JPH08194052A - Ｇｐｓ測距装置およびｇｐｓ測距方法 - Google Patents
Ｇｐｓ測距装置およびｇｐｓ測距方法Info
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- JPH08194052A JPH08194052A JP345695A JP345695A JPH08194052A JP H08194052 A JPH08194052 A JP H08194052A JP 345695 A JP345695 A JP 345695A JP 345695 A JP345695 A JP 345695A JP H08194052 A JPH08194052 A JP H08194052A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】電離層の影響による進み誤差を修正し、距離測
定の精度の向上を可能にしたＧＰＳ測距方法および装置
を提供する。 【構成】ＧＰＳ信号受信部１が受信したＬ1 波のドップ
ラ周波数ｄおよび距離データであるＣ／Ａコード位相デ
ータＣをドップラ支援処理部１１およびドップラ周波数
積算部１２に入力する。ドップラ支援処理部１１では、
位相データＣをドップラ周波数ｄを用いて平均化したキ
ャリアスムーズ値Ｓを算出する。一方、ドップラ周波数
積算部１２では、ドップラ周波数を積算して、現在の距
離であるキャリア位相値ｒ（ｔ）を算出する。これは１
周期１９ｃｍのＬ1 波に基づく精度である。キャリア位
相値ｒ（ｔ）からキャリアスムーズ値Ｓ（ｔ）を減算し
た値に基づいてディスパーション補正量Ｐ（ｔ）を算出
し、これを減算することによってＬ1 波の精度であるキ
ャリアベース値を割り出す。
定の精度の向上を可能にしたＧＰＳ測距方法および装置
を提供する。 【構成】ＧＰＳ信号受信部１が受信したＬ1 波のドップ
ラ周波数ｄおよび距離データであるＣ／Ａコード位相デ
ータＣをドップラ支援処理部１１およびドップラ周波数
積算部１２に入力する。ドップラ支援処理部１１では、
位相データＣをドップラ周波数ｄを用いて平均化したキ
ャリアスムーズ値Ｓを算出する。一方、ドップラ周波数
積算部１２では、ドップラ周波数を積算して、現在の距
離であるキャリア位相値ｒ（ｔ）を算出する。これは１
周期１９ｃｍのＬ1 波に基づく精度である。キャリア位
相値ｒ（ｔ）からキャリアスムーズ値Ｓ（ｔ）を減算し
た値に基づいてディスパーション補正量Ｐ（ｔ）を算出
し、これを減算することによってＬ1 波の精度であるキ
ャリアベース値を割り出す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電離層を通過するこ
とによって生じるＧＰＳ信号の進み誤差や遅れ誤差を修
正することにより高精度の測距を可能にしたＧＰＳ測距
装置およびＧＰＳ測距方法に関する。
とによって生じるＧＰＳ信号の進み誤差や遅れ誤差を修
正することにより高精度の測距を可能にしたＧＰＳ測距
装置およびＧＰＳ測距方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ測位は、複数のＧＰＳ衛星から送
信されてくるＧＰＳ信号に基づいて、該複数のＧＰＳ衛
星から測位点までの距離を求め、各衛星を中心として設
定された等距離球面の交点を求めることによって、観測
点の座標を求めるものである。したがって、この測位方
式ではＧＰＳ衛星と測位点との距離を正確に求めること
が高精度の測位を行う条件となる。
信されてくるＧＰＳ信号に基づいて、該複数のＧＰＳ衛
星から測位点までの距離を求め、各衛星を中心として設
定された等距離球面の交点を求めることによって、観測
点の座標を求めるものである。したがって、この測位方
式ではＧＰＳ衛星と測位点との距離を正確に求めること
が高精度の測位を行う条件となる。
【０００３】一般的な測位装置では、衛星と測位点との
距離を計測するためにコード（Ｃ／Ａコード）の位相デ
ータを用いるが、１回の観測データでは観測時のバラツ
キがあるため複数回の観測データを平均化して高精度化
を図っている。ＧＰＳ衛星は軌道上の運行によって刻々
移動するため、過去の観測データに基づいて現在の距離
を割り出すためには、この過去の観測データに現在まで
の距離変化を加算して現在の距離データとする。ここ
