JPH063432A - Ｇｐｓ受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＧＰＳ衛星を利用した測位において、高精度
な測位を行うのに最適な衛星の組合せをもとめるＧＰＳ
受信機に関するもので、衛星の選択条件に各衛星に固有
に存在する各種の誤差を取り入れ、精度の高い測位を行
う。 【構成】 天空に見えている衛星から任意に選ばれた４
個の衛星に対し、受信機測定誤差検出部１０、軌道情報
誤差読み込み部２０、電離層遅延補正誤差算出部４０、
対流圏遅延補正誤差算出部５０の各部で得られた誤差の
総和を各衛星ごとにもとめ、それらを成分とするベクト
ルＳに上記関係を利用すると、１つの４衛星の組合せに
対する誤差ベクトルＸが、Ｘ＝（Ｈの逆行列）・Ｓとし
てもとまる。この誤差ベクトルＸを天空中の衛星から得
られるすべての４衛星の組合せに対して算出する。この
ようにして得られた誤差ベクトルを大きさの順に衛星選
択テーブル８５に登録しておき、測位演算において、誤
差ベクトルの最小の組合せの４衛星を使うようにすれ
ば、精度の高い測位が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、精度の高い測位を可能
にするための衛星選択を行なうＧＰＳ受信機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ＧＰＳ受信機の測位は、測点の位置を基
準として、衛星と測点間の距離を測定して測点の位置を
決定するものである。測点の位置を３次元的に、例えば
経緯度と高さで決定するには４個の衛星を必要とする。
測位には各衛星からのコード信号の測定と衛星から送ら
れてくる軌道情報が必要である。一般に、測位精度は受
信機の信号測定精度、衛星の軌道情報の精度および４個
の衛星の天空中の配置関係等に支配される。

【０００３】天空に見えている衛星の中から、どの４個
の衛星を測位に使用すべきかの選択基準として従来ＧＤ
ＯＰ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒ
ｅｃｉｓｉｏｎ：ジェネラル デリューション オブ
プリシション）がある。ＧＤＯＰは、４衛星間の配置関
係で決まる値で、その値が小さいほど測位精度が向上
し、その組合せの衛星が測位に利用されている。。ＧＤ
ＯＰは、４次元座標系ｘ，ｙ，ｚ，ｔ（時間）におい
て、測点からｉ番目の衛星をみたときの方向余弦を、

【０００４】

【数１】

【０００５】とすると４衛星の方向余弦からなる係数行
列Ｈ

【０００６】

【数２】

【０００７】を使って、以下のように定義されている。

【０００８】

【数３】

【０００９】実際の受信機は、このＧＤＯＰを計算しな
がら測位を行うようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の方法では、衛星信号の測定誤差や衛星の軌道情報の
誤差等が考慮されていないので、上記の衛星選択方式は
必ずしも最適なものではないという課題を有していた。

【００１１】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、衛星選択の条件として衛星信号の測定誤差や衛星
の軌道情報の誤差等を使って、衛星選択を行なうもの
で、高度な測位精度を可能にするＧＰＳ受信機を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、ＧＰＳ衛星から衛星信号の測定誤差を検出
する受信機測定誤差検出部と、航法メッセージから軌道
情報の誤差を読み込む軌道情報誤差読み込み部と、地図
情報から高度誤差を読み込む高度誤差読み込み部と、電
離層の電波伝搬遅延の計算誤差を算出する電離層遅延補
正誤差算出部と、対流圏の電波伝搬遅延の計算誤差を算
出する対流圏遅延補正誤差算出部と、選択した４衛星の
方向を計算する係数行列計算部と、４衛星の配置と誤差
から誤差ベクトルを算出する誤差ベクトル算出部と、衛
星の組合せが登録される衛星選択テーブルおよび誤差ベ
クトルの大きさに従って衛星の組合せを衛星選択テーブ
ルに登録する衛星選択テーブル作成部とを設けたもので
ある。

【００１３】

【作用】本発明は上記構成によって、衛星の誤差情報に
基づき誤差が最小となる組合せの衛星選択を行なうの
で、精度の高い測位を行なうことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例におけるＧＰＳ受
信機のブロック結線図である。図１において、１０は衛
星信号の測定誤差を検出する受信機測定誤差検出部、２
０は航法メッセージから軌道情報の誤差を読み込む軌道
情報誤差読み込み部、３０は地図情報から高度誤差を読
み込む高度誤差読み込み部、４０は電離層の電波伝搬遅
延の計算誤差を算出する電離層遅延補正誤差算出部、５
０は対流圏の電波伝搬遅延の計算誤差を算出する対流圏
遅延補正誤差算出部、６０は選択した４衛星の方向を計
算する係数行列計算部、７０は４衛星の配置と誤差から
誤差ベクトルを算出する誤差ベクトル算出部、８０は誤
差ベクトルの小さい順に衛星の組合せを登録する衛星選
択テーブル作成部である。

