JPH0247577A - 車両用測位装置 - Google Patents

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） この発明は、ＧＰＳ　（Ｇｌｏｂａｌ　　Ｐｏｓｉｔｉ
ｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ　、全世界測位システム〉を利
用した車両用測位装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の装置としては、例えば第５図および第６
図に示すものが知られている。

同図に基づいてＧＰＳを利用した測位原理について説明
すると、３つのＧＰＳ衛星ｓａ　、　ｓｂ　。

Ｓｃから発射されるＰＮ符号のＧＰＳ電波（１５７５，
４２ＭＨ２＞は、現在位置Ｐで無指向性のアンテナ１で
捕捉されるとともにＧＰＳ受信機２に入力されるような
されている。

そして、ＧＰＳ受信機２においては、ＰＮ符号によりス
ペクトラム拡散された高周波信号をＰＮ信号処理部２ａ
に導いて信号処理し、ＰＮ符号を復調するとともに、内
蔵クロックと受信したＰＮ符号との位相差（両パルス信
号の時間差Δｔｉ　）を検出するようなされている。

次に、復調されたＰＮ符号と両パルス信号の時間差Δｔ
ｉの信号出力は測位計算部２ｂに入力される。

そして、測位計算部２ｂでは、復調されたＰＮ符号を解
読し、各ＧＰＳ衛星Ｓａ　、Ｓｂ　、Ｓｃの現在位置を
第６図に示す如く地球の中心点を原点０とする極座標で
表わすようなされている。なお、車両現在位置Ｐは、ｒ
Ｏを地球の中心点から地表までの距離として（ｒｏ　、
θ０．φ。）と表わされることになる。

ところで、各衛星Ｓａ　、Ｓｂ　、Ｓｃに対する時間差
Δ１＋　　＜Δｔａ、Δｔｂ、Δｔｃ　）には、ＧＰＳ
衛星の原子時計に対するずれであるＧＰＳ受信機の時計
のオフセットΔｔｕが含まれているので、上記時間差Δ
ｔｉは次式のように、各衛星から発射された電波が地球
上の観測者（車両現在位置Ｐ点）に到達するまでの伝播
遅延時間Δｔｄｉ（Δｔｄａ、Δｔｄｂ、ΔｔｄＣ）と
上記オフセットΔｔｕの和で与えられる。

（但し、ｉ　＝ｉｌ、ｂ、（、Ｃは光速を示す）ここで
、各衛星Ｓｉ　　（ｉ　＝ａ、ｂ、Ｃ）から車両現在位
置Ｐ点までの距１ｄｓＰ＝Ｄｉは、次式の如く、極座標
上の２点の座標５ｉ（Ｒｉ、θｉ、φ１）。

Ｐ　（ｒＯ、θ０．φ０）で次のように与えられる。

すなわち、衛星Ｓｉの極座標（Ｒ１，θｉ、φｉ）を三
次元座標（Ｘｉ　、　Ｙｉ　、　Ｚｉ　）に、車両現在
位置Ｐの極座標（ｒｏ　、θ０．φ０）を三次元座標（
Ｘｏ　、　Ｙｏ　、　Ｚｏ　）に表わすと、５Ｐ２＝　
（Ｘｉ−Ｘ（１）”　＋　（Ｙｉ−Ｙｏ）　２＋　（Ｚ
ｉ−Ｚｏ）２ であるから、次式（２）を得ることができる。

