JPH0486581A

JPH0486581A - 移動体測位システム

Info

Publication number: JPH0486581A
Application number: JP2199245A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Sugita; 武弘杉田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-03-19

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、衛星を用いて移動体の位置を測定する移動体
測位システムに関するものである。

［発明の概要）本発明は、送信局からパケットを送信し、このパケット
を第１の衛星を介して受信局と移動体とで受信し、移動
体は、パケットの受信タイミングから送信までの時間情
報とパケツト番号とを付加したパケットを送信し、受信
局は、移動体からの第２の衛星を介したパケットの情報
と送信局からの第１の衛星を介したパケットの情報とに
基づいて移動体の位置測定を行うようにしたことにより
、従来のフォーマットのシステムを用いて高精度の移動
体測位ができる移動体測位システムを提供するものであ
る。

〔従来の技術〕

現在、衛星との間で信号を送受信することで、地上（或
いは海上、空中）の移動体の位置の測定と、通信とを行
う測位通信システムとして、いわゆるＲＤＳＳ　（衛星
による測位９通信サービス）システムにおけるシステム
２．Ｃと呼ばれるフォーマットでの測位と通信のための
システムが実用化されている。

このシステム２．Ｃのフォーマットにおける測位通信シ
ステムの概念図を第３図に示す。すなわち、この第３図
に示すシステム２．Ｃの測位通信システムは、端末（ト
ランシーバ）１０１が設けられた例えばトラック等の移
動体１００と、固定地球局。

いわゆるハブと呼ばれる信号処理部、メツセージ処理及
び位１計算用のコンピュータセンタ等を有するオペレー
ションセンタ１０２と、上記移動体１００と上記オペレ
ーションセンタ１０２との間の中継器としての２つの静
止衛星１１０．１１１とで構成されるものである。ここ
で、赤道上空約３６０００ｋｍに打ち上げられた静止衛
星１１０は、移動体１００からの電波の受信専用の静止
衛星であり、上記移動体１００の端末］、　０１から送
信された信号を地上のオペレーションセンタ１０２へ中
継するものである。静止衛星１１１は、オペレーション
センタ１０２からの電波を移動体１００へ送信する送信
専用のものであり、当該オペレーションセンタ１０２か
らの信号を上記移動体１００の端末１０１へ中継するも
のである。更に、上記移動体１００に搭載される端末（
トランシーバ）１０１は、送受信アンテナ、２．５ＧＨ
ｚの受信機、１．６ＧＨｚの送信機及びデータの人出力
を行うキーボードデイスプレィ等で構成されるものであ
る。

このような構成のシステム２．Ｃにおいては、いわゆる
パケットデータ通信が可能となっている。

なお、パケットデータ通信とは、データをパケツトと呼
ばれるある決められた長さで区切り、その単位毎に、宛
先、送り王等の情報を付加して伝送する通信方式を言う
。

ここで、上記システム２．Ｃでの通信において、上記静
止衛星１１．０によって中継された上記端末１０１から
の電波は、オペレーションセンタ１０２の固定地球局で
受信されて上記ハブに達するようになる。このオペレー
ションセンタ１０２のハブで逆拡散処理（後述するスペ
クトラム拡散された信号を元に戻す処理）で復調された
信号は、誤り訂正、検出を受け、当該オペレーションセ
ンタ１０２の上記コンピュータセンタにてＩＤコード（
端末識別番号）のチエツクや、優先順位の区別等がなさ
れ、この測位通信システムを利用する例えば運送会社等
の各ユーザー毎に用意されたメールボックスにストアさ
れる。

上記ユーザーの木部（ユーザーセンタ）１０３は、電話
回線（公衆或いは専用の回線）を通して、上記メールボ
ックスをアクセスし、ユーザー所有のトラック等の各移
動体１００の位置や状態、ドライバーからのメソセージ
を知ることができるようになっている。

