JPH07134171A - Gps受信方法 - Google Patents

Gps受信方法

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JPH07134171A
JPH07134171A JP28348793A JP28348793A JPH07134171A JP H07134171 A JPH07134171 A JP H07134171A JP 28348793 A JP28348793 A JP 28348793A JP 28348793 A JP28348793 A JP 28348793A JP H07134171 A JPH07134171 A JP H07134171A
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JP
Japan
Prior art keywords
error
data
signal
svacc
receiver
Prior art date
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Pending
Application number
JP28348793A
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English (en)
Inventor
Tomohiro Yamamoto
本 知 弘 山
Yuichi Murakami
上 裕 一 村
Tomio Yasuda
田 富 夫 保
Seiji Ishikawa
川 誠 司 石
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 受信レベルが大きく変動する環境下において
も適切な推定誤差を外部に提供する。 【構成】 GPSを構成する複数個の人工衛星からの電
波を捕捉して自位置を測定するGPS受信機において、
衛星の配置による1σ誤差量HDOPを求めるステップ
と、意図的劣化係数SVACCを得るステップと、信号
対雑音比S/Nを得るステップと、1σ誤差量、意図的
劣化係数及び信号対雑音比を変数として推定誤差を求め
るステップとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、GPS受信システムに
おける推定誤差の算出方法に関し、例えば、市街地等の
受信レベルが著しく変動する環境での使用を考慮したも
のである。
【0002】
【従来の技術】GPS(Global Positio
ning System)は、複数の人工衛星からの電
波を受信して、移動体の位置等を求めるものである。こ
のGPSを利用する場合において、GPS受信機におけ
る推定誤差の算出について、以下の算出式が知られてい
る。
【0003】
【数1】推定誤差=HDOP×UERE(1σ)
【0004】
【数2】推定誤差=HDOP×(C2 +ERR(SVA
CC)2 1/2 ここで、HDOPは水平面方向の幾何学的劣化係数であ
り、UEREは衛星の配置によらない誤差(1σ)であ
る。また、CはUEREのうち定数としておかれるもの
であり、ERR(SVACC)はUEREのうち変数と
しておかれるものであり衛星からの意図的劣化係数SV
ACCより求まる誤差成分である。UEREはGPSシ
ステムに存在する誤差要因の二乗平方和で表され、誤差
要因には表1のようなものがある。
【0005】
【表1】
【0006】誤差計Cは、表1中の定数項で○で示され
ている項目の二乗平方和として計算されるものである。
また、表1中の定数項で×で示されている項目は意図的
な劣化に起因する誤差ERR(SVACC)であり、U
ERE内での変数として演算されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の技術では、推定
誤差の算出のパラメータとしては、1σ誤差量HDOP
と、意図的劣化係数SVACCに起因する誤差成分を用
いていた。この場合、船舶や航空機等の、衛星からの信
号における信号対雑音比などの受信レベルが大きく変動
しない環境においては、充分有益な推定が行える。しか
し、従来のGPS受信システムにおける推定誤差の算出
方法は、受信レベルを一定値として計算していたので、
車両に搭載した場合などの受信レベルが大きく変動する
環境下では、受信レベルの低下によって自位置との誤差
が大きくなり、得られる測位解の精度も大きく劣化し、
数1及び数2の推定誤差式から大きく逸脱した測位解を
得る可能性がある。よって、このような環境下において
得られた推定誤差から判断し、自位置を受信機から得ら
れた位置に変更した場合、実際の位置から大きく外れて
しまうことがあった。
【0008】そこで、本発明は、推定誤差の測定の際に
受信レベルが大きく変動する環境の下でも測位精度が劣
