JPH08327719A - 測位装置、測位システムおよび測位方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーチすべき衛星を適正に選択できるように
して、電源投入後、受信点の位置が最初に求められるま
での時間（ＴＴＦＦ）をなるべく短縮化する。 【構成】 移動局で、基地局から放送されたディファレ
ンシャル補正データを受信するとともに、その受信信号
から衛星識別情報を抽出し、これを視野内衛星の情報と
して用い、衛星のサーチを行う。 【効果】 移動局は初期状態において各衛星の軌道情報
を持たなくても、また受信点の推定位置の情報が誤って
いても、さらには現在時刻の情報が誤っていても、視野
内の衛星のみを確実にサーチすることになるため、電源
投入後速やかに測位結果を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、測位用衛星から送信
される電波を受信して基地局と移動局とで測位を行う測
位システム、そのシステムに適用して移動局の測位を行
う測位装置および基地局と移動局とで測位を行う測位方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばＧＰＳなどの測位シス
テムにおいては、各測位用衛星から受信点までの距離を
観測するための情報および各測位用衛星の位置を算出す
るための情報を各測位用衛星から送信される測位用信号
から抽出して、３次元測位に要する数の測位用衛星から
の信号を用いて、各測位用衛星から受信点までの距離と
各測位用衛星の位置とを求め、これらの情報から受信点
の位置を求めている。

【０００３】このような測位用衛星から送信される電波
は、雑音による影響を受けにくくすることと、全ての衛
星が同一の搬送波を用いて信号を送信しても、所望の衛
星からの電波のみを識別して受信できるようにするた
め、衛星からの送信時に擬似雑音符号（Ｃ／Ａコード）
を用いてスペクトラム拡散変調が行われている。従って
受信しようとする衛星の番号に応じたＣ／Ａコードを発
生させて、その位相およびドップラー周波数を変化させ
ることによって所望の衛星からの信号をサーチし、受信
するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのため、所望の測位
用衛星からの測位用信号を受信するには、衛星毎に或る
サーチ時間を要し、電源投入後最初の測位結果が得られ
るまでの時間（一般にＴＴＦＦ：Time To First Fix と
呼ばれる。）は、必要な数（３次元測位であれば、最低
４つ）の全ての衛星のサーチが完了するまでの時間と測
位演算に要する時間で決まる。

【０００５】ところで、各衛星からの信号をサーチする
際、視野内に存在するものとして予測した衛星からの信
号をサーチするように衛星の選択を行うが、各衛星が視
野内にあるか視野外にあるかは、各衛星の軌道情報と受
信点の推定位置および現在時刻から推定する。従って、
受信機の持つ各衛星の軌道情報や受信点の推定位置が不
確かであったり、受信機の時計に大きな誤差が含まれて
いる場合には、各衛星の視野内外の推定を誤ることにな
る。例えば、視野内にあるものとして推定した衛星が実
際には地球の裏側など、視野外にあった場合にはサーチ
に失敗することになり、そのサーチ時間が無駄となる。
結局、必要な数の全ての衛星のサーチが完了するまでの
時間は、受信機の持つ各衛星の軌道情報の確からしさ、
受信点の推定位置の確からしさおよび受信機の時計の誤
差によって大幅に変わる。

【０００６】また、受信機が各衛星の軌道情報をまだ収
集していない状態では、受信しようとする各衛星の受信
点に対する相対的な運動状態が明らかでないため、その
衛星から送信されてくる信号に含まれているドップラー
周波数も予測できないため、広範囲に亘ってドップラー
周波数のサーチを行わなければならない。従って、この
場合には各衛星からの信号をサーチするに要する時間そ
のものも長くなる。

【０００７】ここで一般的な８チャンネルのＧＰＳ測位
装置を例にとって、電源投入時の状態とＴＴＦＦの値と
の関係を図１８に示す。例えば「ウオームスタート」と
示すように、最終測位位置から電源投入時の実際の位置
とのずれが緯度，経度で１度以内で、ＧＰＳタイムに対
する測位装置の時計のずれが１０分以内で、１カ月前の
アルマナックデータおよび４時間前のエフェメリスデー
タがバックアップされていた場合、ＴＴＦＦは４５秒程
度となる。また、例えば「コールドスタート１」と示す
ように、最終測位位置から電源投入時の実際の位置との
ずれが緯度，経度で１度以内で、ＧＰＳタイムに対する
測位装置の時計のずれが３０分以内で、１カ月前のアル
マナックデータがバックアップされているが、エフェメ
リスデータが無い場合、ＴＴＦＦは７５秒程度となる。
また、例えば「オートノモススタート」と示すように、
受信点の位置が不定（実際の位置とは全くかけ離れた値
である場合）で、時計の値も不定（現在時刻とのずれが
非常に大きい場合）であり、アルマナックデータおよび
エフェメリスデータのいずれもがバックアップされてい
ない場合、ＴＴＦＦは１５分程度となる。なお、図１８
において「コールドスタート２」と示すように、受信点
の位置が不定で、時計の値も不定であり、１年前のアル
マナックデータのみがバックアップされているような場
合に、実際には受信点の位置および時計が誤っているに
も拘らず、その誤った情報とずれの甚だしいアルマナッ
クデータとから受信可能と予測される測位用衛星からの
信号を優先的に受信しようとするため、実際には受信不
可能な測位用衛星から受信を試みることになり、そのサ
ーチに失敗することになる。従って、その後受信すべき
衛星が順次切り換えられて、現実にサーチに成功して最
初の測位結果がでるまでに例えば１時間も必要となる。

