JPH11118903A - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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JPH11118903A
JPH11118903A JP9297911A JP29791197A JPH11118903A JP H11118903 A JPH11118903 A JP H11118903A JP 9297911 A JP9297911 A JP 9297911A JP 29791197 A JP29791197 A JP 29791197A JP H11118903 A JPH11118903 A JP H11118903A
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JP
Japan
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satellite
doppler shift
shift frequency
detecting device
position detecting
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JP9297911A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Ishigaki
敏弘 石垣
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】反射波の多い環境においても、反射波等の影響
の少ない衛星のみを使用して高精度に位置検出装置の位
置を求めることを目的とする。 【解決手段】衛星の移動によるドップラーシフト周波数
を測定する信号受信手段２と、受信信号を用いて位置検
出装置の位置を求める位置計算手段３と、位置検出装置
の前の測定位置に基づき直接波による搬送波のドップラ
ーシフト周波数を予測するドップラーシフト周波数予測
手段４と、位置検出装置の静止を検出する静止判定手段
５と、ドップラーシフト周波数の測定値と予測値との差
に基づき衛星に対する追尾異常を検出する異常衛星検出
手段６とを備え、ドップラーシフト周波数の測定値と予
測値との差が所定の値以上になったときに異常衛星検出
手段から追尾異常を発生し、位置計算手段がその衛星を
使用せずに位置検出装置の位置を計算するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車載ナビゲーショ
ンシステムや位置探索システム等に使用して自己の位置
を検出する位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の位置検出装置としては図
６に示すようなものがあった。図６は従来の位置検出装
置の構成を示すブロック図である。図６において、１は
衛星からの信号を受信するアンテナ、１３は複数の衛星
から受信した信号の同期を取り、受信データの復調を行
う信号受信手段、１４は衛星からの受信データを用いて
位置検出装置の位置を計算し外部へ出力する位置計算手
段である。
【０００３】次に、図６を参照して、従来の位置検出装
置の動作を説明する。ＧＰＳ（Global Positioning Sys
tem)衛星を用いる場合、信号受信手段１３はアンテナ１
で受信した衛星からの信号に対する周波数変換と、その
受信信号に含まれている各衛星固有の符号（例えば、擬
似雑音符号）と位置検出装置が保有するそれに対応する
その衛星固有の符号とを掛け合わせる逆拡散処理とを行
い、更に位置検出装置と衛星との相対速度によって生じ
る、いわゆるドップラー効果による搬送波の周波数シフ
ト（周波数の延び縮み）によって残された搬送波の周波
数成分に対し同じ周波数の正弦波信号を掛け合わせるこ
とにより残されている周波数成分を除去して、データの
復調を行う。このデータには、衛星の軌道情報や送信時
刻が含まれている。
【０００４】位置計算手段１４は、信号受信手段１３か
ら各衛星の軌道情報と送信時刻を受け取って各衛星の位
置を求めることができる。また、信号受信手段１３から
各衛星固有の符号の位相（原位置からの周期的タイミン
グを表す）を受け取り、各衛星と位置検出装置との距離
を求めることができる。但し、各衛星と位置検出装置と
の距離には全衛星共通のオフセット的に生じる誤差が含
まれるので、位置検出装置の位置を求めるためには、こ
のオフセット的な誤差と位置検出装置の３次元の位置を
表すための３つの値との４つを未知数とした方程式を立
てて解を求めなければならず、そのため４つ以上の衛星
を受信して位置検出装置の３次元的位置を算出するよう
にしなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の位置検出装置では、建物などから反射した反射波や
マルチパス波（反射波と直接波とが合わさったもの）に
よって、衛星から受信した受信信号の位相が直接波のみ
による真の値より遅れてしまい、遅れた受信信号に含ま
れている衛星固有の符号等の衛星情報を使用することに
なるため、その衛星情報から求めた衛星の位置に対する
誤差が大きくなることがあるという問題があった。
【０００６】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、反射波の受信等何らかの理由で衛星
から受信した受信信号の位相が直接波の位相からずれて
しまったような場合でも、衛星と位置検出装置との間の
ドップラー効果による周波数シフトを予測することによ
り、受信信号から測定したドップラーシフト周波数と予
