JPH04127077A - Ｇｐｓ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］ 本発明は、Ｇ　Ｐ　Ｓ　（Ｇｒｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉ
ｏｎｉｎｇ　５ｙｓｔｅ匝）衛星からの信号を受信して
自己の位置を求めるＧＰＳ測位装置に関する。

［従来の技術］ 従来から、ＧＰＳ衛星からの信号を受信してＭ１位する
ＧＰＳ測位装置か知られている。この装置は、所定の軌
道上に打ち上げられている人工衛星であるＧＰＳ衛星か
ら信号を受信する。さらに、所定個数のＧＰＳ衛星のな
かから衛星配置に基づき測位精度の良好な組み合わせを
選択する。通常、測位精度はＤＯＰ　（位置精度劣化指
数：　ＤｉｌｕｔｉｏｎＯｆ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　）
により評価される。ＤＯＰか大きな値をとる場合、測位
精度は低いと評価される。

そして、選択されたＧＰＳ衛星の軌道情報に基づき、自
己の位置、すなわち装置が搭載される車両・船舶等の移
動体の位置を求める。

このように、従来においては、移動体の位置をＧＰＳ衛
星の軌道情報から求めることが可能であつた。

［発明か解決しようとする課題］ しかしなから、従来のＧ　Ｐ　Ｓ　ＤＪ位装置において
は、ＤＯＰの良好なＧＰＳ衛星を選択していたため、仰
角の低いＧＰＳ衛星か選択される可能性かあった。すな
わち、現時点でのＤＯＰか良好であれば、仰角か低いＧ
ＰＳ衛星も選択され得る。

ところが、仰角の低いＧＰＳ衛星からの信号受信は建物
等により遮られやすい。従って、仰角の低いＧＰＳ衛星
が選択された場合には受信不能、ひいては測位不能状態
が生じてしまう。かかる不具合は、例えば都市街路を走
行している車両において生じやすい。

このような不具合を除去するためには、仰角の高いＧＰ
Ｓ衛星を選択するようにすれば良い。しかし、単純に仰
角の高い順にＧＰＳ衛星を選択すると、ＤＯＰが必ずし
も良好にならない。とくに、将来的にシステム拡充が行
われ、ＧＰＳ衛星の個数か多くなったときにこのような
問題は増大する。

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、仰角の低いＧＰＳ衛星の選択を
避けると共に、測位精度の確保か可能なＧＰＳ測位装置
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］ このような目的を達成するために、本発明は、ＧＰＳ衛
星からの信号を無線受信する受信手段と、仰角が所定の
仰角下限以上となるＧＰＳ衛星から最良のＤＯＰとなる
ＧＰＳ衛星を選択する選択手段と、選択されたＧＰＳ衛
星によるＤＯＰか所定値以上の場合及び選択されたＧＰ
Ｓ衛星の個数が所定個以下の場合に、仰角下限を所定量
だけ減少させ前記選択を実行させる選択反復手段と、所
定値以下のＤＯＰのＧＰＳ衛星が所定個数だけ選択され
た場合に、選択されたＧＰＳ衛星の軌道情報に基づき自
己の位置を求める測位手段と、を備えることを特徴とす
る。

また請求項（２）は、仰角下限以下のＧＰＳ衛星のうち
最も仰角の高いＧＰＳ衛星を選択し、選択手段により選
択されたＧＰＳ衛星とともに測位にｆ共することを特徴
とする。

そして請求項（３）は、測位に供されているＧＰＳ衛星
における最低仰角を求める仰角監視手段と、最低仰角に
係るＧＰＳ衛星からの信号が良好に受信されているかど
うかを判定する受信状態判定手段と、最低仰角に係るＧ
ＰＳ衛星からの信号か良好に受信されていると判定され
ている場合に、仰角下限と最低仰角とを比較して、最低
仰角か仰角下限より小さいときには仰角下限を最低仰角
の値に設定する選択範囲拡大手段と、最低仰角に係るＧ
ＰＳ衛星からの信号か良好に受信されていないと判定さ
れている場合かつ測位不能となっている場合に、仰角下
限を所定量だけ増加させる選択範囲縮小手段と、を備え
ることを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、仰角か所定の仰角下限以上となるＧ
ＰＳ衛星から最良のＤＯＰとなるＧＰＳ衛星が選択され
る。この選択に係るＤＯＰか所定のＤＯＰ以上の場合、
及び選択されたＧＰＳ衛星の個数が所定個以下の場合に
は、仰角下限を所定量だけ減少させた後に再びＧＰＳ衛
星の選択か実行される。

