JPH02159590A - 自己位置測位装置 - Google Patents
自己位置測位装置Info
- Publication number
- JPH02159590A JPH02159590A JP31309788A JP31309788A JPH02159590A JP H02159590 A JPH02159590 A JP H02159590A JP 31309788 A JP31309788 A JP 31309788A JP 31309788 A JP31309788 A JP 31309788A JP H02159590 A JPH02159590 A JP H02159590A
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- Japan
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- circuit
- distance
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- signal
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 101100221616 Halobacterium salinarum (strain ATCC 29341 / DSM 671 / R1) cosB gene Proteins 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、静止人工衛星を利用して地球上の移動体が自
己位置を測位する装置に関する。
己位置を測位する装置に関する。
自己位置を測位する装置は、航空機や船舶のナビゲーシ
ョンシステムが知られている。最近では自動車にもナビ
ゲーションシステムが搭載されている。 ナビゲーションシステムの中でも地球上のあらゆる位置
で正確な測位をできるシステムとして軌道人工衛星を利
用したグローバルボジショニングシステム（Ｇ Ｐ Ｓ
： Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ５ｙｓ
ｔｅ＋ｉｌ航法装置が注目されている。このＧＰＳ航法
装置は１人工衛星からの衛星電波を受信して空間三次元
情報（緯度、経度、標高）と時間情報を算出するもので
ある。したがって４個の情報を未知数とする方程式を解
くために、常に４個の人工衛星がら電波を受信しなけれ
ばならない。
ョンシステムが知られている。最近では自動車にもナビ
ゲーションシステムが搭載されている。 ナビゲーションシステムの中でも地球上のあらゆる位置
で正確な測位をできるシステムとして軌道人工衛星を利
用したグローバルボジショニングシステム（Ｇ Ｐ Ｓ
： Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ５ｙｓ
ｔｅ＋ｉｌ航法装置が注目されている。このＧＰＳ航法
装置は１人工衛星からの衛星電波を受信して空間三次元
情報（緯度、経度、標高）と時間情報を算出するもので
ある。したがって４個の情報を未知数とする方程式を解
くために、常に４個の人工衛星がら電波を受信しなけれ
ばならない。
ＧＰＳ航法装置は、地球上のどこからでも４個の人工衛
星が望め、それらの衛星から電波が受信できるという環
境のもとて使用できるものである。しかし、切り立った
山岳地帯の谷間等では、４個の人工衛星を同時に望めな
いような場合もある。そのような環境ではＧＰＳ航法装
置が使用できない。 本発明は、このような不便を解消するためになされたも
ので、１個の人工衛星からの電波だけしか受信できない
環境でも移動体が自己の位置を測位することのできる装
置を提供するものである。
星が望め、それらの衛星から電波が受信できるという環
境のもとて使用できるものである。しかし、切り立った
山岳地帯の谷間等では、４個の人工衛星を同時に望めな
いような場合もある。そのような環境ではＧＰＳ航法装
置が使用できない。 本発明は、このような不便を解消するためになされたも
ので、１個の人工衛星からの電波だけしか受信できない
環境でも移動体が自己の位置を測位することのできる装
