JPH08160119A - Ｇｐｓナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】受信可能なＧＰＳ衛星数に依らず、最低１個以
上受信できる状態であれば、途切れることなく高精度な
現在位置を出力し続けることができるＧＰＳナビゲーシ
ョン装置を提供する。 【構成】受信可能なＧＰＳ衛星数が３個以上の場合には
測定した疑似距離変化率から移動体の速度ベクトルを算
出する第１の移動体速度ベクトル算出部１２と、受信可
能なＧＰＳ衛星数が３個未満の場合には１または２個の
ＧＰＳ衛星についての疑似距離変化率、及び上記３個以
上のときに確定した速度ベクトルから求めたＧＰＳ方位
にジャイロセンサ３１０より求めた移動体回転角を加え
て求まる移動体の現在方位から移動体の速度ベクトルを
算出する第２の移動体速度ベクトル算出部１６と、各々
得られた速度ベクトルから移動体の位置を推定する移動
体位置推定部１８とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体に備えられたＧ
ＰＳ（Global Positioning System）測位装置と種々の
センサとにより移動体の運動を検出し、それらの検出情
報を組み合わせることにより、移動体の位置等の決定精
度を向上させるナビゲーション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧＰＳ測位装置は、複数個のＧＰＳ衛星
から送信されるＧＰＳ信号を同時に受信し、各ＧＰＳ信
号に含まれている、各ＧＰＳ衛星と当該ＧＰＳ測位装置
が配置された受信点との間の実際の距離に対応する擬似
距離データ、及び各ＧＰＳ衛星の軌道や位置データよ
り、当該受信点の位置を計算し、それを表示するよう構
成されている。なお、疑似距離には、各ＧＰＳ衛星にお
いて時刻を決定する時計と、当該ＧＰＳ測位装置の時計
との間の時刻のずれに対応する、時刻オフセットによる
影響が含まれている。

【０００３】このようなＧＰＳ測位装置では、前記受信
点での２次元または３次元位置の算出のためには、少な
くとも３個以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号をほぼ同
時期に受信することが必要である。ところが、ＧＰＳ測
位装置が、例えば移動体に搭載され、その移動体が市街
地などを移動する場合には、市街地の建物等の遮蔽物の
影響により、ＧＰＳ信号の受信が可能なＧＰＳ衛星の個
数が３個に満たず、位置を決定することができないとい
う問題があった。

【０００４】この問題の解決策として、例えば３個以上
のＧＰＳ衛星からの信号が受信できず、測位不可能の間
は、方位センサ、距離センサからの方位データ、距離デ
ータを用いて移動体の位置を推測し、その推測位置を表
示する方法がある。しかし、このような方法では、これ
らセンサ分のコストアップが避けられず、高価なシステ
ムになるという問題がある。

【０００５】特に、距離センサは、移動体が自動車の場
合、通常、車体本体の距離センサ出力を取り出すことで
代用するが、このためには、距離センサの取り付けに関
し、専門的な知識を有するディーラーやカーショップ等
で行う必要があり、その際の取り付け費用や手間などユ
ーザの負担は多大なものとなっていた。

【０００６】また、もう一つの解決策として、特開平６
−１８６４６号公報記載の例（以下公知例と呼ぶ）があ
る。この例では、ＧＰＳ信号を受信可能な衛星数が減っ
たことによる情報の減少を、方位センサで補い演算する
ものである。ここで、方位センサで補える自由度は２で
ある。

【０００７】すなわち、移動体が移動している場合、方
位センサは、移動速度ベクトルの方向、例えば単位ベク
トルのように、任意の３次元座標において、方位角（水
平面上での方位を示す角度）と、仰角（方位角が決定さ
れる水平面と直交する面上での角度）とを決定すること
ができる。

【０００８】このため、ＧＰＳ信号を受信可能な衛星が
最低１個以上からのＧＰＳ信号に基づき、移動体の速度
量を算出できれば、結果として移動体の速度ベクトルを
求めることができる。この解決策によれば、距離センサ
を必要としないため、距離センサを購入する場合に発生
する上記のようなユーザの負担増もない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＧＰＳ信号を
受信可能な衛星数が減少する市街地等では、同時に建物
の鉄骨構造により地球磁場が乱れている。また、送電線
や電車の線路近傍などでも、地球磁場が乱されている場
合が多い。このため、方位センサとして地球磁場を検知
して方位を測定する地磁気センサなどを想定している、
上記公知例では、検出される方位量に誤差が多く、結果
として得られる移動速度ベクトルも不正確になるという
問題があった。

【００１０】また、この公知例のみならず、ＧＰＳ測位
装置では一般に、ＧＰＳ信号が受信可能な衛星数が３個
以上の状態、いわゆる通常測位が可能な状態において、
自己位置を検出するが、この位置情報にはＳＡ（Select
ive Availability）と呼ばれる予測不可能な誤差が含ま
れているという問題もあった。

【００１１】本発明は、上記の問題点を鑑みてなされた
ものであり、ＧＰＳ信号が受信可能なＧＰＳ衛星の個数
が３個以上の場合（通常測位可能な場合）、あるいは３
個未満の場合（通常測位不可能な場合）に依らず、最低
１個以上受信できる状態であれば、そのＧＰＳ衛星から
のＧＰＳ信号を用いて、途切れることなく高精度な現在
位置を出力し続けることができるＧＰＳナビゲーション
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ＧＰＳ衛星
からのＧＰＳ信号を受信し、受信可能なＧＰＳ衛星が所
定数以上ある場合、通常測位により移動体の位置を決定
するＧＰＳ受信機を有するＧＰＳナビゲーション装置に
おいて、通常測位が可能かどうかを判定する受信状態判
定手段と、前記ＧＰＳ受信機で受信されたＧＰＳ信号か
ら、ＧＰＳ衛星毎に疑似距離変化率を測定する疑似距離
変化率計測手段と、前記受信状態判定手段により通常測
位が可能と判定された場合、通常測位によって決定され
る移動体の位置、及び、前記疑似距離変化率計測手段に
より計測される疑似距離変化率から、移動体の移動速度
ベクトルを求める第１の速度ベクトル算出手段と、移動
体の回転角を測定する回転角測定手段と、前記受信状態
判定手段により通常測位が不可能と判断された場合、通
常測位が可能であった時点に前記第１の速度ベクトル算
出手段により算出された移動速度ベクトルと、前記移動
速度ベクトルが算出された時点から現在までの前記回転
角測定手段により測定された移動体の回転角の履歴とか
ら、移動体の移動方位を算出する移動方位算出手段と、
前記ＧＰＳ受信機で受信されたＧＰＳ信号から、ＧＰＳ
衛星毎に衛星情報を測定する衛星情報取得手段と、前記
受信状態判定手段により通常測位が不可能と判定され、
かつ、１個以上のＧＰＳ衛星が受信可能な場合、ＧＰＳ
衛星衛星毎に、前記疑似距離計測手段により計測された
疑似距離変化率及び前記衛星情報取得手段により測定さ
れた衛星情報と、前記移動方位算出手段により算出され
た移動方位とから、移動体の移動速度ベクトルを求める
第２の速度ベクトル算出手段と、通常測位可能な場合に
は前記第１の速度ベクトル算出手段で求められた移動速
度ベクトルから、通常測位不可能な場合には前記第２の
速度ベクトル算出手段で求められた移動速度ベクトルか
ら、移動体の位置を推定する位置推定手段とを有するこ
とを特徴とするＧＰＳナビゲーション装置により達成さ
れる。