で、ＧＰＳ衛星の距離変化はドップラ効果による搬送波
周波数の変化となって現れるため、過去の観測データに
現在までのドップラシフト量を加算することによって現
在の距離データを割り出すことができる。このようにし
て求めた複数の（現在の）距離データを平均化すること
によってバラツキを相殺し精度の高いデータを得るよう
にしている。
距離を計測するためにコード（Ｃ／Ａコード）の位相デ
ータを用いるが、１回の観測データでは観測時のバラツ
キがあるため複数回の観測データを平均化して高精度化
を図っている。ＧＰＳ衛星は軌道上の運行によって刻々
移動するため、過去の観測データに基づいて現在の距離
を割り出すためには、この過去の観測データに現在まで
の距離変化を加算して現在の距離データとする。ここ
で、ＧＰＳ衛星の距離変化はドップラ効果による搬送波
周波数の変化となって現れるため、過去の観測データに
現在までのドップラシフト量を加算することによって現
在の距離データを割り出すことができる。このようにし
て求めた複数の（現在の）距離データを平均化すること
によってバラツキを相殺し精度の高いデータを得るよう
にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本来であれば、上記平
均化処理を長く行えば長く行うほど、測定精度が向上す
るはずであるが、実際には一定時間を越えて平均化処理
を行うと却って誤差が大きくなり、それ以上の測定精度
を得ることができない。これは、ＧＰＳ信号が電離層を
通過して地上の測位点に到達することに起因している。
すなわち、電離層内では、搬送波は位相速度で伝搬する
ため真空中の電波伝搬速度よりも位相が進む、一方、そ
の搬送波に含まれるコード信号（Ｃ／Ａコード）は群速
度で伝搬するため、真空中の電波伝搬速度に比して位相
が遅れるという性質がある。このため、進み誤差を含ん
でいるドップラ周波数を長時間積算して現在の距離デー
タを割り出すとそれに含まれる進み誤差が大きくなって
しまい、これによる値のズレが平均化処理による精度の
向上を上回ってしまうからである。
均化処理を長く行えば長く行うほど、測定精度が向上す
るはずであるが、実際には一定時間を越えて平均化処理
を行うと却って誤差が大きくなり、それ以上の測定精度
を得ることができない。これは、ＧＰＳ信号が電離層を
通過して地上の測位点に到達することに起因している。
すなわち、電離層内では、搬送波は位相速度で伝搬する
ため真空中の電波伝搬速度よりも位相が進む、一方、そ
の搬送波に含まれるコード信号（Ｃ／Ａコード）は群速
度で伝搬するため、真空中の電波伝搬速度に比して位相
が遅れるという性質がある。このため、進み誤差を含ん
でいるドップラ周波数を長時間積算して現在の距離デー
タを割り出すとそれに含まれる進み誤差が大きくなって
しまい、これによる値のズレが平均化処理による精度の
向上を上回ってしまうからである。
【０００５】この発明は、電離層によるキャリア周波数
の進み誤差を修正することにより、長時間の平均化処理
を可能にし、これによって測距精度の向上を可能にした
ＧＰＳ測距装置およびＧＰＳ測距方法を提供することを
目的とする。
の進み誤差を修正することにより、長時間の平均化処理
を可能にし、これによって測距精度の向上を可能にした
ＧＰＳ測距装置およびＧＰＳ測距方法を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明のＧＰＳ測距装
置は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、このＧＰＳ
信号に含まれるコードデータの位相に基づいて該ＧＰＳ
衛星との距離を測定するコード測距手段と、前記ＧＰＳ
信号の搬送波の位相を積算することにより該ＧＰＳ衛星
との距離を測定するキャリア測距手段と、該コード測距
手段およびキャリア測距手段の測定結果の差の変化傾向
を求めるディスパーション予測手段と、ディスパーショ
ン予測手段が予測した差の変化傾向に基づき、前記キャ
リア測距手段の測定結果を修正するキャリア測距修正手
段とからなることを特徴とする。
置は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、このＧＰＳ
信号に含まれるコードデータの位相に基づいて該ＧＰＳ
衛星との距離を測定するコード測距手段と、前記ＧＰＳ
