JPH095417A - Ｇｐｓ受信装置 - Google Patents
Ｇｐｓ受信装置Info
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- JPH095417A JPH095417A JP15578695A JP15578695A JPH095417A JP H095417 A JPH095417 A JP H095417A JP 15578695 A JP15578695 A JP 15578695A JP 15578695 A JP15578695 A JP 15578695A JP H095417 A JPH095417 A JP H095417A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＧＰＳ衛星を利用した測位において、ＧＰＳ
受信装置の位置推定の精度を向上させる。 【構成】 誤差指標決定手段１５において、ＧＰＳ衛星
の配置情報などから予想される位置誤差の大小を表す指
標を求める。フィルタリング手段１６において、位置計
算手段１３で求めたＧＰＳ受信装置の位置にフィルタを
かける。このとき、求めた位置誤差の大小を表す指標に
応じてフィルタの時定数を変化させる。誤差指標決定手
段１５の代わりに、衛星の配置情報および受信位置と各
衛星間の擬似距離の誤差推定値とを用いて測位結果の位
置誤差の推定値を求め、求めた推定値に応じてフィルタ
の時定数を変化させるようにしてもよい。
受信装置の位置推定の精度を向上させる。 【構成】 誤差指標決定手段１５において、ＧＰＳ衛星
の配置情報などから予想される位置誤差の大小を表す指
標を求める。フィルタリング手段１６において、位置計
算手段１３で求めたＧＰＳ受信装置の位置にフィルタを
かける。このとき、求めた位置誤差の大小を表す指標に
応じてフィルタの時定数を変化させる。誤差指標決定手
段１５の代わりに、衛星の配置情報および受信位置と各
衛星間の擬似距離の誤差推定値とを用いて測位結果の位
置誤差の推定値を求め、求めた推定値に応じてフィルタ
の時定数を変化させるようにしてもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、地球を周回するＧＰＳ
衛星を利用して受信装置の位置および速度を求めるＧＰ
Ｓ(Global Positioning System) の受信装置に関するも
のである。
衛星を利用して受信装置の位置および速度を求めるＧＰ
Ｓ(Global Positioning System) の受信装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳは、複数のＧＰＳ衛星の電波を同
時に受信し、航法メッセージ（衛星の軌道情報や時刻情
報等）を取得することによって、ＧＰＳ受信装置の位置
および速度を算出するシステムである。
時に受信し、航法メッセージ（衛星の軌道情報や時刻情
報等）を取得することによって、ＧＰＳ受信装置の位置
および速度を算出するシステムである。
【０００３】まず、ＧＰＳで受信装置の位置を求める原
理について説明する。仮に、ＧＰＳ衛星と受信装置の時
計が正確に合っているとすると、ＧＰＳ衛星が電波を送
信した時刻と受信装置がその電波を受信した時刻の差に
光速を乗じることによって、ＧＰＳ衛星と受信装置との
距離を求めることができる。このようにして求めたＧＰ
Ｓ衛星と受信装置との距離を疑似距離という。また、航
法メッセージの軌道情報によって衛星の位置が分かるの
で、３つ以上のＧＰＳ衛星について、衛星位置を中心と
し、上記のようにして求めた疑似距離を半径とする球を
考え、その球の交点を求めることによって受信装置の３
次元の位置を求めることができる。しかし、実際にはＧ
ＳＰ衛星と受信装置の時計には時刻ずれがあるので、こ
のずれ分を未知数とするため、４つ以上のＧＰＳ衛星を
受信する必要がある。４つのＧＰＳ衛星を受信した場
合、式（１）を解くことによって受信装置の位置を求め
る。
理について説明する。仮に、ＧＰＳ衛星と受信装置の時
計が正確に合っているとすると、ＧＰＳ衛星が電波を送
信した時刻と受信装置がその電波を受信した時刻の差に
光速を乗じることによって、ＧＰＳ衛星と受信装置との
距離を求めることができる。このようにして求めたＧＰ
Ｓ衛星と受信装置との距離を疑似距離という。また、航
法メッセージの軌道情報によって衛星の位置が分かるの
で、３つ以上のＧＰＳ衛星について、衛星位置を中心と
し、上記のようにして求めた疑似距離を半径とする球を
考え、その球の交点を求めることによって受信装置の３
次元の位置を求めることができる。しかし、実際にはＧ
ＳＰ衛星と受信装置の時計には時刻ずれがあるので、こ
のずれ分を未知数とするため、４つ以上のＧＰＳ衛星を
受信する必要がある。４つのＧＰＳ衛星を受信した場
合、式（１）を解くことによって受信装置の位置を求め
る。
