JPH0763838A - Gps受信機 - Google Patents

Gps受信機

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JPH0763838A
JPH0763838A JP21133693A JP21133693A JPH0763838A JP H0763838 A JPH0763838 A JP H0763838A JP 21133693 A JP21133693 A JP 21133693A JP 21133693 A JP21133693 A JP 21133693A JP H0763838 A JPH0763838 A JP H0763838A
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JP
Japan
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gps
pseudo
satellite
range
distance
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JP21133693A
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Yoshiharu Ogasa
義治 小笠
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Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 擬似距離の測定や軌道データの復調に誤りが
生じた場合であっても、その影響をそのまま受け続ける
等の事態が発生しないようにする。 【構成】 擬似距離測定部14によって測定された擬似
距離の異常を、擬似距離異常検出部22によって検出す
る。異常が検出された場合、測位演算部20から受信制
御演算部18に対しその旨が報知され、受信制御演算部
18はこれに応じて当該異常に係るGPS衛星を除外し
て衛星を選択する。新たに選択された衛星について擬似
距離の測定及び軌道データの復調が実行される。擬似距
離測定部14及び軌道データ復調部16における誤りの
発生が、測位演算に対し長時間に亘って継続して影響を
与えることがなくなる。異常と判定されたGPS衛星に
代るGPS衛星についてのみ測定及び復調が行われるた
め、測位演算に影響を与えること無く異常に係るGPS
衛星を除外できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、GPS(Globel Positi
oning Sysem )から送信される衛星信号を受信し、この
衛星信号に基づき所定の測位演算を実行するGPS受信
機に関する。
【0002】
【従来の技術】GPS受信機は、地球周回軌道上に打ち
上げられたGPS衛星から衛星信号を受信し、受信した
衛星信号に基づき測位を行う装置であり、通常、自動
車、船舶等の移動体に搭載され、あるいは使用者によっ
て携帯される。
【0003】図3には、一従来例に係るGPS受信機の
構成が示されている。
【0004】この図に示されるGPS受信機は、アンテ
ナ10により、GPS衛星から送信される衛星信号を受
信する。この受信された衛星信号は、まず、周波数変換
部12において、増幅されると共に所定の周波数を有す
る中間周波数信号に変換される。中間周波数信号に変換
された衛星信号は、擬似距離測定部14及び軌道データ
復調部16に供給される。
【0005】擬似距離測定部14は、受信制御演算部1
8によって選択された所定個数のGPS衛星について、
擬似距離の測定を実行する。すなわち、選択された3乃
至4個のGPS衛星について、衛星信号が当該GPS衛
星からGPS受信機まで伝送されるのに要した時間が測
定され、この時間が距離に変換される。このようにして
得られた距離は、GPS受信機に搭載されるクロックの
誤差等の影響を含んでいるため、擬似距離といわれる。
得られた擬似距離は、測位演算部20に供給される。
【0006】また、軌道データ復調部16は、受信制御
演算部18によって選択された所定個数のGPS衛星に
係る衛星信号を入力し、この衛星信号から当該GPS衛
星の軌道データを復調する。この軌道データには、衛星
信号を送信したGPS衛星の軌道を示すデータや、GP
Sを構成する各GPS衛星の概略軌道を示すデータが含
まれる。軌道データ復調部16は、復調した軌道データ
を、受信制御演算部18及び測位演算部20に供給す
る。
