JPH07294620A - Doppler position-measuring apparatus - Google Patents

Doppler position-measuring apparatus

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JPH07294620A
JPH07294620A JP8957594A JP8957594A JPH07294620A JP H07294620 A JPH07294620 A JP H07294620A JP 8957594 A JP8957594 A JP 8957594A JP 8957594 A JP8957594 A JP 8957594A JP H07294620 A JPH07294620 A JP H07294620A
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JP
Japan
Prior art keywords
positioning
positioning result
dispersion
average
altitude
Prior art date
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Pending
Application number
JP8957594A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsunori Ide
光則 井手
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP8957594A priority Critical patent/JPH07294620A/en
Publication of JPH07294620A publication Critical patent/JPH07294620A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a means for measuring a position with high accuracy by automatically updating a height input by a user in a position-measuring apparatus based on the Doppler effect. CONSTITUTION:The apparatus is provided with a storing means 1 for storing three or more measured results of positions, an average-calculating means 2 for obtaining an average position from the stored positions, and a dispersion- calculating means 3 for obtaining a dispersion of the measured results. A height- updating means 4 of the apparatus obtains an updated value of a height. Although two, namely, a positive and a negative values are obtained as the updated value of the height, the correct) one is calculated by calculating a measured position again and determining one that has a smaller difference of a measured value and a calculated value of a range rate from a standard deviation as a true position. Therefore, while updating he height of the measuring point by the dispersion of three or more measured results, the position is highly accurately measured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ドップラーに基づいた
ドップラー測位装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Doppler positioning device based on Doppler.

【0002】[0002]

【従来の技術】ドップラーに基づいた測位方法は、NN
SS(Navy Navigation Satell
ite System)に代表されるドップラーカウン
ト(ドップラーの積算値)による測位方法や、瞬間のド
ップラー周波数による測位方法がある。ここでは、瞬間
のドップラー周波数による従来の測位方法について、S
chmid&Lynn ”Satellite Dop
pler−Data Processing Usin
g a Microcomputer”,IEEE T
rans.GE−16を参照しながら述べる。
2. Description of the Related Art A positioning method based on Doppler is NN
SS (Navy Navigation Satell)
There is a positioning method represented by Doppler count (integrated value of Doppler) typified by "ite System" and a positioning method based on instantaneous Doppler frequency. Here, regarding the conventional positioning method based on the instantaneous Doppler frequency,
chmid & Lynn "Satellite Dop"
pler-Data Processing Usin
ga Microcomputer ”, IEEE T
rans. It will be described with reference to GE-16.

【0003】今、ある受信点から既知の周波数を持つ衛
星の送信信号を受信してその受信周波数を測定し、送信
周波数を引くと、ドップラー周波数が得られる。このド
ップラー周波数は、ドップラー効果により、衛星が受信
点に近づくときは正の周波数として測定され、衛星が遠
ざかる時は負の周波数として測定される。このドップラ
ー周波数を基にして測位を行うのが、ドップラーによる
測位である。受信点と衛星間の距離の変化率をレンジレ
ートR’と呼ぶが、レンジレートR’とドップラー周波
数fの関係は(数1)で表される。
Now, when a transmission signal of a satellite having a known frequency is received from a certain reception point, the reception frequency is measured, and the transmission frequency is subtracted, the Doppler frequency is obtained. Due to the Doppler effect, this Doppler frequency is measured as a positive frequency when the satellite approaches the receiving point, and as a negative frequency when the satellite moves away. Positioning based on this Doppler frequency is positioning by Doppler. The rate of change in the distance between the receiving point and the satellite is called the range rate R ', and the relationship between the range rate R'and the Doppler frequency f is expressed by (Equation 1).