【０００４】 ｛(X-X1)2+(Y-Y1)2+(Z-Z1)2 ｝1/2 = C ×(T1+Δt) ｛(X-X2)2+(Y-Y2)2+(Z-Z2)2 ｝1/2 = C ×(T2+Δt) ｛(X-X3)2+(Y-Y3)2+(Z-Z3)2 ｝1/2 = C ×(T3+Δt) ｛(X-X4)2+(Y-Y4)2+(Z-Z4)2 ｝1/2 = C ×(T4+Δt) ・・・（１） (X,Y,Z) ：受信装置の位置の各座標成分 ( Xi ,Yi ,Zi ) ：ＧＰＳ衛星ｉの位置の各座標成分 C ：光の速度 Ti ：測定で得られたＧＰＳ衛星ｉの電波の伝
搬時間 Δt ：ＧＰＳ衛星と受信装置の時計の時刻ずれ
（受信装置の時計が遅れているときを正にとる）
搬時間 Δt ：ＧＰＳ衛星と受信装置の時計の時刻ずれ
（受信装置の時計が遅れているときを正にとる）
【０００５】上記式（１）は線形でないため、簡単に解
くことができない。そこで、未知数である受信装置の位
置（X,Y,Z ）を仮定位置（近似値）（X0,Y0,Z0）と補正
量（ΔX,ΔY,ΔZ ）との和で表し、式をその補正量につ
いて展開し、補正値は微小であると仮定することによ
り、２次以降の補正量を省略して式を線形化する。
くことができない。そこで、未知数である受信装置の位
置（X,Y,Z ）を仮定位置（近似値）（X0,Y0,Z0）と補正
量（ΔX,ΔY,ΔZ ）との和で表し、式をその補正量につ
いて展開し、補正値は微小であると仮定することによ
り、２次以降の補正量を省略して式を線形化する。
【０００６】
【数１】 ( αi ，βi ，γi ）：仮定位置からみたＧＰＳ衛星ｉ
への視線の方向余弦の各座標成分 ( ΔX,ΔY,ΔZ) ：受信装置の位置とその仮定位置
の差（補正量） ΔS ：受信装置の時計の時刻ずれを距離
に変換した値 Δ ri ： ri −r i ’ ri ：｛(Xo -Xi )2+ (Yo -Yi )2+ (Zo -
Zi )2 ｝1/2 ＧＰＳ衛星ｉと受信装置の仮定位置(X0,Y0,Z0)の距離 ri ’ ：C × Ti 測定で得られたＧＰＳ衛星ｉの電波の伝搬時間Tiに光速
Ｃを乗じて求めたＧＰＳ衛星ｉと受信装置の距離
への視線の方向余弦の各座標成分 ( ΔX,ΔY,ΔZ) ：受信装置の位置とその仮定位置
の差（補正量） ΔS ：受信装置の時計の時刻ずれを距離
に変換した値 Δ ri ： ri −r i ’ ri ：｛(Xo -Xi )2+ (Yo -Yi )2+ (Zo -
Zi )2 ｝1/2 ＧＰＳ衛星ｉと受信装置の仮定位置(X0,Y0,Z0)の距離 ri ’ ：C × Ti 測定で得られたＧＰＳ衛星ｉの電波の伝搬時間Tiに光速
Ｃを乗じて求めたＧＰＳ衛星ｉと受信装置の距離
【０００７】上記式（２）を（ΔX,ΔY,ΔZ,ΔS ）につ
いて解き、下記式（３）によって受信装置の位置を補正
する。
いて解き、下記式（３）によって受信装置の位置を補正
する。
【０００８】
【数２】 (X,Y,Z) ：受信装置の位置の各座標成分 (X0 ,Y0 ,Z0 ) ：受信装置の仮定位置（近似値）の各
座標成分 ( ΔX,ΔY,ΔZ) ：測位計算で得られた受信装置の位置
とその仮定位置の差（補正量）
座標成分 ( ΔX,ΔY,ΔZ) ：測位計算で得られた受信装置の位置
とその仮定位置の差（補正量）
【０００９】上記式（３）により求めた受信装置の位置
を改めて仮定位置（近似値）として式（２）、式（３）
の繰り返し計算を行う。その結果、（X,Y,Z ）は真の受
信装置の位置に収束する。
を改めて仮定位置（近似値）として式（２）、式（３）
の繰り返し計算を行う。その結果、（X,Y,Z ）は真の受
信装置の位置に収束する。
【００１０】通常、測位計算は一定時間Δτ毎に行い、
受信装置の仮定位置としては、前回の測位計算で求めた
受信装置の位置を用いるため、時刻ｔにおける受信装置
の位置（Xt,Yt,Zt）は、式（４）のように表すことがで
きる。
受信装置の仮定位置としては、前回の測位計算で求めた
受信装置の位置を用いるため、時刻ｔにおける受信装置
の位置（Xt,Yt,Zt）は、式（４）のように表すことがで
きる。
【００１１】
【数３】 (Xt ,Yt ,Zt ) ：時刻ｔにおける受信装置
の位置の各座標成分
の位置の各座標成分
【数４】 ( ΔX,ΔY,ΔZ) ：測位計算で得られた受信
装置の位置とその仮定位置の差（補正量）
装置の位置とその仮定位置の差（補正量）
【００１２】次に、受信した衛星信号を用いて受信装置
の速度を求める原理について説明する。まず、航法メッ
セージの軌道情報からＧＰＳ衛星の速度を求めることが
できる。また、受信装置の発振器が正確であるとする
と、受信した電波のドップラーシフト周波数からＧＰＳ
衛星と受信装置の間の相対速度を求めることができる。
よって、受信装置の各ＧＰＳ衛星方向の速度を求めるこ
とができるので、３つ以上のＧＰＳ衛星を受信すれば、
受信装置の３次元の速度を求めることができる。しか
し、実際には受信装置の発振器に誤差があるので、この
発振器の誤差を未知数とするため、４つ以上のＧＰＳ衛
星を受信する必要がある。４つのＧＰＳ衛星を受信した
場合、式（５）を解くことによって受信装置の速度を求
めることができる。
の速度を求める原理について説明する。まず、航法メッ
セージの軌道情報からＧＰＳ衛星の速度を求めることが
できる。また、受信装置の発振器が正確であるとする
と、受信した電波のドップラーシフト周波数からＧＰＳ
衛星と受信装置の間の相対速度を求めることができる。