【０００８】このように従来の測位装置では、受信機の
持つ各衛星の軌道情報、受信点の推定位置または受信機
の時計の内容が不確かであれば、ＴＴＦＦがどうしても
長くならざるを得ない。

【０００９】この発明の目的は、受信機の持つ各衛星の
軌道情報、受信点の推定位置または受信機の時計の内容
が不確かであっても、サーチすべき衛星を適正に選択で
きるようにして、電源投入後、受信点の位置が最初に求
められるまでの時間（ＴＴＦＦ）を短縮化できるように
した測位システム、測位装置および測位方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の測位システム
は、受信機の持つ各衛星の軌道情報、受信点の推定位置
または受信機の時計の内容が不確かであっても、サーチ
すべき衛星を適正に選択できるようにして、電源投入後
に受信点の位置が最初に求められるまでの時間（ＴＴＦ
Ｆ）を短縮化できるようにするため、請求項１に記載の
通り、複数の測位用衛星から送信されてくる信号を選択
受信する衛星信号受信手段と、この衛星信号受信手段に
より受信された視野内測位用衛星の識別情報を放送する
衛星識別情報放送手段とを備える基地局と、前記基地局
から前記衛星識別情報を受信する衛星識別情報受信手段
と、この衛星識別情報受信手段により受信された衛星識
別情報により示される測位用衛星から送信されてくる信
号を受信する衛星信号受信手段と、該衛星信号受信手段
により受信された複数の測位用衛星からの信号に基づい
て測位演算を行う測位演算手段とを備える移動局とから
成る。

【００１１】また、この発明の測位システムは、受信機
の持つ各衛星の軌道情報、受信点の推定位置または受信
機の時計の内容が不確かであっても、サーチすべき衛星
を適正に選択できるようにして、電源投入後に受信点の
位置が最初に求められるまでの時間（ＴＴＦＦ）を短縮
化できるようにするため、請求項２に記載の通り、複数
の測位用衛星から送信されてくる信号を選択受信する衛
星信号受信手段と、この衛星信号受信手段により受信さ
れた視野内の複数の測位用衛星の識別情報を放送する衛
星識別情報放送手段とを備える基地局と、それぞれ測位
用衛星の識別情報を基に、各衛星から送信された信号を
選択受信する複数の衛星信号受信手段と、各測位用衛星
の軌道情報と移動局の推定位置情報および現在時刻の情
報から視野内の測位用衛星を推定する視野内衛星推定手
段と、前記基地局から前記衛星識別情報を受信する衛星
識別情報受信手段と、前記衛星信号受信手段が受信すべ
き測位用衛星の識別情報として、前記衛星識別情報受信
手段により受信された衛星識別情報を前記視野内衛星推
定手段により推定された測位用衛星の識別情報より優先
して前記衛星信号受信手段に割り当てる受信割当手段
と、前記衛星信号受信手段により受信された、割り当て
られた衛星識別情報により示される複数の測位用衛星か
らの信号に基づいて測位演算を行う測位演算手段とを備
える移動局とから成る。

【００１２】また、この発明の測位システムは、基地局
と移動局間の距離が一定でない場合でも、その距離に応
じてサーチすべき衛星を適正に選択できるようにして、
ＴＴＦＦを短縮化できるようにするため、請求項３に記
載の通り、基地局と移動局間の距離が近い程、複数の衛
星信号受信手段に対する、衛星識別情報受信手段により
受信された衛星識別情報の割り当て数を増す。

【００１３】さらに、この発明の測位システムは、受信
機が各衛星の軌道情報を持っていなくて、受信しようと
する各衛星の受信点に対する相対的な運動状態が明らか
でない場合でも、衛星から送信されてくる信号に含まれ
ているドップラー周波数の情報を得て、広範囲にわたる
ドップラー周波数のサーチを不要とするため、請求項４
に記載の通り、複数の測位用衛星から送信された信号を
選択受信する衛星信号受信手段と、この衛星信号受信手
段により受信された視野内の測位用衛星の識別情報を放
送する衛星識別情報放送手段と、前記衛星からの信号の
ドップラー周波数情報を放送するドップラー周波数情報
放送手段とを備える基地局と、前記基地局から前記衛星
識別情報およびドップラー周波数情報を受信する衛星識
別情報受信手段およびドップラー周波数情報受信手段
と、衛星識別情報受信手段により受信された衛星識別情
報により示される測位用衛星から送信されてくる信号
を、前記ドップラー周波数情報受信手段により受信され
たドップラー周波数情報を基にサーチして受信する衛星
信号受信手段と、該衛星信号受信手段により受信された
複数の測位用衛星からの信号に基づいて測位演算を行う
測位演算手段とを備える移動局とから成る。

