JPH10213643A - Ｇｐｓ衛星標定装置 - Google Patents
Ｇｐｓ衛星標定装置Info
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- JPH10213643A JPH10213643A JP1629697A JP1629697A JPH10213643A JP H10213643 A JPH10213643 A JP H10213643A JP 1629697 A JP1629697 A JP 1629697A JP 1629697 A JP1629697 A JP 1629697A JP H10213643 A JPH10213643 A JP H10213643A
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- gps satellite
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 データの欠落やデー夕の異常が発生しても、
ＧＰＳ衛星の標定が行えるＧＰＳ衛星標定装置を提供す
ること。 【解決手段】 自己の位置が既知で、ＧＰＳ衛星Ｇ１〜
Ｇ４から送られてくる航法メッセージからＧＰＳ衛星Ｇ
１〜Ｇ４の疑似距離データおよび搬送波位相データを計
測する地上局Ｓ１〜Ｓ４と、この地上局Ｓ１〜Ｓ４で計
測された疑似距離データおよび搬送波位相データをもと
に、変分原理に基づくフィルタ推定手法を利用して、Ｇ
ＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ４の位置と速度、クロック誤差、およ
び、地上局Ｓ１〜Ｓ４のクロック誤差をそれぞれ推定す
るマスター局とを具備している。
ＧＰＳ衛星の標定が行えるＧＰＳ衛星標定装置を提供す
ること。 【解決手段】 自己の位置が既知で、ＧＰＳ衛星Ｇ１〜
Ｇ４から送られてくる航法メッセージからＧＰＳ衛星Ｇ
１〜Ｇ４の疑似距離データおよび搬送波位相データを計
測する地上局Ｓ１〜Ｓ４と、この地上局Ｓ１〜Ｓ４で計
測された疑似距離データおよび搬送波位相データをもと
に、変分原理に基づくフィルタ推定手法を利用して、Ｇ
ＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ４の位置と速度、クロック誤差、およ
び、地上局Ｓ１〜Ｓ４のクロック誤差をそれぞれ推定す
るマスター局とを具備している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低軌道衛星の精密
軌道決定システムや広域補強航法システムなどに利用さ
れるＧＰＳ衛星標定装置に関する。
軌道決定システムや広域補強航法システムなどに利用さ
れるＧＰＳ衛星標定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】地球周囲の軌道を回る複数のＧＰＳ衛星
から送られてくるＧＰＳ衛星信号を受信して、例えば、
疑似距離データや搬送波位相データを計測し、ＧＰＳ衛
星から放送されている航法メッセージ放送暦データと組
み合わせて、自己の位置を測位するＧＰＳ受信装置が、
自動車用のナビゲーション装置などに実用化されてい
る。しかし、ＧＰＳ衛星から送られてくる航法メッセー
ジ航法暦データには誤差が含まれるためＧＰＳ受信装置
による航法の精度には限界がある。
から送られてくるＧＰＳ衛星信号を受信して、例えば、
疑似距離データや搬送波位相データを計測し、ＧＰＳ衛
星から放送されている航法メッセージ放送暦データと組
み合わせて、自己の位置を測位するＧＰＳ受信装置が、
自動車用のナビゲーション装置などに実用化されてい
る。しかし、ＧＰＳ衛星から送られてくる航法メッセー
ジ航法暦データには誤差が含まれるためＧＰＳ受信装置
による航法の精度には限界がある。
【０００３】このため、低軌道衛星の精密軌道決定シス
テムや広域補強航法システムなど精度の高いシステムに
ＧＰＳ受信装置を利用する場合、航法精度のより一層の
向上が要求される。このような要求から、航法精度の向
上を図るために、ＧＰＳ衛星の位置と速度、クロック誤
差、そして、各地上局のクロック誤差などを、位置が既
知の地上局におけるＧＰＳ衛星に対する観測量（疑似距