【0007】測位演算部20は、所定個数のGPS衛星
について得られた擬似距離及び軌道データに基づき、所
定の測位演算を実行し、GPS受信機の位置(ユーザ位
置)を演算する。ここで、擬似距離には、前述のように
誤差が含まれているため、ユーザ位置を三次元的に求め
るためには4個の、二次元的に求めるためには3個のG
PS衛星について、擬似距離及び軌道データを入力し、
これらに基づき連立方程式を立てて解く必要がある。測
位演算部20によって得られたユーザ位置は、軌道デー
タ復調部16によって得られた軌道データと共に、受信
制御演算部18に供給される。受信制御演算部18は、
測位演算部20によって得られたユーザ位置から見た衛
星の配置を、軌道データ復調部16から得られる軌道デ
ータに基づき評価し、その結果に基づき測位演算に使用
するべきGPS衛星の組み合わせ(3乃至4個のGPS
衛星の組み合わせ)を選択する。その選択の結果は、擬
似距離測定部14及び軌道データ復調部16に供給され
る。
【0008】このように、GPS受信機は、移動体等の
測位を行う上で、有効な装置である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
GPS受信機においては、擬似距離の測定や軌道データ
の復調に誤差や誤りが生じていると、測位演算によって
得られるユーザ位置に大きな誤差が生じて、GPS衛星
の組み合わせの選択にも影響が生じるという問題点があ
った。
【0010】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、擬似距離の測定や
軌道データの復調に誤差や誤りが生じている場合であっ
ても、この誤差や誤りがユーザ位置等に長時間に亘って
影響を与えることがないGPS受信機を提供することを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のGPS受信機は、測定された擬似距
離を所定の期待範囲と比較し、その結果擬似距離が期待
範囲外にあるとされた場合に、当該擬似距離が異常の値
であると見なし、当該擬似距離に係るGPS衛星に代る
他のGPS衛星を測位に使用するGPS衛星として選択
し擬似距離の測定及び/又は軌道データの復調を実行さ
せる手段を備えることを特徴とする。
【0012】また、本発明のGPS受信機は、前回測位
時の位置データ及び現在のGPS衛星の位置に基づき求
めた距離R0 、GPS衛星の仰角ELV、測位を行う時
間間隔ΔT、GPS受信機の移動速度V及びユーザ等価
距離誤差UEREに基づき、さらにmを1以上の実数と
した上で、上記期待範囲を、期待する擬似距離の値Rth
を含む R0 −ΔT×V×cos(ELV)−m×UERE<R
th<R0 +ΔT×V×cos(ELV)+m×UERE の範囲に設定することを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明においては、擬似距離が測定されると、
この擬似距離が所定の期待範囲と比較される。その結
果、擬似距離の期待範囲外にあるとされた場合には、こ
の擬似距離が異常な値であると見なされる。擬似距離が
異常な値であると見なされた場合、擬似距離の測定及び
/又は軌道データの復調が、異常に係るGPS衛星に代
えて他のGPS衛星について実行されることとなる。擬
似距離の異常は、擬似距離の測定自体の誤りに加え、当
該測定の基礎となる情報、例えば軌道データの誤りによ
っても生じる。したがって、擬似距離の測定や軌道デー
タの復調に誤りが生じた場合でも、誤った擬似距離や軌
道データをその後も連続して使用し続けることがなくな
り、より正確な測位演算、すなわち正常動作への復帰が
好適に実現されることとなる。また、擬似距離の測定及
び/又は軌道データの復調の再実行は、擬似距離が異常
であると見なされたGPS衛星の代替衛星について行わ
れるため、他のGPS衛星については当該再実行の必要
がなく、従って、測位演算に影響を与えずに、異常に係
るGPS衛星が除去されることとなる。
【0014】また、本発明においては、期待範囲の設定
が、期待値Rthに基づき行われる。この値Rthは、上述
の式に基づき設定される。ここに、上述の式において
は、前回測位時の位置データ及び現在のGPS衛星の位
置に基づき求めた距離R0 に、GPS受信機の移動に伴
う擬似距離の変化の期待量ΔT×V×cos(ELV)
及びユーザ等価距離誤差UEREの影響を加味しつつ、
thを含む期待範囲が設定される。従って、本発明にお
いては、上述した期待範囲を好適に設定することが可能