５Ｐ２＝　（Ｘｉ　？＋Ｙｉ　”　＋Ｚｉ　２）＋　（
ＸＯ”　＋　Ｙｏ　”　＋Ｚ　ｏ　”　）２　（Ｘｉ　
ｘｏ＋ｙｉ　ｙｏ＋ｚｉ　ｚｏ）・・・（２〉 ここで、 Ｘｉ　”　＋Ｙｉ　２＋Ｚｉ　２＝Ｒｉ　２Ｘｏ２＋Ｙ
ｏ２＋Ｚｏ２ Ｚｉ　＝Ｒｉ　　−ｃｏｓθｉ Ｘ＋　＝Ｒ＋　　−５ｉｎ　ｅｉ ・ＣＯＳφｉ ｙｌ　＝Ｒ；−５ｉｎθｌ・Ｓｉｎ　φＺｏ＝ｒｏ−Ｃ
Ｏ５θＯ ＸＯ＝ｒｏ　−Ｓｉｎθｏ−ＣＯ５φＯｙｏ　：ｒｏ　
　−ｓｉｎ　　θ０−３ｌロ　φ０で示される各関係式
を上記（２〉式に代入して、ＳＰ”　＝Ｒｉ　　” （ＣＯＳ １ｎ ＋５ｌｎ ＝Ｒｉ　　２ １、　ｃｏｓ ・　Ｓｌｎ が得られる。

ところで、 ＣＯＳθ１−ｃｏｓ ±ｒ０２−２Ｒｉ　−ｒＱ Ｃ１・Ｃ０３ｏｏ十Ｓ１ｎθ１ θｏ（ＣＯＳφ１−ｃｏｓφ０ φ１−ｓｉｎφｏＮ ＋ｒｏ　２２Ｒｉ　　−ｒＱ Ｃ１−ｃｏｓθｏ＋ｓｉｎθ θｏ−ＣＯ３φｉ−φｏ）） Ｃ０ ＝１（ｃｏｓ　（θｉ−θｏ）＋Ｃ０５（θｉ＋θｏ）
）ｓｉｎθ１−ｓｉｎθ０ ｓｐ２＝Ｒ＊　２＋ｒｏ２−２Ｒｉ　−ｒＱ（ＣＯＳ　
　（θｉ−θｏ）　　［１＋ｃｏｓ（φｉ−φｏ）］十
ＣＯ０（θｉ＋００）［１−ｃｏｓ（φｉ−φ。）］ ・・・（３） （１）、（３）式より、 ５Ｐ２＝Ｄｉ　２　＝Ｃ２ Ｒ１２＋ｒ。

（［１＋ｃｏｓ ・ＣＯＳ　　（ｅｉ ＋　［ｌ　−ｃｏｓ ・ＣＯＳ　　（ｅｉ （Δｔｉ　−Δｔｕ）２ ２−２Ｒｉ−ｒ□ （φｉ−φｏ）］ 一θ０） （φｉ−φｏ）］ ＋θ０） ・・・（４） （但し、ｉ　＝ａ、ｂ、ｃ　） ここで、上記（４）式は、Δｔｕ、θ０．φ０の３つの
未知数を有するので、３つの衛星Ｓａ。

Ｓｂ、Ｓｃについて上記（４）式を求め、３元の連立方
程式から３つの未知数Δｔｕ、θ０．φ０を算出するこ
とができる。

上記の如くして、測位計算部２ｂでは、３つの衛星の位
置５ａ（Ｒａ、θａ、φａ）、５ｂ（Ｒｂ、θｂ、φｂ
）、５ｃ（Ｒｃ、θＣ１φＣ）およびその時間差Δｔａ
、Δｔｂ、Δｔｃを用い、上記（４）式の関係式を利用
して車両の現在位置Ｐ　（ｒ□　、θ０．φ０）と時計
のオフセットΔｔＵを演算するようなされている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の如き従来装置にあっては、３つの
ＧＰＳ衛星からの電波を同時に受信したときにのみ車両
の現在位置Ｐ点を測位できるようなされているので、ビ
ル等の高い建造物が林立する市街地を走行する場合は、
第７図に示す如く建物等によってＧＰＳ衛星からの電波
が遮蔽されて（第７図でＧＰＳ衛星ｓｂおよびＳＣの電
波）、測位に必要な３個の衛星からの電波を同時に受信
できず、現在位置の測位が不能になるという問題点があ
った。

（発明の目的） この発明は、上記問題点に鑑み、ビル等の高い建造物が
林立する市街地等においても、常に精度よく車両現在位
置を算出することのできる車両用測位装置を提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は第１図のように
構成されている。