【0004】[0004]

【数1】 [Equation 1]

【0005】(数1)から分かるように、ドップラー周
波数が測定できれば、レンジレートを求めることができ
る。(数1)のレンジレートは測定されたドップラー周
波数から得られるので、レンジレートの測定値R’m
呼ぶことにする。レンジレートが分かると、受信点の位
置が分かる。これを図2の従来の測位方法の幾何学的関
係図を参照して説明する。
As can be seen from (Equation 1), if the Doppler frequency can be measured, the range rate can be obtained. Since the range rate of (Equation 1) is obtained from the measured Doppler frequency, it will be referred to as a range rate measurement value R ′ m . When the range rate is known, the position of the receiving point can be known. This will be described with reference to the geometrical relationship diagram of the conventional positioning method shown in FIG.

【0006】今、衛星軌道Qにおける衛星の位置S1
のレンジレートをR’1 、衛星の位置S2 でのレンジレ
ートをR’2 とする。レンジレートR’一定の面は、衛
星の速度vを回転軸にした円錐面であることから、レン
ジレートR’1 に関してはイ、レンジレートR’2 に関
してはロのような円錐が描け、受信点はその交線ハ上の
どこかにある。ここで、基準楕円体Kを定めると、交線
ハと基準楕円体Kの交点としてP1 ,P2 が得られ、真
の受信点は、2つの交点P1 ,P2 のいずれかである。
[0006] Now, the range rate at the position S 1 of the satellites in a satellite orbit Q R '1, the range rate at the position S 2 of the satellite R' and 2. Range rate R 'certain aspects, since the velocity v of the satellite is a conical surface which is the rotation axis, the range rate R' with respect to 1 i, draw a cone like b with respect to the range rate R '2, received The point is somewhere on the line of intersection C. Here, when the reference ellipsoid K is determined, P 1 and P 2 are obtained as the intersections of the intersection line C and the reference ellipsoid K, and the true reception point is either of the two intersections P 1 and P 2. .

【0007】レンジレートR’は、位置の受信位置の関
数であるので、未知数の数だけレンジレートを測定し
て、それらの連立方程式を解けば、受信位置が得られ
る。しかし、レンジレートと受信位置は非線形の関係で
あるので、簡単には解けない。非線形方程式と解く常套
手段は、テーラー展開により線形化を図ることである。
今、レンジレートが、受信点の緯度φ、経度λ、バイア
スBの関数であるとする。ここで、バイアスBは受信機
内の基準周波数のずれを補正するオフセット項である。
これら3変数の関数であるレンジレートR’をテーラー
展開すると、(数2)となる。
Since the range rate R'is a function of the receiving position of the position, the receiving position can be obtained by measuring the range rates by an unknown number and solving their simultaneous equations. However, since the range rate and the reception position have a non-linear relationship, they cannot be solved easily. The usual method of solving a nonlinear equation is to make it linear by Taylor expansion.
Now, it is assumed that the range rate is a function of the latitude φ, the longitude λ, and the bias B of the receiving point. Here, the bias B is an offset term that corrects the deviation of the reference frequency in the receiver.
Taylor range expansion of the range rate R ′, which is a function of these three variables, gives (Equation 2).

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】ここで、φ0 ,λ0 ,B0 はそれぞれ、現
在の推定緯度、推定経度、オフセットバイアスであり、
φ,λ,Bはそれぞれ、更新された推定緯度、推定経
度、オフセットバイアスである。また、(数2)は、
(数3)のように書き直すことができる。
Here, φ 0 , λ 0 , and B 0 are the current estimated latitude, estimated longitude, and offset bias, respectively,
φ, λ, and B are the updated estimated latitude, estimated longitude, and offset bias, respectively. Also, (Equation 2) is
It can be rewritten as in (Equation 3).

【0010】[0010]

【数3】 [Equation 3]

【0011】ここで、ΔR’,Δφ,Δλ,ΔBは(数
4)であらわされる。
Here, ΔR ′, Δφ, Δλ, and ΔB are represented by (Equation 4).

