JPH0351783A - 自動車用航法装置 - Google Patents

自動車用航法装置

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JPH0351783A
JPH0351783A JP18824289A JP18824289A JPH0351783A JP H0351783 A JPH0351783 A JP H0351783A JP 18824289 A JP18824289 A JP 18824289A JP 18824289 A JP18824289 A JP 18824289A JP H0351783 A JPH0351783 A JP H0351783A
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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、複数のG P S (Grobal Pos
itioningSyslem )衛星からの衛星電波
を受信して、自動車の位置を演算し表示する自動車用航
法装置に関する。
[従来の技術] 従来より、複数のGPS衛星から衛星電波を受信して自
動車の位置を演算し表示する自動車用航法装置が製品化
されている。
例えば、複数のGPS衛星から衛星電波をそれぞれ受信
することにより、これらのGPS衛星との距離を演算し
、GPS衛星の軌道データ等から自動車の位置を演算し
表示する自動車用航法装置は、自動車の走行時に現在走
行している位置を随時自動車の運転者等に報知する上で
有意である。
また、従来、自動車用航法装置としては、■単独航法型
GPSによる自動車用航法装置、■ディファレンシャル
G、PSによる自動車用航法装置、の2種類があった。
このうち、単独航法型のGPSによる自動車用航法装置
は、複数のGPS衛星からの衛星電波を受信した後にこ
の衛星電波を用いて複数のGPS衛星との距離を演算し
、更に自らが搭載された自動車の走行位置を演算する機
能を有している。
例えば、特開昭61−1381135公報にrGPS航
法装置」として開示されている装置は、GPS受信機用
アンテナ及びGPS受信機を備え、GPS衛星の衛星電
波を受信し測位するとともに、GPS′#星の衛星電波
が受信不能の時に、磁気方位計及び距離計により得られ
る方位データ及び距離データにより測位を行う機能を有
している。
しかしながら、この単独航法型GPSによる自動車用航
法装置においては、演算された距離に含まれる誤差、例
えば衛星電波の電離層遅延、大気屈折等による誤差が発
生し、十分な位置演算精度を得られないという問題点が
あった。
このような問題点を解決するために、先に項目的に掲げ
たディファレンシャルGPSによる自動車用航法装置が
提案され、製品化されている。
第3図には、ディファレンシャルGPS (以下、D−
GPSと略す)のシステム構成が示されている。
この図においては、所定の軌道で地球を周回する複数の
(この図においては3個の)GPS衛星10が示されて
いる。
一方で、この図においては、地上に固定的に設けられた
固定局12と、地上を移動する自動車14と、が示され
ている。
すなわち、複数個のGPS衛星10からは、所定の衛星
電波16がそれぞれ送信される。この衛星電波16は、
固定局12に設けられたGPSアンテナ18と、自動車
14に設けられたGPSアンテナ20とに、共に受信さ
れる。
前記固定局12においては、GPSアンテナ18により
受信された衛星電波16により、それぞれのGPS衛星
10と固定局12との距離(いわゆる実測値)が演算さ
れるとともに、前記GPS衛星10の既知の軌道等の情
報により、それぞれのGPS衛星10と固定局12との
距離(いわゆる理論値)が演算される。さらに、前記固
定局12においては、前記実1111値と理論値の差、
いわゆる誤差が演算され、誤差情報として固定局12に
設けられたアンテナ22から、固定局電波24により前
記自動車14に供給される。
前記自動車14においては、この固定局電波24がアン
テナ26により受信され、前記誤差情報が抽出される。
一方で、この自動車14においては、前記衛星電波16
に基づいて、前記GPS衛星10と自動車14との距離
(実測値)が演算され、さらに、前記誤差情報によりこ
の距離が補正される。
このとき、前記固定局12と自動車14との間の距離が
数百kmのオーダーに留まる距離であれば、衛星電波1
6に基づいて演算される固定局12とGPS衛星10の
距離(実測値)と、同様に衛星電波16に基づいて演算
