JPH05333131A - 位置測定用受信装置 - Google Patents

位置測定用受信装置

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JPH05333131A
JPH05333131A JP13859692A JP13859692A JPH05333131A JP H05333131 A JPH05333131 A JP H05333131A JP 13859692 A JP13859692 A JP 13859692A JP 13859692 A JP13859692 A JP 13859692A JP H05333131 A JPH05333131 A JP H05333131A
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JP
Japan
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data
positioning
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Application number
JP13859692A
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English (en)
Inventor
Noboru Yamaoka
登 山岡
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Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】測位点に対する信頼性を向上させることができ
る位置測定用受信装置を提供すること。 【構成】移動体に設けられて、複数のGPS衛星からの
電波を選択的に捕捉して移動体の位置、走行速度および
方位を測定する位置測定用受信装置において、測位に用
いる複数のGPS衛星からの信号に基づいて測定された
移動体の現在位置データを出力する位置測定部3と、測
位に用いる複数のGPS衛星の組み合わせに基づき、移
動体の現在位置を中心とした測位誤差分布円表示のため
のデータを演算する測位誤差分布円演算部5と、移動体
の現在位置データおよび測位誤差分布円表示のためのデ
ータに基づいて測位点および移動体の現在位置を中心と
した測位誤差分布円を表示する表示部7とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、位置測定用受信装置に
関し、一層詳細には、移動体に搭載され、GPS衛星か
らの電波を受信して当該移動体の位置、走行速度および
方位を測定し、表示等をするための位置測定用受信装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】複数個のGPS衛星からの電波を受信し
て、船舶や航空機のような時々刻々移動する移動体の現
在位置、走行速度および方位等を確認乃至決定するため
に、最近、GPS(Global Positioning System )を用
いた位置測定用受信装置の有用性が注目を浴びている。
【0003】この位置測定用受信装置は、 全世界でいつでも連続して利用できる、 位置、走行速度および方位の測定精度が他の測位シ
ステムと比較して極めて高い、 利用者数に制限がない 等の特徴を備えている。
【0004】一般的に、位置測定用受信装置は3個以上
のGPS衛星からの電波を利用する。これらのGPS衛
星には各々高精度の原子時計等が搭載されているが、一
方、受信側ではこのような高価な時計装置は装備されて
はいない。従って、受信側の時計情報には時計オフセッ
トが出てくる。そこで、受信側では複数個のGPS衛星
からの電波を同時に受信し、各GPS衛星と受信点との
間の位置測定用受信装置の時計オフセットを含んだ擬似
距離データと各受信GPS衛星の位置データにより受信
点の位置等を算出する。
【0005】ところで、従来の位置測定用受信装置は、
最良の位置測定精度が得られるように、常時現在の可視
GPS衛星中から4つのGPS衛星の組み合わせでGD
OP(GPS衛星の幾何学的配置による精度劣化)値を
計算し、この値が最良となるGPS衛星の組み合わせを
見つけ出して、それらのGPS衛星からの電波の受信を
行って位置測定している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、現在GPSシ
ステムで計画されている打ち上げGPS衛星が全て打ち
上げられていないため、上空に存在するGPS衛星数が
少ない時間帯もある。このために現在上空に存在する複
数の可視GPS衛星(4個以上)から測位に用いる複数
(3〜4個)のGPS衛星の組み合わせで測位精度の評
価関数としたGDOP値を算出した場合、GDOP値が
大きく変化する。これは、GPS測位における測定精度
