JPH07107548B2 - 人工衛星による測位方法 - Google Patents

人工衛星による測位方法

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JPH07107548B2
JPH07107548B2 JP61241308A JP24130886A JPH07107548B2 JP H07107548 B2 JPH07107548 B2 JP H07107548B2 JP 61241308 A JP61241308 A JP 61241308A JP 24130886 A JP24130886 A JP 24130886A JP H07107548 B2 JPH07107548 B2 JP H07107548B2
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/50—Determining position whereby the position solution is constrained to lie upon a particular curve or surface, e.g. for locomotives on railway tracks

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は人工衛星からの電波を利用した自己位置の測位
方法に関する。
〔従来の技術〕
人工衛星からの電波を利用して自己位置を測位するシス
テムは例えば特開昭58−30615号公報に開示されてい
る。この人工衛星よりに電波を利用して測位するシステ
ムを以下GPSシステムと記す。このシステムでは３個の
人工衛星を利用して平面上の位置を測位できる。また４
個の人工衛星で平面のみならず高低も測位できる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
GPSシステムでは人工衛星を利用して測位するため、衛
星位置により測位精度が決まる。利用する衛星が比較的
近い場合、あるいは電波の受信状態が悪い場合精度が低
下する問題がある。
本発明の目的はGPSシステムにおいて、測定精度の低下
を少なくできるGPSシステムの測位方法を提供すること
である。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、４つのGPS人工衛星から前記衛星軌道に関
する情報と時刻に関する情報とを受信して自己位置を決
定する人工衛星による測位方法において、それぞれの前
記衛星の位置と前記衛星からの電波の伝達時間とから自
己位置を求め、前記自己位置からそれぞれの前記衛星へ
向かう単位ベクトルを求め、前記単位ベクトルの成分値
から共分散行列を求め、前記共分散行列から、４つの衛
星の配置のゆがみによって生じる誤差の生じやすい方向
θを求め、前記自己位置を予め記憶してある道路地図情
報と比較し、もし前記自己位置が前記道路地図情報中の
道路上にない場合には、前記道路地図情報上で、前回の
自己位置と前々回の自己位置とを結ぶ直線と、前記自己
位置を通る前記方向θの直線との交点を求め、その交点
から一番近い前記道路上の点を用いて前記自己位置を補
正することによって達成される。
〔作用〕
衛星の位置が悪いとき、あるいは受信状態が悪いときの
誤差の生じる方向は受信可能な衛星の配置によつてきま
る。この誤差の生じる方向についての補正を他の情報に
よつて行なうことが可能であれば誤差を少なくし、測定
精度を向上できる。上記誤差を地図情報により補正でき
る。また他の衛星との組合せでも補正できる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を使い説明する。第１図
はGPSシステムの測位原理図であり１〜４はGPSシステム
に利用する衛星、５は自己位置である。このシステムで
は、衛星から送られてくる衛星軌道に関するデータを用
いて衛星位置を求め、さらに衛星からの電波の伝達時間
を計測することで衛星と自分との距離を求め、測位方程
式を解くことで、自己位置を求める。このとき測位誤差
は衛星配置と密接に関わつていることが分かつた。計算
結果によると衛星配置が良い場合には測位の絶対誤差が
約30mとなるが、衛星配置が悪い場合は測位の絶対誤差
が200m以上となる。しかし、衛星配置が悪い場合の測位
結果のばらつきには、つまり誤差には衛星配置によつて
定まる方向性があることが分かつた。
第２図は衛星配置を示した図であり、6,7,8は衛星の位
置を示す。この図で一番外側の円は抑角０を示し、円の
中心が天頂である。この衛星配置からばらつき方向θが
算出できる。この算出方法を第３図にフローにより示
す。第２図では衛星数３個で２次元測位を行なう場合を
示したが、衛星数４個で３次元測位を行なう場合も同様
である。
ばらつき方向θの算出は第３図に示すフローで行ない、