【００１４】この発明の測位装置は、上記測位システム
に適用させて、電源投入後の短時間に受信点の位置を求
められるようにするため、請求項５に記載の通り、基地
局から衛星識別情報を受信する衛星識別情報受信手段
と、この衛星識別情報受信手段により受信された衛星識
別情報により示される測位用衛星から送信されてくる信
号を受信する衛星信号受信手段と、該衛星信号受信手段
により受信された複数の測位用衛星からの信号に基づい
て測位演算を行う測位演算手段とを備える。

【００１５】この発明の測位方法は、やはり受信機の持
つ各衛星の軌道情報、受信点の推定位置または受信機の
時計の内容が不確かであっても、サーチすべき衛星を適
正に選択できるようにして、ＴＴＦＦを短縮化できるよ
うにするため、請求項６に記載の通り、基地局におい
て、複数の測位用衛星から送信された信号を選択受信
し、この受信した衛星の識別情報を視野内衛星の衛星識
別情報として放送し、移動局において、基地局から前記
衛星識別情報を受信し、その衛星識別情報により示され
る測位用衛星を選択受信し、その受信した複数の測位用
衛星からの信号に基づいて測位演算を行って移動局の位
置を求めることを特徴とする。

【００１６】

【作用】この発明の請求項１および２に係る測位システ
ムでは、基地局により、複数の測位用衛星から送信され
た信号が選択受信され、これらの衛星の識別情報が視野
内衛星の識別情報として放送される。一方の移動局で
は、基地局から放送された視野内の衛星識別情報が受信
され、その衛星識別情報により示される測位用衛星が選
択受信され、その複数の測位用衛星からの信号に基づい
て測位演算が行われる。

【００１７】このように基地局から視野内衛星の情報を
放送し、これを移動局で利用するようにしたことによっ
て、各移動局は初期状態において受信点の推定位置が不
明であったり、各衛星の軌道情報を持たない場合や、現
在時刻の情報が誤っていても、視野内の衛星のみを確実
にサーチすることになるため、電源投入後速やかに測位
結果を得ることができる。

【００１８】また、特に請求項２に係る測位システムで
は、各測位用衛星の軌道情報と移動局の推定位置情報お
よび現在時刻の情報から視野内の測位用衛星が推定され
るが、衛星信号受信手段が受信すべき測位用衛星の識別
情報として、基地局から受信された衛星識別情報が推定
による測位用衛星の識別情報より優先して割り当てられ
るため、基地局から衛星識別情報を受信できない場合に
は推定による衛星からの信号が受信され、基地局から衛
星識別情報が受信できた時点で、その衛星識別情報によ
り示される衛星からの信号が受信されることになる。例
えば地下の駐車場で電源を投入し、しばらくしてから屋
外へ出た場合等では、先ず、推定による測位用衛星の識
別情報を基にその衛星からの信号を受信するように衛星
信号受信手段の割当が行われ、その後に、基地局から衛
星識別情報を受信して、その衛星識別情報により示され
る衛星からの信号が受信されるように衛星信号受信手段
の割当が行われる。これにより、電源投入直後から衛星
のサーチが開始され、且つサーチすべき衛星が適正に選
択されるようになり、電源投入後速やかに測位結果が得
られる。

【００１９】請求項３に係る測位システムでは、基地局
と移動局間の距離が近い程、複数の衛星信号受信手段に
対する、基地局から受信された衛星識別情報の割り当て
数が増される。逆に、基地局と移動局間の距離が離れる
程、基地局から受信された衛星識別情報の割り当て数が
減らされる。すなわち、基地局と移動局間の距離が離れ
る程、基地局からは視野内に見えている衛星が、移動局
からは視野外となる確率が増すが、このように基地局と
移動局間の距離に応じて、複数の衛星信号受信手段に対
する、基地局から受信された衛星識別情報の割り当て数
を変化させることによって、基地局と移動局間の距離に
拘らず、サーチすべき衛星が適正に選択できる確率が高
くなり、ＴＴＦＦが短縮化される。

【００２０】請求項４に係る測位システムでは、視野内
の測位用衛星の識別情報と、その衛星からの信号のドッ
プラー周波数情報が基地局から放送され、移動局では、
その衛星識別情報およびドップラー周波数情報が受信さ
れ、その受信された衛星識別情報により示される測位用
衛星から送信されてくる信号が、そのドップラー周波数
情報を基にサーチされ、受信される。これにより、受信
機が各衛星の軌道情報を持っていなくて、受信しようと
する各衛星の受信点に対する相対的な運動状態が明らか
でない場合でも、衛星から送信されてくる信号に含まれ
ているドップラー周波数の情報を得て、広範囲にわたる
ドップラー周波数のサーチが不要となり、各衛星のサー
チに要する時間が短縮される。

【００２１】請求項５に係る測位装置では、基地局から
放送される視野内の衛星識別情報が受信され、その衛星
識別情報により示される測位用衛星が選択受信され、そ
の複数の測位用衛星からの信号に基づいて測位演算が行
われる。

【００２２】このように基地局から放送される視野内衛
星の情報を測位装置で利用するようにしたことによっ
て、測位装置は初期状態において各衛星の軌道情報を持
たない場合や、現在時刻の情報が誤っていても、電源投
入後速やかに測位結果を得ることができる。