このような動作によって所定値以下のＤＯＰのＧＰＳ衛
星が所定個数だけ選択された後に、選択されたＧＰＳ衛
星の軌道情報に基づき自己の位置が求められる。

従って、本発明においては、仰角下限に基づく選択によ
り、仰角か低く受信不能となる可能性のあるＧＰＳ衛星
の選択か防止される。また、仰角下限の変更設定・再選
択により、ＤＯＰか維持・確保される。

また、請求項（２）においては、仰角下限以下のＧＰＳ
衛星のうち最も仰角の高いＧＰＳ衛星か選択され、この
ＧＰＳ衛星を含め、測位か実行される。従って、請求項
（２）においては、低仰角のＧＰＳ衛星の愛他状態かモ
ニタされる。

そして、請求項（３）においては、最低仰角のＧＰＳ衛
星について良好に受信しているかどうかか判定され、受
信している場合には仰角下限か可能なかぎり（受信可能
状態を維持てきる範囲て）下げられ、衛星選択に係る仰
角範囲が拡大される。

逆に、受信していない場合には、当該範囲が縮小される
。従って、装置のおかれている環境か変化し、ＧＰＳ衛
星の配置及び受信可能範囲か変化した場合にも、かかる
環境変化を学習して適応的に衛星選択が実行される。

［実施例コ 以下、本発明の好適な実施例について図面に括づき説明
する。

装置構成 第１図には、本発明の一実施例に係るＧ　Ｐ　Ｓ　１ｌ
ｌｌ１位装置の構成が示されている。

この図に示される装置は、Ｇ　Ｐ　Ｓ　律ｉ星からの信
号を受信するアンテナ１０及び受信部１２と、ＧＰＳ衛
星の軌道情報等を格納するメモリ１４と、受信部１２の
出力及びメモリ１４からの軌道情報に基づき衛星選択、
測位演算等を行うＣＰＵ１６と、使用者から入力のため
のキーボード１８と、測位結果等を表示するＣＲＴ２０
と、から構成されている。

また、本実施例に係るＧ　Ｐ　Ｓ　ＤＩ位装置は、５ス
ロツトの装置である。すなわち、測位演算の基礎となる
ＧＰＳ衛星の個数か５個の装置である。

起動時の衛星選択動作 次に、本実施例の動作、主にＣＰＵ１６の動作について
説明する。

この実施例においては、装置か起動される際にＣＰＵ１
６が衛星選択を実行する。第２図には、起動時における
ＣＰＵ１６の衛星選択動作か示されている。特に、第２
図（ａ）にはそのメインルーチンか、第２図（ｂ）には
第５衛星選択動作か、それぞれ示されている。

この実施例においては、ます、ＣＰＵ１６により仰角下
限の設定か実行される（１００）。この設定１００では
、仰角下限か３０°に設定される。

仰角下限とは、ＧＰＳ衛星の選択にあたって選択基準と
して用いられる仰角の値である。すなわち、後に述べる
ように、仰角下限以下の仰角のＧＰＳ衛星は測位演算の
基礎とされない。

次にモードの判断が実行される（１０２）。

ここで、モートとは、１ｌｌ１１位を２次元（２Ｄ）＃
１位として実行するか３次元（３Ｄ）＃ｌＰＪ位として
実行するかを示すモードである。２Ｄ測位は、ＧＰＳ衛
星の軌道情報に基づき装置の（従って移動体の）位置を
２次元的に求める測位であり、３Ｄ７ＩＰｊ位は、２Ｄ
測位に高さ方向を加え３次元的に求める測位である。モ
ートは、通常、ユーザか設定する。設定されたモードを
設定モードという。

