JPH06265626A - 測位システムおよび測位方法 - Google Patents
測位システムおよび測位方法Info
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- JPH06265626A JPH06265626A JP5265693A JP5265693A JPH06265626A JP H06265626 A JPH06265626 A JP H06265626A JP 5265693 A JP5265693 A JP 5265693A JP 5265693 A JP5265693 A JP 5265693A JP H06265626 A JPH06265626 A JP H06265626A
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- Japan
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- satellites
- satellite
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測位演算に用いる衛星の組合せの中から、最
も精度良く位置を測定できる衛星の組合せを選択し、測
位精度を向上する測位システムと測位方法を提供するこ
とにある。 【構成】 ＧＰＳ衛星１からの信号を受信する受信手段
と、所望の軸について最も精度劣化係数値の小さい衛星
の組合せによって測位を行い、その中から精度の良い軸
成分の座標のみを抽出し、それらの組合せをもって測位
結果とする測位方法をプログラムとして記憶する記憶手
段と、そのプログラムによって測位結果を算出する演算
手段と、前記結果を表示する表示手段と、測位座標系を
入力する入力手段とから構成される。 【効果】 所望の座標系について、最も精度劣化係数の
値の小さい衛星の組合せによって測位を行い、その中か
ら該当する精度の良い軸成分の座標のみを抽出し、それ
らの組合せをもって測位結果とするため、移動体の位置
を精度良く求めることができる。
も精度良く位置を測定できる衛星の組合せを選択し、測
位精度を向上する測位システムと測位方法を提供するこ
とにある。 【構成】 ＧＰＳ衛星１からの信号を受信する受信手段
と、所望の軸について最も精度劣化係数値の小さい衛星
の組合せによって測位を行い、その中から精度の良い軸
成分の座標のみを抽出し、それらの組合せをもって測位
結果とする測位方法をプログラムとして記憶する記憶手
段と、そのプログラムによって測位結果を算出する演算
手段と、前記結果を表示する表示手段と、測位座標系を
入力する入力手段とから構成される。 【効果】 所望の座標系について、最も精度劣化係数の
値の小さい衛星の組合せによって測位を行い、その中か
ら該当する精度の良い軸成分の座標のみを抽出し、それ
らの組合せをもって測位結果とするため、移動体の位置
を精度良く求めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全世界測位システム
（ＧＰＳ：グロ−バルポジショニングシステム）衛星か
らの信号を受信することにより、移動体の位置を測定す
る際に、衛星の組合せの選択により測位精度を向上す
る、測位システムと測位方法に関するものである。
（ＧＰＳ：グロ−バルポジショニングシステム）衛星か
らの信号を受信することにより、移動体の位置を測定す
る際に、衛星の組合せの選択により測位精度を向上す
る、測位システムと測位方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ＧＰＳ衛星からの信号を受信
して測位を行うＧＰＳ受信機が知られている。
して測位を行うＧＰＳ受信機が知られている。
【０００３】例えば、特開平３−１５６３９５号公報が
示すように、ＧＰＳ受信機は、信号を受信することがで
きた衛星の中から、３個あるいは４個の衛星の信号を使
用して電波の伝搬遅延時間、軌道情報等から移動体の位
置を計算する。
示すように、ＧＰＳ受信機は、信号を受信することがで
きた衛星の中から、３個あるいは４個の衛星の信号を使
用して電波の伝搬遅延時間、軌道情報等から移動体の位
置を計算する。
【０００４】この時、複数の衛星の中から、いずれの３
個あるいは４個の衛星デ−タを、演算に使用するかによ
って測位の精度が大きく変化する。このため、まず、幾
何学的な精度劣化係数(GDOP：Giometrical Dilution Of
Precision)や、水平面内の位置決定の精度劣化係数(HD
OP:Horizontal Dilution Of Precison)を算出してい
た。次に、その値の大小によって、衛星の組合せ中から
最良の組合せを選びだし、位置測定のデ-タとして使用
していた。DOPの値が大きいときには、測定精度が低い
と評価される。
個あるいは４個の衛星デ−タを、演算に使用するかによ
って測位の精度が大きく変化する。このため、まず、幾
何学的な精度劣化係数(GDOP：Giometrical Dilution Of
Precision)や、水平面内の位置決定の精度劣化係数(HD
OP:Horizontal Dilution Of Precison)を算出してい
た。次に、その値の大小によって、衛星の組合せ中から
最良の組合せを選びだし、位置測定のデ-タとして使用
していた。DOPの値が大きいときには、測定精度が低い
と評価される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
方法は、精度劣化の指標として、GDOPやHDOPを用いた場
合の最良値を求めるための方法であった。
方法は、精度劣化の指標として、GDOPやHDOPを用いた場
合の最良値を求めるための方法であった。
【０００６】例えば、測定位置を原点にとり、水平面を