よって、受信装置の各ＧＰＳ衛星方向の速度を求めるこ
とができるので、３つ以上のＧＰＳ衛星を受信すれば、
受信装置の３次元の速度を求めることができる。しか
し、実際には受信装置の発振器に誤差があるので、この
発振器の誤差を未知数とするため、４つ以上のＧＰＳ衛
星を受信する必要がある。４つのＧＰＳ衛星を受信した
場合、式（５）を解くことによって受信装置の速度を求
めることができる。
【００１３】
【数５】 ( αi , βi , γi ) ：仮定位置からみたＧＰＳ衛星ｉ
への視線の方向余弦の各座標成分 (Vx,Vy,Vz) ：受信装置の速度の各座標成分 Vt ：受信装置の発振器の誤差 Vi ：受信装置のＧＰＳ衛星ｉ方向の
速度
への視線の方向余弦の各座標成分 (Vx,Vy,Vz) ：受信装置の速度の各座標成分 Vt ：受信装置の発振器の誤差 Vi ：受信装置のＧＰＳ衛星ｉ方向の
速度
【００１４】以下、図面を参照しながら、上述したＧＰ
Ｓの測位原理に基づいたＧＰＳ受信装置の一例について
説明する。
Ｓの測位原理に基づいたＧＰＳ受信装置の一例について
説明する。
【００１５】図４は従来のＧＰＳ受信装置の構成を示す
ブロック図である。図４において、１はＧＰＳアンテ
ナ、２は衛星信号受信手段、３は位置計算手段、４は速
度計算手段、５はフィルタリング手段である。
ブロック図である。図４において、１はＧＰＳアンテ
ナ、２は衛星信号受信手段、３は位置計算手段、４は速
度計算手段、５はフィルタリング手段である。
【００１６】位置計算手段３では、受信したＧＰＳ衛星
の信号を基に式（２）、式（４）を用いて、受信装置の
位置を求める。また、速度計算手段４では、受信したＧ
ＰＳ衛星の信号を基に式（５）を用いて、受信装置の速
度を求める。あるいは、速度計算手段４で、慣性装置を
用いて受信装置の速度を求める。
の信号を基に式（２）、式（４）を用いて、受信装置の
位置を求める。また、速度計算手段４では、受信したＧ
ＰＳ衛星の信号を基に式（５）を用いて、受信装置の速
度を求める。あるいは、速度計算手段４で、慣性装置を
用いて受信装置の速度を求める。
【００１７】フィルタリング手段５では、位置計算手段
３で求めた受信装置の位置に対して、出力結果が滑らか
になるようにフィルタをかける。遮蔽物の多い場所にお
いて受信装置を移動させたとき、捕捉できる衛星が変化
し、衛星の配置条件が変わることが多く、その結果、位
置推定の精度も変化し、位置計算の結果の連続性が失わ
れることが多い。そこで、フィルタリング手段５では、
例えば式（４）で求めた受信装置の位置と式（５）で求
めた受信装置の速度、または慣性装置を用いて求めた受
信装置の速度とを用いて、式（６）のようなフィルタリ
ングを行う。
３で求めた受信装置の位置に対して、出力結果が滑らか
になるようにフィルタをかける。遮蔽物の多い場所にお
いて受信装置を移動させたとき、捕捉できる衛星が変化
し、衛星の配置条件が変わることが多く、その結果、位
置推定の精度も変化し、位置計算の結果の連続性が失わ
れることが多い。そこで、フィルタリング手段５では、
例えば式（４）で求めた受信装置の位置と式（５）で求
めた受信装置の速度、または慣性装置を用いて求めた受
信装置の速度とを用いて、式（６）のようなフィルタリ
ングを行う。
【００１８】
【数６】 (Xi ', Yt ' ,Zt ') ：時刻ｔにおけるフィル
タをかけた受信装置の位置の各座標成分
タをかけた受信装置の位置の各座標成分
【数７】 ( ΔX,ΔY,ΔZ) ：測位計算で得られた受
信装置の位置とその仮定位置の差（補正量） (Vx',Vy',Vz') ：受信装置の平均速度の
各座標成分
信装置の位置とその仮定位置の差（補正量） (Vx',Vy',Vz') ：受信装置の平均速度の
各座標成分
【数８】 (Vxt,Vyt,Vzt) ：今回（時刻t)の測位に
おける受信装置の速度の各座標成分 α ：フィルタ係数（定数） Δτ ：測位計算の間隔
おける受信装置の速度の各座標成分 α ：フィルタ係数（定数） Δτ ：測位計算の間隔
【００１９】速度計算手段４で得られる受信装置の速度
の方が、測位計算で得られる単位時間の位置差分よりも
精度が良いときには、計算された位置(Xi ', Yt ' ,
Zt ')を受信装置の位置として出力することによって、
出力結果を滑らかにすることができる。
の方が、測位計算で得られる単位時間の位置差分よりも
精度が良いときには、計算された位置(Xi ', Yt ' ,
Zt ')を受信装置の位置として出力することによって、
出力結果を滑らかにすることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、フィルタリングの効果によって受信装
置の位置の出力結果は滑らかになるが、図５に示すよう
に、逆に位置の遅れが生じるため、精度の良い位置を算
出しても、過去の精度の悪い位置の影響を受け、その結
果、位置推定の精度が悪化することがあった。
ような構成では、フィルタリングの効果によって受信装
置の位置の出力結果は滑らかになるが、図５に示すよう
に、逆に位置の遅れが生じるため、精度の良い位置を算
出しても、過去の精度の悪い位置の影響を受け、その結
果、位置推定の精度が悪化することがあった。