信号の搬送波の位相を積算することにより該ＧＰＳ衛星
との距離を測定するキャリア測距手段と、該コード測距
手段およびキャリア測距手段の測定結果の差の変化傾向
を求めるディスパーション予測手段と、ディスパーショ
ン予測手段が予測した差の変化傾向に基づき、前記キャ
リア測距手段の測定結果を修正するキャリア測距修正手
段とからなることを特徴とする。
【０００７】この発明のＧＰＳ測距方法は、ＧＰＳ衛星
からＧＰＳ信号を受信し、このＧＰＳ信号に含まれるコ
ードデータの位相に基づいて該ＧＰＳ衛星との距離を測
定するとともに該ＧＰＳ信号の搬送波の位相を積算する
ことによって該ＧＰＳ衛星との距離を測定し、前記コー
ドデータの位相に基づいて測定した距離と搬送波の位相
に基づいて測定した距離の差の変化傾向を求め、この差
の変化傾向で前記搬送波の位相に基づいて測定された距
離を修正して距離測定値とすることを特徴とする。
からＧＰＳ信号を受信し、このＧＰＳ信号に含まれるコ
ードデータの位相に基づいて該ＧＰＳ衛星との距離を測
定するとともに該ＧＰＳ信号の搬送波の位相を積算する
ことによって該ＧＰＳ衛星との距離を測定し、前記コー
ドデータの位相に基づいて測定した距離と搬送波の位相
に基づいて測定した距離の差の変化傾向を求め、この差
の変化傾向で前記搬送波の位相に基づいて測定された距
離を修正して距離測定値とすることを特徴とする。
【０００８】
【作用】この発明では、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受
信し、このＧＰＳ信号に含まれるコードデータの位相に
基づいてＧＰＳ衛星との距離を測定するとともにＧＰＳ
信号の搬送波の位相を積算することによってＧＰＳ衛星
との距離を測定する。コードによる測距データは精度は
それほど高くないが、データを積算しないため、電離層
による遅れ誤差は測定時刻が同じならば一定である。一
方、搬送波による測距データは高精度の測距データであ
るが、時間的に変化する進み誤差を受けている搬送波位
相を積算するため、進み誤差も積算される。したがっ
て、上記コードによる測距データと搬送波による測距デ
ータとの間には差（いわゆるディスパーション）が発生
する。このディスパーションの変化傾向を求めて搬送波
位相の積算による測距データを修正することにより、デ
ィスパーションを解消し、且つ、高精度の測距が可能に
なる。
信し、このＧＰＳ信号に含まれるコードデータの位相に
基づいてＧＰＳ衛星との距離を測定するとともにＧＰＳ
信号の搬送波の位相を積算することによってＧＰＳ衛星
との距離を測定する。コードによる測距データは精度は
それほど高くないが、データを積算しないため、電離層
による遅れ誤差は測定時刻が同じならば一定である。一
方、搬送波による測距データは高精度の測距データであ
るが、時間的に変化する進み誤差を受けている搬送波位
相を積算するため、進み誤差も積算される。したがっ
て、上記コードによる測距データと搬送波による測距デ
ータとの間には差（いわゆるディスパーション）が発生
する。このディスパーションの変化傾向を求めて搬送波
位相の積算による測距データを修正することにより、デ
ィスパーションを解消し、且つ、高精度の測距が可能に
なる。
【０００９】
【実施例】図１はこの発明が適用されるＧＰＳ測位装置
のブロック図である。このＧＰＳ測位装置は、複数チャ
ンネル（８チャンネル）のＧＰＳ信号受信部１（１-1〜
１-8）および信号処理部２（２-1〜２-8）を備えてい
る。ＧＰＳ信号受信部１-1〜１-8はそれぞれ別のＧＰＳ
衛星の電波（Ｌ1 波）を受信する。ＧＰＳ信号受信部１
は、受信したＬ1 波からＣ／Ａコードを抽出し、その位
相ズレに基づいてそのＧＰＳ衛星との距離を表すＣ／Ａ
コード位相データＣを出力するとともに、受信したＬ1
波のドップラシフト量であるドップラ周波数ｄを信号処
理部２に入力する。
のブロック図である。このＧＰＳ測位装置は、複数チャ
ンネル（８チャンネル）のＧＰＳ信号受信部１（１-1〜
１-8）および信号処理部２（２-1〜２-8）を備えてい
る。ＧＰＳ信号受信部１-1〜１-8はそれぞれ別のＧＰＳ
衛星の電波（Ｌ1 波）を受信する。ＧＰＳ信号受信部１
は、受信したＬ1 波からＣ／Ａコードを抽出し、その位
相ズレに基づいてそのＧＰＳ衛星との距離を表すＣ／Ａ
コード位相データＣを出力するとともに、受信したＬ1