【００１３】上記目的は、また、ＧＰＳ衛星からのＧＰ
Ｓ信号を受信し、受信可能なＧＰＳ衛星が所定数以上あ
る場合、通常測位により移動体の位置を決定するＧＰＳ
ナビゲーション方法において、通常測位が可能かどうか
を判定し、通常測位が可能と判定された場合には、通常
測位によって決定される移動体の位置、及び、受信可能
なＧＰＳ衛星毎に計測される疑似距離変化率から、移動
体の移動速度ベクトルを求め、通常測位が不可能と判断
され、かつ、１個以上のＧＰＳ衛星が受信可能な場合に
は、通常測位が可能であった時点に算出された移動速度
ベクトルと、前記移動速度ベクトルが算出された時点か
ら現在までに測定された移動体の回転角の履歴とから、
移動体の移動方位を算出し、ＧＰＳ衛星衛星毎に計測さ
れた疑似距離変化率及び衛星情報と、前記算出された移
動方位とから、移動体の移動速度ベクトルを求め、通常
測位可能な場合に求められた移動速度ベクトル、あるい
は、通常測位不可能な場合に求められた移動速度ベクト
ルから、移動体の位置を推定することを特徴とするＧＰ
Ｓナビゲーション方法により達成される。

【００１４】

【作用】本発明のＧＰＳナビゲーション装置において、
前記受信状態判定手段により通常測位が可能と判定され
た場合、第１の速度ベクトル算出手段が、通常測位によ
って決定される移動体の位置、及び、計測される疑似距
離変化率から、移動体の移動速度ベクトルを求め、通常
測位が不可能と判断され、かつ、１個以上のＧＰＳ衛星
が受信可能な場合、第２の速度ベクトル算出手段が、Ｇ
ＰＳ衛星衛星毎に、前記疑似距離計測手段により計測さ
れた疑似距離変化率及び前記衛星情報取得手段により測
定された衛星情報と、前記移動方位算出手段により算出
された移動方位とから、移動体の移動速度ベクトルを求
める。

【００１５】また、前記移動体の移動方位は、移動方位
算出手段が、通常測位が可能であった時点に前記第１の
速度ベクトル算出手段により算出された移動速度ベクト
ル、及び、前記回転角測定手段により測定された移動体
の回転角から算出する。

【００１６】したがって、通常測位が可能かどうかに係
らず、１個以上のＧＰＳ衛星が受信可能であれば、位置
推定手段が、前記第１及び第２の速度ベクトル算出手段
のいずれか一方で求められた移動速度ベクトルから移動
体の位置を推定することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を適用したＧＰＳナビゲーショ
ン装置の実施例を、図面を参照して説明する。なお、以
下の実施例では、ＧＰＳナビゲーション装置は、自動車
等の地表を移動する移動体に搭載されるものとする。

【００１８】〔実施例１〕本発明が適用されたＧＰＳナ
ビゲーション装置の第１の例である実施例１は、ハード
ウエア構成として、例えば図２に示すように、ＧＰＳ衛
星からのＧＰＳ電波信号を受信するアンテナを含むアン
テナ部３０２、アンテナ部３０２から出力される受信信
号から受信点（以下では移動体の現在位置あるいは位置
と呼ぶ）の測位や疑似距離変化率計測等を行うＧＰＳ受
信機３０４、及び、ＧＰＳ受信機３０４からの出力結果
を使って移動体の移動速度ベクトルを算出し移動体の位
置を推定すると共に周辺装置の制御等を行う、例えばマ
イクロコンピュータにより実現されるコントローラ３０
０を有する。

【００１９】本実施例は、さらに、移動体の方位変化量
（回転角速度）を検出するジャイロセンサ３１０、道路
地図データをＣＤ−ＲＯＭ等を用いて記憶しておく地図
メモリ３０６、及び、コントローラ３００で推定した移
動体の現在位置を、地図メモリ３０６から読みだした周
辺地図に重ねてユーザに対し表示する、ＣＲＴや液晶デ
イスプレイを備える表示装置３０８を有する。

【００２０】ジャイロセンサ３１０は、地磁気の計測を
行なうことなく、当該センサが取付けられる移動体の進
路方向の変更などに伴い生じる回転運動の回転角速度を
測定するものであり、例えば光ファイバジャイロや、レ
ーザジャイロにより構成される。

【００２１】次に、本実施例の構成要素の詳細説明を、
図１を用いて行なう。

【００２２】アンテナ部３０２は、図１に示すように、
ＧＰＳ電波信号を受信するアンテナ４ａと、アンテナ４
ａで受信された複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号のう
ち、所定の信号強度以上のＧＰＳ信号だけを選択して出
力する電波受信部４とを有する。

【００２３】ＧＰＳ受信機３０４は、電波受信部４から
の出力信号に基づいて、受信しているＧＰＳ信号を発信
しているＧＰＳ衛星の個数をカウントする受信状態判定
部６と、受信しているＧＰＳ信号に対応するＧＰＳ衛星
と移動体との間の疑似距離の時間変化率に対応する疑似
距離変化率を、それぞれＧＰＳ衛星について測定する疑
似距離変化率計測部８とを有する。

【００２４】疑似距離変化率測定部８は、例えば、ＧＰ
Ｓ衛星と移動体との相対速度に対応したドップラー効果
により変化している、ＧＰＳ信号の搬送波のドップラー
周波数を測定し、その測定値と、既知の当該搬送波の発
信周波数とを比較することにより、疑似変化率を測定す
る。

【００２５】ＧＰＳ受信機３０４は、さらに、周知のＧ
ＰＳ測位装置と同様に、受信しているＧＰＳ信号に対応
するＧＰＳ衛星の軌道等に関する衛星情報、及び、ＧＰ
Ｓ衛星と移動体との間の疑似距離（レンジ）情報をそれ
ぞれ計測する衛星情報及び疑似距離計測部９と、当該計
測部９で計測された結果から、通常測位可能な場合（例
えば、受信可能なＧＰＳ衛星数が３個以上の場合）、周
知のＧＰＳ測位を行ない移動体の現在位置を測定するＧ
ＰＳ測位部７と、測位精度の指標となるＤＯＰ(Dilutio
n of Precision）の測定部等（図示せず）とが含まれて
いる。

【００２６】なお、本実施例では、アンテナ部３０２の
電波受信部４で、信号強度が所定値以上のＧＰＳ信号だ
けを選択して、その信号をＧＰＳ受信機３０４に含まれ
る各部６、７、８へ送る構成としているが、本発明のア
ンテナ部３０２及びＧＰＳ受信機３０４の構成は、これ
に限定されるものではない。

【００２７】このような構成の代わりに、例えば、電波
受信部４では受信信号をすべて増幅してＧＰＳ受信機３
０４の受信状態判定部６へ送り、受信状態判定部６で
は、上記ＤＯＰ値を考慮することで、ＧＰＳ信号の受信
状態を判断し、受信状態が良好と判断された衛星数をカ
ウントすると共に、受信状態が良好と判断されたＧＰＳ
信号を、疑似距離変化率計測部８および衛星情報及び疑
似距離計測部９へ送る構成としても良い。