される自動車14とGPS衛星10との距#i(実測値
)には、はぼ大きさの等しい共通誤差が含まれている。
この共通誤差は、例えば衛星電波16の電離層遅延、衛
星電波16の大気屈折、自動車用航法装置の分解能/雑
音等に起因する誤差である。従って、この誤差情報によ
り補正された距離により自動車14の位置座標を決定す
ることにより、かかる補正を行わない場合と比べ、より
好適な自動車14の位置情報が得られる。
第4図には、第3図に示されるD−GPSにおける固定
局12の構成が示されている。
前記固定局12には、前述のように衛星電波16を受信
するためのGPSアンテナ18と、前記固定局電波24
を送信するためのアンテナ22と、が設けられている。
更に、この図においては、前記GPSアンテナ18によ
り受信された衛星電波16を復調して前記誤差情報を生
成するGPS受信部28と、この誤差情報を固定局電波
24として送出する送信部30と、が設けられている。
すなわち、前記GPS受信部28においては、前記衛星
電波16に基づきそれぞれのGPS衛星10との間の距
離が演算される。一方でこのGPS受信部28において
は、予め与えられている前記GPS衛星10の軌道情報
により、それぞれのGPS衛星10と固定局12との距
離の理論値が演算され、この理論値と前記衛星電波16
に基づく実測値とにより、それぞれのGPS衛星10と
の距離の誤差が求められる。更にこの誤差に係る情報、
すなわち誤差情報は、前記送信部30から固定局電波2
4として前記自動車14に送信される。なお、この固定
局12の位置は既知であって前記GPS衛星12からの
衛星電波16が常に良好に受信可能な地点に設けられて
いる。
また、前記送信部30としては、GPS衛星10と固定
局12との距離演算に係る誤差情報を送信可能な送信機
を用いればよい。このような送信機としては、例えばM
CA、テレターミナル、FM多重放送等の装置がある。
第5図には、前記自動車14に搭載され、D−GPSを
構成する自動車14側の装置である自動車用航法装置3
2の一構成例が示されている。
前記衛星電波16を受信するGPSアンテナ18は、前
記衛星電波16を復調してそれぞれのGPS衛星10と
の距離PRを演算するGPS受信部34に接続されてい
る。
すなわち、i番目のGPS衛星10−1からの衛星電波
16−1が前記GPSアンテナ18により受信されると
、前記GPS受信部34は、衛星電波16−1に復調し
、i番目のGPS衛星1〇−1と自動車14との距離P
Riを演算する。
また、前記固定局電波24を受信するアンテナ26は、
この固定局電波24を復調して誤差ΔRiを抽出する受
信部36に接続されている。
すなわち、前記固定局電波24が前記アンテナ26によ
り受信されると、前記受信部36はこの固定局電波24
に係る信号を復調し、i番目のGPS衛m 10− i
と前記固定局12との距離に係る誤差ΔRiを抽出し、
出力する。
前記GPS受信部34及び受信部36は共に、自動車1
4の位置座標X、 Yの演算を行う制御部38に接続さ
れている。
すなわち、前記制御部38は前記受信部36から誤差Δ
Rtが入力されると、この誤差ΔRiを前記GPS受信
部34に出力する。
前記GPS受信部34においては、この誤差ΔRiによ
り前述のように演算された距離PRiを補正して補正さ
れた距離Riを制御部38に出力する。所定間数のGP
、S衛星10について補正された距離Riがそれぞれ前
記制御部38に入力されると、該制御部38においては
、この所定個数の補正された距離Riに基づき自動車1
4の走行位置座標X、 Yが演算される。なお、前記ア
ンテナ22において前記固定局電波24が受信されない
場合には、前記制御部38の制御により、前記GPS受
信部34における誤差ΔRiによる補正が行われないま
ま、衛星電波16により演算された距離PRiが補正さ
れた距離Riと見なされて該制御部38に出力される。
更に、前記制御部38には、自動車14の走行に係る地
域の地図を画像データとして格納する記録部40と、こ
の地図に係る画像データ及び前記位置座標X、 Yに基
づき所定の表示を行う表示部42と、が接続されている
。すなわち、前記制御部38において演算された位置座
標X、 Yは、前記記録部40に格納された地図に係る
画像データと共に、前記表示部42の画面上に表示され
、自動車14の操縦者等にこの自動車14の走行位置等
の情報が提示される。
このように、D−GPSによる従来の自動車用航法装置
32においては、固定局12から送出される固定局電波
24に含まれる誤差情報に基づき、所定個数のGPS衛