ＸＹ平面、Ｚ軸を鉛直方向に取った３次元座標系におい
て、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸各々個別の方向に関する精度劣化につ
いては、必ずしも、最小値を得ることはなかった。つま
り、上記３次元座標系の各軸に関して、最良の精度で位
置情報を得ることはできなかった。また、同様に、ある
特定の軸についてのみ、最良の精度を必要とする利用者
にとって、従来の方法は、不十分なものであった。
ＸＹ平面、Ｚ軸を鉛直方向に取った３次元座標系におい
て、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸各々個別の方向に関する精度劣化につ
いては、必ずしも、最小値を得ることはなかった。つま
り、上記３次元座標系の各軸に関して、最良の精度で位
置情報を得ることはできなかった。また、同様に、ある
特定の軸についてのみ、最良の精度を必要とする利用者
にとって、従来の方法は、不十分なものであった。
【０００７】本発明の目的は、測位演算に用いる衛星の
組合せの中から、特定の次元の軸方向において、精度劣
化係数を最小にできる、つまり、最も精度良く位置を測
定できる衛星の組合せを選択し、測位精度を向上するこ
とができる、測位システムおよび測位方法を提供するこ
とにある。
組合せの中から、特定の次元の軸方向において、精度劣
化係数を最小にできる、つまり、最も精度良く位置を測
定できる衛星の組合せを選択し、測位精度を向上するこ
とができる、測位システムおよび測位方法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、衛星の位置
情報と、衛星から送信される信号の伝搬遅延情報から移
動体の位置を測定する単独測位システムにおいて、衛星
からの電波を受信・復調し、デジタル信号に変換する受
信手段と、移動体位置の測定座標系の設定をする入力手
段と、同一時刻に受信可能なすべての衛星の、幾何学的
配置の組合せ毎に位置情報を算出する手段と、算出され
た複数の位置情報の中から、測定座標系の軸方向毎の精
度劣化係数が最小となる位置情報を、各軸毎に選択する
手段と、選択された各軸方向における座標成分だけを抽
出し、組み合わせた位置情報を求める手段と、得られた
位置情報を測位結果として出力する表示手段とを備える
ことを特徴とする測位システムによって達成できる。
情報と、衛星から送信される信号の伝搬遅延情報から移
動体の位置を測定する単独測位システムにおいて、衛星
からの電波を受信・復調し、デジタル信号に変換する受
信手段と、移動体位置の測定座標系の設定をする入力手
段と、同一時刻に受信可能なすべての衛星の、幾何学的
配置の組合せ毎に位置情報を算出する手段と、算出され
た複数の位置情報の中から、測定座標系の軸方向毎の精
度劣化係数が最小となる位置情報を、各軸毎に選択する
手段と、選択された各軸方向における座標成分だけを抽
出し、組み合わせた位置情報を求める手段と、得られた
位置情報を測位結果として出力する表示手段とを備える
ことを特徴とする測位システムによって達成できる。
【０００９】あるいは、衛星の位置情報と、衛星から送
信される信号の伝搬遅延時間と、既知の位置に設置され
た基準局から送信される誤差情報とから、移動体の位置
を測定する相対測位システムにおいて、衛星および基準
局からの電波を受信・復調し、デジタル信号に変換する
受信手段と、移動体位置の測定座標系の設定をする入力
手段と、同一時刻に受信可能なすべての衛星の、幾何学
的配置の組合せ毎に位置情報を算出する手段と、算出さ
れた複数の位置情報の中から、測定座標系の軸方向毎の
精度劣化係数が最小となる位置情報を、各軸毎に選択す
る手段と、選択された位置情報を基準局からの誤差情報
をもとに補正する手段と、補正された各軸方向における
座標成分だけを抽出し、組み合わせた位置情報を求める
手段と、得られた位置情報を測位結果として出力する表
示手段とを備えることを特徴とする測位システムによっ
て、上記目的は、達成できる。
信される信号の伝搬遅延時間と、既知の位置に設置され
た基準局から送信される誤差情報とから、移動体の位置
を測定する相対測位システムにおいて、衛星および基準
局からの電波を受信・復調し、デジタル信号に変換する
受信手段と、移動体位置の測定座標系の設定をする入力
手段と、同一時刻に受信可能なすべての衛星の、幾何学
的配置の組合せ毎に位置情報を算出する手段と、算出さ
れた複数の位置情報の中から、測定座標系の軸方向毎の
精度劣化係数が最小となる位置情報を、各軸毎に選択す
る手段と、選択された位置情報を基準局からの誤差情報
をもとに補正する手段と、補正された各軸方向における
座標成分だけを抽出し、組み合わせた位置情報を求める
手段と、得られた位置情報を測位結果として出力する表
示手段とを備えることを特徴とする測位システムによっ
て、上記目的は、達成できる。
【００１０】また、上記目的は、以下の方法によって達
成される。
成される。
【００１１】衛星自身が、送信する軌道情報や時間情報
等をもとに、観測地点から見上げた天空に配置されてい
る衛星の組合せの中から、Ｘ軸方向のDOP値（以下XDOP
とする)を最も小さくする組合せXDOPmin、Ｙ軸方向のDO
P値（以下YDOPとする)を最も小さくする組合せYDOPmi
n、Ｚ軸方向のDOP値（以下VDOPとする)を最も小さくす
る組合せVDOPminを選択する。
等をもとに、観測地点から見上げた天空に配置されてい
る衛星の組合せの中から、Ｘ軸方向のDOP値（以下XDOP
とする)を最も小さくする組合せXDOPmin、Ｙ軸方向のDO
P値（以下YDOPとする)を最も小さくする組合せYDOPmi
n、Ｚ軸方向のDOP値（以下VDOPとする)を最も小さくす
る組合せVDOPminを選択する。