離および搬送波位相データ）に基づいて推定するＧＰＳ
衛星標定装置の実用化が検討されている。そして、これ
までに、いくつかのＧＰＳ衛星標定装置が提案されてい
る。
テムや広域補強航法システムなど精度の高いシステムに
ＧＰＳ受信装置を利用する場合、航法精度のより一層の
向上が要求される。このような要求から、航法精度の向
上を図るために、ＧＰＳ衛星の位置と速度、クロック誤
差、そして、各地上局のクロック誤差などを、位置が既
知の地上局におけるＧＰＳ衛星に対する観測量（疑似距
離および搬送波位相データ）に基づいて推定するＧＰＳ
衛星標定装置の実用化が検討されている。そして、これ
までに、いくつかのＧＰＳ衛星標定装置が提案されてい
る。
【０００４】例えば、４つの地上局と１つのＧＰＳ衛星
を利用する４局１衛星方式、および、５つの地上局と４
つのＧＰＳ衛星を利用する５局４衛星方式などのように
１組の観測量から確定論的幾何学的に衛星の位置とクロ
ック誤差を推定する方法、複数の地上局で観測された観
測データ間の２重差を用いてＧＰＳ衛星に固有の誤差を
消去する手法、あるいは、カルマンフィルタを用いた推
定手法を利用する方法である。
を利用する４局１衛星方式、および、５つの地上局と４
つのＧＰＳ衛星を利用する５局４衛星方式などのように
１組の観測量から確定論的幾何学的に衛星の位置とクロ
ック誤差を推定する方法、複数の地上局で観測された観
測データ間の２重差を用いてＧＰＳ衛星に固有の誤差を
消去する手法、あるいは、カルマンフィルタを用いた推
定手法を利用する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】確定論的な観測を利用
する方法は、衛星状態推定の定式化の時点で仮定した観
測配位を前提としている。このため、いずれかの地上局
で観測データが得られなかった場合などによるデータの
欠落、あるいは、観測データの異常などが発生するとＧ
ＰＳ衛星標定の処方の前提が満たされないためにＧＰＳ
衛星標定ができなくなる。また、衛星運動の連続性に配
慮しない手法であることから精度の高い推定値を得るこ
とが難しい。
する方法は、衛星状態推定の定式化の時点で仮定した観
測配位を前提としている。このため、いずれかの地上局
で観測データが得られなかった場合などによるデータの
欠落、あるいは、観測データの異常などが発生するとＧ
ＰＳ衛星標定の処方の前提が満たされないためにＧＰＳ
衛星標定ができなくなる。また、衛星運動の連続性に配
慮しない手法であることから精度の高い推定値を得るこ
とが難しい。
【０００６】精度面からは上記の欠点を補償するために
地上局における観測データ間の差を取ることで衛星に固
有の誤差を消去する重差法と呼ばれる方法がある。しか
し、この方法もＧＰＳ衛星の状態推定の定式化が仮定し
た観測配位、および、観測対象時刻の同時刻性をそれぞ
れ前提としている。したがって、データの欠落やデータ
の異常が発生するとＧＰＳ衛星の標定ができなくなる。
地上局における観測データ間の差を取ることで衛星に固
有の誤差を消去する重差法と呼ばれる方法がある。しか
し、この方法もＧＰＳ衛星の状態推定の定式化が仮定し
た観測配位、および、観測対象時刻の同時刻性をそれぞ
れ前提としている。したがって、データの欠落やデータ
の異常が発生するとＧＰＳ衛星の標定ができなくなる。
【０００７】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、データの欠落やデータの異常が発生しても、ＧＰＳ
衛星の標定が行えるＧＰＳ衛星標定装置を提供すること
を目的としている。
で、データの欠落やデータの異常が発生しても、ＧＰＳ
衛星の標定が行えるＧＰＳ衛星標定装置を提供すること
を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のＧＰＳ衛星標定
装置は、自己の位置が既知で、ＧＰＳ衛星から送られて
くる航法メッセージからＧＰＳ衛星の疑似距離データお
よび搬送波位相データを計測する地上局と、この地上局
で計測された前記疑似距離データおよび前記搬送波位相
データをもとに、変分原理に基づくフィルタ推定手法を
利用して、前記ＧＰＳ衛星の位置と速度、クロック誤
差、および、前記地上局のクロック誤差をそれぞれ推定