置を提供するものである。
上記課題を解決するための本発明の自己位置測位装置を
第１図により説明する。 本発明を適用する自己位置測位装置は、同図に示すよう
に静止人工衛星ｌに搭載された時計から発信される時間
信号ｔｓを受信する受信回路２と、該時計に一致した計
時をするクロック回路３と、クロック回路３で計時され
る時間信号ＣＫに対する受信回路３で受信した時間信号
ｔの遅れ時間により静止人工衛星ｌと自己の距ｆｉＬを
算出する距離演算回路４と、自己の相対距離ｄを測定す
る相対距離測定器５と、自己の移動方位角度φを測定す
る方位測定器６と、距離演算回路４により算出される距
１１ｆＬ、相対距Ｈ測定器５により測定される相対路＆
ｉｌ ｄおよび方位測定器６により測定される角度φか
ら、自己の移動前後の位置を演算する位置演算回路７を
有している。
第１図により説明する。 本発明を適用する自己位置測位装置は、同図に示すよう
に静止人工衛星ｌに搭載された時計から発信される時間
信号ｔｓを受信する受信回路２と、該時計に一致した計
時をするクロック回路３と、クロック回路３で計時され
る時間信号ＣＫに対する受信回路３で受信した時間信号
ｔの遅れ時間により静止人工衛星ｌと自己の距ｆｉＬを
算出する距離演算回路４と、自己の相対距離ｄを測定す
る相対距離測定器５と、自己の移動方位角度φを測定す
る方位測定器６と、距離演算回路４により算出される距
１１ｆＬ、相対距Ｈ測定器５により測定される相対路＆
ｉｌ ｄおよび方位測定器６により測定される角度φか
ら、自己の移動前後の位置を演算する位置演算回路７を
有している。
静止人工衛星１は、赤道線上にあり正確な時計から時間
信号ｔｓを発信している。装置の受信回路２がこの時間
信号ｔｓを受信する。衛星１から地表にある装置までは
距離があり、時間信号ｔｓが到達するまでは時間がかか
る。一方、装置には衛星ｌの時計に一致した正確な時間
信号ＣＫがクロック回路３から出される。したがって受
信回路２で受信した時間信号ｔは１時間信号ｔｓと時間
信号ＣＫが一致してるにもかかわらず、時間信号ＣＫよ
り遅れることになる。この遅れ時間が衛星１と装置の距
離りに相当した時間となり、距離演算回路４で距離りが
算出される。相対距離測定器５では装置の相対路Ｍｄを
測定する。また方位測定器６により装置の移動方位角度
φを測定する。 位置演算回路７では、衛星ｌとの距離Ｌ、相対距離ｄお
よび角度φから、装置の移動前後の位置が演算される。 このときの関係を、第２図、第３図および第４図を参照
して説明する。なお地球をほぼ球体として説明する。 第２図に示すように、赤道上Ｈの高さにある静止衛星ｌ
から距離Ｌ（距離演算回路４で算出）が一定となる地球
上の地点Ｐ（装置の位置）は、衛星１の直下を中心とす
る同心円上にある。地球の中心Ｏから装置の地点Ｐを結
ぶ直線と、中心０から衛星１を結ぶ直線とがなす角θは
、地球の半径をＤとすると から解る。すなわち、装置は地球の中心Ｏから角度θで
みこむ地表上のどこかの地点Ｐにある。 第３図に示すように、地表上の地点Ｐの緯度、経度をＸ
、Ｙとすると、角度θと緯度、経度との関係は球面三角
の公式により、 ＣＯＳθ＝ ｃｏｓＸ −ｃｏｓＹ＋ ５ｉｎＸ −５
ｉｎＹ ２ｃｏｓＢとなる。角Ｂは経度線と赤道が成す
角であって常にｃｏｓＢ＝１となるので。 ＣＯ３θ＝ ｃｏｓＸ °ｃｏｓＹ＋ ５ｉｎＸ ５ｉ
ｎＹ （２）となる。 地表上で装置が方位角度φの方向へ距離ｄだけ移動した
とき、移動前の緯度、経度をそれぞれＸ、、Ｙ、Ｊよび
移動後の緯度、経度をそれぞれＸ、、Ｙ、とすると、第
４図において球面立体３角、Ｎ、Ｐ、、Ｐ２，０につい
て次式が得られる。 ｃｏｓ （ｚ／２−Ｌｌ ＝ｃｏｓｄ／Ｄ−ｃｏｓ （ｘ／２−Ｘ＋ ｌ ＋５ｉ
ｎｄ／Ｄ−ｓｉｎ （ｚ／２−Ｘ ＋ ） ・ｃｏｓ＄
ｃｏｓｄ／Ｄ＝ ｃｏｓ（Ｋ／２−ＸＩｌ ・ｃｏｓｈ
／２−Ｌｌ＋５ｉｎ（ｔ／２−ＸＩｌ ・５ｉｎ（ｚ／
２−Ｘ２） ・ｃｏｓ（Ｙ＋−Ｙｚｌ装置が移動する前
の地点ＰＩ、移動した後の地点Ｐ３で静止衛星までの距
離を計測し１、Ｌ２を求めると、それぞれの地点ｐ、、
ｐ、が地球中心と衛星を結ぶ直線とが成す角θ３、θ２
が（１）式より求まる。さらに（２）式より次の（５）