【００１２】ここで、例えば、ＸＹ平面は、測定位置を
原点に取ったときの水平面で、Ｚ軸は鉛直方向とする。
しかし、座標系が任意のものでも、本発明の主たる作用
は同様となる。
原点に取ったときの水平面で、Ｚ軸は鉛直方向とする。
しかし、座標系が任意のものでも、本発明の主たる作用
は同様となる。
【００１３】
【作用】最初に、精度劣化係数ＤＯＰについて説明す
る。ここで、観測地点を中心とした単位球を想定し、そ
の球面上に現実の衛星のみえる方向にＧＰＳ衛星を配置
しなおすものとする。今、観測可能な４個の衛星を互い
に結んでできる４面体を考えると、この体積が大きいほ
ど、位置の測定精度は向上する。
る。ここで、観測地点を中心とした単位球を想定し、そ
の球面上に現実の衛星のみえる方向にＧＰＳ衛星を配置
しなおすものとする。今、観測可能な４個の衛星を互い
に結んでできる４面体を考えると、この体積が大きいほ
ど、位置の測定精度は向上する。
【００１４】観測地点から各衛星に向けた単位ベクトル
の直交３成分と時間を示すスカラ値１成分からなる行列
Ｇｕを作り、それにＧｕの転値行列ＧｕTを掛けたもの
の逆行列、つまり（ＧｕTＧｕ）~ 1を求める。これは、
衛星配置の重み係数行列と呼ばれ、この行列の対角要素
の和の平方根として、幾何学的精度劣化係数ＧＤＯＰが
以下のように定義される。
の直交３成分と時間を示すスカラ値１成分からなる行列
Ｇｕを作り、それにＧｕの転値行列ＧｕTを掛けたもの
の逆行列、つまり（ＧｕTＧｕ）~ 1を求める。これは、
衛星配置の重み係数行列と呼ばれ、この行列の対角要素
の和の平方根として、幾何学的精度劣化係数ＧＤＯＰが
以下のように定義される。
【００１５】 ＧＤＯＰ＝√（σｘｘ2＋σｙｙ2＋σｚｚ2＋σｔｔ2） 衛星への距離測定が衛星間で無相関、かつ単位量の誤差
を含むとした場合、ＧＤＯＰを構成する各項σｘｘ等
は、それらの測定距離誤差が測定される各座標成分に何
倍の影響を与えるかの重みに相当する。すなわち、ＤＯ
Ｐ値は、擬似距離測定時における誤差成分が、測位演算
結果の誤差に反映される割合を示す係数であり、ＤＯＰ
値が小さいほど測位演算結果は精度良く算出できる。
を含むとした場合、ＧＤＯＰを構成する各項σｘｘ等
は、それらの測定距離誤差が測定される各座標成分に何
倍の影響を与えるかの重みに相当する。すなわち、ＤＯ
Ｐ値は、擬似距離測定時における誤差成分が、測位演算
結果の誤差に反映される割合を示す係数であり、ＤＯＰ
値が小さいほど測位演算結果は精度良く算出できる。
【００１６】ここで、本発明に使用する精度劣化係数Ｘ
ＤＯＰ、ＹＤＯＰ、ＶＤＯＰは、それぞれ√（σｘ
ｘ2）、√（σｙｙ2）、√（σｚｚ2）である。
ＤＯＰ、ＹＤＯＰ、ＶＤＯＰは、それぞれ√（σｘ
ｘ2）、√（σｙｙ2）、√（σｚｚ2）である。
【００１７】本発明では、上記各々軸に関するＤＯＰ値
を最小とする衛星の組み合わせから個別に、測定位置の
座標Pxdopmin=(Xi,Yi,Zi)、Pydopmin=(Xj,Yj,Zj)、Pvdo
pmin=(Xk,Yk,Zk)を求め、これらの座標から、各々最も
精度良く算出された座標成分のみを組み合わせ、最終的
な座標をP=(Xi,Yj,Zk)とすることで、全体の精度を向上
させることができる。
を最小とする衛星の組み合わせから個別に、測定位置の
座標Pxdopmin=(Xi,Yi,Zi)、Pydopmin=(Xj,Yj,Zj)、Pvdo
pmin=(Xk,Yk,Zk)を求め、これらの座標から、各々最も
精度良く算出された座標成分のみを組み合わせ、最終的
な座標をP=(Xi,Yj,Zk)とすることで、全体の精度を向上
させることができる。
【００１８】また、特定の軸、あるいは、特定の面上の
座標だけが必要であるならば、３次元測位をする必要が
無い。このため、例えば、観測可能な衛星が４個ある場
合、３次元測位では、衛星４個からのデータが必要なた
め、衛星の組合せの選択肢は１通りしかない。しかし、
２次元測位では、必要な衛星数は３個なので、衛星の組
合せの選択肢は４通りと広がる。
座標だけが必要であるならば、３次元測位をする必要が
無い。このため、例えば、観測可能な衛星が４個ある場
合、３次元測位では、衛星４個からのデータが必要なた
め、衛星の組合せの選択肢は１通りしかない。しかし、
２次元測位では、必要な衛星数は３個なので、衛星の組
合せの選択肢は４通りと広がる。
【００１９】例えば、それぞれの衛星の組合わせから、
４つの２次元の座標値、P1=(X1,Y1)、P2=(X2,Y2)、P3=
(X3,Y3)、P4=(X4,Y4)が計算される。ここで、XDOPおよ
びYDOPが最小となるのが、それぞれP1およびP4とする
と、最終的な座標をP=(X1,Y4)とすることができる。
４つの２次元の座標値、P1=(X1,Y1)、P2=(X2,Y2)、P3=
(X3,Y3)、P4=(X4,Y4)が計算される。ここで、XDOPおよ
びYDOPが最小となるのが、それぞれP1およびP4とする
と、最終的な座標をP=(X1,Y4)とすることができる。
【００２０】つまり、必要な次元数に応じて、各組み合
わせごとに位置座標が計算されるので、全体の測位精度
を向上させることが可能となる。
わせごとに位置座標が計算されるので、全体の測位精度
を向上させることが可能となる。
【００２１】また、上記システムおよび方法は、基準局
を用いて伝搬遅延誤差を補正する相対測位方式にも同様
に適用し、測位精度を向上させることが可能である。
を用いて伝搬遅延誤差を補正する相対測位方式にも同様
に適用し、測位精度を向上させることが可能である。
【００２２】本発明においては、利用者が測定を希望す
る次元数をもつ座標系の各軸方向について、最も精度劣
化係数の値の小さい衛星の組合せを、選択することがで
きる。さらに、その衛星の組み合わせによって測位を行
い、得られた位置座標の中から、精度の最も良い次元の