波のドップラシフト量であるドップラ周波数ｄを信号処
理部２に入力する。
【００１０】ここで、Ｌ1 波の発信周波数は１５７５．
４２ＭＨｚであるが、ＧＰＳ衛星の航行の視線方向成分
によるドップラ効果によりその周波数が上下する。その
大きさは、視線方向の速度成分の最大値が±１ｋｍ／ｓ
弱であり、そのときのドップラシフト量（ドップラ周波
数ｄ）は、±５．３ｋＨｚ程度である。各ＧＰＳ衛星の
位置は軌道関数の演算によってほぼ正確に計算されてお
り、その位置におけるドップラシフト量もほぼ正確に事
前に知ることができる。各ＧＰＳ信号受信部１-1〜１-8
は、各衛星に割り当てられたＣ／Ａコードによって各Ｇ
ＰＳ衛星を識別し、特定の１衛星の信号のみを受信する
ことができる。
４２ＭＨｚであるが、ＧＰＳ衛星の航行の視線方向成分
によるドップラ効果によりその周波数が上下する。その
大きさは、視線方向の速度成分の最大値が±１ｋｍ／ｓ
弱であり、そのときのドップラシフト量（ドップラ周波
数ｄ）は、±５．３ｋＨｚ程度である。各ＧＰＳ衛星の
位置は軌道関数の演算によってほぼ正確に計算されてお
り、その位置におけるドップラシフト量もほぼ正確に事
前に知ることができる。各ＧＰＳ信号受信部１-1〜１-8
は、各衛星に割り当てられたＣ／Ａコードによって各Ｇ
ＰＳ衛星を識別し、特定の１衛星の信号のみを受信する
ことができる。
【００１１】また、ドップラ周波数ｄは測位点と当該Ｇ
ＰＳ衛星との距離変化を周波数で表現したものというこ
とができる。Ｌ1 波の波長は約１９ｃｍでありドップラ
周波数ｄは位相カウント値として１秒毎に出力されるた
め、例えば、搬送波周波数が１Ｈｚ高くなっている場
合、そのＧＰＳ衛星と測位点との距離はその１秒間に１
９ｃｍ接近したということができる。このドップラシフ
ト値に基づいてサイクルスリップなしに距離を測定でき
た場合には、１ｃｍ以下の精度を得ることが可能であ
る。
ＰＳ衛星との距離変化を周波数で表現したものというこ
とができる。Ｌ1 波の波長は約１９ｃｍでありドップラ
周波数ｄは位相カウント値として１秒毎に出力されるた
め、例えば、搬送波周波数が１Ｈｚ高くなっている場
合、そのＧＰＳ衛星と測位点との距離はその１秒間に１
９ｃｍ接近したということができる。このドップラシフ
ト値に基づいてサイクルスリップなしに距離を測定でき
た場合には、１ｃｍ以下の精度を得ることが可能であ
る。
【００１２】信号処理部２-1〜２-8はそれぞれ前段のＧ
ＰＳ信号受信部１-1〜１-8から入力されたＣ／Ａコード
位相データＣおよびキャリア（搬送波：Ｌ1 波）のドッ
プラ周波数ｄに基づいてそのＧＰＳ衛星との距離を表す
距離データ（キャリアベース値）を算出・出力する。こ
のキャリアベース値はキャリアのドップラ周波数ｄを積
算したものであり、且つ、ドップラ周波数ｄの積算によ
る進み誤差の積算（ディスパーション）をキャンセルし
た高精度の測距データである。
ＰＳ信号受信部１-1〜１-8から入力されたＣ／Ａコード
位相データＣおよびキャリア（搬送波：Ｌ1 波）のドッ
プラ周波数ｄに基づいてそのＧＰＳ衛星との距離を表す
距離データ（キャリアベース値）を算出・出力する。こ
のキャリアベース値はキャリアのドップラ周波数ｄを積
算したものであり、且つ、ドップラ周波数ｄの積算によ
る進み誤差の積算（ディスパーション）をキャンセルし
た高精度の測距データである。
【００１３】各信号処理部２が出力したキャリアベース
値は測位演算部３に統括される。測位演算部３は、入力
された８個のキャリアベース値に基づいて自己（測位
点）の位置を算出する。測位演算部３は入力された８個
の衛星からの距離データに基づき、最小２乗法などの手
法によって自己の位置を算出する。
値は測位演算部３に統括される。測位演算部３は、入力
された８個のキャリアベース値に基づいて自己（測位
点）の位置を算出する。測位演算部３は入力された８個
の衛星からの距離データに基づき、最小２乗法などの手
法によって自己の位置を算出する。
【００１４】なお、この図ではＧＰＳ信号受信部１，信
号処理部２および測位演算部３をそれぞれブロックで示
しているが、信号処理部２および測位演算部３は、マイ
クロコンピュータおよびソフトウェアで実現することが
好ましい。
号処理部２および測位演算部３をそれぞれブロックで示
しているが、信号処理部２および測位演算部３は、マイ