式および（６）式が導かれる。 ｃｏｓθ＋ ＝ｃｏｓＸ＋−ｃｏｓＹ＋ （５）
ｃｏｓｅｚ＝ｃｏｓＸ＊−ｃｏｓＹｚ （６）未
知数はＸ、、Ｘ、、Ｙ、、Ｙ２であ’）、、：ｔＬら（
３）式、（４）式、（５）式、（６）式の連立方程式を
解けば装置が移動する前の地点Ｐ１、移動した後の地点
Ｐ、）３度、経度が算出される。すなわち装置が移動す
る前後の静止衛星までの距離、装置の移動距離、装置の
移動方位角度から自己位置が解ることになる。
信号ｔｓを発信している。装置の受信回路２がこの時間
信号ｔｓを受信する。衛星１から地表にある装置までは
距離があり、時間信号ｔｓが到達するまでは時間がかか
る。一方、装置には衛星ｌの時計に一致した正確な時間
信号ＣＫがクロック回路３から出される。したがって受
信回路２で受信した時間信号ｔは１時間信号ｔｓと時間
信号ＣＫが一致してるにもかかわらず、時間信号ＣＫよ
り遅れることになる。この遅れ時間が衛星１と装置の距
離りに相当した時間となり、距離演算回路４で距離りが
算出される。相対距離測定器５では装置の相対路Ｍｄを
測定する。また方位測定器６により装置の移動方位角度
φを測定する。 位置演算回路７では、衛星ｌとの距離Ｌ、相対距離ｄお
よび角度φから、装置の移動前後の位置が演算される。 このときの関係を、第２図、第３図および第４図を参照
して説明する。なお地球をほぼ球体として説明する。 第２図に示すように、赤道上Ｈの高さにある静止衛星ｌ
から距離Ｌ（距離演算回路４で算出）が一定となる地球
上の地点Ｐ（装置の位置）は、衛星１の直下を中心とす
る同心円上にある。地球の中心Ｏから装置の地点Ｐを結
ぶ直線と、中心０から衛星１を結ぶ直線とがなす角θは
、地球の半径をＤとすると から解る。すなわち、装置は地球の中心Ｏから角度θで
みこむ地表上のどこかの地点Ｐにある。 第３図に示すように、地表上の地点Ｐの緯度、経度をＸ
、Ｙとすると、角度θと緯度、経度との関係は球面三角
の公式により、 ＣＯＳθ＝ ｃｏｓＸ −ｃｏｓＹ＋ ５ｉｎＸ −５
ｉｎＹ ２ｃｏｓＢとなる。角Ｂは経度線と赤道が成す
角であって常にｃｏｓＢ＝１となるので。 ＣＯ３θ＝ ｃｏｓＸ °ｃｏｓＹ＋ ５ｉｎＸ ５ｉ
ｎＹ （２）となる。 地表上で装置が方位角度φの方向へ距離ｄだけ移動した
とき、移動前の緯度、経度をそれぞれＸ、、Ｙ、Ｊよび
移動後の緯度、経度をそれぞれＸ、、Ｙ、とすると、第
４図において球面立体３角、Ｎ、Ｐ、、Ｐ２，０につい
て次式が得られる。 ｃｏｓ （ｚ／２−Ｌｌ ＝ｃｏｓｄ／Ｄ−ｃｏｓ （ｘ／２−Ｘ＋ ｌ ＋５ｉ
ｎｄ／Ｄ−ｓｉｎ （ｚ／２−Ｘ ＋ ） ・ｃｏｓ＄
ｃｏｓｄ／Ｄ＝ ｃｏｓ（Ｋ／２−ＸＩｌ ・ｃｏｓｈ
／２−Ｌｌ＋５ｉｎ（ｔ／２−ＸＩｌ ・５ｉｎ（ｚ／
２−Ｘ２） ・ｃｏｓ（Ｙ＋−Ｙｚｌ装置が移動する前
の地点ＰＩ、移動した後の地点Ｐ３で静止衛星までの距
離を計測し１、Ｌ２を求めると、それぞれの地点ｐ、、
ｐ、が地球中心と衛星を結ぶ直線とが成す角θ３、θ２
が（１）式より求まる。さらに（２）式より次の（５）
式および（６）式が導かれる。 ｃｏｓθ＋ ＝ｃｏｓＸ＋−ｃｏｓＹ＋ （５）
ｃｏｓｅｚ＝ｃｏｓＸ＊−ｃｏｓＹｚ （６）未
知数はＸ、、Ｘ、、Ｙ、、Ｙ２であ’）、、：ｔＬら（
３）式、（４）式、（５）式、（６）式の連立方程式を
解けば装置が移動する前の地点Ｐ１、移動した後の地点
Ｐ、）３度、経度が算出される。すなわち装置が移動す
る前後の静止衛星までの距離、装置の移動距離、装置の
移動方位角度から自己位置が解ることになる。
以下１本発明の実施例を図面により説明する。
第１図に示す衛ｆｆ１ｌは、ＧＰＳに使用される軌道位
置と同じ機能を持つ静止人工衛星で搭載された時計から
時間信号ｔｓが発信されている。自己位置測位装置は、
自動車に搭載されており受信回路２．クロック回路３、
距離演算回路４、距離計５、マグネットコンパス６およ
び位置演算回路７が装備されている。 当初、自動車は地点Ｐ１に位置している。受信回路２が
時間信号ｔｓを受信し、一方、クロック回路３から正確
な時間信号ＣＫが出される。距離演算回路４で時間信号
ｔｓの時間信号ＣＫに対する遅れから衛星ｌと装置の距
＆！ｉＬ、が算出され、位置演算回路７に入力する。自