モードには、強制２Ｄモード、強制３Ｄモード及びＡＵ
ＴＯモードかある。例えば強制２Ｄモートの場合には常
に２Ｄ測位を、強制３Ｄモードの場合には常に３Ｄ測位
を、それぞれ実行する。また、各モード毎に、用いるＤ
ＯＰの種類が異なる。

ＡＵＴＯモードの場合には、状況に応して２Ｄ測位及び
３Ｄ測位のいずれかを選択して実行する。

すなわち、３Ｄ測位が可能な場合には３Ｄ測位を、これ
以外の場合には２Ｄ測位を実行する。

ステップ１０２においては、強制２Ｄモードに設定され
ているかどうかの判断が実行される。すなわち、強制２
Ｄモードに設定されている場合には引き続きステップ１
０４か、これ以外の場合には強制３Ｄモードであると仮
定（１０６）した後にステップ１０４が、それぞれ実行
される。

ステップ１０４では、既存ルーチンか実行される。既存
ルーチンは従来のＧ　Ｐ　Ｓ　７ＮＰ１位装置において
も採用されていたルーチンであり、ＤＯＰの良好なＧＰ
Ｓ衛星の組み合わせを選択し、スロットに割り当てるル
ーチンである。この実施例の場合、ステップ１００にお
いて仰角下限の設定が行われているため、既存ルーチン
は仰角下限以上の仰角を有するＧＰＳ衛星のなかからＤ
　Ｏ，Ｐの良好なものを選択する。なお、以下の説明中
、ＤＯＰはＧＤＯＰ　（ＧｅｏＩＩｌｅｔｒｉｃａｌ　
ＤＯ’Ｐ）である。

次に、判定１０８か実行される。判定１０８は、ステッ
プ１０４において選択されたＧＰＳ衛星の個数がスロッ
ト数−１以上であるか否かを判定するステップである。

この実施例では、スロット数−５であるため、判定１０
８ては４個以上であるか否かが判定される。

判定１０８において４個以上であると判定された場合に
は、既存ルーチンにより選択司能とされるＧＰＳ衛星か
十分な個数存在すると見なすことかできる。しかし、こ
の実施例の場合、前述のように仰角下限による選択制限
を加えているため、既存ルーチンにより選択されたＧＰ
Ｓ衛星で十分な測位精度が得られるかどうか明らかでな
い。そこで、判定１０８において、４問以上であると判
定された場合には、ＤＯＰに関する判定１１０が実行さ
れる。

判定１１０では、ステップ１０４において選択されたＧ
ＰＳ衛星によるＤＯＰか設定上限ＤＯＰ以下であるか否
かが判定される。ＤＯＰは、ＧＰＳ衛星の選択による位
置精度の劣化がとの程度であるかをＧＰＳ′衛星の所定
個数の組み合わせについて示す指標である。従って、Ｄ
ＯＰか大きいはと、測位精度は悪くなる。判定１１０に
おいてＤＯＰが設定上限ＤＯＰ以下であると判定された
場合には、十分な測位精度を得られると見なせるため、
次のステップ１１２が実行される。

ステップ１１２では、第５衛星選択ルーチンが実行され
る。

第５衛星選択ルーチンは、第５番目のスロットに割り当
てられたＧＰＳ衛星を仰角下限以下で最高仰角のＧＰＳ
衛星と入れ替えるルーチンである。

すなわち、第２図（ｂ）に示されるように、第５衛星選
択ルーチンにおいてはまず判定１１４が実行され、仰角
下限以下で受信可能なＧＰＳ衛星があるかどうかが判定
される。この判定の結果なしとされた場合には、メイン
ルーチンに戻り、ありとされた場合には、ステップ１１
６実行後にメインルーチンに戻る。