化しないようにすることを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】GPSを構成する複数個
の人工衛星からの電波を捕捉して自位置を測定するGP
S受信機において、衛星の配置による1σ誤差量HDO
Pを求めるステップと、意図的劣化係数SVACCを得
るステップと、信号対雑音比S/Nを得るステップと、
1σ誤差量、意図的劣化係数及び信号対雑音比を変数と
して推定誤差を求めるステップと、得られた測位解と共
に推定誤差を外部に出力するステップとを備えた。
【0010】
【作用】上記手段は、衛星からの電波を受信し、衛星デ
ータの収集及び衛星までの距離を求めて測位計算を行っ
て現在の自位置を求めるとともに、衛星配置から定まる
1σ誤差量HDOPと、衛星の配置によらずに、衛星か
らのデータの意図的な劣化度合いであるSVACCと信
号対雑音比S/Nに起因する誤差成分とから算出した推
定誤差から現在の自位置を求めるものである。推定誤差
をデータとして同時に出力させることにより、利用者側
で受け取ったデータの確からしさを基に、自位置の更新
の判断を容易に提供するものである。
【0011】
【実施例】図1は本発明の受信機のブロック図である。
衛星からの信号電波は受信アンテナ1で捕捉され、受信
部2で信号の増幅、周波数変換及びスペクトラムの逆拡
散が行われる。逆拡散された信号は軌道データ復調部3
及び疑似距離測定部4へ送られ、それぞれ、データの復
調、及び衛星から受信機までの距離が測定され、測位演
算部5に送られる。測位演算部5では軌道データ、疑似
距離を基に演算が行われ、受信機の絶対位置が求めら
れ、外部へデータとして出力される。また、測位演算部
5では、データ復調部3からの受信機の信号対雑音比S
/N、及びデータ内に含まれるSVACC(意図的劣化
係数)を用いて推定誤差を計算して測位データと共にデ
ータとして出力する。また、測位演算部5から、衛星選
択のためのコード及び位相を合わせるコードが受信機2
に送られ、信号の同期が取られる機能を有する。
【0012】先ず、以下に衛星の1σの誤差量HDOP
を求めるための方法の詳細を示す。
【0013】受信点からi番衛星に向かう単位ベクトル
eiは疑似距離を計算することにより求まる。
【0014】
【数3】ei=〔Xi Yi Zi〕 このeiから次の行列Piを得る。
【0015】
【数4】Pi=〔Xi Yi Zi 1〕 更に、i=1〜4の衛星のデータを用いて、誤差距離の
行列Gを得る。
【0016】
【数5】G=〔P1 P2 P3 P4〕T この行列Gから(GT G)-1を求めて、次式により共分
散行列に当てはめる。
【0017】
【数6】
【0018】測位精度の評価指標はこの共分散行列の対
角要素から求まる。2次元測位ではHDOPは次式で表
される。
【0019】
【数7】HDOP=(σxx2 +σyy2 1/2 次に、信号対雑音比S/Nの求め方について説明する。
本実施例では信号対雑音比S/Nの算出にコスタス・ル
ープ復調器を用いた。図2にコスタス・ループ復調器の
ブロック図を示す。本実施例では、コスタス・ループ復
調器は図1のブロック図の軌道データ復調部3に含まれ
ている。コスタス・ループ復調器の動作について説明す
る。先ず、変調された電圧信号がI乗算器及びQ乗算器
に入力される。一方、VCO(電圧制御発振器)の出力
が、変調された電圧信号と同一位相、及び90°位相を
ずらした信号としてそれぞれI乗算器及びQ乗算器に入
力される。各々の乗算器の出力は、ローパスフィルタ通
過後に信号I及び信号Qとして出力される。そして、コ
スタス・ループ復調器から出力された信号I及び信号Q
の値を用いて、測位演算部5にて信号対雑音比S/Nを
算出してから出力している。
【0020】ここで、本実施例における1σ誤差量UE
REの求め方について説明する。UEREはGPSシス
テムに存在する各種の誤差要因の二乗平方和で表され
る。表2にGPSシステムに存在する各種の誤差要因を
示す。
【0021】
【表2】
【0022】1σ誤差量UEREは次式から求めること
ができる。
【0023】
【数8】UERE=(C2 +ERR(SVACC)2
ERR(SN)2 1/2 本実施例においては、表2の値を数8に代入することに
より1σ誤差量UEREは以下の値になる。 UERE=(63.44+3.32+4.32+7.52)1/2=12.21 ここで、表2で定数項ではない誤差要因の求め方につい
て説明する。表2中の定数項で×で示されている項目の
うち衛星時計誤差と衛星軌道予測誤差は意図的劣化SV
ACCに起因する誤差を示すものであり、その程度はE
RR(SVACC)で表される。ERR(SVACC)
はSVACCの値(0≦SVACC≦15)に応じて次
式のように求められる。
【0024】
【数9】ERR(SVACC)=2(1+SVACC/2) (0≦