【００２１】本発明は、上記従来の問題に鑑み、受信装
置の位置推定の精度を向上させることのできるＧＰＳ受
信装置の提供を目的とするものである。
置の位置推定の精度を向上させることのできるＧＰＳ受
信装置の提供を目的とするものである。
【００２２】
【課題を解決する手段】本発明は、上記目的を達成する
ために、受信衛星数や衛星の配置の情報などを用いて測
位結果に対して予想される位置誤差の大小を表す指標を
決定する手段と、求めた指標に応じてフィルタの時定数
を変化させるフィルタリング手段とを備えたものであ
る。
ために、受信衛星数や衛星の配置の情報などを用いて測
位結果に対して予想される位置誤差の大小を表す指標を
決定する手段と、求めた指標に応じてフィルタの時定数
を変化させるフィルタリング手段とを備えたものであ
る。
【００２３】本発明はまた、位置誤差の大小を表す指標
をより高精度に求めるために、衛星配置と疑似距離の誤
差推定値を用いて位置誤差そのものの推定値を求める手
段と、求めた位置誤差の推定値に応じてフィルタの時定
数を変化させるフィルタリング手段とを備えたものであ
る。
をより高精度に求めるために、衛星配置と疑似距離の誤
差推定値を用いて位置誤差そのものの推定値を求める手
段と、求めた位置誤差の推定値に応じてフィルタの時定
数を変化させるフィルタリング手段とを備えたものであ
る。
【００２４】
【作用】本発明によれば、フィルタリングの効果によっ
て受信装置の位置の出力結果を滑らかにすることができ
るとともに、求めた位置誤差の大小を表す指標に応じて
フィルタの時定数を変化させることによって、受信装置
の位置推定の精度を向上させることができる。
て受信装置の位置の出力結果を滑らかにすることができ
るとともに、求めた位置誤差の大小を表す指標に応じて
フィルタの時定数を変化させることによって、受信装置
の位置推定の精度を向上させることができる。
【００２５】本発明はまた、衛星配置と疑似距離の誤差
推定値を用いて位置誤差そのものの推定値を求める手段
を設けることによって、より高精度に位置誤差の大小を
表す指標を求めることができるので、受信装置の位置推
定の精度をさらに向上させることができる。
推定値を用いて位置誤差そのものの推定値を求める手段
を設けることによって、より高精度に位置誤差の大小を
表す指標を求めることができるので、受信装置の位置推
定の精度をさらに向上させることができる。
【００２６】
（実施例１）図１は本発明の第一の実施例におけるＧＰ
Ｓ受信装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１１はＧＰＳアンテナ、１２は衛星信号受信手段、
１３は位置計算手段、１４は速度計算手段、１５は誤差
指標決定手段、１６はフィルタリング手段である。
Ｓ受信装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１１はＧＰＳアンテナ、１２は衛星信号受信手段、
１３は位置計算手段、１４は速度計算手段、１５は誤差
指標決定手段、１６はフィルタリング手段である。
【００２７】誤差指標決定手段１５では、位置計算手段
１３で得られた受信装置の測位結果に対して予想される
位置誤差の大小を表す指標を求める。例えば、位置誤差
の大小を表す指標をＡとすると、Ａを受信できている衛
星数Ｎで決定することが考えられる。一般に、受信でき
ている衛星数が多いほど位置推定の精度は良く、位置誤
差は小さいと考えられる。そこで、例えば式（７）のよ
うに、位置誤差の大小を表す指標 A を受信できている
衛星数によって決定する。 A = N ・・・（７） A ：予想される位置誤差の大小を表す指標 N ：測位計算に使用できるＧＰＳ衛星数
１３で得られた受信装置の測位結果に対して予想される
位置誤差の大小を表す指標を求める。例えば、位置誤差
の大小を表す指標をＡとすると、Ａを受信できている衛
星数Ｎで決定することが考えられる。一般に、受信でき
ている衛星数が多いほど位置推定の精度は良く、位置誤
差は小さいと考えられる。そこで、例えば式（７）のよ
うに、位置誤差の大小を表す指標 A を受信できている
衛星数によって決定する。 A = N ・・・（７） A ：予想される位置誤差の大小を表す指標 N ：測位計算に使用できるＧＰＳ衛星数
【００２８】また、衛星の配置によって決定される位置
精度の指標であるＰＤＯＰ（Position Delution Of Pre
cision）や、特に水平方向の位置精度の指標であるＨＤ
ＯＰ（Horizontal Delution Of Precision）を位置誤差
の大小を表す指標Ａとして用いることが考えられる。一
般にＰＤＯＰやＨＤＯＰは値が小さいほど位置推定の精
度は良いので、指標Ａの値が小さな値であるほど位置誤
差は小さいと考えられる。例えば、式（８）のように位
置誤差の大小を表す指標ＡをＨＤＯＰによって決定す
る。 A = HDOP ・・・（８） A ：予想される位置誤差の大小を表す指標 HDOP ：衛星の配置によって決定される水平方向の位
置精度の指標
精度の指標であるＰＤＯＰ（Position Delution Of Pre
cision）や、特に水平方向の位置精度の指標であるＨＤ