【００２８】コントローラ３００は、受信状態判定部６
の判定結果に応じて疑似距離変化率測定部８での測定結
果の出力先を切り換える切換部１０、切換部１０を介し
て送られてくる疑似距離変化率測定結果から移動体の移
動速度ベクトルを互いに異なる方法により算出する第１
及び第２の移動体速度ベクトル算出部１２、１６、及
び、第１または第２の移動体速度ベクトル算出部１２、
１６で算出された移動体の速度ベクトルから移動体の位
置を推定する移動体位置推定部１８を有する。

【００２９】コントローラ３００は、さらに、第１の移
動体速度ベクトル算出部１２及びジャイロセンサ３１０
からの出力を受け入れて移動体の進行方位を算出し、算
出結果を第２の移動体速度ベクトル算出部１６へ送る移
動体方位算出部１４と、移動体位置算出部１８で推定さ
れた移動体位置及びそれを含む地図の表示を行うための
画像データを生成して表示装置３０８へ送る表示処理部
２２とを有する。

【００３０】切換部１０は、疑似距離変化率測定部８で
の測定結果を受け入れ、その測定結果を、受信状態判定
部６により受信可能な衛星数が３個以上であると判定さ
れた場合、第１の移動体速度ベクトル算出部１２へ、３
個未満の場合、第２の移動体速度ベクトル算出部１６へ
送る構成となっている。

【００３１】第１の移動体速度ベクトル算出部１２は、
ＧＰＳ測位部７で測位された移動体の現在位置に関する
情報と、疑似距離変化率計測部８により測定された３個
以上のＧＰＳ衛星の疑似距離変化率とを用いて、後述す
る第１の速度ベクトル算出方法により移動体の速度ベク
トルを算出する。

【００３２】本実施例では、通常測位が可能な場合であ
っても、ＧＰＳ測位部７で得られた移動体の現在位置に
関する情報をそのまま用いず、さらに、速度ベクトルに
変換する。これは、位置の決定精度を高めるために行な
われるもので、詳細については後述する。

【００３３】第２の移動体速度ベクトル算出部１６は、
通常測位が不可能な場合で、かつ１個以上のＧＰＳ衛星
が受信可能な場合において、疑似距離変化率計測部９に
より計測された受信可能なＧＰＳ衛星のそれぞれについ
ての疑似距離変化率、衛星情報及び疑似距離計測部８に
より計測された受信可能なＧＰＳ衛星のそれぞれに関す
る衛星情報及び疑似距離、及び、移動体方位算出部１４
で算出された移動体の進行方位から移動体の速度ベクト
ルを算出する。

【００３４】移動体方位算出部１４は、通常測位が可能
な場合において第１の移動体速度ベクトル算出部１２に
より確定した最終方位（時間的に一番新しい方位）から
の、移動体の回転角を、ジャイロセンサ１４で計測した
角速度を時間積分することで求め、前記求められた回転
角と前記最終方位とを加えることで、移動体の進行方位
を算出する。

【００３５】移動体位置推定部１８は、第１の移動体速
度ベクトル算出部１２あるいは第２の移動体速度ベクト
ル算出部１６により得られた移動体速度ベクトルを、順
次接続して時間積分することで、予め設定されている移
動体の初期値から移動量及び方向を求め、移動体の現在
位置を推定する。

【００３６】表示処理部２２は、得られた移動体の現在
位置の周辺地図情報を、地図メモリ３０６から読み出
し、それらを合わせて表示するための画像データを生成
して、表示装置３０８へ送る。

【００３７】次に、第１の移動体速度ベクトル算出部１
２及び第２の移動体速度ベクトル算出部１６で行なわれ
る、第１及び第２の速度ベクトル算出方法の原理につい
て、図３を用いて説明する。

【００３８】最初、第１の速度ベクトル算出方法につい
て説明する。この方法は、通常測位可能な場合（本実施
例では、ＧＰＳ信号が受信可能なＧＰＳ衛星が３個以上
ある場合）に使用される。

【００３９】通常、図３に示すような配置のＧＰＳ衛星
２と移動体２１０の現在位置（受信点）との間の擬似距
離（レンジ）ρは、次式で与えられる：

【００４０】

【数１】

【００４１】ここで、ＢはＧＰＳ受信機３０４の時計と
ＧＰＳ衛星２の時計との時刻オフセット、ｘ，ｙ，ｚは
移動体の現在位置（受信位置）を示す所定の座標系での
座標値、Ｕ，Ｖ，Ｗは衛星位置を示す前記座標系での座
標値である。

【００４２】通常測位においては、上記数１が受信可能
なＧＰＳ衛星数と同じ数だけでき、Ｕ，Ｖ，Ｗは衛星信
号自体に含まれる衛星情報（アルマナックデータまたは
エフェメリスデータ）から既知でありため、疑似距離ρ
は、受信されたＧＰＳ信号電波の発信時と受信時の時間
差から計測できる。

【００４３】したがって、４個のＧＰＳ衛星からのＧＰ
Ｓ信号を受信し、それぞれのＧＰＳ信号について、上記
数１を設定してできる４本の式を連立方程式として解く
ことにより、４つの未知数ｘ，ｙ，ｚ，Ｂを求めること
ができる（３次元の通常測位）。

【００４４】また、前記座標系において、移動体の高さ
方向の座標（例えばｚ）を地球表面上として既知とすれ
ば、ＧＰＳ衛星３個の情報をもとに位置が特定できる
（２次元の通常測位）。

【００４５】次に、このようにして算出された移動体の
位置をもとに、速度ベクトルを算出する方法を示す。

【００４６】上記数１を時間微分した疑似距離変化率ρ
ドット（以下では変数の時間微分を”ドット”と記述す
る）は、次式で与えられる：

【００４７】

【数２】

【００４８】上記数２をＧＰＳ信号が受信可能なＧＰＳ
衛星数だけ連立させ、ｘドット，ｙドット，ｚドット，
Ｂドットを未知数として解く。この際、上記数２中の
ｘ，ｙ，ｚ，Ｂは、上記数１の解を代入する。また、Ｕ
ドット，Ｖドット，Ｗドットは、ＧＰＳ信号に含まれる
衛星情報から既知である。また、ρドットは、例えばＧ
ＰＳ信号の発信電波のドップラー周波数を測定すること
により得られる。

【００４９】ここでも、移動体は地球上表面を移動する
ため、高さ方向の座標値は、変化しない（例えばｚドッ
ト＝０）として既知とすれば、ＧＰＳ衛星３個の情報を
もとに、移動体の２次元の速度ベクトルが特定できる。

【００５０】以上のように、受信可能なＧＰＳ衛星数が
最低３個以上あれば、第１の移動体速度ベクトル１２に
より、周知のＧＰＳ測位により得られた移動体の現在位
置に関する情報と疑似距離変化率とから、移動体の運動
を表現するための移動体の速度ベクトルを求めることが
できる。

【００５１】ところで、前述したように、上記数１に基
づいて求めた移動体の位置情報にはＳＡ（Selective Av
ailability）と呼ばれる予測不可能な誤差が含まれてい
る。この誤差については、計測自動制御学会論文集、Vo
l.28,No.1,pp40-49,(1992)、「ＧＰＳにおけるセレクテ
ィブ・アベィラビリティ（選択利用性）の観測実験」に
おいて詳細に述べられている。また、この文献による
と、上記数１から求めた位置情報よりも、上記数２によ
る速度ベクトル情報の方が、このＳＡの影響が少ないこ
とがわかっている。