軸成分の座標のみを抽出し、それらの組合せをもって測
位結果とするので、移動体の位置を精度良く求めること
ができる。
る次元数をもつ座標系の各軸方向について、最も精度劣
化係数の値の小さい衛星の組合せを、選択することがで
きる。さらに、その衛星の組み合わせによって測位を行
い、得られた位置座標の中から、精度の最も良い次元の
軸成分の座標のみを抽出し、それらの組合せをもって測
位結果とするので、移動体の位置を精度良く求めること
ができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。最初に、第１実施例として、単独測位システムに
おける本発明の実施例を説明する。次に、第２実施例と
して、相対測位システムにおける実施例を説明する。
する。最初に、第１実施例として、単独測位システムに
おける本発明の実施例を説明する。次に、第２実施例と
して、相対測位システムにおける実施例を説明する。
【００２４】図１は、本発明の第１実施例であるＧＰＳ
による自動車専用航法システムの概念を示した図であ
る。地球を周回しているＧＰＳ衛星１の中で、観測可能
な衛星からの電波をアンテナ２で受信し、その電波を受
信装置３にて各種処理を行い、現在位置を前記受信装置
３の表示部に表示させる。利用者４は、それを見ること
により、自らの位置を知ることが出来る。
による自動車専用航法システムの概念を示した図であ
る。地球を周回しているＧＰＳ衛星１の中で、観測可能
な衛星からの電波をアンテナ２で受信し、その電波を受
信装置３にて各種処理を行い、現在位置を前記受信装置
３の表示部に表示させる。利用者４は、それを見ること
により、自らの位置を知ることが出来る。
【００２５】以下、受信装置３について説明する。図２
は、受信装置３の機能ブロック図である。アンテナ１０
で受信した電波は、高周波処理部２０および復調部３０
で電気信号に変換され、さらに、Ａ／Ｄ（アナログ・デ
イジタル）変換部４０にてディジタル信号に変換され
る。測位方法のアルゴリズムは、後に説明するが、プロ
グラムとして記憶装置５０に記憶されている。演算部６
０では、Ａ／Ｄ変換部４０からの信号をもとにし、記憶
装置５０から読みだしたプログラムを用いて、精度劣化
係数および測位座標を算出し、その結果を表示部７０に
出力する。また、入力装置８０は、演算部６０で行なわ
れる演算についての、測定座標系の形態や次元数が設定
される。
は、受信装置３の機能ブロック図である。アンテナ１０
で受信した電波は、高周波処理部２０および復調部３０
で電気信号に変換され、さらに、Ａ／Ｄ（アナログ・デ
イジタル）変換部４０にてディジタル信号に変換され
る。測位方法のアルゴリズムは、後に説明するが、プロ
グラムとして記憶装置５０に記憶されている。演算部６
０では、Ａ／Ｄ変換部４０からの信号をもとにし、記憶
装置５０から読みだしたプログラムを用いて、精度劣化
係数および測位座標を算出し、その結果を表示部７０に
出力する。また、入力装置８０は、演算部６０で行なわ
れる演算についての、測定座標系の形態や次元数が設定
される。
【００２６】記憶装置５０に、プログラムとして記憶さ
れているアルゴリズムについて、以下、図３を参照して
説明する。まず最初に、３次元座標系における単独測位
について説明するが、測定座標系についての設定は、す
でに終了しているものとする。 ディジタル信号に変換
された受信デ−タを取り込み（ステップ１００）、デ−
タ中の衛星の軌道情報から、観測された衛星の位置を算
出する（ステップ２００）。観測された衛星の中から逐
次４つの衛星の組合せを選び、測位精度を知るために、
前に定義したＸ、Ｙ、Ｚ軸についての精度劣化係数、Ｘ
ＤＯＰ、ＹＤＯＰ、ＶＤＯＰを算出する（ステップ３０
０）。
れているアルゴリズムについて、以下、図３を参照して
説明する。まず最初に、３次元座標系における単独測位
について説明するが、測定座標系についての設定は、す
でに終了しているものとする。 ディジタル信号に変換
された受信デ−タを取り込み（ステップ１００）、デ−
タ中の衛星の軌道情報から、観測された衛星の位置を算
出する（ステップ２００）。観測された衛星の中から逐
次４つの衛星の組合せを選び、測位精度を知るために、
前に定義したＸ、Ｙ、Ｚ軸についての精度劣化係数、Ｘ
ＤＯＰ、ＹＤＯＰ、ＶＤＯＰを算出する（ステップ３０
０）。
【００２７】算出した各精度劣化係数が、現時点の観測
されている衛星の中で、今まで算出した他の４つの衛星
の組合せ中、最良の値か否かを判定する（ステップ４０
０、６００、８００）。最良の値であるなら、各精度劣
化係数の最良値とその衛星の組合せを書き換え記録する
（ステップ５００、７００、９００）。この処理を、観
測できたすべての衛星の組合せが終了するまで繰り返す
（ステップ１０００）。各精度劣化係数が、最良の組合
せについて各々測位計算をし、座標を算出する（ステッ
プ１１００、１２００、１３００）。その例を、以下に
示す。
されている衛星の中で、今まで算出した他の４つの衛星
の組合せ中、最良の値か否かを判定する（ステップ４０
０、６００、８００）。最良の値であるなら、各精度劣
化係数の最良値とその衛星の組合せを書き換え記録する
（ステップ５００、７００、９００）。この処理を、観
測できたすべての衛星の組合せが終了するまで繰り返す
（ステップ１０００）。各精度劣化係数が、最良の組合
せについて各々測位計算をし、座標を算出する（ステッ
プ１１００、１２００、１３００）。その例を、以下に
示す。
【００２８】 ＸＤＯＰが最良の座標 Ｐｘ＝（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１） ＹＤＯＰが最良の座標 Ｐｙ＝（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２） ＶＤＯＰが最良の座標 Ｐｚ＝（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３） ＸＤＯＰが最良の衛星の組合せについては、Ｘ１の値の