が大きく変化することであり、測位位置の誤差分布も大
きく変化する。
【0007】しかるに、現在GPSシステムで測定して
いる位置の誤差はGDOP値のみで判定している。しか
し、上記の如く測定精度が大きく変化するため、測位点
に対する信頼性を低下させるとともに、測位誤差分布を
具体的な形で判断できない問題があった。
【0008】本発明はこのような欠点を解決するために
なされたもので、測位誤差分布を具体的な形で表示する
ことにより、測位点に対する信頼性を増大させることが
できる位置測定用受信装置を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の位置測定用受信
装置は、移動体に設けられて、移動体に設けられて、複
数個のGPS衛星からの電波を選択的に捕捉して移動体
の位置、走行速度および方位を測定する位置測定用受信
装置において、測位に用いる複数のGPS衛星からの信
号に基づき移動体の現在位置を測定し、測定した移動体
の現在位置に対応する現在位置データを出力する位置測
定手段と、測位に用いる複数のGPS衛星の組み合わせ
に基づき、移動体の現在位置を中心とした測位誤差分布
円表示のためのデータを演算する測位誤差分布円演算手
段と、測位誤差分布円演算手段により演算されたデータ
および位置測定手段から出力された現在位置データを受
けて移動体の現在位置を中心とした測位誤差分布円と現
在位置データに基づく測位点とを表示する表示手段と、
を有することを特徴とする。
【0010】また、表示手段は所定時間毎に移動体の現
在位置を中心とした測位誤差分布円と測位点とを表示す
るようにしてもよい。
【0011】
【作用】本発明の位置測定用受信装置によれば、移動体
の現在位置データが位置測定手段により測位され、かつ
測位に用いる複数のGPS衛星の組み合わせに基づき移
動体の現在位置を中心とした測位誤差分布円表示のため
のデータが測位誤差分布円演算手段によって演算され、
演算された測位誤差分布円表示のためのデータに基づい
て現在位置を中心とした測位誤差分布円と測位位置デー
タに基づく測位点とが表示手段に表示される。したがっ
て、表示手段に表示された測位点と共に移動体の現在位
置を中心とした測位誤差分布円により誤差分布傾向が判
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。図1
は本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
【0013】本実施例の位置測定用受信装置は、移動体
に設けられて、上空に存在する複数のGPS衛星からの
電波を受信し、移動体の位置、走行速度および方位を測
定して出力するものである。本実施例の位置測定用受信
装置にはGPS衛星電波受信用アンテナ1、受信用アン
テナ1からの信号を受信する受信部2、受信部2からの
出力に基づいて移動体の現在位置の測位を行い移動体の
現在位置データを出力する位置測定部3、位置測定部3
から出力される移動体の現在位置データ、GPS衛星の
軌道歴データおよびGPS衛星の現在位置データを受け
てGPS衛星の組み合わせに基づくGDOP値データを
演算するGDOP値演算部4、前記移動体の現在位置デ
ータ、GPS衛星の軌道歴データおよびGPS衛星の現
在位置データを受けてGPS衛星の組み合わせに基づき
移動体の現在位置を中心とした測位誤差分布円表示のた
めの誤差分布円データを演算する測位誤差分布円演算部
5を備えている。
【0014】本実施例の位置測定用受信装置はさらに、
測位誤差分布円の表示時間間隔指示信号および表示時間
間隔指示信号を出力する外部データ入力部9、移動体の
現在位置データ、GDOP値データ、誤差分布円データ
および外部データ入力部9からの信号を受けて表示のた
めのデータ処理を行う測位データ出力処理部6、測位デ
ータ出力処理部6からの出力を受けてデータ表示および
誤差分布円を表示する表示部7、測位データ出力処理部
6からの出力を外部へ送出する外部データ送出部8を備
えている。
【0015】次に、その動作について説明する。GPS
衛星電波受信用アンテナ1は上空に存在する複数のGP
S衛星からの電波を受信し、受信部2は複数のGPS衛
星からの電波を追尾し、測位に必要なデータを収集し、
受信部2から位置測定部3へ送出される。位置測定部3
では、受信部2から送出されたデータを用いて移動体の
現在位置、走行速度および方位が測定される。位置測定
部3で測定された移動体の現在位置データは、測位デー
タ出力処理部6に送出される。
【0016】また、位置測定部3から移動体の現在位置
データ、GPS衛星の現在の測位に用いる複数(3〜4
個)のGPS衛星の配置を現す軌道歴データおよび現在
位置データがGDOP値演算部4と測位誤差分布円演算
部5とに送出される。GDOP値演算部4では、位置測
定部3から出力された移動体の現在位置データ、GPS
衛星の軌道歴データおよびGPS衛星の現在位置データ