【００５２】本実施例においては、移動体の位置の決定
において、上記のように３個以上のＧＰＳ衛星が受信可
能な通常測位が可能な状態でも、ＧＰＳ信号から直接位
置を求めるのではなく、速度ベクトルを介して位置を決
定している。この理由の一つは、上記ＳＡの影響を考慮
しているからであり、よって、本実施例によれば、より
高精度に移動体の現在位置を決定することが可能とな
る。

【００５３】さらに、本発明では、以上のようにして得
られた誤差の影響が少ない速度ベクトルを用いて、移動
体の進行方位（以下ではθgpsとする）を高精度に算出
し、この移動方位θgpsを、以下に説明する、第２の移
動体速度ベクトル算出部１６で用いることで、通常測位
が不可能な状態での位置決定精度をより高めるものであ
る。

【００５４】次に、第２の移動体速度ベクトル算出部１
６による、通常測位が不可能な場合、すなわち受信可能
なＧＰＳ衛星数が１または２個の場合における、移動体
速度ベクトル算出原理について説明する。

【００５５】上記数２を変形すると、以下の数３が得ら
れる：

【００５６】

【数３】

【００５７】ここで、図３に示すように、Ｖs２０２、
Ｖu２１２は各々衛星２と移動体２１０の速度ベクト
ル、θs２０４、θu２１４は、それぞれ、移動体から衛
星に向かう視線方向ベクトル２２０と移動速度ベクトル
Ｖs２０２、Ｖu２１２とのなす角度を表す。なお、図３
では、説明の都合上、両方の移動ベクトルとも紙面上に
存在するように見えるが、両者の移動ベクトルに関し
て、そのような制限はなく任意の方向を向いたベクトル
である。

【００５８】（ρ−Ｂ）は、図３に示したように、また
上記数１からも明らかなように、ＧＰＳ衛星２と受信点
２１０（移動体）との間の実際の距離２２２であり、そ
の時間微分である（ρドット−Ｂドット）は、ドップラ
ー効果で言うところのドップラーシフト量に相当してい
る。

【００５９】すなわち、地球を周回しているＧＰＳ衛星
２と移動体２１０との間の実際の距離の変化率は、両者
の速度ベクトルの視線方向成分の差に等しいことを表し
ている。上記数３をまた変形すると、次式が得られる：

【００６０】

【数４】

【００６１】ここで、上記数４の右辺のβは、ＧＰＳ衛
星２の高さ方向の角度である仰角、α、θは、各々衛星
２と移動体２１０の地球表面上での方位角を表すもの
で、例えば図４に示すような、移動体２１０を原点に置
き、東方向−北方向をそれぞれＸ、Ｙ軸方向、高さ方向
をＺ軸方向とした３次元座標系で定義される。以下で
は、移動体の位置を決定する際には、図４の座標系を用
いるものとして説明する。

【００６２】上記数４において、ＧＰＳ衛星２のの速度
ベクトルの視線方向成分Ｖｓ・ｃｏｓθs、当該衛星２
の仰角β、方位角αは、それぞれ、現時点で受信可能な
ＧＰＳ衛星２について得られた衛星情報と、現時点です
でに得られている最新の移動体の位置とから導きだすこ
とができるため、既知となる。

【００６３】ここで、移動体の位置は、所定の位置決定
周期で推定されるものであり、現時点で得られている最
新の移動体位置としては、前回の位置決定時に受信可能
なＧＰＳ衛星数が３個以上の場合に、上述した第１の移
動体速度ベクトル算出方法により得られた速度ベクトル
から推定された位置が、また、前回の位置決定時に受信
可能なＧＰＳ衛星数が１または２個の場合に、本算出方
法により算出した移動体速度ベクトルから推定された位
置が用いられる。

【００６４】また、Ｂドット（時刻オフセットの変化
率）を一定と仮定（実際短い時間においては十分成り立
つ）し、受信可能なＧＰＳ衛星数が３個以上のときに算
出したＢドットの値を用いれば、これも既知にできる。

【００６５】また、移動体の進行方位角θは、第１の移
動体速度ベクトル算出部１２で求めておいた方位角θgp
sに、ジャイロセンサ１４で計測した移動体の回転角速
度を時間積分して順次加えることによって、最新の移動
体の進行方位として算出できる。

【００６６】以上総合すると、通常測位が不可能な場合
であっても、１または２個のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信
号を受信し、疑似距離変化率ρドットを測定すれば、上
記数４から移動体の速度Ｖｕが算出できることになる。
この移動体速度Ｖｕと上記移動体の進行方位θとによ
り、移動体の速度ベクトルを求めることができる。

【００６７】次に、本実施例のＧＰＳナビゲーション装
置の処理手順を、図５〜７のフローチャートを用いて説
明する。

【００６８】本実施例での主処理手順は、所定の時間周
期で繰り返されるもので、例えば図５に示されているゼ
ネラルフローに示されているように、最初、本実施例の
ＧＰＳナビゲーション装置の電源ＯＮ（ステップ４０）
後、予め定められた所定の初期処理（ステップ４２）が
行われる。この初期処理の際、ＧＰＳ測位部７での初期
測位も行われ、ＧＰＳ衛星２の軌道情報（アルマナック
データ等）を含む衛星情報も取得される。

【００６９】以下の実施例では、ＧＰＳ受信機３０４の
初期測位時には、３個以上のＧＰＳ衛星が受信可能であ
り、通常測位が可能であるものする。また、ＧＰＳ受信
機３０４の初期測位の際に、通常測位が可能でない場合
には、手動でユーザが現在位置を入力する構成としても
良い。

【００７０】ステップ４４では、前回の本処理で移動体
位置推定部１８により得られた位置、あるいは前回の位
置が無ければ、上記ＧＰＳ測位部７での初期測位結果を
用いて、現在位置を自動設定する。

【００７１】ステップ４６では、表示処理部２２が、上
記で設定された現在位置を含む地図データを地図メモリ
３０６から読み込み、さらに、当該地図データの示す地
図上に、移動体の現在位置を示す所定のマークを重畳さ
せて表示するように、画像データを生成し、表示装置３
０８へ送る。

【００７２】その後、ステップ４８では、以下の割り込
み処理５０、７０を許可する。移動体方位算出割込処理
５０は、一定時間Δｔ毎に入る処理であり、移動体の方
位を、ジャイロセンサ３１０により得られたデータか
ら、移動体方位算出部１４により算出する。

【００７３】移動体位置推定割込処理７０では、移動体
方位算出割込処理５０での算出結果と、ＧＰＳ受信機３
０４からの疑似距離変化率等に関するデータ等とから、
当該データがＧＰＳ受信機３０４で取得され出力される
毎に、受信可能なＧＰＳ衛星数に応じて、第１の移動体
速度ベクトル算出部１２及び第２の移動体速度ベクトル
算出部１６のうちいずれか一方が選択され、その選択さ
れた算出部からの速度ベクトルを用いて、移動体位置推
定部１８が移動体の現在位置を推定する。