また、上記システム２．Ｃにおける測位では、いわゆる
ロランＣ（ロング・レンジ・ナビゲーションＣ）システ
ムを利用して移動体１００側で行うようになっている。

ここで、上記ロランＣは、いわゆる双曲線航法の一つで
、１００ｋＨｚの’：Ｊ波を使用し、主に船舶の航法に
使用されているものである。このロランＣを利用した測
位の精度は、場所によって異なるが、通常、その測位の
誤差が１〜数マイル程度となっている。

更に、このシステム２．Ｃにおいて、上記移動体１００
（７）ｉｔｌ　Ｏ１に内蔵されているロランＣ受信機で
得られた位置情報（移動体の緯度、経度の情報）は、Ｉ
Ｄコード、移動体に取り付けられた各種センサの情報、
キーボードから入力された１００文字までのメンセージ
データ等と共に、１５゜６　ｋｂｐｓの速度の信号とさ
れるようになっている。

この信号は、いわゆるスペクトル拡散変調によって変調
され、最長８０ｍ５ｅｃのバースト信号とされる。ここ
で、上記スペクトル拡散変調は、情報を擬像ランダムな
符号によって拡散し、元の情報信号よりもはるかに広い
帯域を使ってノイズのような信号とするものであり、多
チヤンネル通信、耐妨害通信、高精度測位に用いられて
いる。また、移動体１００の端末１０１からの送信周波
数は、１．６ＧＨｚとなっており、この時の出力は約５
０Ｗである。更に、上記移動体１００への情報は、１２
００　ｂｐｓの速度で送られるようになっており、４Ｃ
，Ｈｚ帯の周波数帯域が使われている。その他、ユーザ
ーセンタ１０３からのメツセージは、端末１０１のキー
ボードデイスプレィに表示されるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述したシステム２．Ｃにおける移動体１０
０の測位では、上述したようにロランＣを利用した測位
を行っているため、該測位の誤差が１〜数マイル程度も
存在し、該測位の精度が低いものとなっている。

このように、上記システム２．Ｃにおいては、高精度の
測位が出来ないため、衛星を利用した測位通信システム
によって、例えば、車両、船舶、航空機等の移動体に対
する運転、運行管理、進路誘導、衝突防止、遭難救助、
運輸、配送業務の効率向上化等を行おうとする昨今の要
請には充分に答えられないものとなっている。

そこで、本発明は、上述のような実情に鑑みて提案され
たものであり、現在のシステム２．Ｃのフォーマットに
おいて、高精度な移動体測位が可能な移動体測位システ
ムを提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段］本発明の移動体測位システムは、上述の目的を達成する
ために提案されたものであり、送信局からパケット番号
が付加された同期パケットを送信し、この送信された同
期パケットを、第１の衛星を介して受信局で受信すると
共に当該筒１の衛星を介して移動体でも受信し、上記移
動体は、上記同期パケットの受信タイミングから送信す
るまでの時間情報と上記同期パケットのパケット番号と
を付加したモービルユニット送信パケットを送信し、上
記受信局は、上記移動体からの第２の衛星を介して受信
された上記モービルユニ、ト送信バケ、トに付加された
情報と、上記送信局からの第１の衛星を介して受信され
た上記同期パケットの受信タイミングの情報とに基づい
て上記移動体の位置測定を行うようにしたものである。

［作用］本発明によれば、第１の衛星及び第２の衛星から送信局
と受信局までの距離は不変かつ既知であり、第１の衛星
を介した同期パケットを受信局と移動体の両方で受信す
ると共に、移動体から同期パケットの受信乃至送信まで
の時間情報と同期パケットのパケット番号とを付加した
パケットを第２の衛星を介して受信局に送ることで、受
信局では移動体と受信局での同期パケットの受信時間の
差が検出できるようになる。

〔実施例〕以下、本発明を適用した実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第１図は、本発明実施例の移動体測位システムの概念図
であり、第２回は本実施例システムにおける各部のタイ
ミングを示す図である。