クロコンピュータおよびソフトウェアで実現することが
好ましい。
【００１５】図２は前記信号処理部２の構成を示すブロ
ック図である。この信号処理部２は、上述したようにマ
イクロコンピュータおよびソフトウェアで実現すること
が好ましいが、その場合には、同図における各ブロック
の処理を１つのまとまったサブルーチンとして構成すれ
ばよい。
ック図である。この信号処理部２は、上述したようにマ
イクロコンピュータおよびソフトウェアで実現すること
が好ましいが、その場合には、同図における各ブロック
の処理を１つのまとまったサブルーチンとして構成すれ
ばよい。
【００１６】ＧＰＳ信号受信部１から入力されたＣ／Ａ
コード位相データＣおよびドップラ周波数ｄは、ドップ
ラ支援処理部１１およびドップラ周波数積算部１２に入
力される。
コード位相データＣおよびドップラ周波数ｄは、ドップ
ラ支援処理部１１およびドップラ周波数積算部１２に入
力される。
【００１７】ドップラ支援処理部１１は、Ｃ／Ａコード
位相データＣを平均化して、観測タイミング毎の値のバ
ラツキを無くした距離データであるキャリアスムーズ値
Ｓを出力する。キャリアスムーズ値Ｓの算出方法を説明
する。
位相データＣを平均化して、観測タイミング毎の値のバ
ラツキを無くした距離データであるキャリアスムーズ値
Ｓを出力する。キャリアスムーズ値Ｓの算出方法を説明
する。
【００１８】現在時刻をｔとすると、過去のＣ／Ａコー
ド位相データＣ（ｔ−ｎ）に、その過去の時刻ｔ−ｎか
ら現在ｔまでのドップラ周波数ｄ（ｔ−ｉ）（ｉ＝０〜
ｎ−１）を加算して現在の衛星からの距離データ（変換
距離データＣＣ（ｎ））に変換する（式１）。
ド位相データＣ（ｔ−ｎ）に、その過去の時刻ｔ−ｎか
ら現在ｔまでのドップラ周波数ｄ（ｔ−ｉ）（ｉ＝０〜
ｎ−１）を加算して現在の衛星からの距離データ（変換
距離データＣＣ（ｎ））に変換する（式１）。
【００１９】
【数１】
【００２０】この変換演算を略５分前のＣ／Ａコード位
相データＣ（ｔ−300 ）から現在のＣ／Ａコード位相デ
ータＣ（ｔ）まで行う（式２）。
相データＣ（ｔ−300 ）から現在のＣ／Ａコード位相デ
ータＣ（ｔ）まで行う（式２）。
【００２１】
【数２】
【００２２】となり、ＣＣ（ｔ−300 ）〜ＣＣ（ｔ）を
平均化処理してＳ（ｔ）を求める。ここで、平均化処理
は、計算機アルゴリズムに適した指数平滑で実現すれば
よい。これにより、観測タイミング毎の測定値のバラツ
キが相殺された精度のよい距離データであるキャリアス
ムーズ値Ｓを得ることができる。このキャリアスムーズ
値Ｓ（ｔ）は、電離層による遅れ誤差が積算されず、ま
た、ｄの積算による電離層による進み誤差の積算も５分
（３００秒）であるためこの誤差を無視することがで
き、その時刻における遅れ誤差以外の遅れ誤差を含まな
い測距データである。このドップラ支援処理部１１がコ
ード測距手段に対応する。
平均化処理してＳ（ｔ）を求める。ここで、平均化処理
は、計算機アルゴリズムに適した指数平滑で実現すれば
よい。これにより、観測タイミング毎の測定値のバラツ
キが相殺された精度のよい距離データであるキャリアス
ムーズ値Ｓを得ることができる。このキャリアスムーズ
値Ｓ（ｔ）は、電離層による遅れ誤差が積算されず、ま
た、ｄの積算による電離層による進み誤差の積算も５分
（３００秒）であるためこの誤差を無視することがで
き、その時刻における遅れ誤差以外の遅れ誤差を含まな
い測距データである。このドップラ支援処理部１１がコ
ード測距手段に対応する。
【００２３】一方、ドップラ周波数積算部１２は、観測
スタート時におけるＧＰＳ衛星と測位点との距離をバイ
アス値（初期値）Ｓ（０）として設定し、このバイアス
値にドップラ周波数ｄを積算することによってキャリア
位相値ｒを算出する（式３）。
スタート時におけるＧＰＳ衛星と測位点との距離をバイ
アス値（初期値）Ｓ（０）として設定し、このバイアス
値にドップラ周波数ｄを積算することによってキャリア
位相値ｒを算出する（式３）。
【００２４】
【数３】
【００２５】ここで、Ｓ（０）は観測スタート時におけ
るＧＰＳ衛星−測位点間の距離を示すデータであり、ｄ
（ｉ）は各観測タイミング毎のＧＰＳ衛星−測位点間の
距離変化を表すデータである。したがって、上記ｒ
（ｔ）は観測時刻ｔにおけるＧＰＳ衛星−測位点間の距
離をキャリア位相で表現した測距データになっている。