【００２３】請求項６に係る測位方法では、基地局にお
いて、複数の測位用衛星から送信された信号が選択受信
され、その衛星の識別情報が視野内衛星の衛星識別情報
として放送される。移動局では、基地局から衛星識別情
報が受信され、その衛星識別情報により示される測位用
衛星が選択受信され、その受信された複数の測位用衛星
からの信号に基づいて測位演算が行われて、移動局の位
置が求められる。

【００２４】

【実施例】まず、この発明の第１の実施例である測位装
置の構成を図１〜図１０を基に以下説明する。この第１
の実施例は、基地局から無線送信されるディファレンシ
ャル補正データを受信するディファレンシャルＧＰＳ受
信機に相当する測位装置である。

【００２５】図１は測位装置の構成を示すブロック図で
ある。同図においてアナログ信号処理回路２ａは受信ア
ンテナ１の受けたＧＰＳ衛星からの信号を中間周波変換
し、ＡＤコンバータ２ｂはその信号をディジタルデータ
に変換する。信号処理ゲートアレイ３はＡＤコンバータ
２ｂからディジタルデータを入力し、ＣＰＵ５からＣ／
Ａコードパターンデータ、Ｃ／Ａコード位相データおよ
びキャリア位相データなどを入力し、Ｃ／Ａコードパタ
ーンの発生およびＣ／Ａコードとの相関演算などを行
う。時計回路４は基準発振器を備え、その基準発振信号
を分周して現在時刻を計時する。ＣＰＵ５はＲＯＭ６に
予め書き込んだプログラムを実行して、信号処理ゲート
アレイ３から相関データを読み取り、所定のループフィ
ルタの演算を行い、信号処理ゲートアレイ３に対してＣ
／Ａコードパターンデータ、Ｃ／Ａコード位相データお
よびキャリア位相データを与えることによってＣ／Ａコ
ード位相およびキャリア位相の同期をとり、さらに航法
メッセージデータを抽出する。またＣＰＵ５は航法メッ
セージデータからエフェメリス（衛星の軌道情報）を抽
出し、各衛星の位置情報を求め、また各衛星までの擬似
距離を求めて、受信点の位置を算出する。さらにＣＰＵ
５はデータ伝送インタフェース８を介して、測位結果を
出力する。ＲＡＭ７はこれらの処理の実行に際してワー
キングエリアとして用いる。受信回路１０は基地局から
送信される電波をアンテナ９を介して受信し、それをシ
リアルのディジタルデータとして求める。ＣＰＵ５はイ
ンタフェース１１を介してそのデータ（ディファレンシ
ャル補正データ）を読み取る。

【００２６】図２は米国海上無線技術委員会により作成
されたＧＰＳシステムのＳＡ（selective availabilit
y：精度低下操作）による誤差補正を目的とした標準規
格ＲＴＣＭ ＳＣ−１０４の幾つかのディファレンシャ
ル補正データの例を示す。同図においてＴＹＰＥ１また
はＴＹＰＥ９のメッセージは衛星識別情報（衛星番
号）、擬似距離補正値および距離変化率補正値からなる
データであり、基地局はこのＴＹＰＥ１またはＴＹＰＥ
９のメッセージで各衛星ごとに擬似距離の補正値とその
変化率（単位時間当たりの変化距離）を送信する。ＴＹ
ＰＥ２のメッセージは衛星識別情報、デルタ擬似距離補
正値およびデルタ距離変化率補正値からなるデータであ
り、衛星からの軌道情報が更新されたとき、基地局が移
動局より先に新しい軌道情報を受信した際に、移動局側
で新軌道情報に基づく補正データと旧軌道情報に基づく
補正データの差（デルタ補正値）によって補正を行うた
めのものである。ＴＹＰＥ３のメッセージは基地局の位
置情報であり、地球固定地心（ＥＣＥＦ）座標でのＸ，
Ｙ，Ｚ座標により示される。ＴＹＰＥ５のメッセージ
は、各衛星の識別情報とその健康状態を示すヘルスデー
タとからなる。後述するように、これらのメッセージの
うち、ＴＹＰＥ１，ＴＹＰＥ２，ＴＹＰＥ５，ＴＹＰＥ
９などのように、衛星識別情報を含むメッセージからそ
の衛星識別情報を視野内の衛星識別情報として用い、ま
た、ＴＹＰＥ３のメッセージは後述するように移動局と
基地局間の距離を考慮する際に用いる。

【００２７】上記各メッセージは、建設省、警察庁およ
び郵政省の共同による「道路交通情報通信システム：Ｖ
ＩＣＳ」により種々の形態で放送される。図１に示した
受信回路は例えばＦＭ多重放送を受信する回路である。

