JPH03156395A

JPH03156395A - Ｇｐｓ受信機の衛星選択方法

Info

Publication number: JPH03156395A
Application number: JP29589789A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Enomoto; 榎本　典行; Yoshifumi Tateda; 舘田　良文; Takeshi Ikeda; 健池田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-11-14
Filing date: 1989-11-14
Publication date: 1991-07-04
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2529419B2

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、主として全世界測位衛星システム（ＧＰＳ：
クローバル・ポジショニング・システム）用の人工衛星
の電波を利用して、各位置を測定するために用いられる
ＧＰＳ受信機の衛星選択方法に関するものである。

従来の技術最近、ＧＰＳ受信機は移動体のナビゲーション等の分野
で盛んに利用されるようになってきた。以下、第５図を
参照して、従来のＧＰ８受信機による位置測定の方法に
ついて説明する。このＧＰＳ受信機は、受信した３個、
あるいＦｉ４個の衛星の電波を使用して、２次元あるい
ｔ／′ｉ３次元の位置を計算する。第５図において、ア
ンテナ５１で受信した衛星からの電波を受信部５２で、
演算部５３で演算が可能なようにＡ／Ｄ変換し、演算部
５３で受信した衛星のデータをもとに測位計算を行う。

５４は受信部５２、及び演算部５３を制御する制御部例
であり、５５は受信部５２からのデータを記憶するデー
タ記憶部、５６ｔｉ演算部５３の結果を表示する表示部
である。次に衛星の配置によってどの３個、あるいは４
個の衛星のデータを使用するかによって測位の誤差が大
きく変わる。測定精度を上げるためには、観測する可能
性のある衛星の数が４個以上の場合、チャネル数が少な
い時は、どの衛星からの電波を受信するかが課題となり
、チャネル数が多い時は、受信した衛星のデータの中か
らどの３個、あるいは４個の衛星データを使用するかが
課題となる。この測定精度の高低を比較する方法として
幾伺学的な精度低下率（ＧＤＯＰ）や、水平面内の位置
決定の精度低下率（ＨＤＯＰ）　の値を計算する方法が
広く知られている。また、移動体などでは電波を受信す
る位置が移動し、地理的な環境条件によって受信できな
くなる可能性が大きくなるため地形図情報を利用した衛
星選択方法や位置の精度を高めるだめの方法も提案され
ている。

発明が解決しようとする課題しかし、以上のような構成では、地球を周回する衛星の
数が増え電波を受信できる衛星の数も増えた場合、その
組合せの数が多くなり、１つのＧＤＯＰやＨＤＯＰの計
算は中央演算処理装置（ＣＰＵ）にかける負荷が大きく
なり、全組合せについて計算を行ない測定精度の高い組
合せを選択しようとすると、多くの時間が必要となる。

また、移動体の場合などでは測位した地点と現在地点が
ずれてしまい、例えば、８個の衛星が受信可能だとする
と、その組合せの数は、衛星４個を選択する場合７０通
りとなり、１つの組合せの計算に３　Ｑ　Ｑ　ｍ　Ｓｅ
Ｃかかるとすると、全体で２１秒かかり、時速６０゜ｉ
で移動している移動体だとこの間に３５０ｍも測位した
地点から移動してしまうという課題を有していた。また
、その他の方法を用いても、例えば、地理情報や市街地
情報を利用して測位に使用する衛星を選択する方法では
、広範囲をカバーするためには膨大な情報量を必要とし
、環境が変化した場合柔軟に対応できず、格納している
情報の変更が必要となるという課題を有していた０本発
明は上記課題に鑑み、第１に、５チャンネル以上のＧＰ
Ｓ受信機において、受信した衛星電波の中から測位に使
用する測定精度の高い３個、あるいは４個の衛星の組合
せをリアルタイムで瞬時に選択し、秒単位の連続的な測
位計算を可能とするものであり、第２にチャンネル数の
多い受信機を使用することによって、地理的な要因によ
り衛星の電波を受信できなくなる可能性を減らすことを
目的とするＧＰＳ受信機の衛星選択方法を提供するもの
である。