動車が走行して地点Ｐ２で受信回路２が時間信号ｔｓを
受信し、距離演算回路４でそのときの時間信号ＣＫに対
する遅れから衛星ｌと装置の距離Ｌ２が算出され、位置
演算回路７に入力する。距離計５からはＰ。 ２１間の相対距離として移動距離ｄが位置演算回路７に
入力し、マグネットコンパス６からは極北に対してＰｌ
からＰ２に到る方向角度φが位置演算回路７に入力する
０位置演算回路７では、（３）式、（４）式、（５）式
、（６）式の連立方程式が解かれる。そのため自動車の
初期位置Ｐ、と、移動後の位置Ｐ２の緯度、経度が解る
。 上記実施例では、装置は自動車に搭載されているが、他
の移動体、例えば船舶、航空機、列車でも良く、人手に
よって運搬されても良い、相対距離測定器として、上記
例の自動車の距離計以外に、レーザー測長器、レーダ、
巻き尺などが使用できる。またこれまでの説明は、自ら
の装置が移動して２回計測する例をしましたが、２個の
装置を使って距離および方位の解っている２点で個別の
計測をしてもよい。
置と同じ機能を持つ静止人工衛星で搭載された時計から
時間信号ｔｓが発信されている。自己位置測位装置は、
自動車に搭載されており受信回路２．クロック回路３、
距離演算回路４、距離計５、マグネットコンパス６およ
び位置演算回路７が装備されている。 当初、自動車は地点Ｐ１に位置している。受信回路２が
時間信号ｔｓを受信し、一方、クロック回路３から正確
な時間信号ＣＫが出される。距離演算回路４で時間信号
ｔｓの時間信号ＣＫに対する遅れから衛星ｌと装置の距
＆！ｉＬ、が算出され、位置演算回路７に入力する。自
動車が走行して地点Ｐ２で受信回路２が時間信号ｔｓを
受信し、距離演算回路４でそのときの時間信号ＣＫに対
する遅れから衛星ｌと装置の距離Ｌ２が算出され、位置
演算回路７に入力する。距離計５からはＰ。 ２１間の相対距離として移動距離ｄが位置演算回路７に
入力し、マグネットコンパス６からは極北に対してＰｌ
からＰ２に到る方向角度φが位置演算回路７に入力する
０位置演算回路７では、（３）式、（４）式、（５）式
、（６）式の連立方程式が解かれる。そのため自動車の
初期位置Ｐ、と、移動後の位置Ｐ２の緯度、経度が解る
。 上記実施例では、装置は自動車に搭載されているが、他
の移動体、例えば船舶、航空機、列車でも良く、人手に
よって運搬されても良い、相対距離測定器として、上記
例の自動車の距離計以外に、レーザー測長器、レーダ、
巻き尺などが使用できる。またこれまでの説明は、自ら
の装置が移動して２回計測する例をしましたが、２個の
装置を使って距離および方位の解っている２点で個別の
計測をしてもよい。
以上説明したように１本発明を適用した自己位置測位装
置は、１個の静止人工衛星からの電波だけ受信すれば、
移動体が自己の位置を測位することのできるという汎用
性のある装置である。そのため切り立った山岳地帯の谷
間等、複数の静止人工衛星を同時に望めないような環境
でも使用できるので、きわめて便利でナビゲーションシ
ステムとして利用するのに最適な装置である。また装置
は、１個の静止人工衛星からの電波を受信できるもので
あれば足りるので、簡便で小型化が可能になる。
置は、１個の静止人工衛星からの電波だけ受信すれば、
移動体が自己の位置を測位することのできるという汎用
性のある装置である。そのため切り立った山岳地帯の谷
間等、複数の静止人工衛星を同時に望めないような環境
でも使用できるので、きわめて便利でナビゲーションシ
ステムとして利用するのに最適な装置である。また装置
は、１個の静止人工衛星からの電波を受信できるもので
あれば足りるので、簡便で小型化が可能になる。
第１図は本発明を適用した自己位置測位装置のブロック
図、第２図から第４図は静止人工衛星と装置の位置関係
を説明する図である。 １・・・静止人工衛星 ２・・・受信回路３・・・ク
ロック回路 ４・・・距離演算回路５・・・相対距離
測定器 ６・・・方位測定器７・・・位置演算回路
図、第２図から第４図は静止人工衛星と装置の位置関係
を説明する図である。 １・・・静止人工衛星 ２・・・受信回路３・・・ク
ロック回路 ４・・・距離演算回路５・・・相対距離
測定器 ６・・・方位測定器７・・・位置演算回路
Claims (1)