【００２８】図３は電源投入後から、各チャンネルに対
する衛星の割当を行うまでの処理手順を示すフローチャ
ートである。まず基地局からの補正データを受信してい
るか否かを判定する（ｎ１）。もしＴＹＰＥ３のメッセ
ージを受信したなら、（基地局からの信号の受信処理は
別の処理によって並行して行われる。）基地局の位置を
緯度，経度，高さの情報として求める（ｎ２→ｎ３）。
この時点で既に最初の測位結果が得られていたなら、こ
こで自局（移動局）から基地局までの距離を判定する
（ｎ４→ｎ５）。もし予め定めた距離内の近距離であれ
ば、基地局から受信した衛星識別情報に基づく衛星番号
を受信チャンネルに割り当てる際の採用個数を最大にす
る。すなわち複数（８つ）の受信チャンネルに、基地局
から受信した衛星識別情報に基づく衛星番号を可能な限
り割り当てるように状態を設定する（ｎ５→ｎ７）。も
し予め定めた距離を超える遠距離であれば、基地局から
受信した衛星識別情報に基づく衛星を受信チャンネルに
割り当てる際の採用個数を４にする。すなわち８つの受
信チャンネルのうち４つのチャンネルに、基地局から受
信した衛星識別情報により示される衛星を割り当てるよ
うに状態を設定する（ｎ５→ｎ６）。また、未だ最初の
測位結果が得られていなければ、複数（８つ）の受信チ
ャンネルに、基地局から受信した衛星識別情報に基づく
衛星を可能な限り割り当てるように状態を設定する（ｎ
４→ｎ７）。その後、基地局からＴＹＰＥ１，２，５，
９などの衛星識別情報を含むメッセージを受信したな
ら、そのメッセージに含まれている衛星識別情報を視野
内衛星の衛星番号として記憶（更新）する（ｎ８）。そ
して、上記採用個数を超えない範囲でその衛星番号を各
チャンネルに割り当てる（ｎ９）。なお、上記採用個数
のデフォルト値（初期値）は最大であり、ＴＹＰＥ３の
メッセージを未だ受信していない場合には８つの受信チ
ャンネルに、基地局から受信した衛星識別情報に基づく
衛星番号を可能な限り割り当てる。このように、電源投
入後最初の測位結果が得られるまでは上記の採用個数を
最大にしたため、仮に自局（移動局）が基地局から遠く
離れていても、基地局から受信した衛星識別情報により
示される４つ以上の衛星からの信号を受信できる確率が
高まり、ＴＴＦＦが短縮される。

【００２９】もし基地局からの信号を受信していなけれ
ば、各衛星の概略位置を算出し、受信点から見た各衛星
の仰角が正である視野内の衛星を、まだ割り当てられて
いない空きチャンネルに割り当てる（ｎ１０→ｎ１
１）。以上の処理を繰り返すことによって、ディファレ
ンシャル補正データより抽出した衛星番号または計算に
より求めた視野内の衛星番号のいずれかによって複数の
受信チャンネルに対し衛星の割当を行う。上記複数のチ
ャンネルが、本願発明の請求項２に係る複数の衛星信号
受信手段に相当する。

【００３０】なお、上記ステップｎ９での衛星割当は、
ディファレンシャル補正データによる補正値の小さな衛
星を優先して割り当てる。例えば、ＴＹＰＥ１のメッセ
ージに基づく補正後の擬似距離をＰＲ、時刻ｔにおける
測定による擬似距離をＰＲｍ_t 、擬似距離の補正値をＰ
ＲＣ、距離変化率の補正値をＲＲＣ、前回の補正時刻を
ｔｏとすれば、補正後の擬似距離ＰＲは、ＰＲ＝ＰＲｍ
_t ＋ＰＲＣ＋ＲＲＣ・（ｔ−ｔｏ）で求められるが、距
離変化率の補正値ＲＲＣによる補正は１次近似であるた
め、ＴＹＰＥ１のメッセージを受け取る周期が長くなる
と、距離変化率の補正値ＲＲＣによる補正量の精度が低
下する。従って、距離変化率補正値が小さいもの程優先
してチャンネルに割り当てる。

【００３１】図４は航法メッセージの抽出処理の内容を
示す。この処理では、各衛星からの受信信号に含まれて
いる航法メッセージからアルマナックデータおよびエフ
ェメリスデータを抽出し、これを各衛星の軌道情報とし
て編集する。

【００３２】図５は各衛星の衛星位置算出の手順を示す
フローチャートであり、図３におけるステップｎ９の処
理内容に相当する。まず各衛星の軌道情報、現在時刻お
よび受信点の推定位置情報を読み出し、これらの情報を
基に各衛星の位置を算出する。

【００３３】図６は測位演算処理の手順を示すフローチ
ャートである。先ず、受信点から各衛星までの擬似距離
をディファレンシャル補正データによって補正する。そ
の後、各衛星の位置情報と補正後の各衛星の擬似距離よ
り受信点の位置を決定する。

【００３４】さて、図７〜図９は各チャンネルに対する
衛星の割当例を示す。各図において、「ディファレンシ
ャル補正データにより抽出した衛星番号」は、距離変化
率補正値の小さなものから順に並べている。また、「計
算により求めた視野内の衛星番号」は仰角の高いものか
ら順に並べている。