するマスター局とを具備している。
装置は、自己の位置が既知で、ＧＰＳ衛星から送られて
くる航法メッセージからＧＰＳ衛星の疑似距離データお
よび搬送波位相データを計測する地上局と、この地上局
で計測された前記疑似距離データおよび前記搬送波位相
データをもとに、変分原理に基づくフィルタ推定手法を
利用して、前記ＧＰＳ衛星の位置と速度、クロック誤
差、および、前記地上局のクロック誤差をそれぞれ推定
するマスター局とを具備している。
【０００９】また、マスター局における推定は、ラグラ
ンジアンと呼ばれる状態変数と観測量からなるスカラー
関数を最小化する形に定式化して行い、Ｌ１を状態更新
前のＧＰＳ衛星の位置、速度、クロック誤差、および、
地上局のクロック誤差に関する観測量取得前のアプリオ
リ推定のラグランジアン、Ｌ２をＧＰＳ衛星の放送暦に
基づくＧＰＳ衛星位置推定のラグランジアン、ａを衛星
放送暦による位置情報の取り込み、あるいは非取り込み
を表すフラグ、Ｌ3jを観測データが取得された時点で形
成される観測のラグランジアン、j を観測データの種別
を表記するインデックスとした場合、推定のラグランジ
アン
ンジアンと呼ばれる状態変数と観測量からなるスカラー
関数を最小化する形に定式化して行い、Ｌ１を状態更新
前のＧＰＳ衛星の位置、速度、クロック誤差、および、
地上局のクロック誤差に関する観測量取得前のアプリオ
リ推定のラグランジアン、Ｌ２をＧＰＳ衛星の放送暦に
基づくＧＰＳ衛星位置推定のラグランジアン、ａを衛星
放送暦による位置情報の取り込み、あるいは非取り込み
を表すフラグ、Ｌ3jを観測データが取得された時点で形
成される観測のラグランジアン、j を観測データの種別
を表記するインデックスとした場合、推定のラグランジ
アン
【数４】 に基づき、状態推定更新の方程式
【数５】 および、行分散行列更新の方程式
【数６】 を用いて実施されることを特徴としている。
【００１０】また、観測データの取得に伴う状態推定の
更新から次の観測データ取得に於ける次のデータ更新ま
での間の状態の時間的推移は運動方程式を用いて伝搬さ
れる。
更新から次の観測データ取得に於ける次のデータ更新ま
での間の状態の時間的推移は運動方程式を用いて伝搬さ
れる。
【００１１】上記した構成によれば、状態推定計算には
状態伝搬と状態更新からなるフィルタ手法が適用され、
伝搬過程に於いて衛星運動が力学法則に従う連続的なも
のであることに配慮した定式化となっている。
状態伝搬と状態更新からなるフィルタ手法が適用され、
伝搬過程に於いて衛星運動が力学法則に従う連続的なも
のであることに配慮した定式化となっている。
【００１２】状態更新は、各観測データによって構成さ
れるラグランジアン（Lagrangian）の総和とアプリオリ
推定のラグランジアンの和を変分原理に立脚して最小化
している。したがって、地上局の故障などによって、デ
ータの欠落やデータの異常など観測形式が変化しても、
観測のラグランジアンの取り込み、あるいは非取り込み
で対処でき、計算の手法、形式を変更せずに衛星状態を
推定することができる。データの欠落に対しては観測ラ
グランジアンの取り込みが自動的に排除され、また、フ
ィルタの状態伝搬機能によって精度の低下を防止でき
る。
れるラグランジアン（Lagrangian）の総和とアプリオリ
推定のラグランジアンの和を変分原理に立脚して最小化
している。したがって、地上局の故障などによって、デ
ータの欠落やデータの異常など観測形式が変化しても、
観測のラグランジアンの取り込み、あるいは非取り込み
で対処でき、計算の手法、形式を変更せずに衛星状態を
推定することができる。データの欠落に対しては観測ラ
グランジアンの取り込みが自動的に排除され、また、フ
ィルタの状態伝搬機能によって精度の低下を防止でき
る。
【００１３】また、ＧＰＳ衛星放送暦データを援用する
構成となっている。このため、フィルタ推定が不安定と
判断された場合、観測誤差に極端に大きな値を与えるデ
ータはカットしている。このとき、放送暦データを取り
込むことによって極端な推定精度の劣化を防止できる。
したがって、観測配位のあり方に依存せず、また利用可
能な観測データを全て活用でき精度の低下を防止でき
る。
構成となっている。このため、フィルタ推定が不安定と
