JPH01148984A - Gps受信機の測位計算方法 - Google Patents

Gps受信機の測位計算方法

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JPH01148984A
JPH01148984A JP30901887A JP30901887A JPH01148984A JP H01148984 A JPH01148984 A JP H01148984A JP 30901887 A JP30901887 A JP 30901887A JP 30901887 A JP30901887 A JP 30901887A JP H01148984 A JPH01148984 A JP H01148984A
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舘田 良文
Takeshi Ikeda
健 池田
Akio Teranishi
寺西 昭男
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、全世界測位衛星システムのナプスタ−1(以
後NAVSTARという)衛星の電波を利用して、測位
を行うジー、ビー、ニス(以後GPSという)受信機の
測位計算方法に関するものである。
従来の技術 最近、GPS受信機の測位計算方式は軍用のすビゲーシ
ョンシステムに利用する位置センサに利用されるように
なってきた。
以下、第1!図と第4図を参照して、従来のGPS受信
機の測位計算方法について説明する。
GPS受信機は、3個又は4個(7)NAVS’rAR
衛星の電波を受信して、2次元又は3次元の位置を測定
する装置である。軍用のGPS受信機としては、同時に
受信できる衛星の数が多い方が優れている。ここでは5
個の衛星を同時に受信できる5チヤンネルの受信機につ
いて説明する。
第1図は5個のチャンネルにおいて、それぞれSv1〜
SV5で示される衛星を受信している状況を示している
。車で走行中は、地形や建造物等に衛星電波が遮蔽され
て、受信できなくなる事がある。第1図は、それぞれ第
1のチャンネルから第5のチャンネルが、衛星8V1〜
SV5の電波を受信している状況であって、斜線部は受
信できない期間を示している。第1図は、測位計算に利
用する衛星の組合せを示している。5個の衛星が受信で
きる期間a1、a2、a3、a4 においては、4個の
衛星を選ぶ組合せは5種類あるが、最も測位精度が高い
組合せSv2、SV3、sv5を選ぶ。また、1個の衛
星が受信できないbl、dl、elの期間は受信可能な
4衛星をそれぞれ選び、2個の衛星が受信できないcl
の期間は受信可能な3衛星を選ぶ。
第4図は実際の走行経路と、測位結果の関係を示したも
ので、al〜a4、bl、C】、dl、elの各衛星の
組合せによる測位結果を示している。
測位結果は、電波の伝播速度の誤差等による位置の誤差
が発生する。この誤差は、電波の伝播経路に依存する等
のため、衛星の組合せによる変化が大きい。
発明が解決しようとする問題点 しかし、以上のような構成では、衛星の組合せが変わっ
ても、そのまま測位結果を出力するので、測位結果で示
される経路は非常に不自然なものになってしまう。この
衛星の切換えによる位置の変化は、数十メートルと大き
な位となる。また、測位結果なα−βトラッカ等のフィ
ルタを通すと、かえって不自然な経路になってしまう。
また、不自然な走行経路は、地図の道路とパターンマツ
チングにより、測位精度を高めようとした場合に、大き
な障害となる問題点がある。
本発明は、従来技術の以上のような問題を解決するもの
で、衛星の組合せの変化にほとんど影響されない。実際
の走行経路に近い走行経路パターンを求めることのでき
るGPS受信機の測位計算方式を提供することを目的と
するものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、衛星の組合せによる測位結果のずれの大きさ
は、電波の伝播経路に依存する等、時間に対する変化が
ゆるやかである点に着目し、衛星の組合せによる測位結
果のずれを、予め測定しておき、実際に組合せを変更す
る場合、予め測定しておいだずれの分だけ補正を加える
事によって、衛星の組合せによる測位結果の変化を少な