ステップ１１６では、仰角下限以下で最高仰角の衛星を
第５スロツトと差し替える。これにより、測位演算の基
礎となるＧＰＳ衛星に仰角下限以下のＧＰＳ衛星のうち
１個が加えられることになる。

第５衛星選択ルーチンの実行後は、設定モードへの復帰
が実行され（１１８）、衛星選択動作が終了し、ＧＰＳ
測位装置による設定モードでの測位動作が実行される。

ところで、判定１０８においてＧＰＳ衛星の個数が４個
未満であると判定された場合及び判定１１０においてＤ
ＯＰか設定上限ＤＯＰを越えるとされた場合には、判定
１２０が実行される。

すなわち、これらの場合には、既存ルーチンにより選択
されたＧＰＳ衛足か十分な個数でなく、または選択され
たＧＰＳ衛星では十分なａｌ１１位精度を得られないた
め、かかる状況に対処するための処理が実行される。

ます、判定１２０においては、仰角下限が設定下限以下
であるかどうかか判定される。設定下限とは、仰角下限
の更新（後述）により仰角下限が著しく低下してしまう
ことを防止し受信不可能状態の出現を防ぐための制限値
である。従って、判定１２０において仰角下限が設定下
限を越えるときのみ仰角下限の更新が実行される（１２
２）。

ステップ１２２では、仰角下限が所定の量だけ、例えば
５″だけ減ぜられる。これは、判定１０８又は１１０に
おいて条件不具備とされたのは、衛星選択動作に加えた
仰角制限が厳しかったからであるとの考えに基づくもの
である。従って、ステツブ１２２の実行後は再び既存ル
ーチンに係るステップ１０４が実行され、前述の動作に
より衛星選択か実行される。

判定１２０において仰角下限か設定下限以下であると判
定された場合には、ステップ１２４か実行される。ステ
ップ１２４ては、ＡＵＴＯモードに設定されているかど
うかが判断される。

前述のように、設定モードかＡＵＴＯモートの場合には
ステップ］０６により強制３Ｄモードが仮定されている
。この結果、ＡＵＴＯモートであっても強制３Ｄモード
に適応する衛星選択が実行される。

従って、このステップ１２４において、ＡＵＴＯモート
でないとされた場合には、設定モートへの復帰か実行さ
れ（１２６）、衛星選択動作か終了し、ＧＰＳ測位装置
による設定モードでの測位動作か実行される。

ＡＵＴＯモートに設定されている場合には、強制３Ｄモ
ードであるかどうかか判定される（１２８）。強制３Ｄ
モードでない場合には、ステップ１２６か実行され、設
定モートでの測位動作か実行される。これ以外の場合に
は、仰角下限か３０″に設定され（１３０）、強制２Ｄ
モードと仮定しく１３２）だ後にステップ１０４に移行
する。以後、前述の動作を繰り返し、強制２Ｄモードに
適する衛星選択を実行する。

このように、本実施例においては、仰角下限によりＧＰ
Ｓ衛星の選択を制限するため、仰角の低いＧＰＳ衛星を
選択してしまい受信不可能状態か生じることかない。と
くに、都市部を走行する車両に装置が搭載される場合に
、建物によるブロッキング状態か生じなくなり、測位率
（測位時間／走行時間）が向上する。

さらに、仰角下限の更新を行っているため、ある仰角下
限以上に適当なＧＰＳ衛星か存在しない場合にも、ＧＰ
Ｓ衛星の位置に応して適応的に測位を実行することかで
きる。

また、設定下限により仰角下限の更新を制限しているた
め、仰角下限が著しく低下して選択の制限とならない状
況が生しることを防止できる。

また、本実施例においては、第５衛星の選択を実施して
いるため、低仰角のＧＰＳ衛星の受信状態をモニタする
ことかできる。

起動後の衛星選択動作 次に、起動後の衛星選択動作について説明する。

一般に、装置に対するＧＰＳ衛星の配置は、装置の移動
又は時間の経過に伴う衛星配置の変化により変化する。

ＧＰＳ衛星の配置か変化すると、ＧＰＳ測位装置による
受信可能範囲か変化する。特に、移動体の走行環境（装
置を搭載した車両が現在都市部を走行しているか、郊外
を走行しているか等）により、かかる範囲には差が生し
る。例えば、搭載車両か都市部を走行している場合には
、受信可能な仰角か建物により著しく制限され低仰角の
ＧＰＳ衛星からの信号は受信できない。逆に、郊外など
の見晴らしの良い環境下を走行している場合には、受信
可能範囲は著しく広い。