測したドップラーシフト周波数との差が所定の値以上の
衛星を使用せず、反射波等の影響の少ない衛星のみを使
用して高精度に位置検出装置の位置を求めることを目的
とする。
【０００７】また、本発明は、位置検出装置の速度が大
きくなりドップラーシフト周波数の予測誤差が大きくな
った場合、その速度ベクトルの大きさに応じて異常衛星
と判定するためのしきい値を変更することにより、ドッ
プラーシフト周波数の予測誤差による追尾異常衛星の誤
検出を低減して、高精度に位置検出装置の位置を求める
ことを目的とする。
【０００８】また、本発明は、信号受信手段で測定した
ドップラーシフト周波数と予測したドップラーシフト周
波数との差の大きさに応じて衛星の信頼度を評価し、位
置計算時における各衛星に対する重み付けを変更するこ
とによって、反射波による位置精度の劣化分より衛星の
配置による位置精度の向上分を大きくして、更に高精度
に位置検出装置の位置を求めることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明における位置検出
装置は、受信信号から衛星と位置検出装置の相対速度に
よるドップラーシフト周波数を測定する信号受信手段
と、受信信号を用いて位置検出装置の位置を求める位置
計算手段と、信号受信手段からの軌道情報・送信時刻及
び位置計算手段からの前回測定位置を用いて求めた衛星
の移動によるドップラーシフト周波数の値に基づき衛星
と位置検出装置の相対速度による直接波のドップラーシ
フト周波数を予測するドップラーシフト周波数予測手段
と、前記位置検出装置の静止を検出する静止判定手段
と、前記信号受信手段で測定したドップラーシフト周波
数と前記ドップラーシフト周波数予測手段で予測したド
ップラーシフト周波数とに基づき衛星に対する追尾異常
を検出して位置計算手段に知らせる異常衛星検出手段と
を備え、位置検出装置の静止中に前記信号受信手段で測
定したドップラーシフト周波数と前記ドップラーシフト
周波数予測手段で予測したドップラーシフト周波数との
差が所定の値以上になったときに、前記位置計算手段が
前記異常衛星検出手段から発生した追尾異常を受け、そ
の衛星を使用せずに位置検出装置の位置を計算するよう
にしたものである。
【００１０】本発明は、位置検出装置の静止中に、反射
波の受信等何らかの理由により衛星から受信した受信信
号の位相が直接波の位相からずれてしまったような場合
でも、衛星と位置検出装置の相対速度による直接波のド
ップラーシフト周波数を予測することにより、受信信号
から測定した反射波のドップラーシフト周波数の測定値
と予測したドップラーシフト周波数の予測値との差が所
定の値以上の衛星を使用せず、反射波等の影響の少ない
衛星のみを使用して、高精度に位置を検出しうる位置検
出装置が得られる。
【００１１】本発明における位置検出装置は、受信信号
から衛星と位置検出装置の相対速度によるドップラーシ
フト周波数を測定する信号受信手段と、受信信号を用い
て位置検出装置の位置を求める位置計算手段と、移動し
ている位置検出装置の速度ベクトルを求める速度ベクト
ル算出手段と、速度ベクトル算出手段からの速度ベクト
ルに基づき算出した位置検出装置の移動によるドップラ
ーシフト周波数を求め信号受信手段からの軌道情報・送
信時刻及び位置計算手段からの前回測定位置を用いて求
めた衛星の移動によるドップラーシフト周波数の値に加
えて衛星と位置検出装置との相対速度により生じるドッ
プラーシフト周波数の予測値を算出するドップラーシフ
ト周波数予測手段と、信号受信手段で測定したドップラ
ーシフト周波数の測定値とドップラーシフト周波数予測
手段からのドップラーシフト周波数の予測値との差が所
定の値以上となったときに衛星に対する追尾異常を検出
して前記位置計算手段に対して知らせる異常衛星検出手
段とからなり、異常衛星検出手段は速度ベクトル算出手
段からの速度ベクトルの大きさに応じて所定の値を変更
し、位置計算手段は異常衛星検出手段からの追尾異常に
基づきその衛星を使用せずに位置検出装置の位置を計算
するようにしたものである。
【００１２】本発明は、位置検出装置の速度が大きくな
りドップラーシフト周波数の予測誤差が大きくなった場
合、その速度ベクトルの大きさに応じて異常衛星と判定
するためのしきい値を変更することにより、ドップラー
シフト周波数の予測誤差による追尾異常衛星の誤検出を
低減して、高精度に位置検出装置の位置を検出しうる位
置検出装置が得られる。
【００１３】本発明における位置検出装置は、受信信号
から衛星と位置検出装置の相対速度によるドップラーシ
フト周波数を測定する信号受信手段と、受信信号を用い
て位置検出装置の位置を求める位置計算手段と、移動し
ている位置検出装置の速度ベクトルを求める速度ベクト
ル算出手段と、速度ベクトル算出手段からの速度ベクト
ルに基づき算出した位置検出装置の移動によるドップラ
ーシフト周波数を求め信号受信手段からの軌道情報・送
信時刻及び位置計算手段からの前回測定位置を用いて求
めた衛星の移動によるドップラーシフト周波数の値に加
えて衛星と位置検出装置との相対速度により生じるドッ
プラーシフト周波数の予測値を算出するドップラーシフ
ト周波数予測手段と、信号受信手段で測定したドップラ
ーシフト周波数の測定値とドップラーシフト周波数予測
手段からのドップラーシフト周波数の予測値との差の大
きさと各衛星に対する重み付けとから衛星の追尾状態の
信頼度を評価し、位置計算手段に対し衛星の信頼度を知
らせる衛星信頼性評価手段とからなり、衛星信頼性評価
手段は速度ベクトル算出手段からの速度ベクトルの大き
さに従い各衛星に対する重み付けを変更し変更した重み
付けに従い各衛星に対する信頼度を評価し、位置計算手