となる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図3に示される従来例と同様の
構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
【0016】図1には、本発明の一実施例に係るGPS
受信機の構成が示されている。この図に示されるGPS
受信機は、擬似距離測定部14の後段に擬似距離異常検
出部22を設けたことを特徴としている。
【0017】擬似距離異常検出部22は、擬似距離測定
部14によって測定された擬似距離及び軌道データ復調
部16によって復調された軌道データを入力し、当該擬
似距離が異常である場合にそのことを検出し、測位演算
部20に報知する。測位演算部20は、擬似距離異常検
出部22によって擬似距離の異常が検出されなかった場
合には、従来と同様、擬似距離測定部14によって求め
られた擬似距離及び軌道データ復調部16によって復調
された軌道データに基づきユーザ位置を演算し、その結
果を図示しない表示装置等に出力すると共に受信制御演
算部18に出力する。これに対し、擬似距離異常検出部
22によって擬似距離の異常が検出された場合には、測
位演算部20は、受信制御演算部18に対し、当該擬似
距離の異常を報知する。受信制御演算部18は、この報
知に応じ、擬似距離が異常であると判定されたGPS衛
星を除いて衛星選択を実行し、擬似距離測定部14及び
軌道データ復調部16に対し、選択した衛星に係る擬似
距離の測定及び軌道データの復調を実行する旨を指令す
る。受信制御演算部18における衛星選択から、擬似距
離が異常と見なされたGPS衛星を除外するのは、当該
異常が検出された後、所定期間とする。
【0018】このように、本実施例によれば、擬似距離
が異常とされたGPS衛星が擬似距離の測定及び軌道デ
ータの復調の対象から一旦除外されることとなるため、
当該擬似距離の異常が、測位演算部20における測位演
算、ひいてはユーザ位置に影響することがなくなる。ま
た、擬似距離の異常な検出に伴う擬似距離の測定及び軌
道データの復調は、擬似距離が異常と見なされたGPS
衛星に代るGPS衛星についてのみ実行すればよいた
め、測位演算に影響を与えること無く、擬似距離が異常
と見なされたGPS衛星を除去できる。従って、擬似距
離測定部14及び軌道データ復調部16における擬似距
離の測定及び軌道データの復調に誤りが生じている場合
であっても、その影響が、測位演算部20の動作に影響
を与えることがない。その結果、誤ったユーザ位置が連
続して出力されることがなくなり、正常な動作に早期に
復帰することが可能となる。
【0019】図2には、この実施例における擬似距離異
常検出部22の動作の内容が概念的に示されている。
【0020】この図に示されるように、まず、今回の測
位タイミングにおいてGPS衛星の軌道データから衛星
位置PSVが、更に前回のユーザ位置P0 が、それぞれ得
られているとする。この場合、位置P0 及びPSVに基づ
き、当該タイミングにおけるGPS衛星とGPS受信機
の距離R0 を求めることができる。
【0021】更に、前回の測位から今回の測位までの間
にGPS受信機が位置P0 がP1 まで移動したとする。
この移動距離は、測位間隔をΔT、GPS受信機の移動
速度Vとした場合には、Δ×VTで表される。この移動
に伴う擬似距離の変化量の期待値は、Δ×V×cos
(ELV)と表すことができる。ELVは、GPS受信
機からGPS衛星を見込んだ時の仰角であり、この仰角
ELVの値は位置P0 においてもP1 においても、ほと
んど変化しないと見なすことができる。
【0022】更に、この図においては、ユーザ等価距離
誤差UEREの影響が加味されている。ユーザ等価距離
誤差(User Equivalent Range Error )は、例えば、
「船の科学船舶電子航法ノート(120)」、木村 小
一等に開示されているように測位精度を示す係数であ
る。本実施例においては、擬似距離異常検出部22にお
いて擬似距離の異常を検出するために用いられる擬似距
離の期待範囲が、これら距離R0 とΔT×V×cos
(ELV)及びm×UEREの和及び差に基づき期待値
thを含む範囲に設定される。ここに、mは1以上の実
数である。
【0023】擬似距離異常検出部22において擬似距離
の異常を検出するために用いられる期待範囲は、例え
ば、R0 −ΔR<R1 <R0 +ΔRというような範囲で
設定する。ここに、ΔRは適宜設定される定数であり、