そこで、本実施例では、所定時間おきに選択動作を実行
するとともに、走行環境の変化に応じて学習し適応的に
選択動作を実行するようにしている。

第３図には、この走行時におけるＣＰＵ１６による選択
動作の流れが示されている。

まず、ＣＰＵ１６は、最低仰角のＧＰＳ衛星かどの衛星
かを軌道情報に基づき求める（２００）。

最低仰角とは、現在スロットに割り当てられているＧＰ
Ｓ衛星のうちで最も仰角の低いものの当該仰角をいう。

次に、この最低仰角のＧＰＳ衛星に係る復調が受信部１
２により行われているか否かを判定する（２０２）。

判定２０２の結果、行われているとされた場合には、現
在スロットに割り当てられているＧＰＳ衛星のすべてに
ついて受信可能であると見なすことかできる。すなわち
、現在の走行環境下ではスロットに割り当てられている
ＧＰＳ衛星からの信号を遮る建物等が存在していないと
見なすことができる。一方、後述のように、この図に示
される動作においても仰角下限による制限を伴う既存ル
−チンによる衛星選択か行われる。従って、この場合に
おいては仰角下限を最低仰角まで下げることが許される
。

このような視点に基づいて、引き続いて判定２０４が実
行される。判定２０４においては、最低仰角が仰角下限
より小さいか否かが判定される。

小さいと判定された場合には、仰角下限を最低仰角まで
下げ（２０６）　、既存ルーチンによる衛星選択を実行
する（２０８）。これ以外の場合には、現在の仰角下限
によりステップ２０８を実行する。

一方、判定２０２の結果行われていないとされた場合に
は、現在の走行環境が例えば建物等が存在し受信可能範
囲がより狭い環境であると見なすことができる。従って
、この場合には、必要に応じて仰角下限を増加させ（す
なわち仰角による制限を厳しくして）、既存ルーチンに
よる衛星選択を実行する必要がある。

この場合、引き続いて判定２１０が実行される。

判定２１０においては、現状で測位が行われているかど
うかが判定される。すなわち、最低仰角のＧＰＳ衛星か
復調不能な状態にあることにより測位か不能となってい
るかどうかが判定される。

判定２１０において、測位可能であると判定された場合
には、最低仰角のＧＰＳ衛星からの信号が不能であって
も装置の本来目的であるｌｐｊ位が達せられるため、仰
角下限を変更せず既存ルーチンに係るステップ２０８に
移行する。

逆に、測位が行われていないと判定された場合、仰角下
限による制限を厳しくして衛星選択を行うべく、仰角下
限を５°だけ増加させ（２１２）、ステップ２０８に移
行する。

既存ルーチンの実行後は、第２図（ａ）と同様の判定１
０８が実行される。この後の動作は第２図（ａ）と同様
であるか、第３図の場合は装置起動後でありすでに測位
が開始されているため、設定モードの変更は行われない
。すなわち、ステップ１１８．１２４〜１３２は実行さ
れない。

従って、この実施例においては、装置の起動後も逐次衛
星選択を行うことができる。加えて、装置を搭載する移
動体のおかれている環境（例えば車両の走行環境）の変
化に応じて仰角下限が変更され、環境に対して適応的に
衛星選択が実行される。