同図において、特定日算出手段ａでは、ＧＰＳ衛星より
発射される電波を受信することによりＧＰＳ衛星と車両
現在位置間の距離を算出し、車両現在位置が含まれる特
定円が地球上に算出されている。

また、現在位置推測演算手段すでは、単位距離走行毎の
移動距離および移動方向に基づいて道路地図上に車両現
在位置が逐次推測演算されている。

さらに、位置演算手段Ｃでは、算出された特定円と、推
測により求まる道路地図上の車両現在位置とにより現在
位置が求められている。

（実施例の説明） 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第２図は、本発明に係る車両用測位装置が適用されたナ
ビゲーションシステムの電気的なハードウェア構成を示
すブロック図である。

同図に示されるように、アンテナ１１は、ＧＰＳ衛星Ｓ
ｉ　　（ｉ　＝ａ、１）、（・・・）から発射される単
数あるいは複数の電波を受信するとともに、受信された
信号出力をＧＰＳ受信装置１２に入力されるようなされ
ている。

また、１３は超高安定発振器で、恒温槽入高安定水晶発
振器（周波数安定度１Ｏ−ｔｏ〜１０−”）またはルビ
ジウム、セシウム、水素メーザ等よりなる原子時計（周
波数安定度ＩＱ−１２〜ＩＱ−１４）からなる。

そして、ＧＰＳ受信装置１２にスペクトラム拡散変調さ
れて入力された１、５７ＧＨｚの高周波信号は、上記Ｇ
ＰＳ受信装置１２によって増幅されるとともに、上記超
高安定発振器１３より出力される極めて周波数安定度の
高い標準周波数信号ｆｓによって１．０２３Ｍｂｐｓの
Ｐｓｅｕｄｏ　Ｒａｎｄ。

ｍ　Ｎｏ１ｓｅで変調されているｓ／Ａ　（Ｃ１ｅａｒ
／＾ｃｑｕ　ｉ　５ｉｏｎ）コードを復調し、各衛星に
対する各種航法ブタ、例えば衛星の位置座標５ｉ（Ｒｉ
、θｉ。

φｉ）や時刻Ｔｉとともに到来ＧＰＳ電波の受信機に対
する時間差より車両現在位置から各ＧＰＳ衛星までの距
離Ｄｌ等が得られるようなされている。

また、ＮｏはＭａｐ　ｔ４ａｔｃｈｉｎｇ機能を有する
推測航法装置で、車速センサ１４では車両の移動速度Ｖ
ａ　（ｍ／５ｅｃ）が出力されるとともに、ジャイロセ
ンサ１５では車両の移動に伴う回転角速度ω（ｒａｄ／
ｓｅｃ　）が出力され、両者の信号出力は情報処理回路
１６に入力されるようなされている。

また、１７は各道路の詳細データを記憶するＣＤ−ＲＯ
Ｍで、このＣＤ−ＲＯＭ１７に記憶された現在走行中の
道路の各部の形状１曲率、主要地点の位置等の道路デー
タは情報処理回路１６に入力されるようなされている。

そして、上記情報処理圏＃１１６では、よく知られてい
るように推測航法およびＨａｐ　ＨａｔＣｈｉｎｑ機能
により、すなわち単位距離走行毎の移動距離および移動
方向に基づいて道路地図上に車両現在位置を逐次推測演
算しつつ、車両の移動量を精度よく算出できるようなさ
れている。

そして、上記各衛星に対する各種航法データおよび推測
航法装置Ｎｏより出力される車両の移動データは、マイ
クロコンピュータ（’１６ｂｉｔＣＰＵ）を主体として
構成される情報処理装置１８に入力され、各時刻におけ
る車両現在位置Ｐ（ｘ。