星10と自動車14との距離(実測値)が補正され、よ
り正確な位置座標X。
Yを得ることが可能である。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような構成を有する従来の自動車用
航法装置においては、固定局から送信される固定局電波
の受信が不能になった場合に、GPS衛星と自動車との
距離の補正を行うことができないという問題点があった
。例えば、自動車が都市内を走行しているときには、建
物などにより固定局と自動車との直線経路が遮られる。
また、固定局より発せられる固定局電波の混線、フェー
ジング、回線ビジー等も生じうる。これらの場合には、
自動車に搭載された自動車用航法装置が固定局電波を正
常に受信することが困難であり、従って、この固定局電
波に含まれる誤差情報によるGPS衛星と自動車との間
の距離の補正が不可能となり、位置座標の精度が低下す
る。
本発明はこのような問題点を解決することを課題として
なされたものであり、固定局電波の受信が不能になった
場合にも、好適な自動車の位置座標を得ることが可能な
自動車用航法装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために本発明は、誤差情報を時系列
データとして記憶する記憶部と、固定局電波が良好に受
信されないときに時系列データにより現時点における誤
差情報を推定演算し、距離補正に係る補正演算部にこの
推定された誤差情報を供給する推定演算部とを有し、固
定局電波の受信が不能になったときにも誤差情報を推定
して、位置座標補正を行うことを特徴とする。
[作用] 本発明の自動車用航法装置においては、誤差情報が時系
列データとして記憶され、固定局電波が受信されない場
合にもこの時系列データに基づき推定演算された誤差情
報により自動車の位置座標演算が行われる。
従って、固定局電波の受信が不能になったときにも前記
時系列データに基づき位置座標補正が行われ、好適な自
動車の位置座標が表示される。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
なお、第3図乃至′!R5図に示される従来例と同様の
構成には、同一の符号を付し説明を省略する。
第1図には本発明の一実施例に係る自動車用航法装置の
構成が示されている。
この実施例の自動車用航法装置44は自動車14の走行
方位を検出する方位センサ46と、自動車14の走行距
離を検出する距離センサ48と、を含んでいる。
すなわち1.この実施例においては、前記方位センサ4
6及び距離センサ48により自動車14の走行方位及び
走行距離が検出される。
前記方位センサ46及び距離センサ48は、本発明の特
徴に係る推測航法部50に接続されている。更にこの推
測航法部50は第3図乃至第5図に示される従来例と同
様に位置座標X、 Yの演算を行う制御部38に接続さ
れている。
すなわち、前記方位センサ46及び距離センサ48は、
検出した自動車14の走行方向及び走行距離を、前記推
測航法部50に入力する。また、前記制御部38は従来
例と同様に固定局12からの送信に係る誤差ΔRiを、
前記推測航法部50に入力する。
本発明の特徴に係る推測航法部50においては、これら
の入力を基に、時系列データの記憶、時系列データの推
定演算等の動作を行い、推定された時系列データを前記
制御部38に出力する。なお、前記推測航法部50の、
これらの動作については後に詳細に説明する。
第2図にはこの実施例の動作の流れが示されている。こ
の図において示される動作の流れは、前記制御部38に
おける制御動作の流れであって、以下、この図に基づい
て本実施例の動作を順を追って説明する。
まず、自動車14の走行開始などによって前記制御部3
8の制御動作が開始される(110)。
次に、位置精度劣化指数GDOPが最良と予測されるG
PS衛星10が4個指定される(112)。
ここで、位置精度劣化指数GDOPとは、GPS衛星1
0の配置を評価する指標である。すなわち、前記GPS
衛星10はそれぞれ地球の周回軌道上に存在しているた
め、自動車14に対するそれぞれのGPS衛星10の位
置関係、例えば仰角はそれぞれ異なっている。
従って、GPS衛星10と自動車14との距離を演算し
て自動車14の位置座標X、Yを求めようとする場合に
は、自動車14に対して良好な位置関係を有しているG
PS衛星10を複数のGPS衛星10の中から選択する
必要がある。前記位置精度劣化指数GDOPは、この選
択に用いられる指標であって、特に複数のGPS衛星1
0の中から4個の衛星を選択する場合に用いられる。こ