ここで、バイアス値Ｓ（０）は、Ｃ／Ａコード位相デー
タＣに基づき上記ドップラ支援処理部１１のキャリアス
ムーズ値Ｓ（ｔ）の演算とは逆の演算によって算出す
る。以下バイアス値Ｓ（０）の算出方法を説明する。
るＧＰＳ衛星−測位点間の距離を示すデータであり、ｄ
（ｉ）は各観測タイミング毎のＧＰＳ衛星−測位点間の
距離変化を表すデータである。したがって、上記ｒ
（ｔ）は観測時刻ｔにおけるＧＰＳ衛星−測位点間の距
離をキャリア位相で表現した測距データになっている。
ここで、バイアス値Ｓ（０）は、Ｃ／Ａコード位相デー
タＣに基づき上記ドップラ支援処理部１１のキャリアス
ムーズ値Ｓ（ｔ）の演算とは逆の演算によって算出す
る。以下バイアス値Ｓ（０）の算出方法を説明する。
【００２６】観測スタート後のＣ／Ａコード位相データ
Ｃ（ｔ）から、観測スタート時０からその時ｔまでのド
ップラ周波数ｄ（ｔ−ｉ）を減算して観測スタート時の
衛星からの距離データ（初期距離データＢＳ（ｔ））に
変換する（式４）。
Ｃ（ｔ）から、観測スタート時０からその時ｔまでのド
ップラ周波数ｄ（ｔ−ｉ）を減算して観測スタート時の
衛星からの距離データ（初期距離データＢＳ（ｔ））に
変換する（式４）。
【００２７】
【数４】
【００２８】この変換演算を観測スタート後５分間、す
なわち、Ｃ／Ａコード位相データＣ（０）からＣ／Ａコ
ード位相データＣ（３００）まで行う（式５）。
なわち、Ｃ／Ａコード位相データＣ（０）からＣ／Ａコ
ード位相データＣ（３００）まで行う（式５）。
【００２９】
【数５】
【００３０】これらＢＳ（０）〜ＢＳ（３００）を平均
化処理してＳ（０）を求める。ここで、平均化処理は、
計算機アルゴリズムに適した指数平滑で実現すればよ
い。これにより、バラツキが相殺され精度のよい初期値
を得ることができる。
化処理してＳ（０）を求める。ここで、平均化処理は、
計算機アルゴリズムに適した指数平滑で実現すればよ
い。これにより、バラツキが相殺され精度のよい初期値
を得ることができる。
【００３１】このように、観測スタート時の距離データ
Ｓ（０）に距離変化値ｄを積算することにより、現在の
距離データであるキャリア位相値ｒを得る。このドップ
ラ周波数積算部１２がキャリア測距手段に対応する。
Ｓ（０）に距離変化値ｄを積算することにより、現在の
距離データであるキャリア位相値ｒを得る。このドップ
ラ周波数積算部１２がキャリア測距手段に対応する。
【００３２】このキャリア位相値ｒの精度は、バイアス
値Ｓ（０）の精度に依存するが、積算されるキャリア位
相値ｒは（進み誤差を除けば）極めて高い精度を有して
いる。ところで、バイアス値Ｓ（０）は、別の手段で求
め既知の値として設定することもできる。ここで、ドッ
プラ周波数ｄは電離層内を位相速度で伝搬するため電離
層がない場合よりも位相が進み、ドップラ周波数ｄは進
み誤差を含んでいる。このドップラ周波数積算部１２で
はこれを積算してキャリア位相値ｒを求めることから、
この進み誤差もドップラ周波数ｄの積算と同様に積算さ
れてゆく。このキャリア位相値ｒを、誤差が積算されな
いキャリアスムーズ値Ｓ（ｔ）と比較すると、観測スタ
ートから４時間で２０ｍ前後ものずれが生じる。これが
進み誤差の積算によるディスパーションである。進み誤
差の大きさは常に一定ではなく電離層の状態や衛星の位
置によって刻々変化するものである。
値Ｓ（０）の精度に依存するが、積算されるキャリア位
相値ｒは（進み誤差を除けば）極めて高い精度を有して
いる。ところで、バイアス値Ｓ（０）は、別の手段で求
め既知の値として設定することもできる。ここで、ドッ
プラ周波数ｄは電離層内を位相速度で伝搬するため電離
層がない場合よりも位相が進み、ドップラ周波数ｄは進
み誤差を含んでいる。このドップラ周波数積算部１２で
はこれを積算してキャリア位相値ｒを求めることから、
この進み誤差もドップラ周波数ｄの積算と同様に積算さ
れてゆく。このキャリア位相値ｒを、誤差が積算されな
いキャリアスムーズ値Ｓ（ｔ）と比較すると、観測スタ
ートから４時間で２０ｍ前後ものずれが生じる。これが
進み誤差の積算によるディスパーションである。進み誤
差の大きさは常に一定ではなく電離層の状態や衛星の位
置によって刻々変化するものである。
【００３３】そこで、ディスパーション量検出部１３で
ディスパーション量Ｐを推算し、これを減算部１５でキ
