JPH0843515A - Ｇｐｓ受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチパスを起こした衛星に対する計測デー
タを用いて誤った測位演算を行わないようにする。 【構成】 ＧＰＳ衛星から衛星電波を受信した時のＧＰ
Ｓ衛星との間のドップラーシフトを計測し、このドップ
ラーシフトの変化が所定の範囲を越える状態にてドップ
ラーシフトの異常を判定（ステップ１１）し、異常を判
定した時の計測データを測位演算の対象から除外する
（ステップ１２）。また、ドップラーシフトの異常判定
でマルチパスによる計測データが除外できなった時に
は、ＧＰＳ衛星からの計測データに基づいて演算される
速度により速度異常を判定（ステップ１５）し、速度異
常と判定した時の測位結果を無効とする（ステップ１
６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＧＰＳ衛星からの衛星
電波を受信して測位演算等を行うＧＰＳ受信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＧＰＳ受信装置は、３個以上のＧＰＳ衛
星の電波を受信し、擬似雑音符号の位相から、衛星ー受
信装置間の距離を測定し、復調した衛星軌道データを用
いて求めた衛星位置から距離の方程式を立てて、受信装
置の位置を計算している。また、ＧＰＳ衛星は移動衛星
であり、ＧＰＳ受信装置との間に相対速度が発生するた
め、衛星電波にはドップラーシフトが掛かる。このドッ
プラーシフトは衛星軌道データから計算で予測値を求め
ることができる。ＧＰＳ受信装置を搭載した車両が移動
している場合、車両の速度により、衛星ー受信装置間に
相対速度が発生し、この時のドップラーシフトの実測値
は予測値と異なるため、これを利用してＧＰＳ受信装置
の速度・方位を求めることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このＧＰＳ受信装置を
車両に搭載し、ビルが立ち並ぶ都市部で使用する際に、
衛星電波の直接波でなくビル等で反射した間接波だけを
受信してしまうマルチパス現象が発生する場合がある。
この時、マルチパスによる間接波は、ＧＰＳ衛星とアン
テナの間の実際の距離より長い距離を伝播してくるた
め、計測した距離値は長くなる方向にずれ、マルチパス
した間接波による計測データをそのまま測位に使用する
と、測位結果に大きな誤差が発生してしまうという問題
がある。

【０００４】また、走行中に、マルチパスを起こした衛
星に対する計測データにより速度・方位計算を行うと、
ドップラーシフトの実測値が、あるべき周波数と異なっ
てくるため、速度・方位計算結果にも誤差が生じる。本
発明は上記問題に鑑みてなされたもので、マルチパスを
起こした衛星に対する計測データを用いて誤った測位演
算を行わないようにすることを第１の目的とする。

【０００５】また、マルチパスを起こした衛星に対する
計測データを使って測位演算を行った可能性がある場合
にその測位演算結果を出力しないようにすることを第２
の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１に記載の発明においては、複数のＧ
ＰＳ衛星からの衛星電波を受信し、所定数のＧＰＳ衛星
に対する計測データに基づいて測位演算を行うＧＰＳ受
信装置において、前記ＧＰＳ衛星との間のドップラーシ
フトを計測し、このドップラーシフトの変化が所定の範
囲を越える状態にてドップラーシフトの異常を判定する
ドップラーシフト異常判定手段（１０，１１）と、この
ドップラーシフト異常判定手段（１１）にてドップラー
シフトの異常を判定した時の計測データを前記測位演算
の対象から除外する除外手段（１２）とを備えたことを
特徴としている。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記ドップラーシフト異常判定手段
（１１）は、前回計測したドップラーシフトの計測値と
今回計測したドップラーシフトの計測値との差が所定値
以上になる状態にて、前記ドップラーシフトの異常を判
定するものであって、前記所定値を前回の計測時点から
の時間経過に従って大きな値としたことを特徴としてい
る。

【０００８】請求項３に記載の発明においては、複数の
ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信し、所定数のＧＰＳ衛
星からの計測データに基づいて測位および速度の演算を
行うＧＰＳ受信装置において、前記演算にて求めた速度
の変化が所定の範囲を越える状態にて速度異常を判定す
る速度異常判定手段（１５）と、この速度異常判定手段
（１５）にて速度異常と判定した時の測位結果を無効と
する無効手段（１６）とを備えたことを特徴としてい
る。