をもとにGPS衛星の組み合わせに基づくGDOP値デ
ータが計算され、測位データ出力処理部6に送出され
る。
【0017】測位誤差分布円演算部5では位置測定部3
から出力された移動体の現在位置データ、GPS衛星の
軌道歴データおよびGPS衛星の現在位置データをもと
に測位誤差分布円の長軸、短軸、長軸の傾斜角の各デー
タが計算され、測位データ出力処理部6へ送出される。
測位データ出力処理部6では、位置測定部3から出力さ
れた移動体の現在位置データ、GDOP値演算部4から
出力されたGPS衛星の組み合わせによるGDOP値デ
ータおよび測位誤差分布円演算部5から出力された測位
誤差分布円の長軸、短軸、長軸の傾斜角の各データに表
示するための処理をして、表示するための処理がなされ
たデータを外部データ入力部9から入力された表示時間
間隔指示信号に基づく時間間隔で表示部7および外部デ
ータ送出部8へ送出する。
【0018】測位データ出力処理部6からのデータを受
けた表示部7にて移動体の現在位置を中心とした測位誤
差分布円および移動体の現在位置データに基づく測位点
が表示部7上でプロットされ、測位点とともに予想され
る誤差分布傾向を示す楕円が表示される。したがって、
表示された楕円、すなわち、測位誤差分布円から測位点
に対する誤差が判り、測位の信頼性を増大させることが
できる。
【0019】次にGDOP値演算部4および測位誤差分
布円演算部5によるGDOP値データおよび測位誤差分
布円データの演算について説明する。なお、GDOP値
データおよび測位誤差分布円データは下記のように求め
る。
【0020】GPSにおける位置決定は、観測点の概略
位置と被測定量である各GPS衛星からの擬似距離を用
いて以下のように逐次近似法によりなされる。すなわ
ち、i番目のGPS衛星からの擬似距離の補正値Δri
を概略位置の補正値Δxi、Δyi、Δziと時計のず
れによる擬似距離のバイアス誤差sを用いて、
【0021】
【数1】
【0022】で表す。
【0023】∂ri/∂x、∂ri/∂y、∂ri/∂
zは観測点からの各衛星iに向かうベクトルのx、y、
z方向成分(方向余弦)に相当し、これらをLi、m
i、niで表すことにする。
【0024】(1)式を4個のGPS衛星に適用し、行
列の形に書き直すと、
【0025】
【数2】
【0026】で表される。
【0027】ここで、
【0028】
【数3】
【0029】とおくと、(2)式は
【0030】
【数4】
【0031】で表されて、概略位置の補正値δXが最小
となる擬似距離の値を逐次的に修正して測定点の位置が
求められる。
【0032】δXの収束値はゼロを中心とする真の位置
からの偏位を示しているので、これにδXの転置行列δ
T を掛けることにより、x、y、z方向への分散が求
められる。これを式で表すと、
【0033】
【数5】
【0034】となる。ここでδR・δRT は擬似距離測
定における誤差の分散であるから、(AT A)-1は擬似
距離測定誤差の測位誤差への拡大係数と考えることがで
きる。
【0035】GDOPは共分散行列と呼ばれるこの行列
(AT A)-1を各要素としてσjkを用いて
【0036】
【数6】
【0037】のように表すと
【0038】
【数7】
【0039】であり、上記の演算がGDOP値演算部4
によって行われ、GDOP値データが演算される。
【0040】(7)式からGDOP値は各方向への誤差
拡大係数をまとめたRSS(Root Sum Squrare)値であ
ることが判る。ここで、x、y、z軸をそれぞれ観測点
を中心とする緯度、経度、高度方向の座標に変換するこ
とにより行列Aは観測点からGPS衛星を臨む仰角と方
位角から求めることができる。
【0041】この行列Aを用いて(AT A) -1を算出す
ることにより(6)式のσxyは経度方向、σyyは緯
度方向、σzzは高度方向への擬似距離測定誤差の標準
偏差σoの拡大の倍数となる。なお、標準偏差σoは前
記GPS衛星に対して共通であるものとする。また、σ
jk=σkj(j≠k)を用いてj−k間の相関係数ρ
jkは、
【0042】
【数8】
【0043】のように決定される。
【0044】一般に2つの確率変数x′、y′がそれぞ
れ正規分布に従う誤差を持ち、それぞれの標準偏差をσ
x、σy、相関関数をρxyとすると、確率分布が一定
の曲線は楕円となり、x−y平面において、
【0045】
【数9】
【0046】となる。この楕円を共分散楕円という。
【0047】ここでCの平方根は楕円の軸の長さに比例
するが、この楕円の内側に確率変数x′、y′を観測す
る確率PはCの関数でP=1−exp(−C/2)とな
る。
【0048】但し、相関係数ρxyは
【0049】
【数10】
【0050】で与えられる。
【0051】GPS衛星の配置により得られる共分散行
列から共分散楕円を描くには(9)式に σx=σxxσo σy=σyyσo および(8)式から得られるρxyを代入すればよい。
測位誤差分布円演算部5では上記の演算が行われると共