ｙ）（ただしＸは経度、ｙは緯度を示す）および検出時
刻Ｔを極めて高精度に求めることができるようなされて
いる。

本実施例装置は上記の如く構成されているが、次にその
動作を第３図および第４図に基づいて説明する。

第３図は、主要道路ＭＲに沿って、Ｐ１→Ｐ２→Ｐ３→
Ｐ４→Ｐ５と車両が走行する場合の斜視図で、以下各ポ
イント位置の算出方法について説明する。

ポイントＰ　の　　　゛ ポイントＰ１付近は、周囲に高層の建築物等もなく、し
たがって３つのＧＰＳ衛星ｓａ　、　ｓｂ　。

Ｓｃからの受信電波を同時に受信でき、時刻Ｔ。

における２次元座標位置および極座標位置は従来例通り
得られる（第６図参照）。

すなわち、ｘｌを経度、Ｖ＋を緯度とした場合、時刻Ｔ
１におけるポイントＰ１の２次元座標位置は（Ｔｌ　　
；　Ｘｌ　、　ｙｌ　＞と表わせるとともに、極座標位
置は（Ｔｌ；ｒ”ｏ、θ１．φ１）と表わせる。

ここでｒｏは、地球の中心０からポイントＰ１までの距
離で、路地味の半径に相当し、地球の表面の形状（ジオ
イド）および標高によって定まる。

なお、このｒＱの値は主要地点毎に既知となっている。

また、ｒＱの値が不明の場合は、４つのＧＰＳ衛星電波
による３次元測定で検出することもできる。

こうして三つのＧＰＳ衛星を利用してポイントＰ、が算
出されると、ＧＰＳ衛星に搭載されている原子時計に対
する車両側ＧＰＳ受信装置１２の時計のオフセットΔＴ
Ｏが測定され、はぼ０にリセットされることになる。

ポイントＰ　の−　　゛ 次に、車両がビルの林立する市街地に入ると、ＧＰＳ衛
星からの電波は一部遮断されるので、本実施例装置の特
徴であるＭａｐ　）ＩａｔＣｈｉｎｇを用いた推測航法
により車両現在位置が逐次検出されることになる。

そして、今ポイントＰ２における通過時刻をＴ２とし、
ポイントＰ２においては１つのＧＰＳ衛星Ｓ１の電波の
み受信でき、かつ（Ｔ２　　Ｔｌ＞は数分とする。

この場合、ＧＰＳ受信装置１２により衛星の極座標位置
５ｉ（Ｒｉ、θｉ、φｉ）が検出されると、現在位置Ｐ
２　　（Ｘ２　、３’２）から衛星Ｓｉまでの距離Ｄｉ
が測定され、衛星Ｓｉを中心とじて半径Ｄｉの球Ｂｉと
地球Ｅとの交点の軌跡である円Ｃｉが地表上に得られる
。

そして、本実施例装置では、この日Ｃ１と走行中の道路
ＭＲとの交点が車両現在位置Ｐ２　（Ｔ２；Ｘ２　、　
ｙ２　）として求められるよう構成されている。

以下、交点Ｐ２の算出方法について詳述する。

地球の中心を０とする極座標において、衛星Ｓの座標を
５ｔ（Ｒｉ、θｉ、φｉ）、ポイントＰ２の通過時刻を
Ｔ２、地表上の現在位置をＰ（ｒｏ　、　θ、φ）とす
る。

この場合、点ｓｉと○を結ぶ直線は、点Ｓｉを中心とし
半径Ｄｉの球Ｂｉ　と地球Ｅの交点である円Ｃｉの中心
を通るので、円Ｃｉの上にある現在位置Ｐ　（ｘ、　ｙ
）　＝Ｐ　（ｒｏ　、θ、φ）とＱを結ぶ直線ＱＰは直
線ＳｉＯの垂線となる。

