JPH112673A - Carrier-phase relative position measuring instrument and its program recording medium - Google Patents

Carrier-phase relative position measuring instrument and its program recording medium

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JPH112673A
JPH112673A JP15510497A JP15510497A JPH112673A JP H112673 A JPH112673 A JP H112673A JP 15510497 A JP15510497 A JP 15510497A JP 15510497 A JP15510497 A JP 15510497A JP H112673 A JPH112673 A JP H112673A
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JP
Japan
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candidate
carrier phase
residual
candidate positions
positions
Prior art date
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Pending
Application number
JP15510497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Itani
健二 井澗
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Furuno Electric Co Ltd
Original Assignee
Furuno Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carrier-phase relative position measuring instrument which can output measured results in an early stage when the instrument makes relative position measurement based on the carrier phase of a signal transmitted from a geodetic satellite by shortening the initialization performed for deciding an integer bias. SOLUTION: A carrier-phase relative position measuring instrument sets the intersections between carrier phase position lines P1-B with P2-B as candidate positions and finds the residues from carrier phase position lines S1-b at each candidate position. At the same time, the instrument extracts the candidate positions at which the residues did not exceed, for example, a 1/5 cycle over a prescribed period of time and uses the average value of the positions as a position measured value. In addition, the instrument decides a correct candidate position by comparing the residual pattern of the candidate positions left as a result of the screening with the residual pattern of the candidate positions by simulation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は測位用衛星から送
信される信号を受信して、受信点の測位を行う測位装置
に関し、特にキャリア位相を用いた相対測位による測位
装置およびそのプログラム記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning device that receives a signal transmitted from a positioning satellite and performs positioning of a receiving point, and more particularly to a positioning device based on relative positioning using a carrier phase and a program recording medium therefor. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、GPSにおいては、単独測位
では得られないような高い測位精度が要求される場合に
は、一般に相対測位が行われる。
2. Description of the Related Art Conventionally, relative positioning is generally performed in GPS when high positioning accuracy that cannot be obtained by single positioning is required.

【0003】相対測位には、従来より、(1) C/Aコー
ドを利用する方式、(2) C/Aコードをキャリア位相で
平滑したデータを用いる方式、(3) キャリア位相を直接
利用する方式、があった。
Conventionally, relative positioning uses (1) a method using a C / A code, (2) a method using data obtained by smoothing a C / A code with a carrier phase, and (3) a direct use of a carrier phase. There was a formula.

【0004】(1) の方式は、既知点に設けられている基
地局で単独測位を行って、その測位結果と既知点とのず
れから、各衛星のC/Aコード位相の誤差を求め、これ
を放送し、移動局でC/Aコードの誤差情報を用いて相
対測位を行うものであり、測位精度は5〜10mであ
る。(2) の方式は、C/Aコード位相のばらつきを抑え
るために、一定周期でC/Aコード位相とキャリア位相
を観測するとともに、前回に求めた平均化されたC/A
コード位相を、前回と今回に観測したキャリア位相の変
化量で補正(外挿)し、この補正したC/Aコード位相
と今回の観測によるC/Aコード位相との加重平均をと
ることによって、C/Aコードをキャリア位相で平滑す
るものであり、50cm程度の測位精度が得られる。
(3) の方式は、基地局と移動局の観測値から得られるキ
ャリアの二重位相差により測位演算を行うものであり5
cm程度の測位精度が得られる。
In the method of (1), a base station provided at a known point performs independent positioning, and an error in the C / A code phase of each satellite is obtained from a difference between the positioning result and the known point. This is broadcast and the mobile station performs relative positioning using the error information of the C / A code, and the positioning accuracy is 5 to 10 m. In the method (2), the C / A code phase and the carrier phase are observed at a fixed period in order to suppress the variation of the C / A code phase, and the averaged C / A obtained last time is used.
The code phase is corrected (extrapolated) by the amount of change in the carrier phase observed last time and this time, and a weighted average of the corrected C / A code phase and the C / A code phase obtained this time is obtained. The C / A code is smoothed by the carrier phase, and a positioning accuracy of about 50 cm can be obtained.
The method of (3) performs a positioning operation based on a double phase difference between carriers obtained from observation values of the base station and the mobile station.
A positioning accuracy of about cm is obtained.