判断された場合、観測誤差に極端に大きな値を与えるデ
ータはカットしている。このとき、放送暦データを取り
込むことによって極端な推定精度の劣化を防止できる。
したがって、観測配位のあり方に依存せず、また利用可
能な観測データを全て活用でき精度の低下を防止でき
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図１を
参照して説明する。符号Ｇ１〜Ｇ４はＧＰＳ衛星で、Ｇ
ＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ４は、疑似距離データや搬送波位相デ
ータなどを計測できる航法メッセージを送信している。
参照して説明する。符号Ｇ１〜Ｇ４はＧＰＳ衛星で、Ｇ
ＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ４は、疑似距離データや搬送波位相デ
ータなどを計測できる航法メッセージを送信している。
【００１５】また、符号Ｓ１〜Ｓ４は自己の位置が既知
の地上局である。地上局Ｓ１〜Ｓ４は、各ＧＰＳ衛星Ｇ
１〜Ｇ４から送られる航法メッセージを受信し、各ＧＰ
Ｓ衛星Ｇ１〜Ｇ４それぞれの疑似距離データや搬送波位
相データなどを計測している。そして、疑似距離データ
や搬送波位相データなどを計測すると、各地上局Ｓ１〜
Ｓ４は、これら計測データを各地上局のＧＰＳ受信機の
クロックで計測した、データ取得時刻の値を付加してマ
スター局Ｍに送信する。ここで各地上局に配置されてい
るＧＰＳ受信機は高精度の原子時計を受信機クロックと
して有している。
の地上局である。地上局Ｓ１〜Ｓ４は、各ＧＰＳ衛星Ｇ
１〜Ｇ４から送られる航法メッセージを受信し、各ＧＰ
Ｓ衛星Ｇ１〜Ｇ４それぞれの疑似距離データや搬送波位
相データなどを計測している。そして、疑似距離データ
や搬送波位相データなどを計測すると、各地上局Ｓ１〜
Ｓ４は、これら計測データを各地上局のＧＰＳ受信機の
クロックで計測した、データ取得時刻の値を付加してマ
スター局Ｍに送信する。ここで各地上局に配置されてい
るＧＰＳ受信機は高精度の原子時計を受信機クロックと
して有している。
【００１６】従ってマスター局Ｍには、図２で示すよう
に、いずれかの地上局Ｓ１〜Ｓ４で取得された疑似距離
データおよび搬送波位相データなどの計測データ、各地
上局Ｓｊでの気象データ、データ取得状況（ＧＰＳ受信
機の受信状態）、データ取得時刻などの各データＤ１〜
Ｄ４が所定の時間間隔で送られてくる。これらの観測デ
ータＤ１〜Ｄ４には、航法メッセージの送信元であるＧ
ＰＳ衛星や受信元である地上局を識別する識別データが
付されている。
に、いずれかの地上局Ｓ１〜Ｓ４で取得された疑似距離
データおよび搬送波位相データなどの計測データ、各地
上局Ｓｊでの気象データ、データ取得状況（ＧＰＳ受信
機の受信状態）、データ取得時刻などの各データＤ１〜
Ｄ４が所定の時間間隔で送られてくる。これらの観測デ
ータＤ１〜Ｄ４には、航法メッセージの送信元であるＧ
ＰＳ衛星や受信元である地上局を識別する識別データが
付されている。
【００１７】そして、マスター局Ｍでは、地上局Ｓ１〜
Ｓ４から観測データＤ１〜Ｄ４が送られる都度、該当す
るＧＰＳ衛星の運動、即ち、位置と速度、クロック誤差
（時刻オフセット、ドリフトレート）、該当する衛星−
地上局間アンビギュイティ、そして、該当する地上局の
状態、例えばクロック誤差（時刻オフセット、ドリフト
レート）の推定値を更新する。この場合、ＧＰＳ衛星や
地上局の状態を推定するフィルタ推定手法として、推定
確率最大化を指導原理とする変分原理が導入され、ラグ
ランジアンＬに基づいて得られる次の（２）、（３）の
方程式を解くことにより、状態推定更新が成される。即
ち、 ラグランジアンＬの定義式：
Ｓ４から観測データＤ１〜Ｄ４が送られる都度、該当す
るＧＰＳ衛星の運動、即ち、位置と速度、クロック誤差
（時刻オフセット、ドリフトレート）、該当する衛星−
地上局間アンビギュイティ、そして、該当する地上局の
状態、例えばクロック誤差（時刻オフセット、ドリフト
レート）の推定値を更新する。この場合、ＧＰＳ衛星や
地上局の状態を推定するフィルタ推定手法として、推定
確率最大化を指導原理とする変分原理が導入され、ラグ