くし、なめらかな走行経路を示す測位結果を得ることに
より、上記目的を達成するものである。
作用 衛星の組合せによる測位結果のずれは、電波の伝播経路
によって、伝播速度が違っている事等に起因する。この
ずれの大きさは、測位点から見た衛星の方位や時刻等に
依存するが、その時間変化はゆるやかである。従って、
予め測定しておいた衛星の組合せによるずれの量は、1
0分程度の時間ではほぼ一定と考えてもさしつかえない
本発明は上記方法により、予め測定しておいたずれの量
で、衛星の組合せによって変わる測位結果を補正するこ
とにより、組合せによる測位結果のバラツキを除くよう
にしたものである。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
第1図は、本発明の一実施例におけるGPS受信機の測
位計算方法を実施する5チヤンネルのGP8受信機たお
ける衛星の受信状況を説明する図である。図において、
(イ)〜(ホ)は、第1のチャンネルから第5のチャン
ネルが、それぞれsvlからSV5の衛星の電波を受信
している状況を示し、斜線部は受信できない期間を示し
ている。まだ第1図(へ)は、受信中の衛星の内で最も
測位精度が得られる衛星の組合せを示している。
al、C2、C3、C4の期間は5((!の衛星を受信
出来ティるが、その場合はSV2、SV3.5V4SV
5の4衛星の組合せが最も測位精度が得られる組合せと
なっている。第2図は衛星の各組合せによる測位結果の
変化を示している。曲線aは衛星SV2、SV3、SV
4.5V5(7)組合せ、曲線すは衛星Sv1、SV3
、SV4、Sv5の組合せ、曲線Cは衛星SV2、Sv
4、Sv5の組合せ、曲線dは衛星SVt、SV2、S
V4、Sv5の組合せ、曲線eは衛星Sv1、SV2、
SV3、SV5の組合せで測位した場合の結果のy方向
成分である。なお、測位結果は原点を地球の中心とする
x−yz座標で求めている。また、図中実線は測位可能
な組合せによる測位計算結果、破線は電波が遮蔽されな
かったら得られていた測位結果である。期間alにおい
ては5衛星全部受信しており、3衛星と4衛星の組合せ
は15種類ある。
この内aの組合せを基準としてのずれの大きさを14種
類求めておく、測位結果のx、z成分のずれも同様に求
めておく。測位の最終出力は、第3図alに示すように
、aの組合せの測定結果を出力する。次にblの期間で
はbの組合゛せの測定結果に、alの期間に求めたaと
bのずれの分を補正を加えて第3図のblに示すように
出力する。
この補正量は約10分間でOになるように、等しい割合
で小さくする。それと共に、測定可能な他の3衛星によ
る組合せ4種類の測位を行い、これらとbの組合せの間
のずれを補正する。次にC2の期間ではaの組合せ結果
とbの組合せの測位結果に補正を加えた値とのずれを求
め、このずれの大きさ分だけaの測位結果に補正を加え
第3図32に示すように出力する。その後この補正値を
約10分でOになるように、等しい割合で小さくする。
さらに、この期間の前半は、5衛星受信しているので、
出力した補正値とのずれを保存する。
そして、4衛星受信となる後半は4種類のずれを保存す
る。clの期間では同様にすでに保存されているCの組
合せと出力値とのずれの値だけ、Cの組合せの測位結果
に補正を加え、第3図01に示すように出力する。そし
て、補正値をやはり約10分でOになるように等しい割
合で減少させる。
以下同様にdl、C3、el、C4の補正した値を出力
する。
次に、本発明による別の実施例について説明する。
衛星の受信状況は、第1の実施例と同様である。
従って、衛星の組合せによる測位計算を行った時に得ら
れる結果も第2図と同じである。しかし、本実施例にお
いては第3図a1の期間は3衛星と4衛星の全組合せ、
15種類ではなく、4衛星の組合せ5種類のみ計算し、
第3図a1に示すaの組合せの測位結果を出力する。以
下b1、C1、dl、elは第1の実施例と同様の処理
を行う。
C2の期間では、前半の5衛星を受信している間は4衛
星の組合せ5種類について測位計算を行い、出力値との
ずれを保存しておく。C3と34の期間も同様の処理を
行う。以上のように、全組合せについて測位計算するの
でなく、受信中の衛星が、1個だけ受信できなくなった
場合の数だけ、それぞれの場合について最も測位精度が