この第１図に示す本実施例の移動体測位システムは、送
信局８からパケット番号（例えばｎ番目のパケットの場
合にはパケット番号＃ｎ、ｎは１゜２．３．・・・・）
が付加された同期パケツトＰｓ（第２図）を送信し、こ
の送信された同期パケットＰｓを静止衛星である第１の
衛星ｓ１を介して受信局６の受信ユニット７で受信する
と共に、該第１の衛星Ｓ１を介して例えばトランク等の
移動体４の端末５でも受信するようにしている。この時
、上記移動体４は、上記パケット番号＃ｎの同期パケッ
トＰｓを受信した受信タイミング（時刻１＋）から送信
するまでの時刻１．の時間情報Ｔｍ（第２図）と、上記
同期パケッ）Ｐｓのパケット番号＃ｎとを付加した移動
体送信パケット（モービルユニット送信パケット）Ｐｍ
を送信する。また、上記受信局６は、上記移動体４から
の第２の衛星としての例えば２つの静止術！Ｓ２．Ｓ３
を介して受信された上記モービルユニット送信パケット
（パケットＰ＠２及びＰ’＋３、ただし第２図ではＰｍ
３を省略）に付加されている情報（時間情報Ｔｍ及びパ
ケット番号＃ｎ）と、上記送信局８からの第１の衛星Ｓ
１を介して受信された上記同期パケットＰｓの受信タイ
ミング（同期パケットＰｓの受信時刻ｔ２、例えばモー
ビルユニット送信パケットＰＩａ２の受信時刻も４）の
情報（時間情報Ｔ　ｌ　を及びＴ１．　、但し第２図で
はＴ　ｌ　３を省略）とに基づいて上記移動体４の位置
測定を行うようにしたものである。

すなわち、この第１図に示す本実施例の移動体測位シス
テムは、端末（トランシーバ）５が設けられた例えばト
ラック等の移動体４と、固定地球局、いわゆるハブと呼
ばれる信号処理部７メツセージ処理及び位置計夏用のコ
ンピュータセンタ等を有する送信局８及び受信局６と、
上記移動体４と上記送信局８．受信局６との間の中継器
としての静止衛星である第１．第２の衛！Ｓｔ、Ｓ２及
びＳ３とで構成されるものである。

ここで、上記送信局８及び受信局６としては、それぞれ
異なる位置に配置された２つのオペレーションセンタ（
前述の第３図のオペレーションセンタ１０２）が用いら
れる。ただし、この送信局８と受信局６とを同一の場所
にある１つの送受信局としてもよい。

また、上記第１．第２の衛星５１．５２及びＳ３は、赤
道上空約３６０００ｋｍに打ち上げられた静止衛星であ
り、したがって、上記送信局８と衛星Ｓ１との間の距離
ｂ１、上記受信局６と衛星Ｓ１との間の距離ｂ２、上記
受信局６と衛星Ｓ２との間の距ｆｉＥ、上記受信局６と
衛星Ｓ３との間の距ｌＩＧ、衛星Ｓ２の位置の緯度Ｘ２
．経度ｙ２゜高度ｈｚ、衛星Ｓ３の位置の緯度ｘ３．経
度ｙ３．高度り、は、不変でありかつ既知のものである
。ここで、当該衛星Ｓ１は、上記送信局８からの電波を
中継して上記受信局６及び移動体４に送信するための衛
星であり、上記第２の衛星Ｓ２．Ｓ３は、上記移動体４
からの電波を中継して上記受信局６へ送信するための衛
星である。

更に、上記移動体４に搭載される端末（トランシーバ）
５は、送受信アンテナ、２．５ＧＨｚの受信機、１．６
ＧＨｚの送信機及びデータの入出力を行うキーボードデ
イスプレィ等で構成されるものである。