【００３５】図７は、ディファレンシャル補正データに
含まれている全ての衛星番号を割り当てた例である。こ
のようにまずディファレンシャル補正データに含まれて
いる７つの衛星番号３，４，８，１０，１４，１７，１
８をチャンネル番号０，１，２，３，４，５，６の７つ
のチャンネルに割り当て、その後、計算により求めた衛
星番号を空きチャンネル７に割り当てる際、衛星番号
３，８はすでにチャンネル番号０，２に割り当てられて
いるため、その次の衛星番号１１を空きチャンネル７へ
割り当てる。このように空きチャンネルに対して計算に
より求めた視野内の衛星番号を割り当てる際、仰角の大
きな（９０°付近の）衛星を優先して割り当てる。これ
により、仮に各衛星のアルマナックデータが古くて、各
衛星の推定位置にずれがあっても、視野内にある確率の
最も高い衛星が割り当てられる。

【００３６】図８は、基地局と移動局間の距離が一定距
離以上離れていて、ディファレンシャル補正データより
抽出した複数の衛星番号のうち４つの衛星のみを採用し
た例である。（後述するように、基地局と移動局間の距
離に応じて、ディファレンシャル補正データより抽出し
た複数の衛星番号のうち幾つの衛星を採用するかを決定
する。）すなわち、ディファレンシャル補正データより
抽出した衛星番号３，４，８，１０をチャンネル番号
０，１，２，３にそれぞれ割り当て、計算により求めた
視野内の衛星番号のうち、ディファレンシャル補正デー
タより抽出した衛星番号以外の衛星番号を空きチャンネ
ルへ割り当てる。すなわち、衛星番号３，８，４はすで
にチャンネル番号０，２，１に割り当てられているた
め、それ以外の仰角の高い衛星の衛星番号１１，１４，
９，２１を空きチャンネル４，５，６，７へ割り当て
る。

【００３７】図９は、ディファレンシャル補正データを
受信するまでに、計算により視野内の衛星番号を推定し
た場合に、それを先にチャンネルに割り当て、その後に
ディファレンシャル補正データを受信した時点で、その
衛星番号を割り当てた例である。すなわち、まず衛星番
号３，８，１１，４，１４，９，２１をチャンネル番号
０，１，２，３，４，５，６へ一旦割り当て、その後に
ディファレンシャル補正データより衛星番号を抽出した
際、その衛星番号を空きチャンネルに割り当て、またデ
ィファレンシャル補正データより抽出した衛星番号を優
先して置き換えて割り当てる。同図の例では、ディファ
レンシャル補正データより抽出した衛星番号３，４，
８，１４はすでにチャンネル０，３，１，４にそれぞれ
割り当てられているため、これはそのままとし、衛星番
号１０を空きチャンネル７に割り当てる。また衛星番号
９，２１がディファレンシャル補正データより抽出した
衛星番号には存在しないものであるため、チャンネル番
号６，５に対し衛星番号１７，１８を再設定する。

【００３８】以上に示した例では、ＲＴＣＭ ＳＣ−１
０４で標準化されているフォーマットでメッセージを受
信し、衛星識別情報を抽出する例を示したが、測位に用
いる複数の衛星の組合せ情報とその衛星の組合せにより
測位演算を行った結果に含まれる位置ずれの情報を対に
して基地局が送信するようにし、受信局側でそれと同一
の衛星の組合せで測位演算を行い、その結果に対し位置
ずれの補正を行う形式のディファレンシャルＧＰＳシス
テムの場合にも同様にして適用することができる。例え
ば図１０に示すように複数とおりの衛星の組合せ情報と
緯度，経度，高さの誤差情報Δφ，Δλ，Δｈの情報を
基地局から送信するようにし、移動局側でこれを受信し
た際、衛星組合せ情報に含まれている複数の衛星番号を
視野内衛星の衛星番号として用い、上述した場合と同様
にしてチャンネルに対する衛星の割当てを行う。

【００３９】なお、以上に示した例では、ディファレン
シャル補正データより抽出した複数の衛星番号が８チャ
ンネル分の全てに割り当てられる状態が生じるが、例え
ばディファレンシャル補正データより抽出した衛星番号
の採用個数が最大に設定されている場合でも、これを７
チャンネル分に割り当て、残る１チャンネルに計算によ
り求めた視野内の衛星番号を割り当てるようにすれば、
仮に基地局が異常となって異常なデータを放送しても、
移動局は上記１チャンネルで視野内衛星からの信号を受
信できるようになる。また、このことから基地局の放送
内容があてにならないものと判定すれば、計算により求
めた視野内の衛星番号を割り当てるチャンネル数をその
後に増加させるようにしてもよい。

【００４０】次に、この発明の第２の実施例に係る測位
システムの構成を図１１〜図１７を基に以下説明する。
この第２の実施例は、例えばＲＴＣＭ ＳＣ−１０４の
ＴＹＰＥ番号６４〜１２８を用いて独自形式で基地局か
らメッセージを送信し、移動局でそれを受信するように
したものである。

【００４１】図１１は基地局の構成を示すブロック図で
ある。同図においてアナログ信号処理回路２２ａ、ＡＤ
コンバータ２２ｂ、信号処理ゲートアレイ２３、時計回
路２４、ＣＰＵ２５の構成は第１の実施例として図１に
示した測位装置の各部のものと同様であり、ＲＯＭ２６
およびＲＡＭ２７を用いる点も同様である。送信回路３
０はインタフェース３１から出力されるメッセージデー
タの信号をアンテナ２９を介して移動局へ無線送信す
る。ＣＰＵ２５はインタフェース３１に対してメッセー
ジデータを出力する。なお、第２の実施例で用いる移動
局の構成は図１に示した測位装置と同様である。