得られる組合せによる測位計算を行い、出力値とのずれ
を保存し、衛星電波の遮蔽に備える。
以上、各衛星の組合せについてすべて十分な測位精度が
得られると仮定して説明したが、十分な精度が得られな
い場合は、測位を中止したり、ずれの値を求めるのを取
りやめる。まだ、4衛星の組合せに代わってより精度の
高い3衛星の組合せによる2次元測位を行うこともでき
る。
さらに、以上の実施例において5チヤンネルのGPS受
信機について説明したが、本発明は4チヤンネル以上の
受信機又は、等制約に4チヤンネル以上の機能を持った
GPS受信機に適用できろ。
また、ずれの大きさの保存値に対して、フィルタを加え
、雑音成分を除いておくことによって、より滑らかな測
位結果を得ることもできる。
ずれの値による補旧値は、衛星の組合せによるずれの値
が時間とともに、変化する速さから決めた、10分程度
の時間で等しい割合で減少させだが、測位結果の用途や
、電波が遮蔽される頻度、期間等の性質に応じて、違っ
た特性で減少させてもよい。
さらに、毎回全部の組合せを計算せず交替で組合せをか
えてずれを求めても良い。
なお、具体的回路についてはデータに対する補正部のみ
なので、それについては割愛する。
発明の効果 以上のように本発明は、衛星の組合せによる測位結果の
ずれを保存し、一部の衛星の電波が遮蔽された場合に、
衛星の組合せを変更し、測位結果に対して前記保存され
ているずれの景を基に補正を加える事で、衛星の組合せ
が変わった事による即位結果が示す測位点の移動経路の
不自然な動きを除く事ができると共に、地図等とのパタ
ーンマツチングにより測位精度を向上させることも容易
となるので、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】 第1図(イ)、 (ロ)、 (・・)、 (ニ)、 (
ホ)、 (へ)は本発明のGP’S受信機の測位計算方
法の衛星の受信状況を示す図、第2図は衛星の組合せに
よる測位結果の違いを示すグラフ、第3図は本発明の一
実施例におけるGPS受信機の測位計算方法により補正
を加えた測位結果を示すグラフ、第4図は従来のGPS
受信機の測位計算方式による測位結果を示すグラフであ
る。 Svl、SV2、SV3、SV4、S V 5 ・・・
衛星。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 メyL jd2!il

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)受信中の衛星のいくつかが受信できなくなった場
    合を想定し、その残りの衛星によって測位が継続できる
    組合せについて測位計算し、それら出力した測位結果と
    の差を保存しつづけ、受信中の衛星のいくつかが実際に
    受信できなくなり、最も測位精度が得られる衛星の組合
    せが変わった場合に、この組合せで測位計算した結果を
    前記保存中である新しい組合せと出力していた測位結果
    との差の値だけ補正して、この補正値を測位結果として
    出力することを特徴とするGPS受信機の測位計算方法
  2. (2)衛星の組合せが変わった場合の測位結果のずれの
    値を、フィルタを介して保存するようにした特許請求の
    範囲第1項記載のGPS受信機の測位計算方法。
  3. (3)衛星の組合せが変わった場合の補正値を、所定の
    時間応答に従い、暫時減少させることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のGPS受信機の測位計算方法。
  4. (4)受信中の衛星の数が増加し、最も測位精度が得ら
    れる衛星の組合せが変わった場合、新しい組合せによる
    測位結果と、それまで出力していた測位計算の処理を続
    け、その間の差を求め、この値を補正値として最も測位
    精度が得られる衛星の組合せによる測位結果に補正を加
    え出力することを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
    のGPS受信機の測位計算方法。
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