課題を解決するための手段本発明は、第１に現在地から移動した場合でも衛星の見
える位置が僅かしか変化せず、測定精度も劣化しない一
定時間後の現在地点から見える全衛星の位置を、前もっ
て知られている、あるいは衛星から受信されたメモリに
格納している衛星の軌道情報を使用して計算し、この中
から仰角が一定角度以上で電波を受信する可能性のある
全衛星について、３個と４個の全衛星組合せの測定精度
を計算し、誤差がある一定範囲以内の測定精度の組合せ
を抽出する。この抽出した衛星の組合せをもとに予測さ
れる全衛星受信パターンに対応づけて測定精度の高い組
合せを設定したテーブルをメモリ上に展開したものであ
る。また、第２にはこのテーブルを一定時間単位で新し
いテーブルを切換えるようにし、この切換え時間間隔は
、前記第１で示した衛星の位置計算の時間間隔と同一と
したものである。

作　　　　用本発明は上記構成により、第１に受信地点の地理的な環
境条件によって、受信する衛星の数や衛星そのものが変
化するにもかかわらず、受信した衛星の電波の中から測
定精度が高く誤差の少ない衛星組合せを前もって作成し
たテーブルから検索することによって、電波受信から測
位計算までの時間を短縮し、連続的な測位計算を可能に
したものである。また、第２にテーブルを切り換えるこ
とによって、受信位置や衛星の移動にも対処するように
したものである。

実施例以下、第１図から第４図を参照して本発明の一実施例に
ついて説明する。第１図は、本発明におけるＧＰＳ受信
機のブロック図である。第１図において、１）は衛星か
ら信号を受信する受信制御部、１７は受信データ２０　
、衛星情報１９、及び衛星選択テーブル１８からなるメ
モリーで、１２は衛星からの信号をデータ処理を行なう
データ処理制御部であり、データ処理部１２には受信デ
ータ処理部１３、衛星選択テーブル作成部１４、測位計
算部１５、及び入出力処理部１６が接続される。

以上のような第１図の構成において、以下その動作につ
き第２図に示す衛星選択テーブル作成フローチャートと
ともに、本発明に関係する衛星選択テーブル作成部１４
の処理方法、並びに測位計算部１５の衛星選択処理方法
を中心に説明する。

まず、第２図に示すフローチャートにそって衛星選択テ
ーブル１４の作成方法について説明する。

ＧＰＳ受信機としては８チヤネルのものを想定している
。

衛星から受信した航法メツセージ中の全衛星の概略軌道
データをメモリ１７上に格納し、これを使用して現在地
点から見た５分後の全衛星の軌道位置を計算する。初期
値は、前もって受信している軌道データと知られている
概略の現在地点を入力しておき、最初に電波を受信した
時点で更新する０次に、８チヤネルの受信機では、同時に８衛星の電波を
受信できるため、この計算した軌道情報をもとに電波受
信可能性のある仰角が５度以上で方位角が離れている８
衛星を抽出する。０度以上であれば、電波受信の可能性
があるが、５度以下の衛星は大気などによる誤差が大き
く、地理的な環境条件によって電波を受信できない可能
性が大きいためできるだけ使用しない。しかし、受信可
能な衛星の数が少ない時は、これらの衛星も候補として
含める。この８衛星を受信制御部１）が各チャネルに割
り当てる。ここで第３図には地球を周回している衛星の
中から電波受信可能な衛星を選択した例（衛星３２）を
示している。

次に、ここで得られた衛星をもとに３個と４個の衛星の
組合せを作り、２次元の測定精度を知るためにＨＤＯＰ
を計算する。ＨＤＯＰの計算は、抽出された衛星の全組
合せについて行い、ある一定の測定精度以上（例えば、
計算したＨＤＯＰの値が５以下）の組合せについて測定
精度の高い順番で第３図の衛星組合せテーブル３３で示
すようなテーブルを作成する。さらに、第４図（Ａ）、
及び（Ｂ）に示すようにテーブル検索速度をあげるため
に、次のような衛星選択テーブルを作成する。配列アド
レス４３ｔ’１０から２５５の配列を作成し、衛星４２
とピット４１の関係を示すように８ビツトの各ピットを
各衛星に対応するチャネルに対応づけ、配列のアドレス
を受信した衛星のパターンと結び付ける。例えば、第４
図（Ｂ）に衛星選択テーブルで示すように、配列アドレ
ス３１　Ｆｉ、各チャネルに対応づけられた衛星ｆ％　
ｊｌ　ｔ、ｏ、ｑの電波を受信できた場合である。ここ
で、受信可能な衛星の数が８個に満たない場合は、配列
アドレスの小さいほうからピットに対応づけるようにす
る。各配列要素には、配列アドレスで示された衛星の電
波を受信できた場合、最も測定精度の高い衛星の組合せ
を先に求めたテーブルから検索し４個の衛星に対応づけ
たチャネル番号を設定する。この時、衛星の数が２個以
内、あるいは要求する測定精度内に該当する組合せがな
い場合設定しない。