段が衛星信頼性評価手段からの信頼度に基づき位置検出
装置の位置を計算するようにしたものである。
【００１４】本発明は、信号受信手段で測定した衛星と
位置検出装置との相対速度によるドップラーシフト周波
数の測定値と予測したドップラーシフト周波数の予測値
との差の大きさと、各衛星に対する重み付けとにより衛
星の信頼度を評価し、位置検出装置の速度ベクトルに基
づき位置計算時の重み付けを変更することにより、反射
波による位置精度の劣化分よりも衛星の配置による位置
精度の向上分が大きくなるよう最適化するようにしたこ
とにより、更に高精度に位置検出装置の位置を検出しう
る位置検出装置が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明に
おける位置検出装置は、衛星からの信号を受信するアン
テナと、受信した信号を復調し衛星と位置検出装置の相
対速度によるドップラーシフト周波数を測定する信号受
信手段と、受信した信号を用いて位置検出装置の位置を
求める位置計算手段と、衛星と位置検出装置の相対速度
による搬送波のドップラーシフト周波数を予測するドッ
プラーシフト周波数予測手段と、位置検出装置が静止し
ていることを検出する静止判定手段と、前記信号受信手
段で測定したドップラーシフト周波数と前記ドップラー
シフト周波数予測手段で予測したドップラーシフト周波
数とに基づき衛星に対する追尾異常を検出し前記位置計
算手段に対して知らせる異常衛星検出手段とを備え、位
置検出装置の静止中に前記信号受信手段で測定したドッ
プラーシフト周波数と前記ドップラーシフト周波数予測
手段で予測したドップラーシフト周波数との差が所定の
値以上になったときに、前記位置計算手段が前記異常衛
星検出手段から発生した追尾異常を受け、その衛星を使
用せずに位置検出装置の位置を計算するようにしたもの
であり、位置検出装置の静止中に、反射波の受信等何ら
かの理由により衛星から受信した受信信号の位相が直接
波の位相からずれてしまったような場合でも、衛星と位
置検出装置との相対速度による直接波のドップラーシフ
ト周波数を予測することにより、受信信号から測定した
反射波のドップラーシフト周波数の測定値と予測したド
ップラーシフト周波数の予測値との差が所定の値以上の
衛星を使用せず、反射波等の影響の少ない衛星のみを使
用して、高精度に位置検出装置の位置を検出することが
できるという作用を有する。
【００１６】本発明の請求項２に記載の発明における位
置検出装置は、請求項１に記載の前記静止判定手段に代
え、移動している位置検出装置の速度ベクトルを求めド
ップラーシフト周波数予測手段に出力する速度ベクトル
算出手段を設け、前記ドップラーシフト周波数予測手段
は前記速度ベクトル算出手段からの速度ベクトルに基づ
き位置検出装置の移動によるドップラーシフト周波数を
求め前記信号受信手段からの軌道情報・送信時刻及び前
記位置計算手段からの前回測定位置を用いて求めた衛星
の移動によるドップラーシフト周波数の値に加えて衛星
と位置検出装置との相対速度により生じるドップラーシ
フト周波数の予測値を算出し、前記異常衛星検出手段は
位置検出装置の移動中に前記信号受信手段で測定したド
ップラーシフト周波数と前記ドップラーシフト周波数予
測手段で予測したドップラーシフト周波数との差が所定
の値以上になったときに追尾異常を発生し、前記位置計
算手段は前記異常衛星検出手段からの追尾異常に基づき
その衛星を使用せずに位置検出装置の位置を計算するよ
うにしたものであり、位置検出装置の移動中では、衛星
と位置検出装置との相対速度によるドップラーシフト周
波数の測定値と衛星と位置検出装置との相対速度による
搬送波のドップラーシフト周波数の予測値との差が、位
置検出装置の速度が大きくなることにより、所定のしき
い値より大きくなった場合、その衛星を異常衛星と判定
して使用せず、反射波等の影響の少ない他の衛星により
位置検出装置の位置を求め、ドップラーシフト周波数の
予測誤差による追尾異常衛星の誤検出を低減して、位置
検出装置の移動中においても、高精度に位置検出装置の
位置を検出することができるという作用を有する。
【００１７】本発明の請求項３に記載の発明における位
置検出装置は、衛星からの信号を受信するアンテナと、
受信した信号を復調し衛星と位置検出装置の相対速度に
よるドップラーシフト周波数を測定する信号受信手段
と、受信した信号を用いて位置検出装置の位置を求める
位置計算手段と、移動している位置検出装置の速度ベク
トルを求めドップラーシフト周波数予測手段及び異常衛
星検出手段に出力する速度ベクトル算出手段と、前記速
度ベクトル算出手段からの速度ベクトルに基づき算出し
た位置検出装置の移動によるドップラーシフト周波数を
求め前記信号受信手段からの軌道情報・送信時刻及び前
記位置計算手段からの前回測定位置を用いて求めた衛星
の移動によるドップラーシフト周波数の値に加えて衛星
と位置検出装置との相対速度により生じるドップラーシ
フト周波数の予測値を算出するドップラーシフト周波数
予測手段と、前記信号受信手段で測定したドップラーシ
フト周波数の測定値とドップラーシフト周波数予測手段
からのドップラーシフト周波数の予測値との差が所定の
値以上となったときに衛星に対する追尾異常を検出して
前記位置計算手段に対して知らせる異常衛星検出手段と
からなり、前記異常衛星検出手段は前記速度ベクトル算
出手段からの速度ベクトルの大きさに応じて前記所定の
値を変更し、前記位置計算手段は前記異常衛星検出手段
からの追尾異常に基づきその衛星を使用せずに位置検出
装置の位置を計算するようにしたものであり、位置検出
装置の速度が大きくなりドップラーシフト周波数の予測