なお、Ｑ点の座標をＱ（ｒｉ、θｉ、φｉ）とする。

ここで、（イ）ΔＳｉ　ＯＰについて考えると、△Ｓ＋
　ＯＰ＝αとすると、余弦定理より次式が得られる。

（ロ）またΔＰＱＯについて、 ｒｌ　＝ｒｏ・ＣＯ３ａ ・・・（６） ＰＱ２＝ｒＯ”　−ｒｉ　”　　　　　　　−（７）が
成立する。

（ハ）また、Ｐ　（ｒｏ　、θ、φ）とＱ（ｒｉ、θ、
φｉ）の２点間の距離ＰＱは座標の関係より次式で与え
られる。

ＰＱ２＝ｒｏ２＋ｒｉ　”　−２ｒｏ−ｒ（ＣＯＳ　　
（θ−θｉ　　）　　［１＋ｃｏｓ（φ−φｉ）］＋ｃ
ｏｓ（θ＋θｉ） ［１−ｃｏｓ（φ−φｉ）］）　・・・（８）（ニ）以
上より、円Ｃｉの方程式を導くと、（７）式および（８
）式より、 ０＝２ｒｉ　？−２ｒｏ　−ｒ−ｉ　　（ｃｏｓ　　（
θ−θｉ）［１＋ＣＯ３（φ−φｉ　）　］＋ＣＯＳ　
　（θ十〇ｉ＞［１−ｃｏｓ（φ−φｉ）］） ｒｉ　≠０であるから、 ｒｉ　−ｒ”０　　（ｃｏｓ　　（θ−θｉ　）　　［
１＋ｃｏｓ　　（φ−φｉ　）　コ　＋ｃｏｓ　　（θ
＋θｉ＞［１−ｃｏｓ（φφｉ）］ｌ＝０　　　　　　
　　　・・・（９）ここで（５）式および（６）式より
、 したがって（９）式および（１０）式より、次式が得ら
れる。

θｉ　）　　［１＋ｃｏｓ　　（φ−φｉ＞］＋ｃｏｓ
（θ＋θｉ＞［１−ｃｏｓ（φ−φｉ）］）＝０以上よ
り、円Ｃｉの方程式は次式で示されることになる。

Ｒｉ　”　＋ｒ（１”　−Ｄｉ　”　−２ｒＯ−ｒｉ　
　（ｃｏｓ（θ−θｉ　　）　　［１＋ＣＯ５（φ−φ
ｉ）］＋Ｃ０５（θ十〇ｉ）［１−ｃｏｓ（φ−φｉ）
］ｌ＝０・・・（１１） また、光速をＣとすると、Ｄｌは次式で与えられる。

Ｄｉ＝Ｃ−（Δｔｉ−ΔｔＵ）　　　−１１２）ただし
、Δｔｉは、ＧＰＳ受信装置１２の時計の時刻に対する
衛星Ｓｉの到来電波の時刻の差、すなわちＧＰＳ衛星か
ら受信装置１２までの電波の伝播遅延時間を示している
。

また、Δｔｕは、ＧＰＳ受信装置１２の時計のオフセッ
トを示している。

ところで、上記（１２）式において、オフセットΔｔｕ
は、ポイントＰ１の通過時において既に零にリセットさ
れており、周波数安定度１０−’Ｏ／ｓｅｃ以上の超高
安定標準周波数ｆｓを使用してＧＰＳ受信装置１２の時
計を構成しているので、概ね１０３ＳｅＣ（略１５分）
の経時変化で周波数ｆＳが１Ｏ−１０Ｘ１０３　（＝１
０−７＞の変動となり、ＧＰＳ受信装置の時計の誤差が
真の時刻に対して概ね１Ｏ−７ｓｅｃ　　（＝１００ｎ
ｓｅｃ）　、距離換算誤差で３０ｍ程度となるので、（
Ｔ２　　Ｔ＋）が１０分以下であればΔｔｕは無視して
も支障ない。

したがって、上記（１２）式において、Δｔｕ：０とし
て次式が得られることになる。

Ｄｉ　＊Ｃ・Δｔｉ　　　　　　　　　・・・（１３）
一方、時刻Ｔ１からＴ２までの間においては、上記推測
航法装置Ｎｏにより車両移動量ΔＰ（ΔＸｌ、Δｙ＋）
が出力され、情報処理装置１８ではまず次のような演算
が行なわれている。