【００７４】ステップ５２では、移動体位置推定部１８
が、さらに、移動体位置推定割込処理７０で推定された
移動体位置と、ステップ４４で設定された移動体の位置
とを比較して、移動体の現在位置が移動しているかどう
かの判定を行う。その結果、移動していれば（ステップ
５２でＹｅｓ）、ステップ５４で、表示処理部２２は、
現在位置の表示を変更し、それに伴い地図の更新が必要
であれば更新する。また、移動していなければ（ステッ
プ５２でＮｏ）、ステップ５０以下の処理を繰り返す。

【００７５】次に、移動体方位算出部１４により一定時
間Δｔ毎に実行される、移動体方位算出割込処理５０の
処理手順を説明する。

【００７６】本処理では、図６に示すように、最初にス
テップ６２で、受信可能なＧＰＳ衛星数が３個以上の場
合には、後述する移動体位置推定割込処理７０のステッ
プ８０により算出されたＧＰＳ方位θgpsと、ジャイロ
センサ３１０により計測した回転角速度ω（＝ｄθ／ｄ
ｔ）とを取得する。また、受信可能なＧＰＳ衛星数が３
個未満の場合には、移動体位置推定割込処理７０で得ら
れたＧＰＳ方位の代わりに、後述するステップ６６の、
前回処理で求められたＧＰＳ方位θgpsを用いる。

【００７７】ステップ６４では、ＧＰＳデータの時間遅
れに対応するための、計測された回転角速度ωを所定時
間だけ保持するバッファリング処理が施される。これ
は、ジャイロセンサ３１０からの直接出力される計測デ
ータに比較して、ＧＰＳ方位θgpsは、ＧＰＳ信号を受
信し、その後所定の演算処理が施されてから出力された
めである。

【００７８】ステップ６６では、ＧＰＳ方位θgpsに、
図中に示すような、予め定めた補正係数ａ、ｂを含む数
式により、回転角速度ωを時間積分して足し込む。な
お、補正係数ａ，ｂは、使用するジャイロセンサ３１０
に応じて設定されるものであり、例えばジャイロ誤差の
補正を全く必要がない場合は、ａ＝１、ｂ＝０と設定し
ても良い。

【００７９】次に、移動体位置推定割込処理７０の処理
手順について、図７を用いて説明する。なお、本割込処
理は、例えば、ＧＰＳ受信機３０４でのデータが取得さ
れるΔｔgps毎に実行されるものである。

【００８０】最初、ステップ７２で、受信したＧＰＳ信
号からＧＰＳ衛星２に関する衛星情報と疑似距離変化率
とを取得し、ステップ７４で、ＧＰＳ方位θgps（図６
のステップ６６で算出）を取得する。

【００８１】ステップ７６では、受信状態判定部６が、
受信可能なＧＰＳ衛星数が３個以上か否かを判定するこ
とで、通常測位が可能かどうかを判断すると共に、切換
部１０の出力先を切り換える。

【００８２】受信可能なＧＰＳ衛星数が３個以上の場合
（ステップ７６でＹｅｓ）、ステップ７８に進み、上述
した第１の移動体速度ベクトル算出部１２により、速度
ベクトルの３次元成分Ｖx（＝ｘドット）、Ｖy（＝ｙド
ット）及びＶz（＝ｚドット）、または、２次元成分Ｖ
ｘ、Ｖｙを出力する。

【００８３】ステップ８０では、上記速度ベクトル成分
中の水平面（図４参照）成分を表すＶx、Ｖyを用いて、
以下の式により、ＧＰＳ方位θgpsを再設定する： θgps＝ｔａｎ^-1（Ｖｘ／Ｖｙ） 次に、移動体方位算出部１４が、ステップ１００では、
所定のジャイロバイアス誤差補正処理により、補正係数
ｂ（図６のステップ６６）の値を設定し、ステップ１２
０では、所定のジャイロスケール誤差補正処理により、
補正係数ａの値を設定する。なお、ステップ１００、１
２０の処理は、ジャイロセンサ３１０の精度によって
は、毎回行なわなくても良い。また、ジャイロバイアス
誤差補正処理およびジャイロスケール誤差補正処理の具
体例については、以下の実施例２、３で説明する。

【００８４】ステップ８２では、本処理の処理周期Δｔ
gps中での、移動体の運動による２つの水平成分の移動
距離ΔＸ、ΔＹを、ステップ７８で得られたＶｘ、Ｖｙ
を用いて、以下の式により算出する。

【００８５】ΔＸ＝Ｖｘ・Δｔgps ΔＹ＝Ｖｙ・Δｔgps 受信可能なＧＰＳ衛星数が１または２個の場合（ステッ
プ７６でＮｏ）は、ステップ１４０へ進み、２個のＧＰ
Ｓ衛星が受信可能な場合、そのうちの１個のＧＰＳ衛星
を所定の衛星選択処理により選択し、選択したＧＰＳ衛
星に対応するＧＰＳ信号を後述するステップで用いる。
なお、衛星選択処理の具体例については、以下の実施例
４で説明する。

【００８６】ステップ８４では、先のステップ７４で取
得された移動体の進行方位θgpsから、第２の移動体速
度ベクトル算出部１６により、移動体の速度Ｖuを算出
し、移動体の速度ベクトル（θgps、Ｖｕ）を決定す
る。

【００８７】ここで、上記数４の方位θに相当するのが
進行方位θgpsである。この進行方位θgpsは、以前の処
理周期で、通常測位が可能な場合に本処理（図７）のス
テップ８０で設定され、その後図６のステップ６６で加
算、算出されたものを、今回の処理のステップ７４（図
７）で読み込み、ステップ８４の処理で使用するもので
ある。

【００８８】ステップ８６では、以下の式により、移動
体の水平面での移動距離成分ΔＸ、ΔＹを算出する。

【００８９】ΔＸ＝Ｖｕ・Δｔgps・ｃｏｓ（θgps） ΔＹ＝Ｖｕ・Δｔgps・ｓｉｎ（θgps） 最後に、ステップ８８では、以上のステップ８２または
ステップ８６の方法により求めた移動距離成分ΔＸ、Δ
Ｙを、前回の処理で求められている現在位置座標Ｘ、Ｙ
に各々足し込み、新たな位置Ｘ、Ｙを求める。

【００９０】本実施例によれば、受信可能なＧＰＳ衛星
数が３個未満になり、通常測位が不可能な、ＧＰＳ衛星
の視野条件の悪く、磁気的な環境が乱れている市街地に
おいても、通常測位が可能な場合に得られた最新の移動
体の進行方位と、ジャイロセンサ３１０により精度良く
計測された移動体の回転角速度とから、現時点での移動
体の進行方位を算出することができるため、その進行方
位から算出される移動速度ベクトルも高精度に決定する
ことができる。この結果、通常測位が不可能な場合で
も、最低１個以上のＧＰＳ衛星が受信できる状態であれ
ば、途切れることなく高精度な現在位置を出力し続ける
ことが可能になる。

【００９１】さらに、本実施例によれば、受信可能なＧ
ＰＳ衛星数が３個以上の、通常測位可能な場合でも、移
動体の位置を直接測位するのではなく、ＳＡの誤差影響
が少ない移動速度ベクトルを算出し、それを用いて移動
体の位置を決定するため、高精度な位置決定が可能にな
る。