精度が、全組合せ中最良と考えられるが、Ｙ１、Ｚ１の
値については、最良と判断することは出来ない。ＹＤＯ
Ｐ、ＶＤＯＰについても同様に考察すると、精度が最良
の座標値というのは、Ｘ軸についてはＸ１、Ｙ軸につい
てはＹ２、Ｚ軸についてはＺ３、ということになり、求
める最良精度の座標値Ｐは、 Ｐ＝（Ｘ１，Ｙ２，Ｚ３） となる（ステップ１４００）。この求めた座標値は、測
位結果として画面に出力される（ステップ１５００）。
上記測位ステップを終了したら、再び最初（ステップ１
００）から処理を始める。
精度が、全組合せ中最良と考えられるが、Ｙ１、Ｚ１の
値については、最良と判断することは出来ない。ＹＤＯ
Ｐ、ＶＤＯＰについても同様に考察すると、精度が最良
の座標値というのは、Ｘ軸についてはＸ１、Ｙ軸につい
てはＹ２、Ｚ軸についてはＺ３、ということになり、求
める最良精度の座標値Ｐは、 Ｐ＝（Ｘ１，Ｙ２，Ｚ３） となる（ステップ１４００）。この求めた座標値は、測
位結果として画面に出力される（ステップ１５００）。
上記測位ステップを終了したら、再び最初（ステップ１
００）から処理を始める。
【００２９】また、ステップ１５００において、測位結
果とともに、各軸方向の精度劣化係数を、順次又は同時
に表示しても良い。この場合、利用者は算出された、自
らの位置を知るとともに、その位置精度の指標として精
度劣化係数を使用することが可能になる。
果とともに、各軸方向の精度劣化係数を、順次又は同時
に表示しても良い。この場合、利用者は算出された、自
らの位置を知るとともに、その位置精度の指標として精
度劣化係数を使用することが可能になる。
【００３０】例えば、図６−（ａ）に示す表示例のよう
に、表示部７０に、現在位置とともに精度劣化係数から
算出される誤差範囲を表示することもできる。また、記
憶装置５０に道路地図を記憶しておくことによって、現
在位置を表示する際、図６−（ｂ）のように、記憶装置
５０から読みだされた地図の上に、現在位置とともに、
各軸における誤差範囲を、同時に示すこともできる。
に、表示部７０に、現在位置とともに精度劣化係数から
算出される誤差範囲を表示することもできる。また、記
憶装置５０に道路地図を記憶しておくことによって、現
在位置を表示する際、図６−（ｂ）のように、記憶装置
５０から読みだされた地図の上に、現在位置とともに、
各軸における誤差範囲を、同時に示すこともできる。
【００３１】さらに、ある特定の軸あるいは面上の位置
を測定したい場合、入力装置８０によって、測定座標系
の設定を行なう。その次元の座標成分に関して順次演算
を行い、上記の手順を実施することにより、所望の座標
軸について精度良く測位を行うことが可能となる。
を測定したい場合、入力装置８０によって、測定座標系
の設定を行なう。その次元の座標成分に関して順次演算
を行い、上記の手順を実施することにより、所望の座標
軸について精度良く測位を行うことが可能となる。
【００３２】例えば、ＸＹ平面上の点、つまり、２次元
座標を得る場合、ＶＤＯＰに関する計算を省略する。つ
まり、図３に示すフロ−において、ステップ８００およ
び９００を省略し、さらにステップ１３００を省略す
る。したがって、 ＸＤＯＰが最良の座標 Ｐｘ＝（Ｘ１，Ｙ１） ＹＤＯＰが最良の座標 Ｐｙ＝（Ｘ２，Ｙ２） となる。ここで、ＸＤＯＰが最良の衛星の組合せについ
ては、Ｘ１の値の精度が、全組合せ中最良と考えられる
が、Ｙ１の値については、最良と判断することは出来な
い。ＹＤＯＰについても同様に考察すると、精度が最良
の座標値というのは、Ｘ軸についてはＸ１、Ｙ軸につい
てはＹ２、と言う事になり、求める最良精度の２次元座
標値、 Ｐ＝（Ｘ１，Ｙ２） が得られる。このため、例えば、観測可能な衛星が４個
ある場合、３次元測位では、衛星４個からのデータが必
要なため、衛星の組合せの選択肢は１通りしかない。し
かし、２次元測位では、必要な衛星数は３個なので、衛
星の組合せの選択肢は４通りと広がる。
座標を得る場合、ＶＤＯＰに関する計算を省略する。つ
まり、図３に示すフロ−において、ステップ８００およ
び９００を省略し、さらにステップ１３００を省略す
る。したがって、 ＸＤＯＰが最良の座標 Ｐｘ＝（Ｘ１，Ｙ１） ＹＤＯＰが最良の座標 Ｐｙ＝（Ｘ２，Ｙ２） となる。ここで、ＸＤＯＰが最良の衛星の組合せについ
ては、Ｘ１の値の精度が、全組合せ中最良と考えられる
が、Ｙ１の値については、最良と判断することは出来な
い。ＹＤＯＰについても同様に考察すると、精度が最良
の座標値というのは、Ｘ軸についてはＸ１、Ｙ軸につい
てはＹ２、と言う事になり、求める最良精度の２次元座
標値、 Ｐ＝（Ｘ１，Ｙ２） が得られる。このため、例えば、観測可能な衛星が４個
ある場合、３次元測位では、衛星４個からのデータが必
要なため、衛星の組合せの選択肢は１通りしかない。し
かし、２次元測位では、必要な衛星数は３個なので、衛
星の組合せの選択肢は４通りと広がる。
【００３３】つまり、必要な次元数に応じて、各組み合
わせごとに位置座標が計算されるので、全体の測位精度
を向上させることが可能となる。
わせごとに位置座標が計算されるので、全体の測位精度
を向上させることが可能となる。
【００３４】次に、本発明を相対測位システムに適用し
た実施例を、その概念を示した図４をもって説明する。
た実施例を、その概念を示した図４をもって説明する。
【００３５】図４において、１００は移動体、２００は
基準局、５はデータ回線通信装置、６はデータ回線、７
は基準局における受信装置であり、他の構成要素は、第
１実施例の図１と同じである。
基準局、５はデータ回線通信装置、６はデータ回線、７
は基準局における受信装置であり、他の構成要素は、第