例えばΔR=ΔT×V×cos(ELV)+m×UER
Eとする。
【0024】従って、本実施例によれば、このようにし
て設定された期待範囲に基づき擬似距離の異常を検出す
るようにしているため、GPS受信機の移動やユーザ等
価距離誤差UEREの影響を考慮しながら、擬似距離の
異常を検出することができる。
【0025】なお、本発明の構成は、上述した実施例に
限定されるものではない。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定された擬似距離を所定の期待範囲と比較し、この比
較によって擬似距離の異常を検出し、擬似距離の異常が
検出された場合にこの擬似距離に係るGPS衛星を除い
てGPS衛星の組み合わせを決定した上で擬似距離の測
定及び/又は軌道データの復調を再度実行させるように
したため、擬似距離の測定や軌道データの復調に誤りが
生じている場合であっても、この誤りの影響が長期間に
亘って測位結果に影響を与えることがなくなり、より正
確な測位結果を得ることが可能となる。また、擬似距離
が異常とされたGPS衛星のみについて上述の再実行が
行われるため、測位に影響を与えることなく異常に係る
GPS衛星を除去することができる。
【0027】また、本発明によればGPS受信機の移動
の影響やユーザ等価距離誤差を見込んで期待範囲を設定
するようにしたため、擬似距離の異常の検出をより正確
にかつ好適に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るGPS受信機の構成を
示すブロック図である。
【図2】この実施例における擬似距離の期待範囲の設定
要領を示す概念図である。
【図3】一従来例に係るGPS受信機の構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
10 アンテナ 12 周波数変換部 14 擬似距離測定部 16 軌道データ復調部 18 受信制御演算部 20 測位演算部 22 擬似距離異常検出部 P0 前回測位時のGPS受信機の位置 P1 今回測位時のGPS受信機の位置 PSV GPS衛星の位置 R0 前回測位時におけるGPS受信機と現在のGPS
衛星の距離 R1 今回測位時におけるGPS受信機と現在のGPS
衛星の距離 ΔT 測位間隔 V GPS受信機の移動速度 ELV GPS受信機から見たGPS衛星の仰角 UERE ユーザ等価距離誤差 m UEREに乗ずる1以上の実数 Rth 期待範囲以内の擬似距離

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GPS衛星から送信される衛星信号を受
    信する手段と、受信した衛星信号に基づきGPS衛星か
    らGPS受信機までの擬似距離を測定する手段と、受信
    した衛星信号からGPS衛星の軌道を示す軌道データを
    復調する手段と、所定個数のGPS衛星について測定さ
    れた擬似距離及び当該GPS衛星の軌道データに基づき
    測位を行い位置データを出力する手段と、この位置デー
    タ及び各GPS衛星の軌道データに基づき測位に適する
    上記所定個数のGPS衛星の組み合わせを決定しその結
    果に基づき擬似距離の測定及び軌道データの復調を制御
    する手段と、を備えるGPS受信機において、 測定された擬似距離を所定の期待範囲と比較し、その結
    果擬似距離が期待範囲外にあるとされた場合に、当該擬
    似距離が異常な値であるとみなし、当該擬似距離に係る
    GPS衛星に代る他のGPS衛星を測位に使用するGP
    S衛星として選択し擬似距離の測定及び/又は軌道デー
    タの復調を実行させる手段を備えることを特徴とするG
    PS受信機。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のGPS受信機において、 前回測位時の位置データ及び現在のGPS衛星の位置に
    基づき求めた距離R0、GPS衛星の仰角ELV、測位
    を行う時間間隔ΔT、GPS受信機の移動速度V及びユ
    ーザ等価距離誤差UEREに基づき、さらにmを1以上
    の実数とした上で、上記期待範囲を、期待する擬似距離
    の値Rthを含む R0 −ΔT×V×cos(ELV)−m×UERE<R
    th<R0 +ΔT×V×cos(ELV)+m×UERE の範囲に設定することを特徴とするGPS受信機。
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