SVACC< 7) =2(SVACC-2) (7≦SVACC≦14) SVACC=15は予測不能を示している。ERR(S
VACC)はSVACCの値に応じて表3のようにな
る。
【0025】
【表3】
【0026】また、表2中の定数項で×で示されている
項目のうち、受信機雑音は信号対雑音比S/Nに起因す
る誤差を示すものであり、その程度はERR(SN)で
表される。ERR(SN)はSNの値に応じて表4のよ
うになる。
【0027】
【表4】
【0028】次に、図3〜図7のフローチャートを用い
て本実施例の動作の説明を行なう。
【0029】図3は本実施例のメインルーチンである。
ナビゲーションシステムの電源が投入されると、以下の
処理が行われる。先ず、ステップ6により現在上空にあ
る衛星の選択を行なう。次にステップ7にて衛星信号の
同期を取るためのトラッキングが行われているか否かを
判定する。トラッキングが行われていないと判定する
と、ステップ8にて衛星信号の同期が取れていない状態
でサーチが実行されて、衛星信号の同期を取る制御が行
われる。衛星信号の同期が取られると、ステップ9にて
同期を保つようにトラッキングが行われる。ステップ1
0にてデータの収集が終了したか否かを判定して、デー
タの収集が終了していない場合、ステップ11に進みデ
ータ復調が実行されて意図的劣化係数SVACCが測定
される。その後、ステップ12にて疑似距離測定が、ス
テップ13にて受信レベル測定が実行され、データ算出
に必要なデータが得られる。ここで、本実施例における
受信レベルとは信号対雑音比S/Nに起因するものであ
る。次にステップ14に進んで、人工衛星の稼働個数が
3つ以上であるか否かを判定して、人工衛星の稼働個数
が3つ以上である場合には、ステップ11のデータ復調
及びステップ12の疑似距離測定で得られた値を用い
て、ステップ15に進んで測位演算を行い、受信機の絶
対位置を求める。そして、ステップ11のデータ復調及
びステップ13の受信レベル測定から得られた値を用い
て、ステップ16に進んで推定誤差が算出され、ステッ
プ17にて先の位置データと一緒に測位結果が外部に出
力されるようになっている。そして、ステップ18に進
み、ステップ17で外部に出力された測位結果が有効で
あるか否かを判定して、測位結果が有効であると判定す
ると、ステップ7に戻って再び上記の処理を繰り返す。
【0030】次に主要ルーチンの詳細について説明す
る。図4は図3のフローチャートのステップ11のデー
タ復調ルーチンである。ステップ19のデータビット収
集により、衛星からのデータが取り込まれて、ステップ
20のサブフレーム検出によりフレームの同期が取ら
れ、必要なデータが抜き出される。抜き出されたデータ
のパリティチェックがステップ21で行われ、データに
異常が無ければデータのデコードがステップ22にて行
われる。この中では意図的劣化を示すSVACCの値の
検出も行われる。その後、ステップ23において測位に
使用する衛星のうち最大のSVACCの値を求める。そ
して、ステップ24において次のサブフレームデータの
収集を行う。
【0031】図5は受信レベル測定ルーチンである。こ
のルーチンにおいて先ずステップ25で各受信衛星の信
号対雑音比S/Nを測定して、ステップ26に進んで、
測位に使用する衛星の中から最小の信号対雑音比S/N
を求めてSN値とする。
【0032】図6は推定誤差を算出するルーチンであ
る。ステップ27にて図4のデータ復調ルーチンから得
られたSVACCを表3の変換テーブルを用いて誤差成
分ERR(SVACC)に変換する。次に、ステップ2
8に進んで図5の受信レベル測定ルーチンで得られた最
小の信号対雑音比であるSN値を、表4の変換テーブル
を用いて誤差成分ERR(SN)に変換する。
【0033】上述の変換により得られた値を用いて、ス
テップ29で推定誤差ERRを下記の式から算出する。
【0034】
【数10】ERR=HDOP×(C2 +ERR(SVA
CC)2 +ERR(SN)2 1/2 本実施例では信号対雑音比S/Nにおける誤差成分ER
R(SN)を求めるのに信号対雑音比S/Nの最小値S
Nを離散的な値として、テーブルを用いて誤差ERR
(SN)に変換したが、簡単な一次近似式を用いても良
い。また、定数Cは表2に示す誤差要因のうち、一義的
に定まる誤差要因の二乗和の平方根をとったものであ
る。
【0035】図7は測位結果出力ルーチンである。上記
で求めた位置及び推定誤差データ等をステップ30で出
力バッファにセットして、ステップ31で外部に出力す
る。
【0036】このように、本実施例においては、衛星の
配置による1σ誤差量HDOPと、衛星の配置によらな
い1σ誤差量UEREとを求め、HDOPとUEREの
積算値から誤差指標を求め、UEREは、意図的劣化係
数SVACCに起因する誤差ERR(SVACC)と、