ランジアンＬに基づいて得られる次の（２）、（３）の
方程式を解くことにより、状態推定更新が成される。即
ち、 ラグランジアンＬの定義式：
【数７】 状態推定の方程式：
【数８】 行分散行列更新の方程式：
【数９】 である。
【００１８】なお、（２）式で最小値を求める計算は、
状態分布の最大確率状態を意味する次の（４）式と等価
になっている。
状態分布の最大確率状態を意味する次の（４）式と等価
になっている。
【００１９】
【数１０】 なお、（１）式におけるＬ１やＬ２、Ｌ３は、それぞれ
以下のような内容になっている。
以下のような内容になっている。
【００２０】Ｌ１：地上局で受信した信号がＧＰＳ衛星
から発信された時点での該当ＧＰＳ衛星の位置と速度、
クロック誤差（クロックオフセット、クロックドリフト
レート）、衛星−地上局の組み合わせに対応するアンビ
ギュイティと呼ばれる未知定数、および、ＧＰＳ衛星信
号受信時点での地上局のクロック誤差（クロックオフセ
ット、ドリフトレート）に関する推定のラグランジアン
で、アプリオリ推定のラグランジアンと呼ばれる。Ｌｌ
は上記した状態変数ξとアプリオリ状態推定値ξ、状態
推定の共分散行列Ｓからなり、Ｌ１＝（ξ−ξ）T Ｓ-1
（ξ−ξ）で示される。
から発信された時点での該当ＧＰＳ衛星の位置と速度、
クロック誤差（クロックオフセット、クロックドリフト
レート）、衛星−地上局の組み合わせに対応するアンビ
ギュイティと呼ばれる未知定数、および、ＧＰＳ衛星信
号受信時点での地上局のクロック誤差（クロックオフセ
ット、ドリフトレート）に関する推定のラグランジアン
で、アプリオリ推定のラグランジアンと呼ばれる。Ｌｌ
は上記した状態変数ξとアプリオリ状態推定値ξ、状態
推定の共分散行列Ｓからなり、Ｌ１＝（ξ−ξ）T Ｓ-1
（ξ−ξ）で示される。
【００２１】Ｌ２：ＧＰＳ衛星の放送する放送暦エフェ
メリスデータに基づくＧＰＳ衛星位置推定のラグランジ
アンで、ａは衛星放送暦による位置情報の取り込み、非
取り込みを表すフラグである。したがって、ａ＝１の場
合は衛星放送暦による位置情報が取り込まれ、ａ＝０の
場合は衛星放送暦による位置情報は取り込まれない。例
えば、ＧＰＳ衛星の放送暦エフェメリス・データの中に
含まれている精度情報と計算による推定結果が比較さ
れ、推定結果が放送精度の規定する範囲から著しく逸脱
している場合は、衛星放送暦による位置情報が取り込ま
れる。なお、推定結果が誤差情報の範囲に収まっている
場合は状態推定は安定と判断され、ａ＝０とする。
メリスデータに基づくＧＰＳ衛星位置推定のラグランジ
アンで、ａは衛星放送暦による位置情報の取り込み、非
取り込みを表すフラグである。したがって、ａ＝１の場
合は衛星放送暦による位置情報が取り込まれ、ａ＝０の
場合は衛星放送暦による位置情報は取り込まれない。例
えば、ＧＰＳ衛星の放送暦エフェメリス・データの中に
含まれている精度情報と計算による推定結果が比較さ
れ、推定結果が放送精度の規定する範囲から著しく逸脱
している場合は、衛星放送暦による位置情報が取り込ま
れる。なお、推定結果が誤差情報の範囲に収まっている
場合は状態推定は安定と判断され、ａ＝０とする。
【００２２】Ｌ3j：観測データが取得された時点で形成
される観測のラグランジアンである。ここで、ｊは観測
データの種類を表示するインデックスを表すが、観測デ
ータの種類は受信信号の周波数、信号に付与されている
コード、擬似距離データか搬送波位相データかの区分に
よる。なお、観測データＹj に異常が検知された場合、
ｂj ＝０としてデータを棄却する。また、Ｌ3j は観測
方程式ＹjG＝Ｆj （ＸG ）＋ノイズ、の形式およびノイ
ズレベルに基づいて構成される。そして、上記した方法
で、ＧＰＳ衛星の状態や衛星−地上間アンビギュイテ
ィ、地上局の状態が推定されると、応用的事例として、
推定されたＧＰＳ衛星航法メッセージに含まれる誤差量
が衛星ＭＳを介してユーザＵ１、Ｕ２に放送される。し
たがって、ユーザＵ１、Ｕ２では、ＧＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ
４から航法メッセージを受信した際、マスター局Ｍで推
定され、衛星ＭＳを経て送信されてきたＧＰＳ衛星航法
メッセージに含まれる誤差の値を用いて、ＧＰＳ衛星の