まずステツプ100で衛星位置を算出する。この算出方法
は既に知られている。次にステツプ101で自己位置から
衛星へ向かう単位ベクトルを算出する。このとき、自己
位置から見て東方向をｘ軸、北方向をｙ軸、天頂方向を
ｚ軸とする。ステツプ102で行列を求め、ステツプ103
では求めた行列Ｇを用いて、共分散行列Ｐを算出する。
行列の成分を用い、ステツプ104でばらつき方向θを
算出する。第３図では衛星数４個の場合を示したが、衛
星数３個で２次元測位を行なう場合には、ステツプ102
で行列が となり、ステツプ103,104でばらつき方向θを算出す
る。
第４図にばらつき方向と道路地図情報を利用して測位結
果を補正する方法を示し、第５図にそのフローを示す。
ステツプ200で測位演算を行ないその結果が点14であ
る。ステツプ201で点14が道路上かどうか判定する。第
４図で、9,10が道路である。点14が道路上に無い場合ル
ーチン100でばらつき方向θを求める。第４図の点線11
は測位結果の分布を示す。ステツプ202で点14をとおり
方向θの直線12を描く。前々回、及び前回の測位結果で
ある15,16をとおる直線13を描き、２つの直線12と13の
交点17をステツプ204で求める。ステツプ205で、直線12
上で点17から最も近い道路上の点18を自己位置とする。
ステツプ206で点Ｂを自己位置として表示する。
２つの衛星組合せで測位を行ない、その結果を利用して
測位結果を補正する方法を第６図に、フローを第７図に
示す。ステツプ301で２つの衛星組合せを選び、ステツ
プ302でそれぞれ測位演算を行い、測位結果の点19,20を
求める。組合せ1,2の衛星配置からばらつき方向θ1,θ
２をルーチン100で算出する。点線23,24は測位結果の分
布を示す。ステツプ303で測位結果をとおるばらつき方
向の直線21,22を描く。ステツプ304で２つの直線21,22
の交点25を求め、自己位置とする。
第８図のばらつき方向の実測値と計算値、及び衛星配置
によつて定まる誤差指標と測位誤差の関係を示す。ばら
つき方向θの推定値と測定値は、誤差指標が10以上では
ほぼ一致しており、ばらつき方向θの指定が妥当なこと
が確認できた。またこのときの測位誤差は、図中に補正
前の値として示してある。誤差指標と測位誤差とがほぼ
比例し、誤差指標が30以上では200m以上の測位誤差があ
る。測位結果に本発明の補正方法を施すことにより、図
中に斜線で示すように補正後の測位誤差を50m程度にす
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、GPSを利用して自己位置を求める場
合、測位結果のばらつき方向をあらかじめ衛星配置から
推定し、測位結果に補正をかけることができるので、求
めた自己位置の絶対誤差が小さくなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はGPSシステムの測位原理を示す図である。第２
図は衛星配置と測位結果のばらつき方向であり、第３図
はばらつき方向を求めるフローである。第４図は本発明
の一実施例のばらつき方向と道路地図情報を利用する方
法を示す図であり、第５図はそのフロー図である。第６
図は本発明の一実施例の衛星組合せを２つ選び、それぞ
れのばらつき方向を利用する方向を示す図であり、第７
図はそのフローであり，第８図はばらつき方向の実測値
と計算値及び誤差指標と測位誤差の関係を示す図であ
る。 1,2,3,4……衛星位置、５……自分の位置、6,7,8……自
分から見た衛星位置、14,19,20……測位結果、18,25…
…補正後の自己位置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】４つのGPS人工衛星から前記衛星軌道に関
    する情報と時刻に関する情報とを受信して自己位置を決
    定する人工衛星による測位方法において、それぞれの前
    記衛星の位置と前記衛星からの電波の伝達時間とから自
    己位置を求め、前記自己位置からそれぞれの前記衛星へ
    向かう単位ベクトルを求め、前記単位ベクトルの成分値
    から共分散行列を求め、前記共分散行列から、４つの衛
    星の配置のゆがみによって生じる誤差の生じやすい方向
    θを求め、前記自己位置を予め記憶してある道路地図情
    報と比較し、もし前記自己位置が前記道路地図情報中の
    道路上にない場合には、前記道路地図情報上で、前回の
    自己位置と前々回の自己位置とを結ぶ直線と、前記自己
    位置を通る前記方向θの直線との交点を求め、その交点
    から一番近い前記道路上の点を用いて前記自己位置を補
    正することを特徴とする人工衛星による測位方法。
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