誤差が大きくなった場合、その速度ベクトルの大きさに
応じて異常衛星と判定するためのしきい値を変更するこ
とによりその衛星の信号を使用せず、反射波等の影響の
少ない他の衛星により位置検出装置の位置を求め、ドッ
プラーシフト周波数の予測誤差による追尾異常衛星の誤
検出を低減して、更に高精度に位置検出装置の位置を検
出することができるという作用を有する。
【００１８】本発明の請求項４に記載の発明における位
置検出装置は、衛星からの信号を受信するアンテナと、
受信した信号を復調し衛星と位置検出装置の相対速度に
よるドップラーシフト周波数を測定する信号受信手段
と、受信した信号を用いて位置検出装置の位置を求める
位置計算手段と、移動している位置検出装置の速度ベク
トルを求めドップラーシフト周波数予測手段に出力する
速度ベクトル算出手段と、前記速度ベクトル算出手段か
らの速度ベクトルに基づき算出した位置検出装置の移動
によるドップラーシフト周波数を求め前記信号受信手段
からの軌道情報・送信時刻及び前記位置計算手段からの
前回測定位置を用いて求めた衛星の移動によるドップラ
ーシフト周波数の値に加えて衛星と位置検出装置との相
対速度により生じるドップラーシフト周波数の予測値を
算出するドップラーシフト周波数予測手段と、前記信号
受信手段で測定したドップラーシフト周波数の測定値と
ドップラーシフト周波数予測手段からのドップラーシフ
ト周波数の予測値との差の大きさと各衛星に対する重み
付けとから衛星の追尾状態の信頼度を評価し、前記位置
計算手段に対し衛星の信頼度を知らせる衛星信頼性評価
手段とからなり、前記位置計算手段が前記衛星信頼性評
価手段からの信頼度に基づき位置検出装置の位置を計算
するようにしたものであり、衛星と位置検出装置との相
対速度によるドップラーシフト周波数の測定値と衛星と
位置検出装置との相対速度による搬送波のドップラーシ
フト周波数の予測値との差の大きさに応じ、位置計算時
における各衛星に対する重み付けに従い衛星の信頼度を
評価し、反射波による位置精度の劣化分より衛星の配置
による位置精度の向上分を大きくして、高精度に位置検
出装置の位置を検出することができるという作用を有す
る。
【００１９】本発明の請求項５に記載の発明における位
置検出装置は、前記衛星信頼性評価手段は前記速度ベク
トル算出手段からの速度ベクトルの大きさに従い各衛星
に対する重み付けを変更し、前記信号受信手段で測定し
たドップラーシフト周波数の値とドップラーシフト周波
数予測手段からのドップラーシフト周波数の予測値との
差の大きさと変更した各衛星に対する重み付けとから衛
星の追尾状態の信頼度を評価するようにしたものであ
り、衛星と位置検出装置との相対速度によるドップラー
シフト周波数の測定値と衛星と位置検出装置との相対速
度による搬送波のドップラーシフト周波数の予測値との
差の大きさに応じて衛星の信頼度を評価し、位置検出装
置の速度ベクトルの大きさに応じて位置計算時における
各衛星に対する重み付けを変更することにより、反射波
による位置精度の劣化分よりも衛星配置による位置精度
の向上分が大きくなるように最適化するようにしたこと
により、更に高精度に位置検出装置の位置を求めること
ができるという作用を有する。
【００２０】以下、添付図面、図１乃至図５に基づき、
本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の
第１の実施の形態における位置検出装置の構成を示すブ
ロック図、図２は本発明の第２の実施の形態における位
置検出装置の構成を示すブロック図、図３は本発明の第
３の実施の形態における位置検出装置の構成を示すブロ
ック図、図４は本発明の第４の実施の形態における位置
検出装置の構成を示すブロック図、図５は位置検出装置
が静止中の周波数シフト量の計算方法を示す模式図であ
る。
【００２１】（第１の実施の形態）まず、図１を参照し
て、本発明の第１の実施の形態における位置検出装置の
構成を説明する。図１において、１は衛星からの信号を
受信するアンテナ、２は複数の衛星から受信した信号の
同期を取って受信データの復調を行い衛星と位置検出装
置との相対速度による（但し、本実施の形態では、位置
検出装置が静止しているので、衛星の移動によるドップ
ラーシフト周波数となる）受信信号のドップラーシフト
周波数を測定する信号受信手段、３は複数の衛星からの
受信データを用いて位置検出装置の位置を計算し外部へ
出力する位置計算手段、４は衛星と位置検出装置の相対
速度によるドップラーシフト周波数（搬送波の周波数シ
フト量）を予測するドップラーシフト周波数予測手段、
５は位置検出装置が静止していることを検出して異常衛
星検出手段６に出力する静止判定手段、６は信号受信手
段２で測定したドップラーシフト周波数の値とドップラ
ーシフト周波数予測手段４で求めたドップラーシフト周
波数の予測値とが所定の値以上の差（例えば、一定のし
きい値）に基づき衛星に対する追尾異常を検出して位置
計算手段３に対し追尾異常を知らせる異常衛星検出手段
である。
【００２２】次に、図１を参照して、本発明の第１の実
施の形態における位置検出装置の動作を説明する。ＧＰ
Ｓ（Global Positioning System ）衛星を用いる場合、
信号受信手段２は、アンテナ１で受信した衛星からの信
号に対する周波数変換と、その受信信号に含まれている
各衛星固有の符号（例えば、擬似雑音符号）と位置検出
装置が保有するそれに対応するその衛星固有の符号とを
掛け合わせる逆拡散処理とを行い、更に位置検出装置
（本実施の形態では静止）と衛星との相対速度によって
生じる、いわゆるドップラー効果による搬送波の周波数
シフト（周波数の延び縮み）に対し周波数シフトしたも