ＯＰ（Horizontal Delution Of Precision）を位置誤差
の大小を表す指標Ａとして用いることが考えられる。一
般にＰＤＯＰやＨＤＯＰは値が小さいほど位置推定の精
度は良いので、指標Ａの値が小さな値であるほど位置誤
差は小さいと考えられる。例えば、式（８）のように位
置誤差の大小を表す指標ＡをＨＤＯＰによって決定す
る。 A = HDOP ・・・（８） A ：予想される位置誤差の大小を表す指標 HDOP ：衛星の配置によって決定される水平方向の位
置精度の指標
【００２９】フィルタリング手段１６では、誤差指標決
定手段１５で上記のように求められた指標Ａを用いて、
測位計算で得られた受信装置の位置にフィルタをかけ
る。例えば、位置計算手段１３で得られる位置変位分(
ΔX,ΔY,ΔZ)と速度計算手段１４で得られる速度(Vx,V
y,Vz)を用いて、式（９）のようなフィルタリングを行
う。
定手段１５で上記のように求められた指標Ａを用いて、
測位計算で得られた受信装置の位置にフィルタをかけ
る。例えば、位置計算手段１３で得られる位置変位分(
ΔX,ΔY,ΔZ)と速度計算手段１４で得られる速度(Vx,V
y,Vz)を用いて、式（９）のようなフィルタリングを行
う。
【００３０】
【数９】 (Xt',Yt',Zt') ：時刻ｔにおけるフィルタをか
けた受信装置の位置の各座標成分
けた受信装置の位置の各座標成分
【数１０】 ( ΔX,ΔY,ΔZ) ：測位計算で得られた受信装置
の位置とその仮定位置の差（補正量） (Vx',Vy',Vz') ：受信装置の平均速度の各座標
成分
の位置とその仮定位置の差（補正量） (Vx',Vy',Vz') ：受信装置の平均速度の各座標
成分
【数１１】 (Vxt,Vyt,Vzt) ：今回（時刻 t）の測位におけ
る受信装置の速度の各座標成分 β ：フィルタ係数（位置精度Ａに
応じて変化） Δτ ：測位計算の間隔 Ai ：時刻ｉの位置誤差の大小を表
す指標
る受信装置の速度の各座標成分 β ：フィルタ係数（位置精度Ａに
応じて変化） Δτ ：測位計算の間隔 Ai ：時刻ｉの位置誤差の大小を表
す指標
【００３１】このとき、フィルタの時定数を決定する係
数βの値を、求めた指標 Ai (i=t,t- △τ,t-2△
τ,...) を用いて関数 g( ) によって決定する。関数 g
( ) の一例を以下に示す。まず、新たな衛星を捕捉する
ことによって衛星配置が良くなり、位置推定の精度が良
くなったときには、受信装置の位置を位置計算計算手段
３で得られる受信装置の絶対位置に速やかに収束させ
る。そのために、上記のことが反映されている指標 Ai
(i=t,t- △τ,t-2△τ,...) の値を用いて、フィルタ係
数βの値を一定の間、大きな値に設定する。
数βの値を、求めた指標 Ai (i=t,t- △τ,t-2△
τ,...) を用いて関数 g( ) によって決定する。関数 g
( ) の一例を以下に示す。まず、新たな衛星を捕捉する
ことによって衛星配置が良くなり、位置推定の精度が良
くなったときには、受信装置の位置を位置計算計算手段
３で得られる受信装置の絶対位置に速やかに収束させ
る。そのために、上記のことが反映されている指標 Ai
(i=t,t- △τ,t-2△τ,...) の値を用いて、フィルタ係
数βの値を一定の間、大きな値に設定する。
【００３２】一方、受信していたある衛星が受信できな
くなり衛星配置が悪くなり、位置推定の精度が悪くなっ
たときには、受信装置の位置を前回測位時の受信装置の
位置と受信装置の速度から求めた位置に近づけるように
する。そのために、上記のことが反映されている指標 A
i (i=t,t- △τ,t-2△τ,...) の値を用いて、フィルタ
係数βを一定の間、小さな値に設定する。
くなり衛星配置が悪くなり、位置推定の精度が悪くなっ
たときには、受信装置の位置を前回測位時の受信装置の
位置と受信装置の速度から求めた位置に近づけるように
する。そのために、上記のことが反映されている指標 A
i (i=t,t- △τ,t-2△τ,...) の値を用いて、フィルタ
係数βを一定の間、小さな値に設定する。
【００３３】このように、本実施例によれば、測位結果
に対して予想される位置誤差の大小を表す指標に応じて
フィルタの時定数を変化させることによって、この指標
が正しく位置誤差を表しているときには、図２に示すよ
うに、従来の位置推定よりも精度を向上させることがで
きる。
に対して予想される位置誤差の大小を表す指標に応じて
フィルタの時定数を変化させることによって、この指標
が正しく位置誤差を表しているときには、図２に示すよ
うに、従来の位置推定よりも精度を向上させることがで
きる。
【００３４】（実施例２）図３は本発明の第二の実施例
におけるＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図であ
る。図３において、２１はＧＰＳアンテナ、２２は衛星
信号受信手段、２３は位置計算手段、２４は速度計算手
段、２７は位置誤差推定手段、２６はフィルタリング手
段である。
におけるＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図であ