すなわち、経度変化量ΔＸ、に対する極座標φの変化量
Δφ１が、 また、緯度変化量Δｙ１に対する極座標θの変化量Δθ
１が、 ところで、時刻Ｔ１におけるポイントＰ、の位置は（ｒ
”ｏ　、θ１．φ１）であるから、）ｌａｐ　Ｍａｔｃ
ｈｉｎｇ推測航法により上記（１４）式および（１５）
式によって得られた座標移動量がポイントＰ１における
位置座標に加えられて、時刻Ｔ２におけるポイントＰ２
の極座標位置（ｒｏ　、θ２．φ２）は次式の如く得ら
れる。

次に、（１６）式および（１７）式で与えられる座標Ｐ
２　（ｒｏ、θ２．φ２）を現在位置Ｐ（ｒＱ、θ、φ
）として、すなわち を、上記（１１）式に代入すると次式を得る。

Ｒｉ　２＋ｒｏ２−Ｄｉ　２−２Ｒｉ　　−ｒ、）（ｃ
ｏｓｒＱ ｒＯ ・・・（１８） そして、上記（１８）式を情報処理装置１８で計算し、
（１３）式のＤｉを用いて（１８）式が成立すればΔＸ
ｌ、Δｙ１は精度の極めて高い値であることが確認でき
る。

また、（１８）式が成立しない場合には、（１８）式が
成立するようにΔＸｌ、Δｙ、を補正すればよく、補正
されたΔＸｌ、Δｙ、は精度の極めて高い値になること
になる。

そして、このΔＸ１．Δｙ１を用いて、時刻Ｔ２におけ
る現在位置Ｐ２は、情報処理装置１８によって次のよう
に高精度に演算されることになる。

すなわち、Ｐ２　（ｒｏ、θ２．φ２）＝Ｐ（Ｘ２、ｙ
２）として、 Ｘ２　”Ｘｌ＋ΔＸ１ ３’２＝３’ｌ＋Δｙ１　　　　　　　・・・（１つ）
上記の如くして、時刻Ｔ２における現在位置Ｐ２　　（
Ｔ２　；Ｘ２　、　Ｖ２　）は、１つのＧＰＳ衛星を利
用することにより（１１）式で示される円Ｃｉと走行中
の道＆８ＭＨの交点として精度よく求まることになる（
位置誤差５０ｍ以内）。

ポイントＰ　の　　　゛ ところで、車両が市街地を走行し、時刻Ｔ３にはビルの
切れ目あるいは広い交差点等のポイントＰ３に到達した
場合の現在位置の算出方法について次に述べる。

このポイントＰ３においても、上記ポイントＰ２のとき
と同様、１つのＧＰＳ衛星衛星Ｓ色の電波を所定時間（
１秒以下）受信すると、該衛星に対するデータがＧＰＳ
受信装置１２より出力されて、衛星までの距離Ｄｊ、衛
星の極座標位置５ｊ（Ｒｊ　、θｊ、φｊ）および検出
時刻Ｔ３が情報処理装置１８に入力されて、上記ポイン
トＰ２を算出したときと同様にして、中心をＳｊとする
半径Ｄｊの球Ｂｊと地球Ｅの交点である円Ｃｊの方程式
が得られる。

Ｒｊ　２＋ｒｏ２−Ｄｊ　２−２Ｒｊ　ｒＯ（ｃｏｓ（
θ−θｊ　）　　［１＋ｃｏｓ　　（φ−φｊ）］＋ｃ
ｏｓ（θ十〇ｊ）［１−ｃｏｓ（φ−φｊ）］）＝０こ
こで、時刻Ｔ１からＴ３までの経過時間は１０分以内と
し、Δｔｕ　−１−０として、ＤｊキＣ・Δｔｊ　　　
　　　　　・・・（２１）とする。