のと同じ周波数の正弦波を掛け合わせることによりデー
タの復調を行う。データが正しく復調されているときに
掛け合わせている正弦波の周波数が、測定されたドップ
ラーシフト周波数となる。衛星からのデータには、衛星
の軌道情報や送信時刻が含まれる。
【００２３】位置計算手段３は、信号受信手段２から各
衛星の軌道情報と送信時刻を受け取って各衛星の位置を
求め位置検出装置の位置を求めることができる。また、
信号受信手段２から各衛星固有の符号の位相（原位置か
らの周期的タイミングを表す）を受け取り、各衛星と位
置検出装置との距離を求めることができる。但し、各衛
星と位置検出装置との距離には、全衛星共通のオフセッ
ト的に生じる誤差が含まれるので、位置検出装置の位置
を求めるためには、この全衛星共通のオフセット的な誤
差と位置検出装置の３次元の位置を表すための３つの値
との４つを未知数とした方程式を立てて解を求めなけれ
ばならず、そのため４つ以上の衛星を受信して位置検出
装置の３次元位置を算出する必要がある。ドップラーシ
フト周波数予測手段４は、信号受信手段２からの衛星の
軌道情報および送信時刻と、この位置検出装置が前回測
定した位置を位置計算手段３から入力して衛星と位置検
出装置の相対速度によって生じるドップラーシフト周波
数を求める。
【００２４】ここで、図４を参照して、本実施の形態に
おけるドップラーシフト周波数の算出方法を説明する。
図４に示すように、衛星の進行方向に対する速度をＶ
０、衛星と位置検出装置とを結ぶ線と衛星の進行方向と
がなす角をθ１とすると、ドップラーシフト周波数ｆdo
p は次の式（１）から算出することができる。 ｆdop ＝ｆｃ・Ｖ０cos θ１／（ｃ − Ｖ０cos θ１）・・・・（１） ｆdop ： ドップラーシフト周波数 ｆｃ ： 搬送波周波数 ｃ ： 光速
【００２５】図１に戻り、静止判定手段５は、速度セン
サや加速度センサを用いて、位置検出装置が静止中か否
かを検出する。静止している場合、実際に位置検出装置
と衛星との相対速度によって生じる搬送波のドップラー
シフト周波数は、ドップラーシフト周波数予測手段４で
求めた衛星と位置検出装置の相対速度によって生じるド
ップラーシフト周波数の予測値と一致し、信号受信手段
２で測定したドップラーシフト周波数もほぼ同じ値とな
るはずである。しかし、図４に示すような反射波を受信
した場合には、そのドップラーシフト周波数はｆdop ´
となり、その値は次の式（２）から算出されるものとな
る。
【００２６】 ｆdop ´＝−ｆｃ・Ｖ０cos θ２／（ｃ＋Ｖ０cos θ２）・・・・（２） ｆdop ´： 信号受信手段２で測定したドップラーシフ
ト周波数 ｆc ： 搬送波周波数 ｃ ： 光速 このドップラーシフト周波数ｆdop ´は、ドップラーシ
フト周波数予測手段４で求めたドップラーシフト周波数
ｆdop と明らかに異なるものとなる。このとき、電波の
伝播距離も衛星と位置検出装置との実際の距離よりも長
くなり、それに応じて位置計算手段３で求める位置検出
装置の位置の誤差も大きくなってしまい、位置検出装置
の信頼性が大きく低下することになる。
【００２７】そこで、異常衛星検出手段６は、信号受信
手段２で測定したドップラーシフト周波数の値とドップ
ラーシフト周波数予測手段４で求めたドップラーシフト
周波数の予測値とが所定の値（例えば、しきい値）以上
の差があるときに、その衛星の追尾状態が異常であると
判断して位置計算手段３に知らせ、位置計算手段３は異
常衛星検出手段６で追尾異常と判断した衛星を使用せず
に位置検出装置の位置を計算することにより、位置検出
装置の静止中においてその位置を高精度に求めることが
できる。
【００２８】（第２の実施の形態）次に、図２を参照し
て、本発明の第２の実施の形態における位置検出装置の
構成を説明する。図２において、１は衛星からの信号を
受信するアンテナ、２は複数の衛星から受信した信号の
同期を取って受信データの復調を行い、衛星と位置検出
装置の相対速度による受信信号のドップラーシフト周波
数を測定する信号受信手段、３は複数の衛星からの受信
データを用いて位置検出装置の位置を計算し外部へ出力
する位置計算手段、７は移動している位置検出装置の速
度ベクトルを求め、ドップラーシフト周波数予測手段８
に出力する速度ベクトル算出手段である。
【００２９】また、８は速度ベクトル算出手段７からの
速度ベクトルに基づき算出した位置検出装置の移動によ
るドップラーシフト周波数を求め信号受信手段２からの
軌道情報・送信時刻及び前記位置計算手段３からの前回
測定位置を用いて求めた衛星の移動によるドップラーシ
フト周波数（搬送波の周波数シフト量）の値に加えて衛
星と位置検出装置との相対速度により生じるドップラー
シフト周波数の予測値を算出するドップラーシフト周波
数予測手段、９は信号受信手段２で測定した衛星と位置
検出装置の相対速度によるドップラーシフト周波数の値
とドップラーシフト周波数予測手段８で求めたドップラ
ーシフト周波数の予測値との間に所定の値以上の差（例
えば、所定のしきい値）が生じたときに衛星に対する追
尾異常を検出して位置計算手段３に対し追尾異常を知ら
せる異常衛星検出手段である。
【００３０】次に、図２を参照して、本発明の第２の実
施の形態における位置検出装置の動作を説明する。本実
施の形態における位置検出装置の動作につき、上記第１
の実施の形態における位置検出装置の動作と同様のもの
については再度の説明を省略する。まず、ドップラーシ
フト周波数予測手段８は、位置検出装置における速度セ
ンサと方位センサ等から成る速度ベクトル算出手段７か
ら位置検出装置の速度及び方位の情報である速度ベクト
ルを受け取って位置検出装置の移動によるドップラーシ