【００９２】さらに、本実施例によれば、自動車用のナ
ビゲーションシステムにおいて、距離センサを新たに取
り付けなくとも、トンネル等の衛星電波が完全に遮断さ
れる場合以外は、距離センサを取付けたナビゲーション
システムとほぼ同様のロケーション性能が実現できるよ
うになり、距離センサの取り付けの際にユーザが被って
いた費用や手間等の負担は一切無くすことができる。

【００９３】なお、第１及び第２の移動体速度ベクトル
算出部１４、１６の切換部１０の判定基準を受信可能な
ＧＰＳ衛星数が３個以上か否か、すなわち２次元の通常
測位が可能か否かとしていたが、本発明での判定基準
は、これに制限されるものではない。例えば、３次元で
の通常測位を基準として、受信可能なＧＰＳ衛星数が４
個以上か否かとしてもよい。

【００９４】また、受信可能なＧＰＳ衛星数が３個また
は４個の場合でも、衛星配置条件により、測位精度が悪
化する場合があるため、その条件を考慮するために、Ｇ
ＰＳで用いられているＤＯＰ指標を、上記判定基準に付
加してもよい。

【００９５】また、本実施例では、移動体が自動車であ
る場合を例にとって説明したが、本発明を搭載すること
ができる移動体は、これに限定されるものではなく、そ
の他の海上や空中を移動する移動体にも同様に搭載する
ことができる。

【００９６】〔実施例２〕本実施例は、上記実施例１と
同じ構成において、移動体方位算出部１４が、過去複数
回の処理周期にわたって得た複数の進行方位データを用
いて、ジャイロセンサ３１０のバイアス誤差を補正する
ものである。本実施例のバイアス誤差の補正は、図７の
ステップ１００で行なわれるものであり、例えば図８に
示すような処理により実行される。

【００９７】本実施例のジャイロバイアス誤差補正処理
は、受信可能なＧＰＳ衛星数が３個以上の、通常測位可
能な場合にのみ行う処理であり、図８に示すように、最
初、ステップ１０２において、通常測位可能な状態で図
７のステップ８０で設定または再設定された移動体の進
行方位θgpsを取得し、この値を基準にしてジャイロセ
ンサ３１０の出力中のバイアス誤差成分を推定する。こ
のため、進行方位θgpsの過去のデータもバッファリン
グしておくものとする。なお、進行方位の最新の値を
(θgps)iとする。

【００９８】ステップ１０４では、ジャイロセンサ３１
０からの角速度出力ωを、上記方位量と比較できるよう
に、時間積分して角度量Δθgyroに変換しておく。な
お、積分する時間間隔は、後述するステップ１０８で用
いられる最新の方位(θgps)iから、比較の対象となる過
去の方位(θgps)i-nまでの時間間隔と同じものとする。

【００９９】ステップ１０６では、最新の方位(θgps)i
と、当該方位(θgps)iから所定時間だけさかのぼった過
去の方位(θgps)i-nとの差が、所定の値（本実施例では
１０度）より小さいかどうかという判定を行ない、差が
小さい場合には（ステップ１０６でＹｅｓ）、移動体が
ほぼ直線方向に移動しており、ジャイロセンサ３１０の
角度誤差原因としてバイアス誤差が支配的であると判断
して、ステップ１０８へ進み、バイアス誤差量ｂ（図６
のステップ６６参照）を計算する。

【０１００】ここで、最新の方位(θgps)iと過去の方位
(θgps)i-nとの間の時間間隔は、移動体が近似的に直線
方向に移動していることを示すのに充分な長さであれ
ば、限定されるものではない。

【０１０１】また、本実施例では、最新の方位と過去の
方位との差の判定に用いるしきい値を１０度としている
が、本発明ではこの値に限定されるものではない。ま
た、本複数の方位データの分散幅を算出し、それが所定
の値以内であれば、移動体がほぼ直線移動していると判
定する構成でも良い。

【０１０２】ステップ１０８では、図中に示す式によ
り、バイアス誤差量ｂを算出する。ここで、Δｔnは、
過去の方位(θgps)i-nから最新の方位(θgps)iへの経過
時間を表す。算出したバイアス誤差ｂを用いることで、
図６のステップ６６にてジャイロセンサ３１０からの出
力角速度ωに対し補正を実行することができる。

【０１０３】〔実施例３〕本実施例は、上記実施例１と
同じ構成において、移動体方位算出部１４が、過去複数
回の処理周期にわたって得た複数の進行方位データを用
いて、ジャイロセンサ３１０のスケール誤差を補正する
ものである。本実施例のスケール誤差の補正は、図７の
ステップ１２０で行なわれるものであり、例えば図９に
示すような処理により実行される。

【０１０４】本実施例のジャイロスケール誤差補正処理
は、上記実施例２と同様に、受信可能なＧＰＳ衛星数が
３個以上の、通常測位可能な場合にのみ行う処理であ
り、図９に示すように、最初のステップ１０２、１０４
は、上記実施例２の図８のステップ１０２、１０４と同
じ処理である。

【０１０５】最後のステップ１２２では、上記実施例２
の図８のステップ１０６とは反対の処理となる。すなわ
ち、本ステップでは、最新の方位(θgps)iと過去の方位
(θgps)i-nとの差が所定の角度（本実施例では７０度）
以上かどうかという判定を行ない、差が大きい場合は、
移動体が交差点の角等を曲がっており、ジャイロセンサ
３１０の角度誤差原因としてスケール誤差が支配的であ
ると判断して、ステップ１２４へ進み、スケール誤差補
正係数ａ（図６のステップ６６参照）を、図中に示す式
により計算する。

【０１０６】なお、本実施例及び上記実施例２におい
て、過去の方位(θgps)i-nを選択する場合、どの程度過
去のデータにするかが問題となる。定性的には、上記実
施例２のジャイロバイアス誤差を算出する場合は長時間
の角度変化を対象とする必要があるため、過去の方位
(θgps)i-nはかなり古いデータ、例えば２０〜３０秒前
のデータを用いる。また、本実施例のスケール誤差の場
合は、反対に回転時に瞬間的に発生するものであるた
め、過去の方位(θgps)i-nは比較的新しいデータ、例え
ば３〜４秒前のデータを採用する。

【０１０７】以上実施例２及び３で示したように、受信
可能なＧＰＳ衛星数が３個以上の、ＧＰＳ通常測位が可
能なときに、移動体速度ベクトル、特に進行方位を求め
ておくことにより、上記実施例２及び３のようなバイア
ス誤差及びスケール誤差の自動補正が図６のステップ６
６で可能になり、ジャイロセンサ３１０による方位算出
の精度を向上させることができる。

【０１０８】さらに、上記実施例２及び３によれば、受
信可能なＧＰＳ衛星数が３個未満の場合も、上記補正処
理の後に算出された方位量をもとに移動体の速度ベクト
ルを算出するため、通常測位可能な場合と同様に、より
高精度に移動体の位置決定することができる。

【０１０９】また、図６のステップ６６でジャイロセン
サ３１０からの出力角速度ωに対し、バイアス誤差量ｂ
とスケール誤差補正係数ａは、別々に適用され補正され
る。このため、上記実施例２と３は、同時に実施する構
成としても良い。