【0012】[0012]

【数4】 [Equation 4]

【0013】また、R’C は、端末の位置(φ0 ,λ
0 )から得られるレンジレートであり、(数5)で与え
られる。
Further, R 'C, the position of the terminal (phi 0, lambda
It is a range rate obtained from ( 0 ) and is given by (Equation 5).

【0014】[0014]

【数5】 [Equation 5]

【0015】これは、測定値でなく推定受信位置から計
算されたレンジレートであるので、レンジレートの計算
値と呼ぶことにする。
Since this is the range rate calculated from the estimated reception position, not the measured value, it will be called the calculated value of the range rate.

【0016】ドップラーによる測位では、まず推定初期
位置を求め、(数3)の関係式と逐次近似法と最小自乗
法を用いることにより、初期位置を真の受信位置に収束
させる。未知数が緯度、経度、バイアスの3つであるの
で、ドップラーの測定点は3点でよいが、実際は4点以
上の測定データを最小自乗法を用いて最適化して3つの
式に変換し、これら3式により緯度経度バイアスを求め
る。最小自乗法においては、(数6)のように各測定デ
ータを加算して連立方程式を立てる。
In the positioning by Doppler, first, the estimated initial position is obtained, and the initial position is converged to the true reception position by using the relational expression (Equation 3), the successive approximation method, and the least squares method. Since there are three unknowns: latitude, longitude, and bias, the number of Doppler measurement points may be three, but in reality, measurement data of four or more points are optimized using the least squares method and converted into three equations. Latitude / longitude bias is calculated by three equations. In the least squares method, simultaneous measurement equations are established by adding each measurement data as shown in (Equation 6).

【0017】[0017]

【数6】 [Equation 6]

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】ドップラーに基づいた
測位方法は、NNSSが知られている。NNSSは測位
計算をするに当たって、受信機をあらかじめ決めた基準
楕円体上にあることを仮定するか、高度をユーザが入力
しなければならない。この制約は、高度が0mである海
上での使用には問題はないが、高度が存在する陸上での
使用は、高度が求められないことによる測位誤差が発生
する。しかしながら従来の方法では、2次元測位しかで
きないため、高度が求められないという問題点があっ
た。
NNSS is known as a positioning method based on Doppler. The NNSS needs to assume that the receiver is on a predetermined reference ellipsoid or enter the altitude by the user when performing the positioning calculation. This restriction has no problem in use on the sea where the altitude is 0 m, but when used on land where there is an altitude, a positioning error occurs because the altitude is not required. However, the conventional method has a problem that the altitude is not required because only two-dimensional positioning is possible.

【0019】そこで本発明は、ユーザが入力した高度を
自己更新することにより、精度の高い測位を行えるドッ
プラー測位装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a Doppler positioning device capable of highly accurate positioning by self-updating the altitude input by the user.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するため、3個以上の測位結果を格納する測位結果
格納手段と、この測位結果格納手段に格納された測位結
果の平均を求める測位結果平均計算手段と、測位結果格
納手段に格納された測位結果と測位結果平均計算手段か
ら求められる平均値とから平均値に対する測位結果の分
散を求める測位結果分散計算手段と、測位結果分散計算
手段から求められる分散を基に受信機の仮定した高度を
増加及び減少させて更新する高度更新手段と、高度更新
手段から求められる2つの高度をそれぞれ用いて再度測
位計算を行う測位再計算手段と、測位再計算手段から求
められた2つの測位位置から真の位置を判断する真位置
判断手段とからドップラー測位装置を構成したものであ
る。
In order to solve the above problems, the present invention provides a positioning result storage means for storing three or more positioning results and an average of the positioning results stored in the positioning result storage means. A positioning result average calculating unit, a positioning result dispersion calculating unit that calculates a dispersion of the positioning results with respect to the average value from the positioning results stored in the positioning result storage unit and the average value calculated from the positioning result average calculating unit, and a positioning result dispersion An altitude updating unit that increases and decreases the assumed altitude of the receiver based on the variance calculated from the calculating unit, and a positioning recalculating unit that performs positioning calculation again using the two altitudes calculated from the altitude updating unit. And the true position determining means for determining the true position from the two measured positions obtained by the positioning recalculating means.