また、本実施例の移動体測位システムは、システム２．
Ｃのフォーマットが用いられるため、パケットデータ通
信が可能となっており、このパケットデータ通信は、前
述したスペクトル拡散信号によってなされている。

更に、本実施例においては、例えば１分に１度（周期は
正確でなくても良い）送信される毎にインクリメントさ
れるパケット番号を付加した同期パ、ケットがいわゆる
ブロードキャストアドレスを用いて送信局８から送られ
るようになっている。

このパケット番号が付加されることで、同期パケットの
１つ１つが識別可能となっている。

以下、本実施例システムにおける移動体４の測位の手順
を説明する。

先ず、上記送信局８からは、第２図に示すように、例え
ばパケット番号＃ｎの同期バケ７）ＰＳが、上記第１の
衛星Ｓ１に送信される。当該衛星Ｓ１は、受信した当該
同期パケットＰｓをそのまま地上に送信する。この衛星
Ｓ１からの送信電波は、上記受信局６の受信ユニット７
と上記移動体４の端末５とで受信される。この時、当該
受信局６と移動体４とは、地上の異なる位置にあり、ま
た当該衛星Ｓ１との間の距離も互いに異なるため、上記
パケット番号＃ｎの同期パケットＰＳの受信タイミング
がそれぞれ異なるようになる。

ここで、上記移動体４の端末５では、上記同期パケット
Ｐｓを受信すると、この同期バケン）ＰＳのパケット番
号＃ｎを記憶すると共に、いわゆるチップ（Ｃｈｉｐ）
をカウントするチップカウンタをリセントさせる。また
、該端末５では、該同期パケットＰＳ内のスペクトル拡
散信号に含まれるクロック信号（上記システム２．Ｃの
フォーマントにおける１、２８ＭＨｚのクロック信号）
を利用して、上記チップカウンタを動作させる。すなわ
ち、第２図に示すように、上記同期バケノ）Ｐｓの受信
タイミング（時刻１＋）で、該チップカウンタをリセツ
トさせてカウント動作を開始させる。その後、この移動
体４から上記第２の衛星３２．Ｓ３に向けてモービルユ
ニット送信パケ・ノｌ−Ｐｍを送信する。この時、該移
動体４から送信されるモビルユニ７）送信パケットＰｍ
には、上記同期パケットのパケット番号＃ｎと、上記時
間情報Ｔｍとしての上記受信タイミングの時刻ｔ１から
送信タイミングの時刻Ｌ２までの間の上記チップカウン
タのカウント値とが付加される。該移動体４からのモー
ビルユニット送信パケツトＰｍが、上記衛星Ｓ２を介し
たモービルユニット送信パケットＰ＋ｗ２と、上記衛星
Ｓ３を介したモービルユニット送信パケツトＰＩＩ３と
が受信局７で受信される。

一方、上記受信局６においても、上記同期パケットＰｓ
のパケット番号＃ｎの記録と共に、当該パケット番号＃
ｎの同期パケットＰＳの受信タイミング（時刻も、）で
、該受信局６におけるチップカウンタのカウント値の記
録が行われる。その後、この受信局６では、上記衛星Ｓ
２を経由した上記モービルユニット送信パケツトｐＨ２
と、衛星Ｓ３を経由した上記モービルユニット送信パケ
ッ）Ｐｎ３とが受信される。すなわち、上記衛星Ｓ２を
経由したモービルユニット送信パケットＰｍ２の場合に
ついて説明すると、第２図に示すように、該受信局６で
は、上記同期パケノ）Ｐｓの受信タイミング（時刻ＵＳ
）におけるチップカウント値と、上記モービルユニット
送信パケツトＰＩＩ２の受信タイミング（時刻ｔａ）に
おけるチップカウント値とから、上記時間情報Ｔε２（
時刻ｔ３から時刻Ｌ４までの間のチップカウント値）が
求められて記録される。これにより、上記時間情報Ｔｆ
。