【０１１０】また、上記実施例２及び３での補正処理
は、すべてＧＰＳ方位θgpsが正しいことを前提にして
いるため、この前提が崩れた場合には補正が不正確にな
る。このような場合に備えるために、ＧＰＳ方位の誤差
成分をモデリングし、カルマンフィルタ等のフィルタリ
ング処理によりＧＰＳ及びジャイロの誤差を相互に補正
する手段をさらに設ける構成としても良い。

【０１１１】〔実施例４〕本実施例は、上記実施例１の
衛星選択処理（図７のステップ１４０）の詳細を除いて
は、上記実施例１と同じ構成及び作用効果を有する。以
下では、この衛星選択処理のいくつかの具体例を、図１
０、１１、１２を用いて説明する。

【０１１２】衛星選択処理の第１の例１４０−１は、図
１０に示すように、受信可能なＧＰＳ衛星数が３個未満
の通常測位不可能な場合において、受信可能な状態で残
ったＧＰＳ衛星が複数個、すなわち２個ある場合、どち
らの衛星を選択するかを決める処理である。

【０１１３】最初、図７のステップ７４で求めたＧＰＳ
方位θgpsから、移動体２の移動方向単位ベクトルＥuを
求める（ステップ１４４）。次に、受信しているＧＰＳ
衛星２の衛星情報に含まれる軌道情報と、前回の処理で
すでに決定されている移動体２１０の位置とから、移動
体２１０からＧＰＳ衛星２に向かう視線方向単位ベクト
ルＥu-sを算出する（ステップ１４２）。

【０１１４】次に、視線方向単位ベクトルＥu-sと、移
動体２の移動方向単位ベクトルＥuとの内積の絶対値が
最も大きいかどうかを判断し（ステップ１４６）、その
絶対値が今までで最大である場合には（ステップ１４６
でＹｅｓ）、そのＧＰＳ衛星を特定するための衛星番号
等を記憶する（ステップ１４８）。

【０１１５】絶対値が最大でない場合には、ステップ１
５０へ進み、受信可能な２つのＧＰＳ衛星の両者に対し
て上記ステップ１４２、１４６を繰り返す（ステップ１
５０）。

【０１１６】本処理例では、以上のようにして、視線方
向単位ベクトルＥu-sと、移動体２の移動方向単位ベク
トルＥuとの内積の絶対値とが最も大きいＧＰＳ衛星を
選択する。このようにして選択されたＧＰＳ衛星を対象
に、図７の移動体位置推定処理では、第２の移動体速度
ベクトル算出処理（図７のステップ８４）以降のステッ
プを遂行する。

【０１１７】上記衛星選択基準の根拠を次に示す。上述
のように、図７の第２の移動体速度ベクトル算出処理
（ステップ８４）では、上記数４により移動体２のＸ−
Ｙ平面（水平面）上の移動速度Ｖｕ（図４参照）を算出
する。上記数４では、分母がcosθuであり、これが零で
特異点となる。上記内積演算（図１０のステップ１４
６）は、このcosθuを求めており、この値の絶対値が大
きい程、特異点から離れることになり、ジャイロセンサ
３１０により求める方位θ（ここでは、進行方位θgp
s）の誤差の影響も小さくすることができる。

【０１１８】衛星選択処理の第２の例１４０−２は、図
１１に示すように、受信可能なＧＰＳ衛星の仰角βを、
当該ＧＰＳ衛星の軌道情報等を含む衛星情報と、前回の
処理等で求められた移動体の概略の位置とから求め（ス
テップ１６０）、それが小さいＧＰＳ衛星を選択する
（ステップ１６２、１４８、１５０）。

【０１１９】本例での衛星選択基準も、上記第１の例と
同様に、上記数４の右側の式で分母cosβを大きくする
ことになり、移動体２の移動速度Ｖｕの決定精度の向上
が可能となる。

【０１２０】衛星選択処理の第３の例１４０−３は、図
１２に示すように、上記２つの例と同様、２個の受信可
能なＧＰＳ衛星のうち、上記数４の分母cos(αーθ)を
大きくするようなＧＰＳ衛星、すなわち、｜αーθ｜が
小さいものを、図７のステップ７４で求めたＧＰＳ方位
θgpsと、ＧＰＳ信号を受信しているＧＰＳ衛星の方位
角αとを取得して、選択を行なう処理（ステップ１６
０、１６２、１４８、１５０）である。

【０１２１】本実施例の衛星選択処理１４０−１、１４
０−２、１４０−３によれば、通常測位が不可能な状態
で、かつ、受信可能なＧＰＳ衛星が２個だけの場合に、
移動体の移動速度Ｖｕをより精度良く決定することがで
きる一方のＧＰＳ衛星を、合理的かつ自動的に選択する
ことが可能となる。

【０１２２】本実施例では、通常測位にはＧＰＳ衛星が
３個必要で、通常測位不可能な場合には２個のＧＰＳ衛
星を受信するものと想定しているが、本発明の衛星選択
処理は、このＧＰＳ衛星数に限定されるものではない。

【０１２３】本実施例及び上記実施例１、２、３におい
て、上記数４の第２の移動体速度ベクトル算出処理で
は、その原理説明で述べたように、時刻オフセットの変
化率Ｂドットは、一定と仮定し、第１の移動体速度ベク
トル算出処理で求めたＢドットの値を用いることにより
既知としていた。

【０１２４】したがって、速度ベクトルを決定精度をさ
らに高めようとするには、もしくは長い時間、第２の移
動体速度ベクトル算出処理による計測が連続している場
合は、このＢドットも未知数とし、移動体の移動速度Ｖ
uと合わせ、未知数２の連立方程式として解く。この場
合、受信可能なＧＰＳ衛星は２個必要となり、上記のよ
うな衛星選択処理を行う必要はなくなる。

【０１２５】また、高さ方向の変化率ｚドットについて
も、上記と同様のことが言え、Ｂドットの代わりにｚド
ットを未知数にしてもよい。

【０１２６】

【発明の効果】本発明によれば、通常測位可能な場合、
あるいは通常測位不可能な場合に依らず、最低１個以上
のＧＰＳ衛星が受信できる状態であれば、そのＧＰＳ衛
星からのＧＰＳ信号を用いて、途切れることなく高精度
な現在位置を出力し続けることができるＧＰＳナビゲー
ション装置を提供することができる。

【０１２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＧＰＳナビゲーション装置の一実施例
の構成を示すブロック図。

