JPH0673158B2 - 自動車用gps航法装置 - Google Patents

自動車用gps航法装置

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JPH0673158B2
JPH0673158B2 JP61112065A JP11206586A JPH0673158B2 JP H0673158 B2 JPH0673158 B2 JP H0673158B2 JP 61112065 A JP61112065 A JP 61112065A JP 11206586 A JP11206586 A JP 11206586A JP H0673158 B2 JPH0673158 B2 JP H0673158B2
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JP
Japan
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gps
vehicle
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radio waves
unit
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耕司 山田
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Japan Radio Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用GPS航法装置に関し、一層詳細には、
全世界測位システム(Grobal Positioning System、
以下GPSと称する)に属する複数個の人工衛星からの電
波を受信して走行する長胴な自動車の現在位置を演算処
理して測定検出する際、予め当該長胴車輌の前部近傍並
びに後部近傍にGPS信号受信用アンテナを植設してお
き、電波遮蔽物に遮られて走行する時、当該車輌のいず
れか一方のアンテナがGPS信号を受信して常時車輌の現
在位置を測定出来るように構成した自動車用GPS航法装
置に関する。
船舶や航空機のような時々刻々移動する利用者に対し、
複数個の人工衛星から電波を送信してその現在位地、走
行速度等を確認乃至決定するために、近年、GPS測位装
置の有用性が注目を集めている。このGPS測位装置は、 全世界で何時でも連続して利用出来る、 位置、速度の測定精度が極めて高い、 利用者数に制限がない、 等の特徴を備えており、このような観点からすれば、GP
S測位装置を利用する客体は、船舶、航空機に限ること
なく、自動車もその対象となって然るべきである。
特に、都市部の交通の混雑を回避し、短時間に自らの現
在位置を確認し、目的地までの迂回路を発見する等に利
用出来れば、時間的、経済的に頗る大きな効果が得られ
よう。
一般的に、GPS測位装置は通常3個以上の衛星を利用す
る。これらの人工衛星には夫々高精度の原子時計等が搭
載されているが、一方、受信側では斯様に高価な時計装
置は配備されてはいない。従って、受信側の時刻情報に
は時計オフセットが出てくる。そこで、現在の測位方法
にあっては、人工衛星からの電波を同時に受信し、各衛
星と受信点との間の受信機の時計オフセットを含んだ疑
似距離データと各衛星の位置データとにより受信点の位
置を計算し、表示する。
ところが、周知の通り、都市部、山間部では、特に、高
層建築物や高度が極めて大きい山等によりGPSに属する
人工衛星からの所定数の電波が当該自動車に到達するこ
とが阻止され、このために、利用者自体の現在地点の確
認が困難となる欠点がある。特に、GPSを構成する人工
衛星はその配置状態から1若しくはそれ以上の衛星自体
の仰角が低い場合が多く、前記欠点が大きく露呈するに
至る。
本発明は前記の不都合を解消するためになされたもので
あって、特に、長尺な車体を有する自動車の前部並びに
後部屋根に一組のGPS信号受信用アンテナを立設し、い
ずれか一方のアンテナが電波遮蔽物の存在によってGPS
信号が受信不能に至った場合であっても、残余のアンテ
ナによって当該GPS信号を受信して当該自動車の現在位
置の測位を可能とすることが可能な自動車用GPS航法装
置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は長胴な自動車の
少なくとも前部と後部に配設されてGPSを構成する人工
衛星からの電波を受信する一組の無指向性アンテナと前
記無指向性アンテナからの受信信号レベルのいずれか高
い方を選択することによって自動車の現在の位置を算出
するための信号を得る選択回路を備えるGPS受信部と、
前記GPS受信部の出力側に接続されて前記信号により自
動車の現在位置を演算して得る演算処理部と、前記演算
処理部の出力側に接続される表示部と、前記GPS受信部
と演算処理部に対し制御信号を送給する制御部とからな