なお、本発明は装置構成の詳細に囚われるものではない
。例えばＤＧＰＳ　（Ｄｉｒｆｅｒｅｎｔｉａｌ　　Ｇ
ＰＳ）システムに係るＧＰＳ測位装置に適用しても良い
。この場合にはＣＰＵ１６と基地局とを結ぶ回線が必要
となり、既知局と無線接続するための無線装置が必要と
なる。また、装置が地図データを有しており、この地図
データに基づき測位結果の表示等を行う場合には、ＣＲ
Ｔ２０に地図帳の機能（地図データの検索・表示機能）
を付加する必要がある。これ以外にも、様々な装置構成
が挙げられるのは言うまでもない。本発明の適用可能な
装置は、仰角〉０°の衛星の個数（１９９０年８月１５
日現在７個）がスロット数以上となるような、従って衛
星選択の必要のあるすべてのＧＰＳ測位装置である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、仰角下限により
衛星選択を制限するようにしたため、低仰角のＧＰＳ衛
星の選択が防止され、例えば建物等による受信不能状態
の発生を防止できる。また、仰角下限を更新しつつ衛星
選択を行うようにしたため、衛星配置に応じて適応的に
装置を運用できる。

また、請求項（２）によれば、低仰角のＧＰＳ衛星を測
位の基礎に採用できるため、低仰角のＧ・ＰＳ衛星を測
位に用いないことによる測位精度の劣化が防止され、低
仰角のＧＰＳ衛星をモニタすることが可能になる。

そして、請求項（３）によれば、例えば搭載車両か都市
部から郊外に、郊外から都市部に移動した場合にも、こ
の移動に伴って生じる受信可能範囲の変化に対応して衛
星選択を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るＧＰＳ測位装置の構
成を示すブロック図、 第２図は、この実施例において装置起動当初に実行され
る衛星選択動作の流れを示すフローチャ−ト図であって
、第２図（ａ）はメインルーチン、第２図（ｂ）は第５
衛星選択ルーチンをそれぞれ示す図、 第３図は、この実施例において装置起動後に所定時間間
隔て実行される衛星選択動作の流れを示すフローチャー
ト図である。 １０　・・・　アンテナ １２　・・・　受信部 １４　・・・　メモリ １６　・・・　ＣＰＵ １８　・・・　キーボード ２０　・・・　ＣＲＴ ＤＯＰ　　・・・　位置精度劣化指数

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＧＰＳ衛星からの信号を無線受信する受信手段と
   、 仰角が所定の仰角下限以上となるＧＰＳ衛星から最良の
   測位精度となるＧＰＳ衛星を選択する選択手段と、 選択されたＧＰＳ衛星による測位精度が所定値未満の場
   合及び選択されたＧＰＳ衛星の個数が所定個以下の場合
   に、仰角下限を所定量だけ減少させ前記選択を実行させ
   る選択反復手段と、 所定値以上の測位精度のＧＰＳ衛星が所定個数だけ選択
   された場合に、選択されたＧＰＳ衛星の軌道情報に基づ
   き自己の位置を求める測位手段と、を備えることを特徴
   とするＧＰＳ測位装置。
2. （２）請求項（１）記載のＧＰＳ測位装置において、 仰角下限以下のＧＰＳ衛星のうち最も仰角の高いＧＰＳ
   衛星を選択し、選択手段により選択されたＧＰＳ衛星と
   ともに測位に供することを特徴とするＧＰＳ測位装置。
3. （３）請求項（１）記載のＧＰＳ測位装置において、 測位に供されているＧＰＳ衛星における最低仰角を求め
   る仰角監視手段と、 最低仰角に係るＧＰＳ衛星からの信号が良好に受信され
   ているかどうかを判定する受信状態判定手段と、 最低仰角に係るＧＰＳ衛星からの信号が良好に受信され
   ていると判定されている場合に、仰角下限と最低仰角と
   を比較して、最低仰角か仰角下限より小さいときには仰
   角下限を最低仰角の値に設定する選択範囲拡大手段と、 最低仰角に係るＧＰＳ衛星からの信号が良好に受信され
   ていないと判定されている場合かつ測位不能となってい
   る場合に、仰角下限を所定量だけ増加させる選択範囲縮
   小手段と、を備えることを特徴とするＧＰＳ測位装置。