【００４２】図１２は基地局における受信処理の手順を
示すフローチャートである。この処理では、受信すべき
衛星番号に応じたＣ／Ａコードパターンデータの設定な
どを行い、Ｃ／Ａコード位相データおよびキャリア位相
データを与えることによってＣ／Ａコード位相およびキ
ャリア位相の同期をとり、さらに航法メッセージデータ
を抽出する。また、これとともにその衛星についてのド
ップラー周波数を抽出する。

【００４３】図１３は基地局における航法メッセージの
抽出処理の内容を示す。この処理では、衛星からの受信
信号に含まれている航法メッセージからアルマナックデ
ータおよびエフェメリスデータを抽出し、これを各衛星
の軌道情報として編集する。

【００４４】図１４は基地局における各衛星の衛星位置
算出の手順を示すフローチャートである。まず各衛星の
軌道情報、現在時刻および既知である受信点の位置情報
を読み出し、これらの情報を基に各衛星の位置を算出す
る。続いて受信点（基地局）から見て視野内に存在する
衛星を抽出する。

【００４５】図１５は衛星識別情報を含むメッセージの
放送手順を示すフローチャートである。まず、視野内の
各衛星の衛星番号とドップラー周波数の情報を、視野内
のすべての衛星について順次放送し、それに続いて放送
可能距離の情報を放送する。そして、この処理を繰り返
す。

【００４６】図１６は上記メッセージのフォーマットを
示す図である。例えばこの内容が、 ０３，−３ ０６，＋１ ０９，＋０ １２，＋２ １０００ であれば、衛星番号３の衛星からの信号のドップラー周
波数が−３ｋＨｚ、衛星番号６の衛星からの信号のドッ
プラー周波数が＋１ｋＨｚ、衛星番号９の衛星からの信
号のドップラー周波数が０ｋＨｚ、衛星番号１２の衛星
からの信号のドップラー周波数が＋２ｋＨｚであり、放
送可能距離が１０００ｋｍであることを表す。

【００４７】図１７は移動局における基地局からの信号
の受信処理の手順を示すフローチャートである。まず視
野内衛星についての各衛星番号とドップラー周波数およ
び放送可能距離の情報を受信し、これにより得た視野内
の衛星を各チャンネルに割り当てる。各チャンネルにお
ける受信処理の際、上記ドップラー周波数を中心とし
て、放送可能距離に応じて定まるドップラー周波数の上
限および下限内についてドップラー周波数のサーチを行
う。すなわち、放送可能距離の情報に基づいて受信しよ
うとする衛星のドップラー周波数の最大サーチ範囲が定
められる。例えば基地局と移動局間の距離が短い程、基
地局から見たある衛星からの信号に含まれるドップラー
周波数と、移動局から見たその衛星からの信号に含まれ
るドップラー周波数とのずれは小さく、逆に基地局と移
動局間の距離が長くなるほど、基地局から見たある衛星
からの信号に含まれるドップラー周波数と移動局から見
たその衛星からの信号に含まれるドップラー周波数との
ずれは大きくなる。そのずれの範囲は結局基地局と移動
局間の距離に依存し、上記放送可能距離を移動局から見
た基地局までの最大予想距離とすることによって、ドッ
プラー周波数の最大サーチ範囲が定められる。このよう
に移動局では、各衛星のドップラー周波数と放送可能距
離の情報から、受信しようとする信号のドップラー周波
数の採り得る範囲が予め判るため、ドップラー周波数の
変化すべき幅が限定され、ドップラー周波数のサーチに
要する時間が短縮化され、電源投入直後から最初の測位
結果が得られるまでの時間が短縮化される。

【００４８】

【発明の効果】この発明の請求項１および２に係る測位
システムおよび請求項６に係る測位方法によれば、基地
局から視野内衛星の情報を放送し、これを移動局で利用
するようにしたため、各移動局は初期状態において各衛
星の軌道情報を持たなくても、また受信点の推定位置の
情報が誤っていても、さらには現在時刻の情報が誤って
いても、視野内の衛星のみを確実にサーチすることにな
るため、電源投入後速やかに測位結果を得ることができ
る。

【００４９】請求項３に係る測位システムによれば、基
地局と移動局間の距離に応じて、複数の衛星信号受信手
段に対する、基地局から受信された衛星識別情報の割り
当て数が変化することによって、基地局と移動局間の距
離に拘らず、サーチすべき衛星が適正に選択できる確率
が高くなり、ＴＴＦＦが短縮化される。

【００５０】請求項４に係る測位システムによれば、受
信機が各衛星の軌道情報を持っていなくて、受信しよう
とする各衛星の受信点に対する相対的な運動状態が明ら
かでない場合でも、衛星から送信されてくる信号に含ま
れているドップラー周波数の情報を得て、広範囲にわた
るドップラー周波数のサーチが不要となり、各衛星のサ
ーチに要する時間が短縮される。