- １．静止人工衛星に搭載された時計から発信される時間
信号を受信する受信回路と、 該時計に一致した計時をするクロック回路と、該クロッ
ク回路で計時される時間信号に対する該受信回路で受信
した時間信号の遅れ時間により自己と静止人工衛星との
距離を算出する距離演算回路と、 自己の相対距離を測定する相対測定器と、 自己の移動方位角度を測定する方位測定器と、距離演算
回路により算出される距離、相対距離測定器により測定
される距離および方位測定器により測定される角度から
、自己の移動前後の位置を演算する位置演算回路を有す
ることを特徴とする自己位置測位装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31309788A JPH02159590A (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 自己位置測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31309788A JPH02159590A (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 自己位置測位装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02159590A true JPH02159590A (ja) | 1990-06-19 |
Family
ID=18037124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31309788A Pending JPH02159590A (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 自己位置測位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02159590A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04164277A (ja) * | 1990-10-26 | 1992-06-09 | Honda Motor Co Ltd | 移動体の現在位置測定装置 |
| WO2007097245A1 (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 測位システム、測位方法及びカーナビゲーションシステム |
| CN107215482A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-09-29 | 上海航天控制技术研究所 | 利用磁强计信息实现喷气速率阻尼的方法 |
-
1988
- 1988-12-12 JP JP31309788A patent/JPH02159590A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04164277A (ja) * | 1990-10-26 | 1992-06-09 | Honda Motor Co Ltd | 移動体の現在位置測定装置 |
| WO2007097245A1 (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 測位システム、測位方法及びカーナビゲーションシステム |
| US7869950B2 (en) | 2006-02-20 | 2011-01-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Positioning system, positioning method and car navigation system |
| CN107215482A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-09-29 | 上海航天控制技术研究所 | 利用磁强计信息实现喷气速率阻尼的方法 |
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