１実施例の図１と同じである。
【００３６】図４において、基準局２００のＧＰＳ受信
アンテナは、地球を周回しているＧＰＳ衛星の中で見通
し中にある衛星１の信号全てが受信できるよう、電波の
受信条件の良い場所で、既にその位置が正しく測定され
ている場所に設置される。衛星からの電波は、受信され
るまでに大気等の影響により、伝搬遅延速度に誤差を含
んでいる。基準局２００の場所と衛星軌道とは既知のた
め、衛星１からの電波の伝搬遅延時間を、予め計算する
ことができる。また、衛星１からの電波の伝搬遅延時間
を実際に測定して、前述の計算された伝搬遅延時間を比
較すると、その差は伝搬遅延の誤差となる。
アンテナは、地球を周回しているＧＰＳ衛星の中で見通
し中にある衛星１の信号全てが受信できるよう、電波の
受信条件の良い場所で、既にその位置が正しく測定され
ている場所に設置される。衛星からの電波は、受信され
るまでに大気等の影響により、伝搬遅延速度に誤差を含
んでいる。基準局２００の場所と衛星軌道とは既知のた
め、衛星１からの電波の伝搬遅延時間を、予め計算する
ことができる。また、衛星１からの電波の伝搬遅延時間
を実際に測定して、前述の計算された伝搬遅延時間を比
較すると、その差は伝搬遅延の誤差となる。
【００３７】この誤差情報は、誤差の補正値として、基
準局２００のデータ回線通信装置５からデータ回線６を
通じて移動体１００に送信される。
準局２００のデータ回線通信装置５からデータ回線６を
通じて移動体１００に送信される。
【００３８】また、移動体１００は、地球を周回してい
るＧＰＳ衛星１の中で、観測可能な衛星からの電波をア
ンテナ２で受信する。移動体１００の受信装置３におい
ては、その電波信号に関して、データ回線６を通じて送
られてきた、基準局２００からの誤差の補正値を用い
て、伝搬遅延時間の補正を行う。さらに、補正された信
号を用いて、第１実施例と同様に、受信装置３で、各種
処理を行い、現在位置を前記受信装置の表示部に表示さ
せる。利用者４は、それを見ることにより、自らの位置
を知ることが出来る。
るＧＰＳ衛星１の中で、観測可能な衛星からの電波をア
ンテナ２で受信する。移動体１００の受信装置３におい
ては、その電波信号に関して、データ回線６を通じて送
られてきた、基準局２００からの誤差の補正値を用い
て、伝搬遅延時間の補正を行う。さらに、補正された信
号を用いて、第１実施例と同様に、受信装置３で、各種
処理を行い、現在位置を前記受信装置の表示部に表示さ
せる。利用者４は、それを見ることにより、自らの位置
を知ることが出来る。
【００３９】本実施例における、受信装置３は、前記第
１実施例の受信装置３（図２）に、データ回線通信装置
５によって送られてきた、基準局２００からの誤差情報
を入力できる機能を追加したものであり、他の機能は第
１実施例と同じである。
１実施例の受信装置３（図２）に、データ回線通信装置
５によって送られてきた、基準局２００からの誤差情報
を入力できる機能を追加したものであり、他の機能は第
１実施例と同じである。
【００４０】次に、本実施例のアルゴリズムを図５のフ
ロ−チャ−トによって説明する。
ロ−チャ−トによって説明する。
【００４１】本実施例で使われるプログラムも、図３に
示されている第１実施例のアルゴリズムとほとんど同じ
であるが、ステップ１０００以降（図５右側のフロ−）
にいくつかのステップが追加されている点が異なる。つ
まり、本実施例では、基準局２００からの誤差情報を基
にして、衛星１と移動体１００の距離を補正するステッ
プが追加となる。
示されている第１実施例のアルゴリズムとほとんど同じ
であるが、ステップ１０００以降（図５右側のフロ−）
にいくつかのステップが追加されている点が異なる。つ
まり、本実施例では、基準局２００からの誤差情報を基
にして、衛星１と移動体１００の距離を補正するステッ
プが追加となる。
【００４２】本実施例に使用されるアルゴリズムを、図
５によって説明する。ここでは、３次元座標系における
相対測位について述べる。
５によって説明する。ここでは、３次元座標系における
相対測位について述べる。
【００４３】ディジタル信号に変換された受信デ−タを
取り込み（ステップ１００）からステップ１０００まで
のフロ−は、第１実施例の図３の右側フロ−と同じで、
以下からのステップが異なる。
取り込み（ステップ１００）からステップ１０００まで
のフロ−は、第１実施例の図３の右側フロ−と同じで、
以下からのステップが異なる。
【００４４】基準局から送られた伝搬遅延の補正値（ス
テップ１７００）を用いて、衛星と移動体間の距離を補
正する（ステップ１１００）。各精度劣化係数が、最良
の組合せについて各々測位計算をし、座標を算出する
（ステップ、１２００、１３００、１４００）。
テップ１７００）を用いて、衛星と移動体間の距離を補
正する（ステップ１１００）。各精度劣化係数が、最良
の組合せについて各々測位計算をし、座標を算出する
（ステップ、１２００、１３００、１４００）。
【００４５】第１実施例と同様に、得られた複数の座標
から、精度が最も高い座標軸における座標値を組み合わ
せ、最良精度の測位座標とし（ステップ１５００）、測
位結果として画面に出力される（ステップ１６００）。
上記の一連の測位ステップを終了したら、再び最初（ス
テップ１００）から処理を始める。
から、精度が最も高い座標軸における座標値を組み合わ
せ、最良精度の測位座標とし（ステップ１５００）、測
位結果として画面に出力される（ステップ１６００）。
上記の一連の測位ステップを終了したら、再び最初（ス
テップ１００）から処理を始める。
【００４６】また、ステップ１６００において、測位結
果とともに、各軸方向の精度劣化係数を、順次又は同時
に表示しても良い。この場合、利用者は算出された、自
らの位置を知るとともに、その位置精度の指標として精