る。図３において、２１はＧＰＳアンテナ、２２は衛星
信号受信手段、２３は位置計算手段、２４は速度計算手
段、２７は位置誤差推定手段、２６はフィルタリング手
段である。
【００３５】位置誤差推定手段２５では、測位結果に対
して予想される位置誤差そのものの推定値を求める。以
下、位置誤差の推定値の求め方を説明する。
して予想される位置誤差そのものの推定値を求める。以
下、位置誤差の推定値の求め方を説明する。
【００３６】受信装置の位置を求める測位計算では、測
定で得られる衛星電波の伝搬時間に光速を乗じて求める
距離（疑似距離）を用いる。この疑似距離は、衛星の電
波が電離層や大気層を通過することによる伝搬遅延の影
響や、衛星の軌道情報の誤差、衛星時計の補正誤差の影
響などを受けることによって誤差が生じる。この疑似距
離の誤差によって、測位計算で求めた受信装置の位置に
も誤差が生じる。そこで、各衛星ごとに疑似距離の誤差
を推定することによって、受信装置の位置誤差の推定値
を求める。
定で得られる衛星電波の伝搬時間に光速を乗じて求める
距離（疑似距離）を用いる。この疑似距離は、衛星の電
波が電離層や大気層を通過することによる伝搬遅延の影
響や、衛星の軌道情報の誤差、衛星時計の補正誤差の影
響などを受けることによって誤差が生じる。この疑似距
離の誤差によって、測位計算で求めた受信装置の位置に
も誤差が生じる。そこで、各衛星ごとに疑似距離の誤差
を推定することによって、受信装置の位置誤差の推定値
を求める。
【００３７】各衛星ごとの疑似距離の誤差の推定方法と
して、例えば式（１０）に示すように、疑似距離の誤差
を航法メッセージから得られる疑似距離の誤差の情報
（Satellite Accuracy）、電離層遅延補正値、および大
気層遅延補正値を用いた関数を用いて求めることが考え
られる。 Ei = f （SAi ,IONi ,TROi ） ・・・（１０） Ei ：ＧＰＳ衛星i を用いたときの疑似距離の誤
差推定値 SA i ： 〃 Satellite Acc
uracy IONi ： 〃 電離層遅延補
正値 TROi ： 〃 大気層遅延補
正値
して、例えば式（１０）に示すように、疑似距離の誤差
を航法メッセージから得られる疑似距離の誤差の情報
（Satellite Accuracy）、電離層遅延補正値、および大
気層遅延補正値を用いた関数を用いて求めることが考え
られる。 Ei = f （SAi ,IONi ,TROi ） ・・・（１０） Ei ：ＧＰＳ衛星i を用いたときの疑似距離の誤
差推定値 SA i ： 〃 Satellite Acc
uracy IONi ： 〃 電離層遅延補
正値 TROi ： 〃 大気層遅延補
正値
【００３８】上記のようにして求められた各ＧＰＳ衛星
の疑似距離の誤差推定値と衛星の配置の情報を用いて位
置誤差の推定値を求めることができる。４つのＧＰＳ衛
星を受信したときには、以下のようにして位置誤差の推
定値を求めることができる。まず、ＧＰＳ衛星i の仰角
をθｉ、方位角をφｉとして、式（１１）で与えられる
行列Ｈの逆行列を求める。
の疑似距離の誤差推定値と衛星の配置の情報を用いて位
置誤差の推定値を求めることができる。４つのＧＰＳ衛
星を受信したときには、以下のようにして位置誤差の推
定値を求めることができる。まず、ＧＰＳ衛星i の仰角
をθｉ、方位角をφｉとして、式（１１）で与えられる
行列Ｈの逆行列を求める。
【００３９】
【数１２】
【００４０】求めた行列Ｈの逆行列と、各ＧＰＳ衛星ご
とに推定した疑似距離の誤差を用いて、位置誤差の推定
値Ａを式（１３）によって求める。
とに推定した疑似距離の誤差を用いて、位置誤差の推定
値Ａを式（１３）によって求める。
【００４１】
【数１３】
【００４２】上記式（１３）において、Ei(i=1,..,4)を
すべて１とした場合に計算されるＡの値がＰＤＯＰ（Po
sition Delution of Precision）である。このことか
ら、各ＧＰＳ衛星ごとに推定した疑似距離の誤差推定が
正しく行われているときには式（１３）を用いることに
よって受信装置の位置誤差そのものを推定することがで
き、ＰＤＯＰよりも高精度な位置誤差の推定ができるこ
とが分かる。
すべて１とした場合に計算されるＡの値がＰＤＯＰ（Po
sition Delution of Precision）である。このことか
ら、各ＧＰＳ衛星ごとに推定した疑似距離の誤差推定が
正しく行われているときには式（１３）を用いることに
よって受信装置の位置誤差そのものを推定することがで
き、ＰＤＯＰよりも高精度な位置誤差の推定ができるこ
とが分かる。
【００４３】また、特に水平方向の位置誤差の推定値Ａ
を求めるには式（１４）を用いる。
を求めるには式（１４）を用いる。
【００４４】
【数１４】
【００４５】上記式（１４）において、Ei(i=1,..,4)を
すべて１とした場合に計算されるＡの値がＨＤＯＰ（Ho
rizontal Delution of Precision）である。このことか
ら、各ＧＰＳ衛星ごとに推定した疑似距離の誤差推定が
正しく行われているときには式（１４）を用いることに
よって受信装置の水平方向の位置誤差そのものを推定す