【0021】[0021]

【作用】上記構成において、3個以上の測位結果を格納
する測位結果格納手段と、測位結果からその平均値と分
散を求める測位結果分散計算手段と、分散を基に高度を
更新する高度更新手段と、更新された2つの高度から測
位を再度行う測位再計算手段から受信機の高度を補正す
ることにより、精度の高い測位を行える。
In the above structure, a positioning result storage means for storing three or more positioning results, a positioning result distribution calculating means for obtaining an average value and a dispersion of the positioning results, and an altitude updating means for updating the altitude based on the dispersion. By correcting the altitude of the receiver from the positioning recalculation means that performs positioning again from the two updated altitudes, highly accurate positioning can be performed.

【0022】[0022]

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。図1は、本発明の一実施例におけるドップ
ラー測位装置のブロック図である。図中、1は測位結果
格納手段であり、以下で説明する測位結果平均計算手段
2と測位結果分散計算手段3で用いられる3個以上の測
位結果を格納する。今、格納されている位置を(x 0
0 ,z0 )、(x1 ,y1 ,z1 )、(x2 ,y2
2 )の3点とする。2は、測位結果格納手段1で格納
された測位結果の平均を求める測位結果平均計算手段で
ある。平均位置を(xm ,ym ,zm )とすると、(数
7)となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.
Will be explained. FIG. 1 shows a dop according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a camera positioning device. In the figure, 1 is the positioning result
Positioning result average calculation means described below as a storage means
2 and 3 or more measurements used by the positioning result distributed calculation means 3
Stores the rank result. The position currently stored is (x 0 ,
y0 , Z0 ), (X1 , Y1 , Z1 ), (X2 , Y2 ,
z2 ) 3 points. 2 is stored in the positioning result storage means 1.
With the positioning result average calculation means for obtaining the average of the determined positioning results
is there. The average position is (xm , Ym , Zm ), Then (number
7).

【0023】[0023]

【数7】 [Equation 7]

【0024】3は、測位結果格納手段1で格納された測
位結果と測位結果平均計算手段2で求められた平均位置
から測位結果の分散を求める測位結果分散計算手段であ
る。分散を(xv ,yv ,zv )とすると(数8)とな
る。
Reference numeral 3 denotes a positioning result distribution calculating means for calculating the dispersion of the positioning results from the positioning results stored in the positioning result storage means 1 and the average position calculated by the positioning result average calculating means 2. When the variance is (x v , y v , z v ), (Equation 8) is obtained.

【0025】[0025]

【数8】 [Equation 8]

【0026】4は高度更新手段であり、その更新される
量hは測位結果分散計算手段3から求められ、(数9)
となる。
Numeral 4 is an altitude updating means, and the updated amount h is obtained from the positioning result dispersion calculating means 3 and
Becomes

【0027】[0027]

【数9】 [Equation 9]