航法メッセージを補正して航法を行い、自己の位置を計
算する。
される観測のラグランジアンである。ここで、ｊは観測
データの種類を表示するインデックスを表すが、観測デ
ータの種類は受信信号の周波数、信号に付与されている
コード、擬似距離データか搬送波位相データかの区分に
よる。なお、観測データＹj に異常が検知された場合、
ｂj ＝０としてデータを棄却する。また、Ｌ3j は観測
方程式ＹjG＝Ｆj （ＸG ）＋ノイズ、の形式およびノイ
ズレベルに基づいて構成される。そして、上記した方法
で、ＧＰＳ衛星の状態や衛星−地上間アンビギュイテ
ィ、地上局の状態が推定されると、応用的事例として、
推定されたＧＰＳ衛星航法メッセージに含まれる誤差量
が衛星ＭＳを介してユーザＵ１、Ｕ２に放送される。し
たがって、ユーザＵ１、Ｕ２では、ＧＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ
４から航法メッセージを受信した際、マスター局Ｍで推
定され、衛星ＭＳを経て送信されてきたＧＰＳ衛星航法
メッセージに含まれる誤差の値を用いて、ＧＰＳ衛星の
航法メッセージを補正して航法を行い、自己の位置を計
算する。
【００２３】ここで、マスター局Ｍにおける計算手順に
ついて図３のフロー図を参照して説明する。まず、所定
の時間区間内で観測データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…取得さ
れ（ステップ３１）、取得された観測データＤ１、Ｄ
２、Ｄ３、…に基づき、これらのデータの示すＧＰＳ衛
星信号の発信時刻までの各ＧＰＳ衛星の状態伝搬Ａが行
われる（ステップ３２）。次に、観測データが正常かど
うかを判定し（ステップ３３）、正常の場合、（１）式
のｂj の項を「１」にする（ステップ３４）。その後、
フィルタ推定が安定かどうかを判定し（ステップ３
５）、安定である場合、（１）式のａの項を「０」にす
る（ステップ３６）。そして、ラグランジアンＬに基づ
いて得られる方程式（２）、（３）を解くことにより状
態更新を行い（ステップ３７）、ステップ３１に戻る。
ついて図３のフロー図を参照して説明する。まず、所定
の時間区間内で観測データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…取得さ
れ（ステップ３１）、取得された観測データＤ１、Ｄ
２、Ｄ３、…に基づき、これらのデータの示すＧＰＳ衛
星信号の発信時刻までの各ＧＰＳ衛星の状態伝搬Ａが行
われる（ステップ３２）。次に、観測データが正常かど
うかを判定し（ステップ３３）、正常の場合、（１）式
のｂj の項を「１」にする（ステップ３４）。その後、
フィルタ推定が安定かどうかを判定し（ステップ３
５）、安定である場合、（１）式のａの項を「０」にす
る（ステップ３６）。そして、ラグランジアンＬに基づ
いて得られる方程式（２）、（３）を解くことにより状
態更新を行い（ステップ３７）、ステップ３１に戻る。
【００２４】なお、ステップ３１において、観測データ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…が取得されていない場合、所定時
間だけ状態の時刻を進めるための状態伝搬Ｂが行われ
（ステップ３８）、ステップ３１に戻る。
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…が取得されていない場合、所定時
間だけ状態の時刻を進めるための状態伝搬Ｂが行われ
（ステップ３８）、ステップ３１に戻る。
【００２５】また、ステップ３３において、観測データ
が正常でない場合、（１）式のｂjの項は「０」にする
（ステップ３９）。
が正常でない場合、（１）式のｂjの項は「０」にする
（ステップ３９）。
【００２６】また、ステップ３５において、フィルタ推
定が安定でない場合、（１）式のａの項は「１」にする
（ステップ４０）。
定が安定でない場合、（１）式のａの項は「１」にする
（ステップ４０）。
【００２７】上記したように、推定ラグランジアンを用
いた推定計算において、データが欠落した場合、あるい
はデータが異常の場合、ｂj ＝０が代入されるのみで、
したがって、状態推定の方程式、すなわち（２）式の構