ャリア位相値ｒから減算することでディスパーションを
補償したキャリアベース値を算出している。
ディスパーション量Ｐを推算し、これを減算部１５でキ
ャリア位相値ｒから減算することでディスパーションを
補償したキャリアベース値を算出している。
【００３４】このため、減算部１４でキャリア位相値ｒ
（ｔ）とキャリアスムーズ値Ｓ（ｔ）との差を求め、こ
の差がディスパーション量検出部１３に入力する。この
差ｒ（ｔ）−Ｓ（ｔ）は、その観測タイミングにおける
バラツキ誤差などを含んでいるため、ディスパーション
量検出部１３は、この差の刻々の変化に基づいてこれを
キャンセルするディスパーション量Ｐを出力する。
（ｔ）とキャリアスムーズ値Ｓ（ｔ）との差を求め、こ
の差がディスパーション量検出部１３に入力する。この
差ｒ（ｔ）−Ｓ（ｔ）は、その観測タイミングにおける
バラツキ誤差などを含んでいるため、ディスパーション
量検出部１３は、この差の刻々の変化に基づいてこれを
キャンセルするディスパーション量Ｐを出力する。
【００３５】ディスパーション量検出部１３は、いわゆ
るα−βフィルタの演算により、ディスパーション量Ｐ
を算出する。この算出方式は以下のとおりである。
るα−βフィルタの演算により、ディスパーション量Ｐ
を算出する。この算出方式は以下のとおりである。
【００３６】ＰＡ（ｔ）＝Ｐ（ｔ−１）＋Ｐ′（ｔ） ΔＰ（ｔ）＝（ｒ（ｔ）−Ｓ（ｔ））−ＰＡ（ｔ） Ｐ（ｔ）＝ＰＡ（ｔ）＋α×ΔＰ（ｔ） Ｐ′（ｔ＋１）＝Ｐ′（ｔ）＋β×ΔＰ（ｔ） ここで、 Ｐ′（ｔ）：Ｐ（ｔ）の変化傾向 ＰＳ（ｔ）：Ｐ（ｔ）の推定値 ΔＰ（ｔ）：Ｐ（ｔ）の推定誤差 である。ただし、係数α，βは、 ０＜α＜１ β＝α2 ／（２−α） とすることが好ましい。この演算により、過去のディス
パーション量の変化を考慮して精度よく今回のディスパ
ーション量Ｐ（ｔ）を求めることができる。
パーション量の変化を考慮して精度よく今回のディスパ
ーション量Ｐ（ｔ）を求めることができる。
【００３７】このディスパーション量Ｐ（ｔ）が減算部
１５においてキャリア位相値ｒ（ｔ）から減算され、キ
ャリアベース値が算出される。このキャリアベース値は
測位演算部３に入力される。測位演算部３では、８チャ
ンネルの信号処理部２から入力したキャリアベース値に
基づいて測位演算を行い。この測位装置の位置を正確に
算出する。
１５においてキャリア位相値ｒ（ｔ）から減算され、キ
ャリアベース値が算出される。このキャリアベース値は
測位演算部３に入力される。測位演算部３では、８チャ
ンネルの信号処理部２から入力したキャリアベース値に
基づいて測位演算を行い。この測位装置の位置を正確に
算出する。
【００３８】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ＧＰＳ
信号の搬送波の位相を積算することによってＧＰＳ衛星
との距離を測定した場合に生じる進み誤差も積算による
ずれ（ディスパーション）をキャンセルことができるた
め、長時間にわたる平均化処理が可能になり、キャリア
位相を用いた長時間の平均化処理による高精度の測距が
可能になる。
信号の搬送波の位相を積算することによってＧＰＳ衛星
との距離を測定した場合に生じる進み誤差も積算による
ずれ（ディスパーション）をキャンセルことができるた
め、長時間にわたる平均化処理が可能になり、キャリア
位相を用いた長時間の平均化処理による高精度の測距が
可能になる。
【図１】この発明を適用した測位装置の概略ブロック図
【図２】同測位装置のデータ処理部のブロック図
２−信号処理部、１１−ドップラ支援処理部、１２−ド
ップラ周波数積算部、１３−ディスパーション量検出
部、１４，１５−減算部
ップラ周波数積算部、１３−ディスパーション量検出
部、１４，１５−減算部
Claims (2)
- 【請求項１】 ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、 このＧＰＳ信号に含まれるコードデータの位相に基づい
て該ＧＰＳ衛星との距離を測定するコード測距手段と、 前記ＧＰＳ信号の搬送波の位相を積算することにより該
ＧＰＳ衛星との距離を測定するキャリア測距手段と、 該コード測距手段およびキャリア測距手段の測定結果の
差の変化傾向を求めるディスパーション予測手段と、 ディスパーション予測手段が予測した差の変化傾向に基