度劣化係数を使用することが可能になる。
果とともに、各軸方向の精度劣化係数を、順次又は同時
に表示しても良い。この場合、利用者は算出された、自
らの位置を知るとともに、その位置精度の指標として精
度劣化係数を使用することが可能になる。
【００４７】さらに、第１実施例と同じように、ある特
定の軸あるいは面上の位置を測定したい場合、その次元
の座標成分に関して順次演算を行い、上記の手順を実施
することにより、所望の座標軸について精度良く測位を
行うことが可能となる。
定の軸あるいは面上の位置を測定したい場合、その次元
の座標成分に関して順次演算を行い、上記の手順を実施
することにより、所望の座標軸について精度良く測位を
行うことが可能となる。
【００４８】以上により利用者は、単独測位、相対測位
共に、希望する座標系における各軸について最良の精度
劣化係数を示す衛星の組合せで、複数の位置座標を算出
し、自らの位置を知ることが可能になる。
共に、希望する座標系における各軸について最良の精度
劣化係数を示す衛星の組合せで、複数の位置座標を算出
し、自らの位置を知ることが可能になる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
希望する三次元座標系の測位において、各座標軸につい
てもとめた精度劣化係数の、最も小さい衛星の組合せか
ら求めた複数の測位座標から、前記係数が最小の次元軸
成分のみを組み合わせ、最終的な測位結果とすることに
より、精度の向上を図ることができる。
希望する三次元座標系の測位において、各座標軸につい
てもとめた精度劣化係数の、最も小さい衛星の組合せか
ら求めた複数の測位座標から、前記係数が最小の次元軸
成分のみを組み合わせ、最終的な測位結果とすることに
より、精度の向上を図ることができる。
【００５０】また、ある特定の軸あるいは面上の位置を
測定したい場合、その次元についてだけ、上記の手順を
実施することにより、所望の座標軸あるいは座標面上の
位置について精度良く測位を行うことが可能となる。
測定したい場合、その次元についてだけ、上記の手順を
実施することにより、所望の座標軸あるいは座標面上の
位置について精度良く測位を行うことが可能となる。
【００５１】
【図１】図１は、本発明の第１実施例に係るGPS単独測
位システムのブロック図。
位システムのブロック図。
【図２】図２は、本発明の第１実施例における受信装置
のブロック図。
のブロック図。
【図３】図３は、本発明の第１実施例における記憶装置
に、プログラムとして記憶されているアルゴリズムのフ
ロ−チャ−ト。
に、プログラムとして記憶されているアルゴリズムのフ
ロ−チャ−ト。
【図４】図４は、本発明の第２実施例に係るGPS相対測
位システムのブロック図。
位システムのブロック図。
【図５】図５は、本発明の第２実施例における記憶装置
に、プログラムとして記憶されているアルゴリズムのフ
ロ−チャ−ト。
に、プログラムとして記憶されているアルゴリズムのフ
ロ−チャ−ト。
【図６】図６−（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１実
施例における結果表示例を示す図。
施例における結果表示例を示す図。
１・・・ＧＰＳ衛星、２・・・アンテナ、３・・・受信
装置（移動体）、４・・・利用者、５・・・データ回線
通信装置、６・・・データ回線、７・・・受信装置（基
準局）、１０・・・アンテナ、２０・・・高周波処理
部、３０・・・復調部、４０・・・Ａ／Ｄ変換部、５０
・・・記憶装置、６０・・・演算部、７０・・・表示
部、８０・・・入力装置、９０・・・現在位置、９１・
・・誤差範囲、１００・・・移動体、２００・・・基準
局。
装置（移動体）、４・・・利用者、５・・・データ回線
通信装置、６・・・データ回線、７・・・受信装置（基
準局）、１０・・・アンテナ、２０・・・高周波処理
部、３０・・・復調部、４０・・・Ａ／Ｄ変換部、５０
・・・記憶装置、６０・・・演算部、７０・・・表示
部、８０・・・入力装置、９０・・・現在位置、９１・
・・誤差範囲、１００・・・移動体、２００・・・基準
局。
Claims (9)
- 【請求項１】衛星の位置情報と、衛星から送信される信
号の伝搬遅延情報から移動体の位置を測定する単独測位
システムにおいて、 衛星からの電波を受信・復調し、デジタル信号に変換す
る受信手段と、移動体位置の測定座標系の設定をする入
力手段と、同一時刻に受信可能なすべての衛星の、幾何
学的配置の組合せ毎に位置情報を算出する手段と、算出
された複数の位置情報の中から、測定座標系の軸方向毎
の精度劣化係数が最小となる位置情報を、各軸毎に選択
する手段と、選択された各軸方向における座標成分だけ
を抽出し、組み合わせた位置情報を求める手段と、得ら
れた位置情報を測位結果として出力する表示手段とを備
えることを特徴とする測位システム。 - 【請求項２】請求項１において、各軸に関する精度劣化
係数の最小値から位置情報に関する誤差を算出する手段
をさらに備え、前記表示手段は、得られた測位結果とと
もに、各次元の軸方向の精度劣化係数または誤差を、順
次又は同時に表示することを特徴とする測位システム。 - 【請求項３】衛星の位置情報と、衛星から送信される信
号の伝搬遅延情報から移動体の位置を測定する単独測位
方法において、 同一時刻に受信可能な衛星のすべての幾何学的配置の組
合せに応じて算出される、複数の位置情報の中から、各
座標軸に関して最も精度良く位置を測定できる位置情報
を、各軸毎に選択し、それらの軸方向における座標成分
だけを抽出し、組み合わせて、現在位置を得ることを特
徴とする測位方法。 - 【請求項４】請求項３において、設定された測定座標系
の次元数によって、各次元毎に、最も精度良く位置を測
定できる衛星の組合せを順次選択し、それら次元の軸方
向の座標成分を組み合わせて、現在位置を得ることを特
