取得し，
前記制御装置に記憶された前記移動局の周辺の障害物の位置及び形状の情報と，前記移動局から送信される前記移動局の位置情報と，前記複数の衛星からの衛星信号に含まれる前記複数の衛星の位置情報とに基づいて，前記複数の衛星からの衛星信号のうちマルチパスの影響を受けずに前記移動局が受信できる衛星信号を送信する衛星を，前記移動局が測位演算に衛星信号を使用する衛星として推定し，
前記通信装置の通信速度から規定されるデータ量に前記補正情報のデータ量が収まるように，前記複数の衛星の中から前記推定した衛星を優先的に選択することで前記補正情報を生成することを特徴とする補正情報送信システム。
移動局がＲＴＫ測位に使用する補正情報を生成する制御装置と，前記制御装置で生成された前記補正情報を前記移動局に送信する通信装置とを備えた補正情報送信システムにおいて，
前記制御装置は，
基準点から送信される複数の衛星からの衛星信号を前記通信装置を介して取得し，
前記移動局から前記補正情報送信システムに送信される情報であって，前記複数の衛星の中で前記移動局が測位演算に衛星信号を使用する可能性のある衛星の情報である移動局使用衛星情報に基づいて，前記複数の衛星の中から前記移動局が測位演算に衛星信号を使用する衛星を推定し，
前記通信装置の通信速度から規定されるデータ量に前記補正情報のデータ量が収まるように，前記複数の衛星の中から前記推定した衛星を優先的に選択することで前記補正情報を生成することを特徴とする補正情報送信システム。
請求項２の補正情報送信システムにおいて，
前記移動局使用衛星情報は，前記移動局で衛星信号を受信できた衛星と，前記基準点においてマルチパスの影響を受けずに衛星信号を受信できた衛星との双方に含まれる衛星に基づいて演算される衛星の情報であって，前記補正情報送信システムが送信する前記補正情報に含まれるべき衛星の情報であることを特徴とする補正情報送信システム。
請求項１－３のいずれか１項の補正情報送信システムにおいて，
前記複数の衛星の衛星信号は，前記基準点に設置された固定局で受信されることを特徴とする補正情報送信システム。
請求項１－３のいずれか１項の補正情報送信システムにおいて，
前記基準点は，前記移動局の周辺に位置する複数の電子基準点が受信した衛星信号に基づいて設定される仮想基準点であることを特徴とする補正情報送信システム。