づき、前記キャリア測距手段の測定結果を修正するキャ
リア測距修正手段と、 からなるＧＰＳ測距装置。 - 【請求項２】 ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、こ
のＧＰＳ信号に含まれるコードデータの位相に基づいて
該ＧＰＳ衛星との距離を測定するとともに該ＧＰＳ信号
の搬送波の位相を積算することによって該ＧＰＳ衛星と
の距離を測定し、前記コードデータの位相に基づいて測
定した距離と搬送波の位相に基づいて測定した距離の差
の変化傾向を求め、この差の変化傾向で前記搬送波の位
相に基づいて測定された距離を修正して距離測定値とす
ることを特徴とするＧＰＳ測距方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00345695A JP3534867B2 (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | Ｇｐｓ測距装置およびｇｐｓ測距方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00345695A JP3534867B2 (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | Ｇｐｓ測距装置およびｇｐｓ測距方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08194052A true JPH08194052A (ja) | 1996-07-30 |
| JP3534867B2 JP3534867B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=11557835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00345695A Expired - Fee Related JP3534867B2 (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | Ｇｐｓ測距装置およびｇｐｓ測距方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3534867B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007278708A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Japan Radio Co Ltd | 衛星航法装置 |
| JP2008051567A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Japan Radio Co Ltd | 衛星航法装置 |
| JP2008292322A (ja) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Toyota Motor Corp | 移動体用測位装置 |
-
1995
- 1995-01-12 JP JP00345695A patent/JP3534867B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007278708A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Japan Radio Co Ltd | 衛星航法装置 |
| JP2008051567A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Japan Radio Co Ltd | 衛星航法装置 |
| JP2008292322A (ja) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Toyota Motor Corp | 移動体用測位装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3534867B2 (ja) | 2004-06-07 |
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