に、(9)式の共分散楕円式から測位誤差分布円の長
軸、短軸および長軸の傾斜角データが演算される。
【0052】上記の如く演算されたGDOP値データは
外部データ入力部9からの信号で指定された時間間隔毎
に測位データ出力処理部6から出力されて、表示部7で
GDOP値データが表示される。また上記の如く演算さ
れた測位誤差分布円の長軸、短軸および長軸の傾斜角デ
ータは測位データ出力処理部6で図形表示のためのデー
タ処理がなされ、表示のための処理がなされたデータが
外部データ入力部9からの信号で指定された時間間隔毎
に表示部7に出力されて、表示部7において現在位置を
中心とした測位誤差分布円が表示される。したがって表
示された測位誤差分布円からGPS衛星の配置により測
位に予想される誤差の傾向が判ることになる。
【0053】なお、上記した実施例において外部データ
入力部9からの信号に基づいて所定時間間隔にて表示部
7で表示を行わせる場合を例示したが、常時表示部7で
表示させてもよい。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置測定
用受信装置によれば、測位に使用するためのGPS衛星
の組み合わせに基づき、移動体の現在位置を中心とした
測位誤差分布円が測位点と共に表示部に表示されるた
め、GPS衛星の配置に基づく測位点に対する誤差の傾
向が判り、測位点に対する信頼性を向上させることがで
きる効果がある。
【0055】また、測位に使用するGPS衛星の組み合
わせを変更した場合においても、GPS衛星の組み合わ
せを変更する前から連続して移動体の現在位置を中心と
した測位誤差分布円と測位点とが表示されるため、測位
に予想される誤差の傾向が連続的に判り、測位点に対す
る信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1…アンテナ 2…受信部 3…位置測定部 4…GDOP値演算部 5…測位誤差分布円演算部 6…測位データ出力処理部 7…表示部 8…外部データ送出部 9…外部データ入力部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動体に設けられて、複数個のGPS衛星
    からの電波を選択的に捕捉して移動体の位置、走行速度
    および方位を測定する位置測定用受信装置において、 測位に用いる複数のGPS衛星からの信号に基づき移動
    体の現在位置を測定し、測定した移動体の現在位置に対
    応する現在位置データを出力する位置測定手段と、 測位に用いる複数のGPS衛星の組み合わせに基づき、
    移動体の現在位置を中心とした測位誤差分布円表示のた
    めのデータを演算する測位誤差分布円演算手段と、 測位誤差分布円演算手段により演算されたデータおよび
    位置測定手段から出力された現在位置データを受けて移
    動体の現在位置を中心とした測位誤差分布円と現在位置
    データに基づく測位点とを表示する表示手段と、 を有することを特徴とする位置測定用受信装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の位置測定用受信装置におい
    て、表示手段は所定時間毎に移動体の現在位置を中心と
    した測位誤差分布円と測位点とを表示することを特徴と
    する位置測定用受信装置。
JP13859692A 1992-05-29 1992-05-29 位置測定用受信装置 Pending JPH05333131A (ja)

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JP13859692A JPH05333131A (ja) 1992-05-29 1992-05-29 位置測定用受信装置

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JP13859692A JPH05333131A (ja) 1992-05-29 1992-05-29 位置測定用受信装置

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JPH05333131A true JPH05333131A (ja) 1993-12-17

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003215228A (ja) * 2002-01-23 2003-07-30 Hitachi Ltd 位置表示機能付き移動端末装置及び位置表示方法
JP2009204602A (ja) * 2008-01-31 2009-09-10 Victor Co Of Japan Ltd 変換係数の導出方法およびナビゲーション装置

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