のステップ112においては、所与であるところのGP
S衛星10の軌道データにより、位置精度劣化指数GD
OPが推定され、複数のGPS衛星10のなかから最良
の該指数GDOPを有する4個が推定される。
なお、3個の衛星を選択しようとする場合には、同様に
位置精度劣化指数と呼ばれる指数PDOPが用いられる
次に、前記固定局12からの固定局電波24が受信され
たかどうか、すなわち前記受信部36において前記誤差
ΔRiが抽出されたかどうかが判定される(114)。
ここで、前記固定局電波24の受信が正常に行われ、従
って、前記誤差ΔRiが得られた場合には、この誤差Δ
Riが、前記GPS受信部34に出力される(116)
逆に、前記固定局電波24の受信が正常に行われていな
い場合、すなわち前記誤差ΔRiが得られていない場合
には、推定誤差ΔQiが演算され°(118) 、更に
この推定誤差ΔQiが誤差ΔRiとして前記GPS受信
部34へ出力される(120)。
ここで、推定誤差ΔQiとは、前記固定局電波24が受
信されない場合に後述の時系列データに基づき演算され
る値であり、この推定誤差ΔQiの演算は本発明の特徴
に係る推測航法部50において制御部38の制御に基づ
いて行われる。推定誤差ΔQ1の演算式としては、例え
ば次のような式、ΔQi (t+1)− (α ΔRi (t)+α2ΔRi(t−1)■ −1 t:離散的時刻 が用いられる。
また、このようにGPS受信部34に出力された誤差Δ
R11又はこれとみなされた推定誤差ΔQiは、GPS
受信部における従来例と同様の距離補正演算に用いられ
る。
更に、前記誤差ΔRiまたは前記推定誤差ΔQLが、前
記推測航法部50において時系列データとして格納され
る(122)。この格納された時系列データは、前述の
ように固定局電波24の受信が不正常な場合の距離補正
演算において用いられる。
次に、現時点において衛星電波16が受信可能なGPS
衛星10の任意の組合せに付き、位置精度劣化指数GD
OP及びPDOPが演算される(124)。この演算1
24の結果、最も良好な位置精度劣化指数GDOPを有
するGPS衛星10の4個の組合せが、ステップ112
において指定された4個のGPS衛星10の組合せと一
致するかどうかが判定される(126)。すなわち、ス
テップ112において指定された4個のGPS衛星10
の組合せが、実際に位置精度劣化指数GDOPが最も良
好な4個のGPS衛星10の組合せと一致しているので
あれば、前記衛星電波16の受信が良好に行われている
ことになるため、何ら格別の処理を施すことなく、従来
と同様の位置座標演算を行えばよい。
従って、前記判定126において前記GPS衛星10の
組合せがそれぞれ一致すると判定された場合には、前記
制御部38は前記GSP受信部34に誤差ΔRiに基づ
く補正演算(いわゆるGPS演算)を指令しく12 g
) 、この結果得られた1番目のGPS衛星10−1と
の距離Riに基づき自動車14の位置座標X、Yを演算
して、従来と同様に表示部42における表示を行う(1
30)。しかるのちに、再びステップ112に戻り前述
の動作を繰り返す。
前記判定126において、ステップ112において指定
された4個のGPS衛星10の組合せが、実際に位置精
度劣化指数GDOPが最良の4個のGPS衛星10の組
合せと一致しないと判定された場合には、位置精度劣化
指数PDOPが最良の3個のGPS衛星10の組合せに
係る位置精度劣化指数PDOPが所定の値αより小であ
るかどうかが判定される(132)。ここで、所定の値
αとは、実験的に求められた数値であうで、前記衛星電
波16の受信の良好度の上限を示す指標である。すなわ
ち、この判定132においては、位置精度劣化指数PD
OPが良好でGPS演算に用い得る値であるかどうかが
判定される。
前記判定132において、位置精度劣化指数PDOPが
所定の値αより小であると判定された場合には、この良
好な位置精度劣化指数PDOPを有する3個のGPS衛
星10の組合せがステップ122におけるGPS演算に
係る組合せとして指定される(134)。これ以外の場
合、すなわち判定132において位置精度劣化指数PD
OPが所定の値α以上であると判定された場合には、引
き続いて位置精度劣化指数GDOPが所定の値βより小
であるかどうかが判定される(136)。
この判定136において判定の対象となる位置精度劣化
指数GDOPは、判定126において判定に供された4
個のGPS衛星10の組合せの次に良好な位置精度劣化
指数GDOPが得られた組合せに係る位置精度劣化指数
GDOPである。また、前記所定の値βは前記所定の値