フト周波数を求め、信号受信手段２からの軌道情報・送
信時刻及び位置計算手段３からの前回測定位置を用いて
衛星の移動によるドップラーシフト周波数の値を求めて
それに加えることにより、衛星と位置検出装置との相対
速度によって生じるドップラーシフト周波数の予測値を
算出する。
【００３１】そこで、異常衛星検出手段９は、信号受信
手段２で測定したドップラーシフト周波数の測定値とド
ップラーシフト周波数予測手段８から求めたドップラー
シフト周波数の予測値とが所定の値（所定のしきい値）
以上の差があるときには、その衛星の追尾状態が異常で
あると判断して位置計算手段３に知らせ、位置計算手段
３は、異常衛星検出手段９で異常と判断された衛星を使
用せずに位置検出装置の位置を計算することにより、位
置検出装置が移動中であっても高精度にその位置を求め
ることができる。
【００３２】（第３の実施の形態）次に、図３を参照し
て、本発明の第３の実施の形態における位置検出装置の
構成を説明する。図３において、１は衛星からの信号を
受信するアンテナ、２は複数の衛星から受信した信号の
同期を取って受信データの復調を行い衛星と位置検出装
置の相対速度による受信信号のドップラーシフト周波数
を測定する信号受信手段、３は複数の衛星からの受信デ
ータを用いて位置検出装置の位置を計算し外部へ出力す
る位置計算手段、７は移動している位置検出装置の速度
ベクトルを求めドップラーシフト周波数予測手段８及び
異常衛星検出手段１０に出力する速度ベクトル算出手段
である。
【００３３】また、８は速度ベクトル算出手段７からの
速度ベクトルに基づき算出した位置検出装置の移動によ
るドップラーシフト周波数を求め信号受信手段２からの
軌道情報・送信時刻及び前記位置計算手段３からの前回
測定位置を用いて求めた衛星の移動によるドップラーシ
フト周波数（搬送波の周波数シフト量）の値に加えて衛
星と位置検出装置との相対速度により生じるドップラー
シフト周波数の予測値を算出するドップラーシフト周波
数予測手段、１０は信号受信手段２で測定したドップラ
ーシフト周波数の測定値とドップラーシフト周波数予測
手段８で求めたドップラーシフト周波数の予測値との間
に所定の値（例えば、所定のしきい値）以上の差が生じ
たときに衛星に対する追尾異常を検出して位置計算手段
３に対し追尾異常を知らせる異常衛星検出手段であり、
追尾異常とする所定の値を速度ベクトル算出手段からの
速度ベクトルの大きさに応じて変更するようにしたもの
である。
【００３４】次に、図３を参照して、本発明の第３の実
施の形態における位置検出装置の動作を説明する。本実
施の形態における位置検出装置の動作につき、上記第２
の実施の形態における位置検出装置の動作と同様のもの
については再度の説明を省略する。まず、速度ベクトル
算出手段７の構成要素である位置検出装置の速度センサ
や方位センサの誤差が常に一定であると仮定すると、ド
ップラーシフト周波数予測手段８で求める位置検出装置
の移動によるドップラーシフト周波数の誤差は位置検出
装置の速度に比例して大きくなる。従って、例えば、異
常衛星検出手段１０が異常衛星と判定するための所定の
値が一定であると、位置検出装置の速度が大きくなるほ
どドップラーシフト周波数の予測値との間の誤差が大き
くなり、誤検出が起こり易くなる。そこで、本実施の形
態では、速度ベクトルの大きさに応じて異常衛星と判定
するための所定の値を変更することにより、ドップラー
シフト周波数の予測誤差による誤検出が低減する。
【００３５】（第４の実施の形態）次に、図４を参照し
て、本発明の第４の実施の形態における位置検出装置の
構成を説明する。図４において、１は衛星からの信号を
受信するアンテナ、２は複数の衛星から受信した信号の
同期を取って受信データの復調を行い衛星と位置検出装
置の相対速度による受信信号のドップラーシフト周波数
を測定する信号受信手段、１１は複数の衛星からの受信
データを用い衛星信頼性評価手段１２からの各衛星の追
尾状態の信頼度に基づき位置検出装置の位置を計算し外
部へ出力する位置計算手段、７は移動している位置検出
装置の速度ベクトルを求めドップラーシフト周波数予測
手段８に出力する速度ベクトル算出手段である。
【００３６】また、８は速度ベクトル算出手段７からの
速度ベクトルに基づき算出した位置検出装置の移動によ
るドップラーシフト周波数を求め信号受信手段２からの
軌道情報・送信時刻及び前記位置計算手段３からの前回
測定位置を用いて求めた衛星の移動によるドップラーシ
フト周波数（搬送波の周波数シフト量）の値に加えて衛
星と位置検出装置との相対速度により生じるドップラー
シフト周波数の予測値を算出するドップラーシフト周波
数予測手段、１２は位置検出装置の位置計算時における
各衛星に対する重み付けに従い、信号受信手段２からの
衛星と位置検出装置の相対速度によるドップラーシフト
周波数の測定値とドップラーシフト周波数予測手段８か
らのドップラーシフト周波数の予測値との差の大きさか
ら衛星に対する追尾状態の信頼性を評価して位置計算手
段１１に対しその信頼度を知らせる衛星信頼性評価手段
である。また、衛星信頼性評価手段１２は速度ベクトル
算出手段７からの速度ベクトルを受けて、その大きさに
基づき信頼度を変更するようにしてもよい。
【００３７】次に、図４を参照して、本発明の第４の実
施の形態における位置検出装置の動作を説明する。本実
施の形態における位置検出装置の動作につき、上記第３
の実施の形態における位置検出装置の動作と同様のもの
については再度の説明を省略する。まず、衛星信頼性評
価手段１２は信号受信手段２で現在測定した衛星と位置
検出装置の相対速度によるドップラーシフト周波数とド