受信機の信号対雑音比S/Nに起因する誤差ERR(S
N)と、それ以外の誤差要因C(定数)から構成され、
HDOPとERR(SVACC)とERR(SN)を変
数として推定誤差を算出する。したがって、信号対雑音
比S/Nが低下して、測位解のばらつきが大きくなって
も、それに対応した推定誤差を提供することにより、利
用者側で測位解の利用の合否を正確に判断できる。
【0037】
【発明の効果】本発明では、信号対雑音比に応じた誤差
要因を推定誤差の算出の際に変数とすることによって、
より現実的な推定誤差を求めることが可能である。した
がって、GPS受信システムにおける現在位置確定能力
を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図2】本実施例で用いたコスタス・ループ復調器のブ
ロック図である。
【図3】本発明の一実施例を実施するためのフローチャ
ートである。
【図4】本発明の一実施例を実施するためのフローチャ
ートである。
【図5】本発明の一実施例を実施するためのフローチャ
ートである。
【図6】本発明の一実施例を実施するためのフローチャ
ートである。
【図7】本発明の一実施例を実施するためのフローチャ
ートである。
【符号の説明】
1 アンテナ 2 受信部 3 軌道データ復調部 4 疑似距離測定部 5 測位演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石 川 誠 司 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 衛星の配置による1σ誤差量HDOPを
    求めるステップと、 意図的劣化係数SVACCを得るステップと、 信号対雑音比S/Nを得るステップと、 前記1σ誤差量、前記意図的劣化係数及び前記信号対雑
    音比を変数として推定誤差を求めるステップと、 得られた測位解と共に推定誤差を外部に出力するステッ
    プと、を備えるGPS受信方法。
JP28348793A 1993-11-12 1993-11-12 Gps受信方法 Pending JPH07134171A (ja)

Priority Applications (1)

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JP28348793A JPH07134171A (ja) 1993-11-12 1993-11-12 Gps受信方法

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JP28348793A JPH07134171A (ja) 1993-11-12 1993-11-12 Gps受信方法

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JPH07134171A true JPH07134171A (ja) 1995-05-23

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JP28348793A Pending JPH07134171A (ja) 1993-11-12 1993-11-12 Gps受信方法

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JP (1) JPH07134171A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7486232B2 (en) 2004-05-13 2009-02-03 Seiko Epson Corporation Positioning apparatus, positioning method, positioning program, and computer-readable recording medium for recording positioning program
JP2010243198A (ja) * 2009-04-01 2010-10-28 Sony Corp 信号処理装置、情報処理装置、信号処理方法、データ表示方法、及びプログラム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7486232B2 (en) 2004-05-13 2009-02-03 Seiko Epson Corporation Positioning apparatus, positioning method, positioning program, and computer-readable recording medium for recording positioning program
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