り、前記制御部はGPS受信部によって捕捉される人工衛
星からの電波が少なくとも3以上ある時、前記演算処理
部に3以上のGPS電波により自動車の現在位置の算出を
行う航法方程式を利用する指令信号を送出するよう構成
することを特徴とする。
次に、本発明に係る自動車用GPS航法装置について好適
な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。
第1図において参照符号10は車輌を示し、この車輌10の
前部並びに後部には一組のGPS衛星電波受信用の無指向
性アンテナ(以下、単にアンテナと記す)12a、12bが搭
載されている。衛星電波受信用アンテナ12a、12bの出力
側はGPS受信部14に接続し、この受信部14の出力側は演
算処理部16と制御部18に接続している。実質的に受信部
14は選択回路15を含み、この選択回路15に前記アンテナ
12a、12bの出力が導入されると共に、前記選択回路15は
アンテナ12a、12bの出力信号(電圧)の中、いずれか高
い方を選択して前記演算処理部16および制御部18に出力
するよう構成されている。制御部18の出力側は、一方に
おいて、受信部14に接続されると共に、他方において、
前記演算処理部16に接続されている。なお、演算処理部
16はメモリ20に対して演算処理の結果を導出して一時記
憶させると共に、随時、このメモリ20から前記データを
読み出すよう構成しておく。なお、図中、参照符号22は
CRT等で構成される表示部を示す。これらの受信部14、
演算処理部16、制御部18、メモリ20および表示部22は前
記車輌10に配設されるものである。
そこで、以上のような構成を有する自動車用GPS航法装
置を使用して人工衛星からの電波を受信し、これによっ
て走行する車輌10の現在位置を測位する場合について、
第2図を参照しながら以下説明する。
先ず、図示はしないがGPS受信装置について概略説明す
る。すなわち、受信部ではPNコードによって変調された
送信電波の周波数変換器によって周波数変換し、これを
増幅すると共に、相関器に導入し、この相関器におい
て、車輌10に搭載済みのPNコード発生器から送給されて
くる信号によってPN復調を行う。すなわち、人工衛星か
らの送信電波はPNコードによって拡散スペクトル化され
ているために、ここで、前記PNコード発生器からの信号
によって逆拡散され、次いで、同期検波が行われる。こ
の同期検波信号は前記PNコード発生器に再び導入され
て、常に送信されてくるPNコードを含む電波との逆拡散
がとられるようにPNコード発生器の信号発生制御を行
う。一方、このようにして得られた受信電波に係わる信
号は基準発振器から送給されてくるクロック周波数に基
づき計数されて擬似距離データが得られる。
すなわち、ここでは車輌に搭載されている計時装置と人
工衛星に搭載されている原子時計との間の時計オフセッ
トがあることから、ここではこの時計オフセットを含む
距離データとして擬似距離データが得られる。この擬似
距離データは演算処理部に送給され、車輌の現在位置情
報を演算処理して得る。
そこで、第2図に示すように、時刻t0において、走行用
車輌10は地点Aに現在位置が存在していたとする。この
地点Aでは第1の人工衛星30、第2の人工衛星32、第3
の人工衛星34からの夫々の時刻情報と位置情報とを擬似
雑音信号(PNコード信号)によって変調された電波が送
信され、これは受信用アンテナ12a、12bのいずれかによ
って捕捉される。そこで、自動車用走行通路36に沿って
前記自動車10が走行する場合には、前記走行通路36はそ
のジオイド高さを一定とみることが出来るために、これ
らの人工衛星30、32、34から送信されてくる電波によっ
て、前記自動車10は選択回路の作用下に前記アンテナ12
a、12bの中、いずれか一方の強い受信電波を用いてその
位置、走行方向、速度、自動車10における時計オフセッ
ト、自動車10における時計オフセット変化率を航法方程
式により得ることが出来る。
すなわち、衛星電波をアンテナ12a、12bによって受信す
ると、選択回路15の選択作用下にその夫々の選択された
受信電波は受信部14で受けられる。この時、制御部18は
受信部14に対して走行する自動車10の測位を行うに際
し、最適な電波を送信する衛星の選択信号を指令する。
周知の通り、GPS衛星を使用して船舶または航空機の走
行速度、方位並びに現在地点を測定する際には、幾何学
的に測位精度が最良となる最適衛星の選択を行い、この
3個の衛星に対しての擬似距離を受信部14が前記のプロ
セスによって得た場合に、前記演算処理部16はこの擬似
距離データと、以前、既に受信して得られている航法メ
ッセージデータから導き出される3個の衛星の衛星位置
とにより二次元の測位航法方程式をたて、これを解くこ
とによって当該車輌10の現在位置を求めることが可能と
なる。このようにして、航法方程式を解いて得られた車
輌10の現在位置、走行方向、速度、GPS航法装置の時計