こうして得られた円Ｃｊと、道路ＭＲの交差点が現在位
置Ｐ３　　（Ｔ３　：　Ｘ３　、　ｙ３）となり、Ｈａ
ｐ　Ｈａｔｃｈｉｎｇ推測航法装置Ｎｏより求めた移動
量ΔＰ２　　（Δｘ２．Δｙ２）を用いて計算した、Ｘ
３　＝ｘ２＋Δｘ２ ｙ３　＝ｙ２＋Δｙ２　　　　　　　　・・・（２２〉
が、上記（２０）式を満足するようにΔＸ２．Δｙ２を
補正すれば、精度の高い現在位置Ｐ３　（Ｔ：＋；Ｘ３
．ｙ３）が得られることになる（位置誤差５０ｍ以内）
。

ポイントＰ（７）　　　’ 次に、車両がポイントＰ３から移動し、トンネルＴ内を
走行している場合には、ＧＰＳ衛星の電波は全く受信で
きないので、上記Ｍａｐ　Ｍａｔｃｈｉｎｇ推測航法に
より、現在位置を逐次測定演算する。

そして、時刻Ｔ４においては、トンネルＴを抜けて視界
が両側にかなり開けたポイントＰ４に至ると、２つのＧ
ＰＳ衛星衛星Ｓ極ｔの電波が同時に所定時間受信できる
ことになる。

すなわち、ＧＰＳ受信装置１２によりＧＰＳ衛星衛星Ｓ
極座標位置（Ｒｋ　、θに、φｋ）およびＧＰＳ衛星衛
星Ｓ極の距離Ｄｋとともに、ＧＰＳ衛星衛星Ｓ極座標位
置（Ｒｚ、θｔ、φｔ）およびＧＰＳ衛星Ｓ／までの距
離Ｄｔが得られ、これらのデータは情報処理装置１８に
入力されて、まず上記（１１）式で示される２つの円Ｃ
ｋ、Ｃｔが得られることになる。

すなわち、円Ｃｋは、中心をＳｋとし半径をＤｋとする
球と地球Ｅとの交点の円であり、円Ｃｔは中心をＳｔと
し半径をＤｔとする球と地球Ｅとの交点の円である。

ここで、円Ｃｋの方程式は次式の如く示される。

Ｒｋ　２＋ｒ０２−Ｄｋ　２−２Ｒｋ　−ｒＯ（ＣＯＳ
（θ−θｋ　）　　［１＋ｃｏｓ　　（φ−φｋ　）　
］　＋ｃｏｓ（θ＋θｋ）［１−ｃｏｓ（φ−φｋ＞］
ｌ＝０・・・（２２） また時刻Ｔ、からＴ、までの経過時間は１０分以内とし
て、すなわちΔｔｕ　４０として、次式が得られる。

ＤｋΦＣ・Δｔｋ　　　　　　　　・・・（２３）同様
にして、円Ｃｔの方程式は次式の如く示される。

Ｒｔ”　＋ｒＯ”−Ｄｔ２−２Ｒｔｒｏ　（ｃｏｓ（θ
−θｚ）　　［１＋ｃｏｓ　　（φ−φｔ　）　］　＋
Ｃ０３（θ＋θｔ）［１−ｃｏｓ　　（φ−φｔ）］）
−０またΔｔＵ　＝Ｏとして、次式が得られる。

Ｄｔ与Ｃ・Δ１１　　　　　　　　・・・（２５）とこ
ろで、このポイントＰ４においては、２つのＧＰＳ衛星
からの電波が受信され、上記の如く、現在位置を特定す
る２つの円が得られる。

したがって、（２２）式および（２３）式で与えられる
円Ｃｋと、く２４）式および（２５）式で与えられる円
Ｃｔの交点Ｐ４　　（Ｘ４　、　ｙ４　）が現在位置と
なり、このＰ４　　（Ｘ４　、３’４　）が走行中の道
路上にあり、かつＭａｐ　Ｍａｔｃｈｉｎｇ推測航法の
移動量ΔＰ３　　（ΔＸ３．Δｙ３）によって定まる点
Ｐ４　　（Ｘ４　、３’４　）がこの現在位置に一致す
るかどうかを確認し、一致しない場合は一致するように
補正すればよいことになる。