【0028】5は、2つの測位計算手段5A,5Bから
なる測位再計算手段であり、高度更新手段4で更新され
た高度を用いて測位の再計算を行う。このブロックから
得られるのは、測位結果とレンジレートの測定値R’m
(数1)および計算値R’c(数5)の差の標準偏差で
ある。測位再計算を2回行っているので、2個求められ
る。6は、真位置判断手段である。真位置の判断基準と
しては、位置S1 と位置S2 の内小さい方の測位結果を
真値とする方法がある。したがって本実施例の測位方法
によれば、3個以上の測位結果を分散し、測位点の高度
を更新することにより、精度の高い測位を行うことがで
きる。
Numeral 5 is a positioning recalculating means composed of two positioning calculating means 5A and 5B, and recalculates the positioning using the altitude updated by the altitude updating means 4. Is that obtained from this block, the measured value R 'm positioning result and range rate
It is the standard deviation of the difference between (Equation 1) and the calculated value R ′ c (Equation 5). Since the positioning recalculation is performed twice, two are obtained. Reference numeral 6 is a true position determining means. As a criterion for determining the true position, there is a method in which the smaller positioning result of the positions S 1 and S 2 is used as the true value. Therefore, according to the positioning method of the present embodiment, it is possible to perform highly accurate positioning by dispersing three or more positioning results and updating the altitude of the positioning point.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように本発明は、測位結果格納手
段、測位結果平均計算手段、測位結果分散計算手段、高
度更新手段、測位再計算手段、真位置判断手段とからド
ップラー測位装置を構成しているので、3個以上の測位
結果の分散により測位点の高度を更新し、精度の高い測
位を行うことができる。
As described above, according to the present invention, the Doppler positioning device comprises the positioning result storage means, the positioning result average calculation means, the positioning result distribution calculation means, the altitude update means, the positioning recalculation means, and the true position determination means. Therefore, the altitude of the positioning point can be updated by distributing the positioning results of three or more, and highly accurate positioning can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるドップラー測位装置
のブロック図
FIG. 1 is a block diagram of a Doppler positioning device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の測位方法の幾何学的関係図FIG. 2 is a geometrical relationship diagram of a conventional positioning method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 測位結果格納手段 2 測位結果平均計算手段 3 測位結果分散計算手段 4 高度更新手段 5 測位再計算手段 6 真位置判断手段 1 Positioning Result Storage Means 2 Positioning Result Average Calculating Means 3 Positioning Result Dispersion Calculating Means 4 Altitude Updating Means 5 Positioning Recalculating Means 6 True Position Judging Means

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】3個以上の測位結果を格納する測位結果格
納手段と、この測位結果格納手段に格納された測位結果
の平均を求める測位結果平均計算手段と、前記測位結果
格納手段に格納された測位結果と前記測位結果平均計算
手段から求められる平均値とから平均値に対する測位結
果の分散を求める測位結果分散計算手段と、この測位結
果分散計算手段から求められる分散を基に受信機の仮定
した高度を増加及び減少させて更新する高度更新手段
と、この高度更新手段から求められる2つの高度をそれ
ぞれ用いて再度測位計算を行う測位再計算手段と、この
測位再計算手段から求められた2つの測位位置から真の
位置を判断する真位置判断手段とを備えたことを特徴と
するドップラー測位装置。
1. A positioning result storage means for storing three or more positioning results, a positioning result average calculation means for obtaining an average of the positioning results stored in the positioning result storage means, and a positioning result storage means for storing the positioning result average calculation means. Positioning result dispersion calculating means for calculating the dispersion of the positioning results with respect to the average value from the positioning results and the average value calculated by the positioning result average calculating means, and the assumption of the receiver based on the dispersion calculated by the positioning result dispersion calculating means The altitude renewing means for renewing by increasing and decreasing the altitude, the recalculating means for repositioning using the two altitudes obtained from this altitude renewing means, and the two recalculating means. A Doppler positioning device, comprising: a true position determining means for determining a true position from two measured positions.
【請求項2】前記測位再計算手段が、測位結果とレンジ
レートの測定値および計算値の差の標準偏差を計算する
ことを特徴とする請求項1記載のドップラー測位装置。
2. The Doppler positioning device according to claim 1, wherein the positioning recalculating means calculates a standard deviation of a difference between the positioning result and the measured value of the range rate and the calculated value.
JP8957594A 1994-04-27 1994-04-27 Doppler position-measuring apparatus Pending JPH07294620A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008292480A (en) * 2007-05-18 2008-12-04 Astrium Sas Satellite positioning method and facility of the same
JP2013525753A (en) * 2010-04-08 2013-06-20 ザ・ボーイング・カンパニー Spot beam overlap using geolocation information

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