【０００９】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の発明において、前記速度異常判定手段（１５）は、
前回演算した速度と今回演算した速度との差が所定値以
上になる状態にて、前記速度異常を判定するものであっ
て、前記所定値を前回の演算時点からの時間経過に従っ
て大きな値としたことを特徴としている。

【００１０】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１１】

【発明の作用効果】請求項１に記載の発明によれば、Ｇ
ＰＳ衛星から衛星電波を受信した時のＧＰＳ衛星との間
のドップラーシフトを計測し、このドップラーシフトの
変化が所定の範囲を越える状態にてドップラーシフトの
異常を判定し、異常を判定した時の計測データを測位演
算の対象から除外するようにしている。すなわち、ドッ
プラーシフトの変化が所定の範囲を越えた場合には、マ
ルチパスによる計測データである可能性が高いものと判
断される。

【００１２】従って、その時の計測データを測位演算か
ら除外することにより、誤った測位演算を行わないよう
にすることができる。また、請求項２に記載の発明によ
れば、前回計測したドップラーシフトの計測値と今回計
測したドップラーシフトの計測値との差が所定値以上に
なる状態にて、ドップラーシフトの異常を判定し、前記
所定値を前回の計測時点からの時間経過に従って大きな
値としている。

【００１３】従って、当該ＧＰＳ受信装置が移動体に搭
載され、この移動体の移動状態に応じて、正確なるドッ
プラーシフトの異常を判定することができる。また、請
求項３に記載の発明によれば、ＧＰＳ衛星からの計測デ
ータに基づく演算にて求めた速度の変化が所定の範囲を
越える状態にて速度異常を判定し、速度異常と判定した
時の測位結果を無効とするようにしている。

【００１４】従って、マルチパスの計測データにより測
位演算が行われたとしても、速度異常の判定から、その
測位演算がマルチパスの計測データに基づくものと判断
することができ、この場合にその測位結果を無効化し
て、誤った測位結果の出力を防ぐことができる。また、
請求項４に記載の発明によれば、前回演算した速度と今
回演算した速度との差が所定値以上になる状態にて、速
度異常を判定し、前記所定値を前回の演算時点からの時
間経過に従って大きな値としている。

【００１５】従って、当該ＧＰＳ受信装置が移動体に搭
載され、この移動体の移動状態に応じて、正確なる速度
異常を判定することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１は、車両用ナビゲーション装置に用いられる
ＧＰＳ受信装置の全体構成図である。ＧＰＳ受信装置
は、アンテナ１と、ＲＦ／ＩＦ部２と、衛星信号捕捉／
追跡部３と、測位演算部４とから構成されている。

【００１７】ここで、アンテナ１で受信した衛星電波
は、ＲＦ／ＩＦ部２で増幅・周波数変換され、衛星信号
捕捉／追跡部３でスペクトラル逆拡散され、ＧＰＳ衛星
の捕捉・追跡が行われる。この衛星信号捕捉／追跡部３
は、複数（例えば６つ）のＧＰＳ衛星の捕捉・追跡を行
うように構成されている。測位演算部４は、衛星信号捕
捉／追跡部３から得られたドップラーシフトデータ及び
Ｃ／Ａコードデータ（計測データ）を基に、各衛星の擬
似距離を計算する。この擬似距離により測位演算を行う
とともに、速度の演算も行う。この測位・速度の演算結
果はナビゲーション装置に出力され、現在位置演算等に
用いられる。上述した部分については、従来から行われ
ているものと同一である。

【００１８】なお、衛星信号捕捉／追跡部３は、スペク
トラム拡散装置を有するものであって、このスペクトラ
ム拡散装置を制御してドップラーシフトデータ及びＣ／
Ａコードデータを得る部分および上記測位演算部４はマ
イクロコンピュータにて構成されており、このマイクロ
コンピュータにおける種々の機能（後述するフローチャ
ートの各ステップ等を含む）はそれぞれの機能を実現す
る機能実現手段として構成されるものである。