造を変更せずに推定を実施できる。したがって、状態推
定の定式化は観測配位のあり方に依存しない。また、利
用可能な観測データは全て取り込める形式になってい
る。
いた推定計算において、データが欠落した場合、あるい
はデータが異常の場合、ｂj ＝０が代入されるのみで、
したがって、状態推定の方程式、すなわち（２）式の構
造を変更せずに推定を実施できる。したがって、状態推
定の定式化は観測配位のあり方に依存しない。また、利
用可能な観測データは全て取り込める形式になってい
る。
【００２８】また、推定が不安定と判定された場合、Ｇ
ＰＳ衛星放送暦データを援用する構成になっている。し
たがって、推定精度の極端な劣化を防止できる。
ＰＳ衛星放送暦データを援用する構成になっている。し
たがって、推定精度の極端な劣化を防止できる。
【００２９】なお、上記した実施の形態では、ＧＰＳ衛
星が４個、地上局が４個の例で説明している。しかし、
この発明は、ＧＰＳ衛星や地上局が任意の数に対して適
用することができる。
星が４個、地上局が４個の例で説明している。しかし、
この発明は、ＧＰＳ衛星や地上局が任意の数に対して適
用することができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、データの欠落やデー夕
の異常に対して対応できるＧＰＳ衛星標定装置を実現で
きる。
の異常に対して対応できるＧＰＳ衛星標定装置を実現で
きる。
【図１】本発明の実施形態の全体の構成を説明する図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施形態の動作を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態の動作を説明するフロー図で
ある。
ある。
Ｇ１〜Ｇ４…ＧＰＳ衛星 Ｓ１〜Ｓ４…地上局 Ｍ…マスター局 ＭＳ…衛星 Ｕ１、Ｕ２…ユーザ
Claims (2)
- 【請求項１】 自己の位置が既知で、ＧＰＳ衛星から送
られてくるＧＰＳ衛星信号からＧＰＳ衛星の疑似距離デ
ータおよび搬送波位相データを計測する地上局と、この
地上局で計測された前記疑似距離データおよび前記搬送
波位相データおよび衛星航法メッセージをもとに、変分
原理に基づくフィルタ推定手法を利用して、前記ＧＰＳ
衛星の位置と速度、クロック誤差、衛星ー地上局間アン
ビギュイティ、および前記地上局のクロック誤差をそれ
ぞれ推定するマスター局とを具備したＧＰＳ衛星標定装
置。 - 【請求項２】 マスター局における推定は、ラグランジ
アンと呼ばれる状態変数と観測量からなるスカラー関数
を最小化する形に定式化して行い、Ｌ１を受信したＧＰ
Ｓ衛星信号の衛星発進時のＧＰＳ衛星の位置、速度、ク
ロック誤差、および、ＧＰＳ衛星信号受信時の地上局の
クロック誤差に関するアプリオリ推定のラグランジア
ン、Ｌ２をＧＰＳ衛星の放送暦に基づくＧＰＳ衛星信号
発進時のＧＰＳ衛星位置推定のラグランジアン、ａを衛
星放送暦による位置情報の取り込み、あるいは非取り込
みを表すフラグ、Ｌ３を観測データが取得された時点で
形成される観測のラグランジアン、j を観測量の種類を
表示するインデックスとした場合、推定のラグランジア
ン 【数１】 に基づき、状態推定更新の方程式 【数２】 および、共分散行列更新の方程式 【数３】 を用いてＧＰＳ衛星の位置、速度、クロック誤差、衛星
−地上局組み合わせに対応するアンビギュイティと呼ば
れる未知定数、地上局クロック誤差に関する推定が実施
されることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ衛星標定
装置。
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|---|---|---|---|
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1997
- 1997-01-30 JP JP1629697A patent/JP3595093B2/ja not_active Expired - Fee Related
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