ることができ、ＨＤＯＰよりも高精度な水平方向の位置
誤差の推定ができることが分かる。
すべて１とした場合に計算されるＡの値がＨＤＯＰ（Ho
rizontal Delution of Precision）である。このことか
ら、各ＧＰＳ衛星ごとに推定した疑似距離の誤差推定が
正しく行われているときには式（１４）を用いることに
よって受信装置の水平方向の位置誤差そのものを推定す
ることができ、ＨＤＯＰよりも高精度な水平方向の位置
誤差の推定ができることが分かる。
【００４６】フィルタリング手段２６では、実施例１記
載のＧＰＳ受信装置のフィルタリングと同様に、位置誤
差推定手段２５で上記のように求められた受信装置の位
置誤差の推定値Ａを用いて、測位計算で得られた受信装
置の位置にフィルタをかける。
載のＧＰＳ受信装置のフィルタリングと同様に、位置誤
差推定手段２５で上記のように求められた受信装置の位
置誤差の推定値Ａを用いて、測位計算で得られた受信装
置の位置にフィルタをかける。
【００４７】このように、本実施例によれば、測位結果
に対して予想される位置誤差そのものを推定することに
よって、より高精度な位置誤差の指標を得ることがで
き、この指標に応じてフィルタの時定数を変化させるこ
とによって、受信装置の位置推定の精度をさらに向上さ
せることができる。
に対して予想される位置誤差そのものを推定することに
よって、より高精度な位置誤差の指標を得ることがで
き、この指標に応じてフィルタの時定数を変化させるこ
とによって、受信装置の位置推定の精度をさらに向上さ
せることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＧＰＳ受
信装置は、フィルタリングの効果によって測位計算で得
られる受信装置の位置の出力結果を滑らかにすることが
できるとともに、予想される位置誤差の大小を表す指標
に応じてフィルタの時定数を変化させることによって、
受信装置の位置推定の精度を向上させることができる。
信装置は、フィルタリングの効果によって測位計算で得
られる受信装置の位置の出力結果を滑らかにすることが
できるとともに、予想される位置誤差の大小を表す指標
に応じてフィルタの時定数を変化させることによって、
受信装置の位置推定の精度を向上させることができる。
【００４９】また、予想される位置誤差そのものを推定
する位置誤差推定手段を設けることによって、より高精
度な位置誤差の指標を求めることができ、上記ＧＰＳ受
信装置よりもさらに位置推定の精度を向上させることが
できる。
する位置誤差推定手段を設けることによって、より高精
度な位置誤差の指標を求めることができ、上記ＧＰＳ受
信装置よりもさらに位置推定の精度を向上させることが
できる。
【図１】本発明の第一の実施例におけるＧＰＳ受信装置
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
【図２】本発明のＧＰＳ受信装置におけるフィルタリン
グ効果を示す特性図
グ効果を示す特性図
【図３】本発明の第二の実施例におけるＧＰＳ受信装置
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
【図４】従来のＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図
【図５】従来のＧＰＳ受信装置におけるフィルタリング
効果を示す特性図
効果を示す特性図
１１、２１ ＧＰＳアンテナ １２、２２ 衛星信号受信手段 １３、２３ 位置計算手段 １４、２４ 速度計算手段 １５ 誤差指標決定手段 １６、２６ フィルタリング手段 ２５ 位置誤差推定手段
Claims (2)
- 【請求項１】 ＧＰＳアンテナと、衛星信号受信手段
と、受信した衛星信号を用いて受信装置の位置を計算す
る位置計算手段と、受信した衛星信号または慣性装置を
用いて受信装置の速度を計算する速度計算手段と、受信
衛星数または衛星の配置の情報などを用いて予想される
位置誤差の大小を表す指標を求める誤差指標決定手段
と、ＧＰＳ受信装置の測位結果の位置にフィルタをかけ
るとともに、求めた指標に応じて時定数を変化させるフ
ィルタリング手段とを備えたＧＰＳ受信装置。 - 【請求項２】 ＧＰＳアンテナと、衛星信号受信手段
と、受信した衛星信号を用いて受信装置の位置を計算す
る位置計算手段と、受信した衛星信号または慣性装置を
用いて受信装置の速度を計算する速度計算手段と、衛星
の配置情報および受信装置と各衛星間の疑似距離（測定
した衛星電波の伝搬時間に光速を乗じて求めた距離）の
誤差推定値とを用いて測位結果の位置誤差の推定値を求
める位置誤差推定手段と、ＧＰＳ受信装置の測位結果の
位置にフィルタをかけるとともに、位置誤差の推定値に
応じて時定数を変化させるフィルタリング手段とを備え