オフセット、当該GPS航法装置の時計オフセット変化率
は、一旦、メモリ20に送られここで格納される。一方に
おいて、これらのデータは表示部22に送られ、少なくと
も、当該車輌10の位置、走行方向並びに速度を画面上に
表示することが可能となる。
ここで、時刻t0において、人工衛星30、32、34の3つの
受信電波を得て、地点Aの位置、車輌10の走行方向、速
度が表示部22に表示されたとする。そして、時刻t0から
t1へと時間が変化し、これによって走行用車輌10はA点
からB点へと移行したとする。この間、人工衛星30、32
および34は時刻t0からt1に時間が移行するに従って第2
図に示すような位置変化を行っている。この場合、第3
の人工衛星34が時刻t1の地点にある時、長尺な車体から
なる車輌10では一方のアンテナ12aが電波遮蔽物、例え
ば、高層ビルディング38に隠れる。この結果、アンテナ
12aはGPS電波を捕捉することが困難となる。然しなが
ら、残余のアンテナ1bは高層ビルディング38に妨げられ
ることなくGPS電波を捕捉することが可能であることか
ら、選択回路15はアンテナ12bの信号を選択し、これを
制御部18と演算処理部16に送給することになる。
山間地の走行、あるいは相当長い距離に亘る高層建築物
の場合には、アンテナ12a、12bのいずれによってもGPS
電波の受信が不可能となる場合がある。その場合は、既
に、本出願人により出願された特願昭第60-38402号の発
明「GPS航法装置」を利用すればよい。メモリ20は、こ
のような場合、時計オフセット変化率を格納するために
役立つ。
なお、このように、いずれのアンテナ12a、12bによって
GPS電波の受信が不能であっても、電波遮蔽物から抜け
出た車輌10ではいち早くアンテナ12aがGPS電波を捕捉
し、一方、電波遮蔽物に対応する路上に進入する場合で
もアンテナ12bは可及的に長くGPS電波の捕捉を行うこと
が可能である。従って、GPS電波の受信期間がそれだけ
長く、結局、正確な位置測定を長期に亘って行うことが
出来ることが容易に諒解されよう。以上の説明は4衛星
以上の場合についても同様の効果がある。
以上のように本発明によれば、GPS航法装置を搭載した
長胴な自動車が、例えば、市街地や高山の近くを走行す
る場合においていずれか一方のアンテナを介して1つの
人工衛星からの電波の受信が途絶した場合でも、他のア
ンテナによって人工衛星からの電波を受信して自らの自
動車の位置を正確に把握することが出来る。これによっ
て、市街地あるいは山地でも測位時間が大幅に伸張し、
従って、その間において走行する自動車が自らの走行方
向、位置等を見失うことはない。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計
の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る自動車用GPS航法装置のブロック
図、 第2図は車輌が時間t0からt1に移行するに従って人工衛
星がt0からt1までの位置変位を行い、この結果、2つの
アンテナの中のいずれか1つが電波遮蔽物によってその
受信を遮断された場合の位置関係を示す概略説明図であ
る。 10……車輌、12a、12b……アンテナ 14……受信部、16……演算処理部 18……制御部、20……メモリ 22……表示部、30、32、34……人工衛星 36……自動車用走行路、38……電波遮蔽物

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】長胴な自動車の少なくとも前部と後部に配
    設されてGPSを構成する人工衛星からの電波を受信する
    一組の無指向性アンテナと、前記無指向性アンテナから
    の受信信号レベルのいずれか高い方を選択することによ
    って自動車の現在の位置を算出するための信号を得る選
    択回路を備えるGPS受信部と、前記GPS受信部の出力側に
    接続されて前記信号により自動車の現在位置を演算して
    得る演算処理部と、前記演算処理部の出力側に接続され
    る表示部と、前記GPS受信部と演算処理部に対し制御信
    号を送給する制御部とからなり、前記制御部はGPS受信
    部によって捕捉される人工衛星からの電波が少なくとも
    3以上ある時、前記演算処理部に3以上のGPS電波によ
    り自動車の現在位置の算出を行う航法方程式を利用する
    指令信号を送出するよう構成することを特徴とする自動
    車用GPS航法装置。
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JP2993699B2 (ja) * 1989-10-14 1999-12-20 日本無線株式会社 Gps受信システム
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