から上記時間情報Ｔｍを減算することで、上記移動体４
での上記パケット番号＃ｎの同期パケットＰｓの受信時
刻と、上記受信局６での該同期パケットＰｓの受信時刻
との差の時間が求められるようになる。上記衛星Ｓ３か
らのモービルユニット送信パケツトＰｍ３においても同
様にして時間情報Ｔ　ｌ　３を求める。

また、当該受信局６では、上記パケット番号＃ｎの同期
パケットＰｓの受信タイミングにおけるカウント値のみ
ならず、この同期パケットＰＳよりも過去のいくつかの
同期パケットからのカウント値をも同時に記録しておく
ようにしている。これは、上記移動体４が、最新の上記
パケツト番号＃ｎの同期パケットＰｓを受信し損なった
場合に、当該移動体４からは、この同期パケツトＰＳの
例えば１つ前の同期パケットにおけるタイミングを知ら
せてくるようになるからである。このような場合に、上
記受信局６に記録されている例えば１つ前の同期パケッ
トにおけるタイミング情報と、この移動体４からの１つ
前の同期パケットのタイミング情報とを用いることで、
測位を行うことができるようになる。

更に、上記受信局６においては、送信局８との信号同期
化が必要となる。これは受信局６が送信局８から時間差
を測定するための上記クロックとタイミングとを直接も
らえない場合にそれを補うためである。したがって、上
記送信局８と受信局６が同一の場所にある場合は、この
同期化は不要である。

上述のようなことから、該２つの第２の衛星Ｓ２．５３
を用いることにより、２つの時間情報Ｔ１、、Ｔｌ、の
測定データが得られるようになる。

更に、上述したように、衛星Ｓ２と３３の位置は既に知
られており、例えば上記衛星Ｓ２の位置はＤ　（Ｘｚ、
　）’ｚ、　ｈｚ　）で表すことができ、また例えば上
記衛星Ｓ３の位置はＦ　（Ｘ３．）’ｓ、ｈｘ　）で表
すことができる。ただし、Ｘｚ、Ｘ３は緯度、ｙ２Ｙゴ
は経度、ｈｚ、ｈｉは高度である。この時、上記移動体
４の位置をＣ（ｘ、　　ｙ、　　ｈ）とすると、上記移
動体４と衛星Ｓ２及びＳ３との間の伝播時間（時間情報
Ｔｆ、及びＴｌ３）との関係は、Ｔ　ｌ　ｚ＝ｃ（ｘ、
ｙ、ｈ）＋Ｄ（ｘｚ、）’ｆ、ｈｚ）＋Ｅ−Ｂ　　　　
　（１）Ｔｌ　、＝Ｃ（ｘ、ｙ、ｈ）＋Ｆ（ｘｓ、Ｖ：
＋、ｈ＊）＋Ｇ−Ｂ　　　　　　　　　（２）となる、
ここで、この時間情報Ｔ１．、Ｔｌ、と、衛星Ｓ２の位
置Ｄ　（ｘｉ、　Ｖｚ、　ｈｔ　）と、衛星Ｓ３の位置
Ｆ　（Ｘｚ、ｙｓ、ｈｚ　）と、第１の衛星Ｓ１を介し
た送信局８と受信局６との距離Ｂ（すなわちす、＋ｂ、
）と、受信局６から衛星Ｓ２までの距離Ｅと、受信局６
から衛星Ｓ３までの距ＭＧとが分かっている。また、上
記移動体４での高度ｈ４は、地勢図より、ｈａ　＝Ｈ（ｘ、　　ｙ）　　　　　　　　　　（３）
で表せる。