【００１９】この実施例において、特徴とするところ
は、マルチパスによる計測データに対する対策を施すた
め、測位演算部４に、ドップラーシフト異常判定部５お
よび速度異常判定部６を設けた点である。走行中のマル
チパスにより、受信した衛星電波のドップラーシフトが
変化する点に着目し、ドップラーシフト異常判定部５に
おいて、各ＧＰＳ衛星について、数秒前までの前回の追
跡ドップラーシフトがある場合、最新のドップラーシフ
トと比較する。すなわち、図３（ａ）に示すように、マ
ルチパスがない場合には、ドップラーシフトはある許容
範囲内に入って変化するが、マルチパスがあると、図３
（ｂ）に示すように許容範囲から外れた計測異常値が発
生する。従って、前回と今回のドップラーシフトの比較
結果が許容範囲を越えた場合、そのＧＰＳ衛星に対する
計測データはマルチパスによる可能性が高いものとし
て、その計測データを測位計算の対象から除外する。

【００２０】また、数秒前の追跡ドップラーシフトがな
い場合は、ドップラーシフト異常判定部５では異常を検
出することができないため、マルチパスの起こった衛星
を測位に使用してしまう可能性がある。これに対して
は、上述した速度値を用い、速度異常判定部６におい
て、前回値と比較し、変化の許容範囲を越えた場合、今
回の測位結果を全て異常とし、測位結果を無効にして出
力しないようにする。また、速度の前回値の代わりに、
車速データを取り込んで比較するように構成してもよ
い。

【００２１】上記測位演算部４におけるドップラーシフ
ト異常判定部５および速度異常判定部６の演算処理を、
図２に示すフローチャートに従って説明する。まず、ス
テップ１０にて、過去５秒以内の実測ドップラーシフト
があるか否かを判定する。これは、あまり古い実測値で
は、比較する意味がないためである。過去５秒以内の実
測ドップラーシフトがある場合は、ステップ１１にて、
過去追跡したドップラーシフト実測値と新たに追跡した
ドップラーシフト実測値の差の絶対値をスレッショルド
１と比較する。

【００２２】このスレッショルド１は、車両の加速度上
限で考えられる最大値を設定することができる。例え
ば、車両の加速度上限を１Ｇとした場合には、１Ｇに対
するドップラーシフトの周波数５１Ｈｚに経過時間
〔ｓ〕を掛け、スレッショルド１＝５１〔Ｈｚ〕×経過
時間〔ｓ〕とする。これは、車両が加速している場合に
は、前回計測時からの経過時間によりドップラーシフト
が増加していくからである。なお、そのスレッショルド
１は、経過時間に応じて大きくしているが、５秒前のあ
る程度以上の経過時間に対してはスレッショルド１を飽
和させるようにしてもよい。

【００２３】この時、前回と今回のドップラーシフトの
差がスレッショルド１以上であると、今回の値がマルチ
パスによるものである可能性が高いと考えられるため、
ステップ１２にてその衛星に対する計測データを測位計
算の対象から除外する。なお、上記のステップ１０、１
１は、追跡している衛星の数だけ行い、これらの処理に
てドップラーシフト異常判定部５を構成している。

【００２４】この後、ステップ１３にて、上記測位計算
の対象としない衛星を除き、対象とする衛星に対する計
測データを用いて測位・速度の計算を行う。この場合、
速度計算は数１により行われる。

【００２５】

【数１】

【００２６】ここで、Ｖ_n ，Ｖ_e ，Ｖ_u は北，東，上方
向速度、Ｖ_LFは受信装置の基準発振器のオフセットの速
度換算値、ｎｉ，ｅｉ，ｕｉは衛星ｉに向かう単位ベク
トルの北，東，上方向余弦、Ｖ_dui は衛星のドップラー
シフトの予測（計算）値と実測値の差を示している。次
に、ステップ１４以降の速度異常判定部６の処理につい
て説明する。

【００２７】新しく追跡を始めた衛星のようにドップラ
ーシフトの過去の実測データがない場合、あるいは過去
の実測データが古すぎて比較できない場合には、上記ド
ップラーシフト異常判定部５の処理では、マルチパスし
た衛星に対する計測データを除去することができない。
このため、ステップ１３の速度計算結果を、過去に計算
した速度計算結果と比較して判定し、今回計算した速度
が異常の場合は、測位計算結果を出力しないようにす
る。