この衛星選択テープ、ルの生成は、測位計算処理に影響
を与えないＣＰＵの空時間を利用して行い、使用中の衛
星選択テーブルの有効時間の５分が過ぎた時にここで作
成した新しいテーブルにきりかえる。つまシ、５分単位
で新しいテーブルにつぎつぎときりかえて最新の情報を
使用する仕組みとする。

次に、この衛星選択テーブル１８から測位計算部１５が
、どのように衛星を選択するかを説明する。測位を行う
時点で電波を受信した衛星のテヤイ・ルをピットパター
ンに変換し、これを配列アドレスとして衛星選択テーブ
ル１８から測位に使用する測定精度の高い衛星の組合せ
を決定する。

以上、本実施例によれば、電波を受信した衛星からその
受信状況に応じて、測位に使用する測定精度の高い４個
、あるいは３個の衛星を瞬時に選択することができ、測
位間隔を短くした連続的な側位を可能ならしめることが
できるとともに多くの衛星を受信対象としているため地
理的環境変化にも強い仕組みとなっている。

また、本実施例においては、ＨＤＯＰを計算した場合に
ついて説明したが、求める位置の次元によって他の０Ｄ
ＯＰなどの精度低下率（ＤＯＰ）を計算してもよい。ま
た、衛星の軌道計算間隔およびテーブルのきりかえ間隔
を５分としたが、求める測定精度、ＣＰＵの処理能力、
移動体の速度を前照して最適な時間を設定すればよい。

さらに配列テーブルの要素として４個の衛星に対応づけ
たチャネル番号としているが、４個の衛星番号、４個の
衛星の管理テーブルの番号、４個の衛星の組合せが入っ
てるテーブルの配列アドレス（インデックス）などでも
よい。

発明の効果以上のように本発明は、受信した衛星電波の中から測位
に使用する測定精度の高い３個、あるいは４個の衛星の
組合せをリアルタイムで瞬時に選択し、秒単位の連続的
な測位計算をすることにより、移動体のように刻々と変
化する測位環境のもとでも迅速、かつ確実に測定精度の
高い位置測定を連続的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるＧＰ８受信機のブロ
ック図、第２図は同衛星選択テーブル作成のフローチャ
ート、第３図は同電波受信可能衛星の選択図、第４図（
Ａ）は同衛星とピットの対応図、第４図（Ｂ）は同配列
を利用した衛星選択テーブル図、第５図は従来のＧＰＳ
受信機におけるブロック図である。１）　　受信制御部、１２・・・データ処理制御部、１
３・・・受信データ処理部、１４・・・衛星選択テーブ
ル作成部、１５・・・測位計算部、１６・・・入出力処
理部、１７・・・メモリー３１・・・地球を周回してい
る衛星、３２・・′電波受信可能衛星、３３・・・衛星
組合せテーブル、５１・・・アンテナ、５２・・・受信
部、５３　　・演算部、５４・・・制御部、５５・・・
データ記憶部、５６・・表示部、５７・・・衛星。ｊｌＫｌ　　図１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）衛星からの軌道情報をＧＰＳ受信機内の記憶装置
に格納し、一定時間後の全衛星の位置を計算予測し、仰
角が一定角度以上の全衛星を選択し、衛星が３個と４個
の全組合せについて測定精度を計算し、選択した衛星の
３個以上の全パターンについて測定精度が一定以上の高
さで、かつ最も高い衛星組合せを検索し、受信衛星の組
合せに対応づけたテーブルを記憶装置内に作成し、衛星
から電波を受信した時点で受信できた衛星の中から測位
に使用する測定精度の高い３個、あるいは４個の衛星を
このテーブルから選択するとともに、このテーブルを一
定時間間隔で更新することを特徴とするＧＰＳ受信機の
衛星選択方法。
（２）受信可能性のある衛星を各受信チャネルに割当て
、衛星選択のテーブルとして配列を使用し、配列アドレ
スの各ピットをそれぞれチャネルに対応づけ、各チャネ
ルに対応した衛星の測定が有効か否かに応じて、各ピッ
トを１、又は０で表し、その配列要素として測定精度の
最も高い衛星組合せをあらかじめ前記テーブルに記憶し
、測位の際に電波を受信した測定が有効か否かに応じた
配列アドレスに記憶した衛星の組合せを読み出し、測位
に使用する衛星を選択することを特徴とする請求項１記
載のＧＰＳ受信機の衛星選択方法。