αと同様に実験的に定められた数値であって、前記衛星
電波16の受信の良好度を示す指標である。
前記判定136において、位置精度劣化指数GDOPが
所定の値βより小であると判定された場合には、この位
置精度劣化指数GDOPを有するGPS衛星10の組合
せがステップ128におけるGPS演算に供される組合
せとして指定される(138)。一方、比較136にお
いて、位置精度劣化指数GDOPが所定の値β以上であ
ると判定された場合には、推測航法演算が行われ、その
結果が前記表示部42において表示される(140)。
この推測航法演算は、前記方位センサ46において検出
された自動車14の走行方位、及び前記距離センサ48
において検出された自動車14の走行距離に基づいて、
自動車14の移動ベクトルを演算することにより行われ
る。すなわち、前記制御部38において演算された位置
座標X、Yに、この方位センサ46及び距離センサ48
において検出された自動車14の走行方向及び走行距離
に基づく移動ベクトルが加算され、補正された位置塵@
X、 Yとして前記表示部42に出力され、所定の表示
が行われる。
′しかるのちに、ステップ112に戻り動作が繰り返さ
れる。
従って、本実施例の自動車用航法装置44によれば、固
定局電波24が良好に受信されず、従って固定局12か
らの誤差情報が得られないときにも、時系列データから
誤差情報が推定され、GPS演算が行われるため、この
ような場合においても自動車14とGPS衛星lOとの
間の距離の補正が可能であり、より正確な位置座標X、
Yを求めることが可能である。
また、この実施例の自動車用航法装置44においては、
衛星電波16が良好に受信されない場合における推測航
法演算が可能であるため、自動車14の位置座標X、Y
を求めることが可能である。
[発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、固定局電波が良
好に受信されない場合にも、時系列データを用いて誤差
推定することにより自動車とGPS衛星の距離の補正が
行われる。
従って、固定局電波が良好に受信されない場合にも、良
好な位置座標を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る自動車用航法装置の
構成を示す構成図、 第2図は、この実施例の動作を示すフローチャート図、 第3図は、D−GPSのシステム構成を示す構成図、 第4図は、D−GPSにおける固定局の構成を示す構成
図、 第5図は、従来の自動車用航法装置の構成を示す構成図
である。 10 ・・・ GPS衛星 12 ・・・ 固定局 14 ・・・ 自動車 16 ・・・ 衛星電波 18.20  ・・・ GPSアンテナ22.26  
・・・ アンテナ 24 ・・・ 固定局電波 34 ・・・ GPS受信部 36 ・・・ 受信部 38 ・・・ 制御部 42 ・・・ 表示部 44 ・・・ 自動車用航法装置 46 ・・・ 方位センサ 48 ・・・ 距離センサ 50 ・・・ 推測航法部 ΔRi  ・・・ 誤差 ΔQL  ・・・ 推定誤差 X、 Y  ・・・ 位置座標 X力性2し」つ勅イ下 第2図 手 続 補 正 書(自発) 特 許 庁 長 官 殿 1゜ 事件の表示 平成 1年 特許願 第188242号 2、発明の名称 自動車用航法装置 3、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複数のGPS衛星からの衛星電波を受信して、それぞれ
    のGPS衛星との距離を演算するGPS受信部と、固定
    局からの固定局電波を受信して誤差情報を抽出する補正
    系受信部と、前記GPS受信部において演算された距離
    を前記誤差情報に基づき演算補正する補正演算部と、前
    記GPS受信部から入力される前記距離に係る情報に基
    づき、自動車の位置座標を演算する位置演算部と、前記
    位置座標に基づき、所定の表示を行う表示部と、を有し
    、自動車に搭載される自動車用航法装置において、 前記誤差情報を時系列データとして記憶する記憶部と、 前記固定局電波が良好に受信されないときに、前記時系
    列データに基づき現時点における誤差情報を推定演算し
    、前記補正演算部にこの推定された誤差情報を供給する
    推定演算部と、 を有し、 前記固定局の電波の受信が不能なときにも、前記誤差情
    報を推定して、位置座標補正を行うことを特徴とする自
    動車用航法装置。
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