たＧＰＳ受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15578695A JPH095417A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Ｇｐｓ受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15578695A JPH095417A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Ｇｐｓ受信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095417A true JPH095417A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15613396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15578695A Pending JPH095417A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Ｇｐｓ受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH095417A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002122654A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-04-26 | Japan Marine Sci & Technol Center | Ｇｐｓを用いた位置制御方法とその装置 |
| JP2002365358A (ja) * | 2001-06-11 | 2002-12-18 | Furuno Electric Co Ltd | 偏位計測装置および進路維持支援装置 |
| JP2003279637A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Casio Comput Co Ltd | Ｇｐｓ受信装置及びｇｐｓ受信方法 |
| JP2007010554A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Japan Radio Co Ltd | 測位装置 |
| US7280071B2 (en) | 2004-07-30 | 2007-10-09 | Sony Corporation | Method and apparatus for computing position and velocity of receiver using independently-derived sets of satellites |
| JP2008151612A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Seiko Epson Corp | 演算回路、測位装置、指標算出方法及びプログラム |
| JP2011053166A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Clarion Co Ltd | 測位方法および装置 |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP15578695A patent/JPH095417A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002122654A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-04-26 | Japan Marine Sci & Technol Center | Ｇｐｓを用いた位置制御方法とその装置 |
| JP2002365358A (ja) * | 2001-06-11 | 2002-12-18 | Furuno Electric Co Ltd | 偏位計測装置および進路維持支援装置 |
| JP2003279637A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Casio Comput Co Ltd | Ｇｐｓ受信装置及びｇｐｓ受信方法 |
| US7280071B2 (en) | 2004-07-30 | 2007-10-09 | Sony Corporation | Method and apparatus for computing position and velocity of receiver using independently-derived sets of satellites |
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| JP2008151612A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Seiko Epson Corp | 演算回路、測位装置、指標算出方法及びプログラム |
| JP2011053166A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Clarion Co Ltd | 測位方法および装置 |
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