このように、ＧＰＳ衛星からの電波を２つ受信できれば
、推測航法によらず現在位置Ｐ４（Ｔ４：Ｘ４　、　ｙ
４　）を高精度（位置誤差３０ｍ以内）に測定できるこ
とになる。

ポイントＰ　の　１　゛ さらに車両が市街地を走行し、時刻Ｔ５において周囲の
視界の完全に開けた郊外のポイントＰ５に達すると（た
だし、時刻Ｔ１からＴｓまでの経過時間は１０分以内と
する）、３個以上のＧＰＳ衛星の各電波が所定時間受信
できる。そして、３つの衛星より得られる受信データが
ＧＰＳ受信装置１２に入力されると、情報処理装置１８
によって上記ポイントＰ１を算出したときと同様な方法
で現在位置Ｐ　ｓ　　（Ｔｓ　：　ｘ５　、ｙ：ｒ　＞
が高精度（位置誤差３０ｍ以内）に算出されることにな
る。

また、超高安定発振器１３から出力される標準周波数信
号ｆｓによって構成されるＧＰＳ受信装置１２の時計の
蓄積したオフセットΔｔｕが、ＧＰＳ衛星の原子時計と
の比較によって測定され、はぼ零にリセットされること
になる。

なお、時刻Ｔ、からＴｓまでの経過時間が１５分の場合
、Δｔｕ　ｍ＜　Ｌ　ＯＯｎｓとなり、距離相当誤差は
３０ｍ以内である。

本実施例装置は、上記の如く、周波数安定度１０−１０
以上の超高安定の標準周波数ｆｓをＧＰＳ受信装置に供
給して同装置の時計を極めて高安定にするとともに、）
ｌａｐ　Ｈａｔｃｈｉｎｇ機能を有する推測航法装置の
推測測位と上記ＧＰＳ測位を複合し現在位置の測位をす
るようなされている。

このため、都心部等の高層ビルが林立する地域において
も、高精度にかつ連続的に現在位置の測位ができること
となる。また、少なくとも１つのＧＰＳ衛星の電波を数
分間に１度の割合で受信できれば推測航法に比べ極めて
高精度に現在位置の測位ができることになる。

さらに、少なくとも２つのＧＰＳ衛星の電波を受信でき
れば極めて高精度に現在位置の測位を行なうことができ
ることになる。

（発明の効果） 本発明に係る車両用測位装置は、上記の如く、ＧＰＳ衛
星より発射される電波を受信することにより車両の現在
位置を地球上に描かれる特定円上に予測するとともに、
車両が現在走行している道路地図情報に基づいて該道路
上に車両現在位置を逐次推測演算するよう構成したので
、ビルの林立する市街地等においても精度よく車両現在
位置の測位ができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明が適
用された実施例装置の電気的なハードウェア構成を示す
ブロック図、第３図は車両が主要道路の各ポイント地点
を通過する場合の斜視図、第４図はＧＰＳ衛星を利用し
て車両現在位置を測位する場合の作用説明図、第５図は
従来例における測位装置の構成説明図、第６図は従来例
における車両現在位置の測位作用説明図、第７図はＧＰ
Ｓ衛星からの電波が遮断される場合を示す斜視図である
。 １１・・・アンテナ １２・・・ＧＰＳ受信装置 １３・・・超高安定発振器 １４・・・車速センサ １５・・・ジャイロセンサ １６・・・情報処理回路 １７・・・ＣＤ−ＲＯＭ １８・・・情報処理装置 Ｎｏ・・・推測航法装置 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　　和　１）成　則 第１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＧＰＳ衛星より発射される電波を受信することによ
   りＧＰＳ衛星と車両現在位置間の距離を算出し、車両現
   在位置が含まれる特定円を地球上に算出する特定円算出
   手段と、 単位距離走行毎の移動距離および移動方向に基づいて道
   路地図上に車両現在位置を逐次推測演算する現在位置推
   測演算手段と、 前記算出された特定円と、推測により求まる道路地図上
   の車両現在位置とにより現在位置を求める位置演算手段
   と、 を備えることを特徴とする車両用測位装置。