ップラーシフト周波数予測手段８において予測したドッ
プラーシフト周波数との差の大きさに応じて受信した衛
星に対する追尾状態の信頼性を評価し、その信頼度を位
置計算手段１１へ知らせる。
【００３８】位置計算手段１１は、衛星信頼性評価手段
１２からの各衛星の追尾状態の信頼度に基づき、反射波
による位置精度の劣化分よりも位置計算時における衛星
配置による位置精度の向上分が大きくなるように、それ
ら各信号による位置検出装置の位置計算時における重み
付け（影響度）を変更して、位置検出装置の位置が高精
度に求められる。また、衛星信頼性評価手段１２が速度
ベクトル算出手段７からの速度ベクトルの大きさに従
い、各衛星に対する追尾状態の信頼性を評価する信頼度
をを変更することによって、更に位置検出装置の位置を
高精度に求めることんできる。
【００３９】
【発明の効果】本発明の請求項１に記載の発明は、以上
のように構成し、特に、位置検出装置の静止中に、反射
波の受信等何らかの理由により衛星から受信した受信信
号の位相が直接波の位相からずれてしまったような場合
でも、衛星と位置検出装置の相対速度による直接波のド
ップラーシフト周波数を予測することにより、受信信号
から測定した反射波のドップラーシフト周波数の測定値
と予測したドップラーシフト周波数の予測値との差が所
定の値以上になった衛星を使用せず、反射波等の影響の
少ない衛星のみを使用して、高精度に位置検出装置の位
置を検出することができる。
【００４０】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
以上のように構成し、特に、位置検出装置の移動中で
は、衛星と位置検出装置の相対速度によるドップラーシ
フト周波数の測定値と衛星と位置検出装置との相対速度
による搬送波のドップラーシフト周波数の予測値との差
が、位置検出装置の速度が大きくなることにより所定の
しきい値より大きくなった場合、その衛星を異常衛星と
判定して使用せず、反射波等の影響の少ない他の衛星に
より位置検出装置の位置を求めることにより、ドップラ
ーシフト周波数の予測誤差による追尾異常衛星の誤検出
を低減して、位置検出装置の移動中においても、高精度
に位置検出装置の位置を検出することができる。
【００４１】また、本発明の請求項３に記載の発明は、
以上のように構成し、特に、位置検出装置の速度が大き
くなりドップラーシフト周波数の予測誤差が大きくなっ
た場合、その速度ベクトルの大きさに応じて異常衛星と
判定するためのしきい値を変更することにより、ドップ
ラーシフト周波数の予測誤差による追尾異常衛星の誤検
出を低減して、更に高精度に位置検出装置の位置を検出
することができる。
【００４２】また、本発明の請求項４に記載の発明は、
以上のように構成し、特に、衛星と位置検出装置の相対
速度によるドップラーシフト周波数の測定値と衛星と位
置検出装置との相対速度による搬送波のドップラーシフ
ト周波数の予測値との差の大きさに応じ、位置計算時に
おける各衛星に対する重み付けに従い衛星の信頼度を評
価し、反射波による位置精度の劣化分より衛星の配置に
よる位置精度の向上分を大きくして、高精度に位置検出
装置の位置を検出することができる。
【００４３】また、本発明の請求項５に記載の発明は、
以上のように構成し、特に、衛星と位置検出装置の相対
速度によるドップラーシフト周波数の測定値と衛星と位
置検出装置との相対速度による搬送波のドップラーシフ
ト周波数の予測値との差の大きさに応じて衛星の信頼度
を評価し、位置検出装置の速度ベクトルの大きさに応じ
て位置計算時における各衛星に対する重み付けを変更す
ることにより、反射波による位置精度の劣化分よりも衛
星配置による位置精度の向上分が大きくなるように最適
化するようにしたことにより、更に高精度に位置検出装
置の位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における位置検出装
置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２の実施の形態における位置検出装
置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の第３の実施の形態における位置検出装
置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第４の実施の形態における位置検出装
置の構成を示すブロック図
【図５】位置検出装置が静止中の周波数シフト量の計算
方法を示す模式図本発明の実施の形態１における位置検
出装置の構成図
【図６】従来の位置検出装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ アンテナ ２、１３ 信号受信手段 ３、１１、１４ 位置計算手段 ４、８ ドップラーシフト周波数予測手段 ５ 静止判定手段 ６、９、１０ 異常衛星検出手段 ７ 速度ベクトル算出手段 １２ 衛星信頼性評価手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】衛星からの信号を受信するアンテナと、受
    信した信号を復調し衛星と位置検出装置の相対速度によ
    るドップラーシフト周波数を測定する信号受信手段と、
    受信した信号を用いて位置検出装置の位置を求める位置
    計算手段と、衛星と位置検出装置の相対速度による搬送
    波のドップラーシフト周波数を予測するドップラーシフ
    ト周波数予測手段と、位置検出装置が静止していること
    を検出する静止判定手段と、前記信号受信手段で測定し
    たドップラーシフト周波数と前記ドップラーシフト周波