【００５１】また、この発明の請求項５に係る測位装置
によれば、基地局から放送される視野内衛星の情報を利
用することによって、初期状態において各衛星の軌道情
報を持たない場合や、現在時刻の情報が誤っていても、
視野内の衛星のみを確実にサーチして、電源投入後速や
かに測位結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例に係る測位装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】第１の実施例において基地局から放送されるメ
ッセージの例を示す図である。

【図３】測位装置の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図４】測位装置の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図５】測位装置の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図６】測位装置の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図７】各チャンネルに対する衛星番号の割当て例を示
す図である。

【図８】各チャンネルに対する衛星番号の割当て例を示
す図である。

【図９】各チャンネルに対する衛星番号の割当て例を示
す図である。

【図１０】基地局から送信されるディファレンシャル補
正データの他の例を示す図である。

【図１１】第２の実施例に係る測位システムにおける基
地局の構成を示すブロック図である。

【図１２】基地局における処理手順を示すフローチャー
トである。

【図１３】基地局における処理手順を示すフローチャー
トである。

【図１４】基地局における処理手順を示すフローチャー
トである。

【図１５】基地局における処理手順を示すフローチャー
トである。

【図１６】基地局から放送されるメッセージの例を示す
図である。

【図１７】移動局における処理手順を示すフローチャー
トである。

【図１８】電源投入時の状態とファーストフィックスま
での時間の例を示す図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の測位用衛星から送信されてくる信
   号を選択受信する衛星信号受信手段と、この衛星信号受
   信手段により受信された視野内測位用衛星の識別情報を
   放送する衛星識別情報放送手段とを備える基地局と、 前記基地局から前記衛星識別情報を受信する衛星識別情
   報受信手段と、この衛星識別情報受信手段により受信さ
   れた衛星識別情報により示される測位用衛星から送信さ
   れてくる信号を受信する衛星信号受信手段と、該衛星信
   号受信手段により受信された複数の測位用衛星からの信
   号に基づいて測位演算を行う測位演算手段とを備える移
   動局とから成る測位システム。
2. 【請求項２】 複数の測位用衛星から送信されてくる信
   号を選択受信する衛星信号受信手段と、この衛星信号受
   信手段により受信された視野内の複数の測位用衛星の識
   別情報を放送する衛星識別情報放送手段とを備える基地
   局と、 それぞれ測位用衛星の識別情報を基に、各衛星から送信
   された信号を選択受信する複数の衛星信号受信手段と、
   各測位用衛星の軌道情報と移動局の推定位置情報および
   現在時刻の情報から視野内の測位用衛星を推定する視野
   内衛星推定手段と、前記基地局から前記衛星識別情報を
   受信する衛星識別情報受信手段と、前記衛星信号受信手
   段が受信すべき測位用衛星の識別情報として、前記衛星
   識別情報受信手段により受信された衛星識別情報を前記
   視野内衛星推定手段により推定された測位用衛星の識別
   情報より優先して前記衛星信号受信手段に割り当てる受
   信割当手段と、前記衛星信号受信手段により受信され
   た、割り当てられた衛星識別情報により示される複数の
   測位用衛星からの信号に基づいて測位演算を行う測位演
   算手段とを備える移動局とから成る測位システム。
3. 【請求項３】 前記基地局と移動局間の距離が近い程、
   前記受信割当手段は前記複数の衛星信号受信手段に対す
   る、前記衛星識別情報受信手段により受信された衛星識
   別情報の割り当て数を増す請求項２に記載の測位システ
   ム。
4. 【請求項４】 複数の測位用衛星から送信された信号を
   選択受信する衛星信号受信手段と、この衛星信号受信手
   段により受信された視野内の測位用衛星の識別情報を放
   送する衛星識別情報放送手段と、前記衛星からの信号の
   ドップラー周波数情報を放送するドップラー周波数情報
   放送手段とを備える基地局と、 前記基地局から前記衛星識別情報およびドップラー周波
   数情報を受信する衛星識別情報受信手段およびドップラ
   ー周波数情報受信手段と、衛星識別情報受信手段により
   受信された衛星識別情報により示される測位用衛星から
   送信されてくる信号を、前記ドップラー周波数情報受信
   手段により受信されたドップラー周波数情報を基にサー
   チして受信する衛星信号受信手段と、該衛星信号受信手
   段により受信された複数の測位用衛星からの信号に基づ
   いて測位演算を行う測位演算手段とを備える移動局とか
   ら成る測位システム。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の基地局
   から前記衛星識別情報を受信する衛星識別情報受信手段
   と、この衛星識別情報受信手段により受信された衛星識
   別情報により示される測位用衛星から送信されてくる信
   号を受信する衛星信号受信手段と、該衛星信号受信手段
   により受信された複数の測位用衛星からの信号に基づい
   て測位演算を行う測位演算手段とを備える測位装置。
6. 【請求項６】 基地局において、複数の測位用衛星から
   送信された信号を選択受信し、この受信した衛星の識別
   情報を視野内衛星の衛星識別情報として放送し、 移動局において、基地局から前記衛星識別情報を受信
   し、その衛星識別情報により示される測位用衛星を選択
   受信し、その受信した複数の測位用衛星からの信号に基
   づいて測位演算を行って移動局の位置を求めることを特
   徴とする測位方法。