したがって、上記移動体４の位置における未知数ｘ、　
　ｙ、　　ｈは、上記（１）　、　（２）　、　（３）
弐の３つの方程式から求めることができるようになる。

また、本実施例では、第２の衛星として、衛星Ｓ２．Ｓ
３の２つを用いたが、該第２の衛星を３つ用いるように
すると、上記（３）式の代わりに、該３つ目の衛星にお
ける上記衛星Ｓ２　　Ｓ３での（１）　、　（２）式と
同様の時間情報の式を用いることができるようになり、
これにより上記（３）式を用いなくとも移動体４の測位
が可能となる。この場合の当該３つ目の衛星の場合も、
緯度、経度、高度及び受信局６までの距離は予め求めて
おくことになる。

上述したように、本実施例の移動体測位システムにおい
ては、送信局８からパケット番号（例えばパケット番号
＃ｎ）が付加された同期パケットＰｓを送信し、該送信
された同期パケットＰＳを第１の衛星Ｓ１を介して受信
局６で受信すると共に、該衛星Ｓ１を介して移動体４の
端末５でも受信し、上記移動体４は、上記パケット番号
＃ｎの同期パケットＰＳを受信した受信タイミング（時
刻Ｌ１）から送信するまでの時刻Ｌ２の時間情報Ｔｍと
、上記同期パケットＰＳのパケット番号＃ｎとを付加し
たモービルユニット送信パケットＰｍを送信し、上記受
信局６は、上記移動体４からの第２の衛星の２つの衛ｆ
ｆ１ｓ２．５３を介して受信されたモービルユニット送
信パケットＰＩＩ２及び２Ｍ３に付加された情報（時間
情報Ｔｍ、パケット番号＃ｎ）と、上記送信局８からの
衛星Ｓ１を介して受信された上記同期パケットＰｓの受
信タイミングの時間情報Ｔ　ｌ　２．　Ｔ　Ｅ　３　と
に基づいて上記移動体４の位置測定を行うようにしたこ
とにより、現在のシステム２．Ｃのフォーマットにおい
ても、高精度な移動体測位が可能となっている。

〔発明の効果〕

本発明の移動体測位システムにおいては、送信局からパ
ケット番号が付加された同期パケットを送信し、この同
期パケットを、第１の衛星を介して受信局で受信すると
共に第１の衛星を介して移動体でも受信し、移動体は、
同期パケットを受信した受信タイミングから送信するま
での時間情報と、同期パケットのパケット番号とを付加
した移動体送信パケットを送信し、受信局は、移動体か
らの第２の衛星を介して受信された移動体送信パケット
に付加された情報と、送信局からの第１の衛星を介して
受信された同期パケットの受信タイミングの情報とに基
づいて移動体の位置測定を行うようにしたことにより、
従来のシステム２．Ｃのフォーマットのシステムを用い
て、高精度の移動体測位を可能としている。

このように、本発明の移動体測位システムを用いれば、
高精度の移動体測位が可能であるため、例えば、車両、
船舶、航空機等の移動体に対する運転、運行管理、進路
誘導、衝突防止、遭難救助、運輸、配送業務の効率向上
化等を行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の移動体測位システムの概念図、
第２図は本実施例ソステムにおける各部のタイミングを
説明するための図、第３メはシステム２．Ｃのフォーマ
ットが通用される従来のシステムの概念図である。Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３・・・・・・・・・・衛星４・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・移動体５・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・端末
６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
受信局７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・受信ユニット８・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・送信局特許出願人　　　　ソニー株
式会社

Claims

【特許請求の範囲】　送信局からパケツト番号が付加された同期パケツトを
送信し、この送信された同期パケットを、第１の衛星を介して受
信局で受信すると共に当該第１の衛星を介して移動体で
も受信し、上記移動体は、上記同期パケツトの受信タイミングから
送信するまでの時間情報と上記同期パケットのパケツト
番号とを付加した移動体送信パケットを送信し、上記受信局は、上記移動体からの第２の衛星を介して受
信された上記移動体送信パケットに付加された情報と、
上記送信局からの第１の衛星を介して受信された上記同
期パケットの受信タイミングの情報とに基づいて上記移
動体の位置測定を行うようにしたことを特徴とする移動
体測位システム。