    数予測手段で予測したドップラーシフト周波数とに基づ
    き衛星に対する追尾異常を検出し前記位置計算手段に対
    して知らせる異常衛星検出手段とを備え、位置検出装置
    の静止中に前記信号受信手段で測定したドップラーシフ
    ト周波数と前記ドップラーシフト周波数予測手段で予測
    したドップラーシフト周波数との差が所定の値以上にな
    ったときに、前記位置計算手段が前記異常衛星検出手段
    から発生した追尾異常を受け、その衛星を使用せずに位
    置検出装置の位置を計算するようにした位置検出装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の前記静止判定手段に代
    え、移動している位置検出装置の速度ベクトルを求めド
    ップラーシフト周波数予測手段に出力する速度ベクトル
    算出手段を設け、前記ドップラーシフト周波数予測手段
    は前記速度ベクトル算出手段からの速度ベクトルに基づ
    き位置検出装置の移動によるドップラーシフト周波数を
    求め前記信号受信手段からの軌道情報・送信時刻及び前
    記位置計算手段からの前回測定位置を用いて求めた衛星
    の移動によるドップラーシフト周波数の値に加えて衛星
    と位置検出装置との相対速度により生じるドップラーシ
    フト周波数の予測値を算出し、前記異常衛星検出手段は
    位置検出装置の移動中に前記信号受信手段で測定したド
    ップラーシフト周波数と前記ドップラーシフト周波数予
    測手段で予測したドップラーシフト周波数との差が所定
    の値以上になったときに追尾異常を発生し、前記位置計
    算手段は前記異常衛星検出手段からの追尾異常に基づき
    その衛星を使用せずに位置検出装置の位置を計算するよ
    うにしたことを特徴とする請求項１記載の位置検出装
    置。
  3. 【請求項３】衛星からの信号を受信するアンテナと、受
    信した信号を復調し衛星と位置検出装置の相対速度によ
    るドップラーシフト周波数を測定する信号受信手段と、
    受信した信号を用いて位置検出装置の位置を求める位置
    計算手段と、移動している位置検出装置の速度ベクトル
    を求めドップラーシフト周波数予測手段及び異常衛星検
    出手段に出力する速度ベクトル算出手段と、前記速度ベ
    クトル算出手段からの速度ベクトルに基づき算出した位
    置検出装置の移動によるドップラーシフト周波数を求め
    前記信号受信手段からの軌道情報・送信時刻及び前記位
    置計算手段からの前回測定位置を用いて求めた衛星の移
    動によるドップラーシフト周波数の値に加えて衛星と位
    置検出装置との相対速度により生じるドップラーシフト
    周波数の予測値を算出するドップラーシフト周波数予測
    手段と、前記信号受信手段で測定したドップラーシフト
    周波数の測定値とドップラーシフト周波数予測手段から
    のドップラーシフト周波数の予測値との差が所定の値以
    上となったときに衛星に対する追尾異常を検出して前記
    位置計算手段に対して知らせる異常衛星検出手段とから
    なり、前記異常衛星検出手段は前記速度ベクトル算出手
    段からの速度ベクトルの大きさに応じて前記所定の値を
    変更し、前記位置計算手段は前記異常衛星検出手段から
    の追尾異常に基づきその衛星を使用せずに位置検出装置
    の位置を計算するようにしたことを特徴とする位置検出
    装置。
  4. 【請求項４】衛星からの信号を受信するアンテナと、受
    信した信号を復調し衛星と位置検出装置の相対速度によ
    るドップラーシフト周波数を測定する信号受信手段と、
    受信した信号を用いて位置検出装置の位置を求める位置
    計算手段と、移動している位置検出装置の速度ベクトル
    を求めドップラーシフト周波数予測手段に出力する速度
    ベクトル算出手段と、前記速度ベクトル算出手段からの
    速度ベクトルに基づき位置検出装置の移動によるドップ
    ラーシフト周波数を求め前記信号受信手段からの軌道情
    報・送信時刻及び前記位置計算手段からの前回測定位置
    を用いて求めた衛星の移動によるドップラーシフト周波
    数の値に加えて衛星と位置検出装置との相対速度により
    生じるドップラーシフト周波数の予測値を算出するドッ
    プラーシフト周波数予測手段と、前記信号受信手段で測
    定したドップラーシフト周波数の測定値とドップラーシ
    フト周波数予測手段からのドップラーシフト周波数の予
    測値との差の大きさと各衛星に対する重み付けとから衛
    星の追尾状態の信頼度を評価し、前記位置計算手段に対
    し衛星の信頼度を知らせる衛星信頼性評価手段とからな
    り、前記位置計算手段が前記衛星信頼性評価手段からの
    信頼度に基づき位置検出装置の位置を計算するようにし
    たことを特徴とする位置検出装置。
  5. 【請求項５】前記衛星信頼性評価手段は前記速度ベクト
    ル算出手段からの速度ベクトルの大きさに従い各衛星に
    対する重み付けを変更し、前記信号受信手段で測定した
    ドップラーシフト周波数の値とドップラーシフト周波数
    予測手段からのドップラーシフト周波数の予測値との差
    の大きさと変更した各衛星に対する重み付けとから衛星
    の追尾状態の信頼度を評価するようにしたことを特徴と
    する位置検出装置。
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