【００１６】以上のような構成において、本実施例のＧ
ＰＳ受信機の衛星選択方法について説明する。

【００１７】まず、天空に見えている衛星から任意に選
ばれた４個の衛星に対し、受信機測定誤差検出部１０、
軌道情報誤差読み込み部２０、電離層遅延補正誤差算出
部４０、対流圏遅延補正誤差算出部５０の各部で得られ
た誤差をｒ，ａ，ｅおよびｔとすると、誤差の総和Ｓは
以下のようになる。

【００１８】Ｓ＝ｒ＋ａ＋ｅ＋ｔ また、使える衛星が３衛星しかないときは、一般に架空
の衛星を地球中心において疑似的に４衛星を仮定するこ
とが行なわれる。この時は、高度の情報がえられないの
で、一般に外部のナビゲーションシステム３５の地図情
報から高度誤差読み込み部３０により、高度誤差を読み
込む。したがって、３衛星の場合は誤差の総和Ｓは、高
度誤差をｈとして以下で代用する。

【００１９】Ｓ＝ｈ 一般に、測点の位置変化ベクトルｄｘ（ｄｘ0，ｄｘ1，
ｄｘ2およびｄｘ3）と、測点と各４衛星間の距離変化ベ
クトルｄｒ（ｄｒ0,ｄｒ1、ｄｒ2およびｄｒ3）との間
には、係数行列Ｈを使って、

【００２０】

【数４】

【００２１】の関係がある。この係数行列Ｈは、係数行
列計算部６０で４衛星の組合せについて算出される。
今、４衛星における各衛星の誤差をＳ0、Ｓ1、Ｓ2およ
びＳ3とすると、上記の関係を利用して４衛星の誤差ベ
クトルＸが下式のようにもとまる。

【００２２】

【数５】

【００２３】ここで、各衛星の誤差Ｓ0，Ｓ1，Ｓ2およ
びＳ3は正と負の値をとりうるので、これらの誤差から
得られた誤差ベクトルは１方向だけでなくその反対方向
の場合もある。したがって、４衛星に対する誤差ベクト
ルは１６種類のものが考えられる。しかし、実際ほしい
のは誤差ベクトルの大きさなので、反対方向のベクトル
は省略し１６個中対称関係にある８個を考えればよい。
この８個のベクトル中、絶対値の最大のベクトルを、選
択した４衛星の組合せｉの最大誤差ベクトルＹiとす
る。このようにして、誤差ベクトル算出部７０で天空に
見えている衛星中のすべての衛星の組合せにたいして最
大誤差ベクトルＹiを算出し、衛星選択テーブル作成部
８０により誤差ベクトルＹiの小さい順に衛星の組合せ
を衛星選択テーブル８５に登録する。

【００２４】以上のように本実施例によれば、組合せ衛
星に対する誤差ベクトルの大きさに応じて衛星選択テー
ブルを作成するので、誤差の小さい最適な衛星の組合せ
を測位に使用でき、測位演算精度をあげることができ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明は天空中のすべて
の４衛星の組合せに対する誤差ベクトルを算出し、その
誤差ベクトルの大きさ順に４衛星の組合せを並べて衛星
選択テーブルを作成することにより、誤差が小さい最適
な測位演算を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるＧＰＳ受信機のブロ
ック結線図

【符号の説明】

１０ 受信機測定誤差検出部 ２０ 軌道情報誤差読み込み部 ３０ 高度誤差読み込み部 ３５ ナビゲーションシステム ４０ 電離層遅延補正誤差算出部 ５０ 対流圏遅延補正誤差算出部 ６０ 係数行列計算部 ７０ 誤差ベクトル算出部 ８０ 衛星選択テーブル作成部 ８５ 衛星選択テーブル ９０ 測位演算部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＧＰＳ衛星から衛星信号の測定誤差を検
   出する受信機測定誤差検出部と、航法メッセージから軌
   道情報の誤差を読み込む軌道情報誤差読み込み部と、地
   図情報から高度誤差を読み込む高度誤差読み込み部と、
   電離層の電波伝搬遅延の計算誤差を算出する電離層遅延
   補正誤差算出部と、対流圏の電波伝搬遅延の計算誤差を
   算出する対流圏遅延補正誤差算出部と、選択した４衛星
   の方向を計算する係数行列計算部と、４衛星の配置と誤
   差から誤差ベクトルを算出する誤差ベクトル算出部と、
   衛星の組合せが登録される衛星選択テーブルおよび誤差
   ベクトルの大きさに従って衛星の組合せを衛星選択テー
   ブルに登録する衛星選択テーブル作成部とを備えたＧＰ
   Ｓ受信機。