徴とする測位方法。 - 【請求項５】衛星の位置情報と、衛星から送信される信
号の伝搬遅延時間と、既知の位置に設置された基準局か
ら送信される誤差情報とから、移動体の位置を測定する
相対測位システムにおいて、 衛星および基準局からの電波を受信・復調し、デジタル
信号に変換する受信手段と、移動体位置の測定座標系の
設定をする入力手段と、同一時刻に受信可能なすべての
衛星の、幾何学的配置の組合せ毎に位置情報を算出する
手段と、算出された複数の位置情報の中から、測定座標
系の軸方向毎の精度劣化係数が最小となる位置情報を、
各軸毎に選択する手段と、選択された位置情報を基準局
からの誤差情報をもとに補正する手段と、補正された各
軸方向における座標成分だけを抽出し、組み合わせた位
置情報を求める手段と、得られた位置情報を測位結果と
して出力する表示手段とを備えることを特徴とする測位
システム。 - 【請求項６】請求項５において、各軸に関する精度劣化
係数の最小値から位置情報に関する誤差を算出する手段
をさらに備え、前記表示手段は、得られた測位結果とと
もに、各次元の軸方向の精度劣化係数または誤差を、順
次又は同時に表示することを特徴とする測位システム。 - 【請求項７】衛星の位置情報と、衛星から送信される信
号の伝搬遅延時間と、既知の位置に設置された基準局か
ら送信される誤差情報とから、移動体の位置を測定する
相対測位システムにおいて、 同一時刻に受信可能な衛星のすべての幾何学的配置の組
合せに応じて算出される、複数の位置情報の中から、各
座標軸に関して最も精度良く位置を測定できる位置情報
を、各軸毎に選択し、誤差情報によって補正し、それら
の軸方向における座標成分だけを抽出し、組み合わせ
て、現在位置を得ることを特徴とする測位方法。 - 【請求項８】請求項７において、設定された測定座標系
の次元数によって、各次元毎に、最も精度良く位置を測
定できる衛星の組合せを順次選択し、それら次元の軸方
向の座標成分を組み合わせて、現在位置を得ることを特
徴とする測位方法。 - 【請求項９】請求項２または６において、地図情報を記
憶した記憶手段と、少なくとも２軸方向の誤差から誤差
領域を算出する手段とをさらに備え、 表示装置は、測位結果およびその表示位置中心を中心と
した誤差領域を、記憶手段から読みだした地図上に、順
次または同時に表示することを特徴とする測位システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5265693A JPH06265626A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 測位システムおよび測位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5265693A JPH06265626A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 測位システムおよび測位方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265626A true JPH06265626A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12920907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5265693A Pending JPH06265626A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 測位システムおよび測位方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265626A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8373592B2 (en) * | 2008-08-20 | 2013-02-12 | Seiko Epson Corporation | Initial position determination method, positioning method, and positioning apparatus |
| US8384589B2 (en) | 2009-10-30 | 2013-02-26 | Denso Corporation | Positioning apparatus for calculating and correcting reception position and speed and method for the same |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5265693A patent/JPH06265626A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8373592B2 (en) * | 2008-08-20 | 2013-02-12 | Seiko Epson Corporation | Initial position determination method, positioning method, and positioning apparatus |
| US8384589B2 (en) | 2009-10-30 | 2013-02-26 | Denso Corporation | Positioning apparatus for calculating and correcting reception position and speed and method for the same |
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