【図２】本発明のＧＰＳナビゲーション装置のハード構
成例を示すブロック図。

【図３】図１の実施例における第２の移動体速度ベクト
ル算出方法の原理についての説明図。

【図４】図１の実施例における第２の移動体速度ベクト
ル算出方法で用いる座標系の一例、及びその座標系内で
の移動体速度ベクトルを示した説明図。

【図５】本発明のＧＰＳナビゲーション装置のゼネラル
フローを示すフローチャート。

【図６】図５中の移動体方位算出割込処理のフローチャ
ート。

【図７】図５中の移動体位置推定割込処理のフローチャ
ート。

【図８】実施例２でのジャイロバイアス誤差補正処理の
フローチャート。

【図９】実施例３でのジャイロスケール誤差補正処理の
フローチャート。

【図１０】実施例４での衛星選択処理の一例を示すフロ
ーチャート。

【図１１】実施例４での衛星選択処理の他の例を示すフ
ローチャート。

【図１２】実施例４での衛星選択処理の他の例を示すフ
ローチャート。

【符号の説明】

２…ＧＰＳ衛星、４…電波受信部、６…受信状態判定
部、７…ＧＰＳ測位部、８…疑似距離変化率計測部、９
…衛星情報及び疑似距離計測部、10…切換部、12…第１
の移動体速度ベクトル算出部、14…移動体方位算出部、
16…第２の移動体速度ベクトル算出部、18…移動体位置
推定部、22…表示処理部、300…コントローラ、302…ア
ンテナ部、304…ＧＰＳ受信機、306…地図メモリ、308
…表示装置、310…ジャイロセンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 雅俊 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 黒田 浩司 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、受
   信可能なＧＰＳ衛星が所定数以上ある場合、通常測位に
   より移動体の位置を決定するＧＰＳ受信機を有するＧＰ
   Ｓナビゲーション装置において、 通常測位が可能かどうかを判定する受信状態判定手段
   と、 前記ＧＰＳ受信機で受信されたＧＰＳ信号から、ＧＰＳ
   衛星毎に疑似距離変化率を測定する疑似距離変化率計測
   手段と、 前記受信状態判定手段により通常測位が可能と判定され
   た場合、通常測位によって決定される移動体の位置、及
   び、前記疑似距離変化率計測手段により計測される疑似
   距離変化率から、移動体の移動速度ベクトルを求める第
   １の速度ベクトル算出手段と、 移動体の回転角を測定する回転角測定手段と、 前記受信状態判定手段により通常測位が不可能と判断さ
   れた場合、通常測位が可能であった時点に前記第１の速
   度ベクトル算出手段により算出された移動速度ベクトル
   と、前記移動速度ベクトルが算出された時点から現在ま
   での前記回転角測定手段により測定された移動体の回転
   角の履歴とから、移動体の移動方位を算出する移動方位
   算出手段と、 前記ＧＰＳ受信機で受信されたＧＰＳ信号から、ＧＰＳ
   衛星毎に衛星情報を測定する衛星情報取得手段と、 前記受信状態判定手段により通常測位が不可能と判定さ
   れ、かつ、１個以上のＧＰＳ衛星が受信可能な場合、Ｇ
   ＰＳ衛星衛星毎に、前記疑似距離計測手段により計測さ
   れた疑似距離変化率及び前記衛星情報取得手段により測
   定された衛星情報と、前記移動方位算出手段により算出
   された移動方位とから、移動体の移動速度ベクトルを求
   める第２の速度ベクトル算出手段と、 通常測位可能な場合には前記第１の速度ベクトル算出手
   段で求められた移動速度ベクトルから、通常測位不可能
   な場合には前記第２の速度ベクトル算出手段で求められ
   た移動速度ベクトルから、移動体の位置を推定する位置
   推定手段とを有することを特徴とするＧＰＳナビゲーシ
   ョン装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記第１の速度ベクトル算出手段により算出された前記
   移動体の速度ベクトルを用いて、前記回転角測定手段に
   より測定された回転角の補正を行なう補正手段をさらに
   有し、 前記移動方位算出手段は、前記補正手段により補正され
   た回転角を用いて、前記移動方位を算出するものであ
   り、 前記第２の速度ベクトル算出手段は、前記算出された移
   動方位を用いて、前記移動体の移動速度ベクトルを算出
   することを特徴とするＧＰＳナビゲーション装置。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記回転角測定手段は、前記移動体の移動方位の変化に
   より生じる回転角速度を検出するジャイロセンサを有す
   るものであり、 前記補正手段は、前記ジャイロセンサのバイアス誤差及
   びスケール誤差のうち少なくとも一方の誤差を補正する
   ことを特徴とするＧＰＳナビゲーション装置。
4. 【請求項４】請求項１において、 前記第２の速度ベクトル算出手段は、通常測位が不可能
   と判定され、かつ、受信可能なＧＰＳ衛星が複数個ある
   場合、受信可能なＧＰＳ衛星のそれぞれについての前記
   衛星情報を用いて、前記移動体から各ＧＰＳ衛星に向か
   う視線方向単位ベクトルと、前記移動体の移動方位が示
   す単位ベクトルとの内積を演算し、その絶対値が最も大
   きいＧＰＳ衛星を選択し、選択されたＧＰＳ衛星の前記
   衛星情報及び疑似距離変化率を用いて前記移動速度ベク
   トルを求めることを特徴とするＧＰＳナビゲーション装
   置。
5. 【請求項５】請求項１において、 前記第２の速度ベクトル算出手段は、通常測位が不可能
   と判定され、かつ、受信可能なＧＰＳ衛星が複数個ある
   場合、受信可能なＧＰＳ衛星のそれぞれについての前記
   衛星情報を用いて、各ＧＰＳ衛星の仰角を演算し、その
   値が最も小さいＧＰＳ衛星を選択し、選択されたＧＰＳ
   衛星からの前記衛星情報及び疑似距離変化率を用いて前
   記移動速度ベクトルを求めることを特徴とするＧＰＳナ
   ビゲーション装置。
6. 【請求項６】請求項１において、 前記第２の速度ベクトル算出手段は、通常測位が不可能
   と判定され、かつ、受信可能なＧＰＳ衛星が複数個ある
   場合、受信可能なＧＰＳ衛星についての前記衛星情報を
   用いて、各ＧＰＳ衛星の方位を演算し、その値と前記移
   動体の移動方位との差が最も小さいＧＰＳ衛星を選択
   し、選択されたＧＰＳ衛星からの前記衛星情報及び疑似
   距離変化率を用いて前記移動速度ベクトルを求めること
   を特徴とするＧＰＳナビゲーション装置。
7. 【請求項７】請求項１において、 前記第２の速度ベクトル算出手段は、通常測位が不可能
   と判定され、かつ、受信可能なＧＰＳ衛星が複数個ある
   場合、受信可能なＧＰＳ衛星の前記衛星情報及び疑似距
   離変化率と前記移動体の移動方位とを、前記移動速度ベ
   クトルの絶対量と関連づける式を、前記受信可能なＧＰ
   Ｓ衛星毎に設定し、連立方程式として解くことにより、
   前記移動速度ベクトルを求めることを特徴とするＧＰＳ
   ナビゲーション装置。
8. 【請求項８】ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、受
   信可能なＧＰＳ衛星が所定数以上ある場合、通常測位に
   より移動体の位置を決定するＧＰＳナビゲーション方法
   において、 通常測位が可能かどうかを判定し、 通常測位が可能と判定された場合には、通常測位によっ
   て決定される移動体の位置、及び、受信可能なＧＰＳ衛
   星毎に計測される疑似距離変化率から、移動体の移動速
   度ベクトルを求め、 通常測位が不可能と判断され、かつ、１個以上のＧＰＳ
   衛星が受信可能な場合には、 通常測位が可能であった時点に算出された移動速度ベク
   トルと、前記移動速度ベクトルが算出された時点から現
   在までに測定された移動体の回転角の履歴とから、移動
   体の移動方位を算出し、 ＧＰＳ衛星衛星毎に計測された疑似距離変化率及び衛星
   情報と、前記算出された移動方位とから、移動体の移動
   速度ベクトルを求め、 通常測位可能な場合に求められた移動速度ベクトル、あ
   るいは、通常測位不可能な場合に求められた移動速度ベ
   クトルから、移動体の位置を推定することを特徴とする
   ＧＰＳナビゲーション方法。