【００２８】すなわち、図４（ａ）に示すように、速度
が正常な場合には、速度変化はある許容範囲内に入って
いるが、速度が異常になると、図４（ｂ）に示すように
許容範囲から外れた計測異常値が発生する。従って、こ
のような観点から速度異常を検出して計測異常値の場合
の測位計算結果を出力しないようにする。まず、ステッ
プ１４にて過去５秒以内の速度データがあるか否か判定
する。この場合も、あまり古い速度計算結果と比較する
ことは意味がないため、比較できるのは５秒前のデータ
に制限する。過去５秒以内の速度データがある場合は、
ステップ１５にて、過去の速度データと今回の速度デー
タによる速度差の絶対値をスレッショルド２と比較す
る。

【００２９】このスレッショルド２についても、車両の
加速度上限で考えられる最大値を設定することができ
る。例えば、車両の加速度上限を１Ｇとした場合には、
９．８〔ｍ／ｓ² 〕に経過時間〔ｓ〕を掛け、スレッシ
ョルド２＝９．８〔ｍ／ｓ² 〕×経過時間〔ｓ〕とす
る。これは、車両が加速している場合には、前回の速度
計算時からの経過時間に比例して速度差が大きくなるか
らでる。

【００３０】速度差の絶対値がスレッショルド２以上で
あると、ステップ１６にて、今回計算した測位・速度を
無効とし、出力せず放棄する。しかし、速度差の絶対値
がスレッショルド２より低い場合は、ステップ１７にて
今回計算した測位・速度をナビゲーション装置に出力す
る。なお、本発明に係るＧＰＳ受信装置を車両に搭載す
るものについて示したが、他の移動体に搭載するように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すＧＰＳ受信装置のブロ
ック構成図である。

【図２】測位演算部４におけるドップラーシフト異常判
定部５および速度異常判定部６の演算処理を示すフロー
チャートである。

【図３】マルチパスがない場合とある場合のドップラー
シフトの変化を示す説明図である。

【図４】マルチパスがない場合とある場合の速度変化を
示す説明図である。

【符号の説明】 １ アンテナ ２ ＲＦ／ＩＦ部 ３ 衛星信号捕捉／追跡部 ４ 測位演算部 ５ ドップラーシフト異常判定部 ６ 速度異常判定部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信
   し、所定数のＧＰＳ衛星に対する計測データに基づいて
   測位演算を行うＧＰＳ受信装置において、 前記ＧＰＳ衛星との間のドップラーシフトを計測し、こ
   のドップラーシフトの変化が所定の範囲を越える状態に
   てドップラーシフトの異常を判定するドップラーシフト
   異常判定手段と、 このドップラーシフト異常判定手段にてドップラーシフ
   トの異常を判定した時の計測データを前記測位演算の対
   象から除外する除外手段とを備えたことを特徴とするＧ
   ＰＳ受信装置。
2. 【請求項２】 前記ドップラーシフト異常判定手段は、
   前回計測したドップラーシフトの計測値と今回計測した
   ドップラーシフトの計測値との差が所定値以上になる状
   態にて、前記ドップラーシフトの異常を判定するもので
   あって、前記所定値を前回の計測時点からの時間経過に
   従って大きな値としたことを特徴とする請求項１に記載
   のＧＰＳ受信装置。
3. 【請求項３】 複数のＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信
   し、所定数のＧＰＳ衛星からの計測データに基づいて測
   位および速度の演算を行うＧＰＳ受信装置において、 前記演算にて求めた速度の変化が所定の範囲を越える状
   態にて速度異常を判定する速度異常判定手段と、 この速度異常判定手段にて速度異常と判定した時の測位
   結果を無効とする無効手段とを備えたことを特徴とする
   ＧＰＳ受信装置。
4. 【請求項４】 前記速度異常判定手段は、前回演算した
   速度と今回演算した速度との差が所定値以上になる状態
   にて、前記速度異常を判定するものであって、前記所定
   値を前回の演算時点からの時間経過に従って大きな値と
   したことを特徴とする請求項３に記載のＧＰＳ受信装
   置。