【0005】それぞれの相対測位方式には一長一短があ
るが、5cm程度の測位精度が要求される用途では(3)
のキャリア位相を直接利用する方式を採用することにな
る。ところが、移動体においてこのようなキャリア位相
による相対測位を行う場合には、OTF (On The Fly c
alibration) と呼ばれるキャリア位相の整数バイアスを
求めるための初期化処理が必要である。
[0005] Each of the relative positioning methods has advantages and disadvantages, but for applications requiring positioning accuracy of about 5 cm (3)
Will be adopted. However, when performing relative positioning based on such a carrier phase in a mobile object, OTF (On The Flyc
alibration), which is an initialization process for obtaining an integer bias of the carrier phase.

【0006】整数バイアスを決定するのに用いられてい
る一般的な方法は、正解の整数バイアスを仮定し、その
整数値の前後1〜5サイクル程度の整数バイアスで得ら
れる各候補位置のそれぞれについて残差を求め、それら
のうち残差が最小となる候補位置を選びだし、それを正
解とするものである。
A general method used to determine an integer bias is to assume a correct integer bias, and for each candidate position obtained by an integer bias of about 1 to 5 cycles before and after the integer value. Residuals are obtained, candidate positions where the residuals are minimized are selected from the residuals, and the candidate positions are determined as correct answers.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
初期化処理を行う際、ノイズの影響などによって、残差
が偶然に最小となる候補位置が生じる場合があるので、
一定時間をかけて観測を継続し、平均化などの統計的手
法を用いてノイズによる影響を受けないようにする必要
がある。そのために従来は15〜30分程度観測を継続
して、多数の候補位置のうち残差が最小となる候補位置
を最終的に選びだすようにしていた。したがって電源投
入後15〜30分経過するまでは測位結果が得られず、
受信点を固定したまま、ただ待つしかなく、測量作業等
を開始することはできなかった。この初期化処理を短縮
する方法として、GPSでは1575.42MHzであ
るL1帯と1227.6MHzであるL2帯の2波の両
方についてキャリア位相を抽出し、その差の周波数(ビ
ート周波数)における位相差を求めることによって、一
定範囲内の候補位置の数を減らして、初期化処理に要す
る時間を短縮化しようとするものもあった。
However, when such an initialization process is performed, there is a case where a candidate position where the residual is minimized accidentally occurs due to the influence of noise or the like.
It is necessary to continue the observation over a certain period of time and use a statistical method such as averaging so as not to be affected by noise. Therefore, conventionally, observation has been continued for about 15 to 30 minutes to finally select a candidate position having the minimum residual among a large number of candidate positions. Therefore, the positioning result cannot be obtained until 15 to 30 minutes have passed since the power was turned on.
With the receiving point fixed, there was no choice but to wait, and surveying work could not be started. As a method of shortening this initialization processing, the carrier phase is extracted from both the L1 band of 1575.42 MHz and the L2 band of 1227.6 MHz in GPS, and the phase difference at the frequency (beat frequency) of the difference is extracted. In some cases, the number of candidate positions within a certain range is reduced to obtain a shorter time required for the initialization process.

【0008】この発明の目的は、初期化処理を短縮化し
て、早期に相対測位の結果を出力できるようにしたキャ
リア位相相対測位装置およびそのプログラム記録媒体を
提供することにある。
[0008] It is an object of the present invention to provide a carrier phase relative positioning device and a program recording medium thereof, in which the initialization process can be shortened and the result of relative positioning can be output early.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の測位
用衛星からの信号を受信し、コード位相、キャリア位
相、航法データをそれぞれ抽出し、基準とする衛星と複
数の候補位置決定用衛星との位置関係により定まるキャ
リア位相位置線を求めるとともに、受信点の推定位置の
近傍を通るキャリア位相位置線の整数バイアスを仮定
し、その前後数サイクルに対応するキャリア位相位置線
の交点に相当する候補位置を求め、各候補位置の近傍を
通る他のキャリア位相位置線に対する各候補位置の残差
を求めてキャリア位相相対測位を行うものにおいて、請
求項1および請求項4に記載のとおり、前記残差が所定
時間に亘って所定サイクルを超えない候補位置または前
記残差の変化率が所定値を超えない候補位置を抽出し、
それらの候補位置の平均値を受信点の現在位置として求
める。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention receives signals from a plurality of positioning satellites, extracts a code phase, a carrier phase, and navigation data, respectively, and uses a reference satellite and a plurality of candidate position determining satellites. The carrier phase position line determined by the positional relationship with the position is determined, and the carrier phase position line passing near the estimated position of the reception point is assumed to have an integer bias, and corresponds to the intersection of the carrier phase position lines corresponding to several cycles before and after the carrier phase position line. According to claim 1 and claim 4, wherein a candidate position is obtained and a carrier phase relative positioning is performed by obtaining a residual of each candidate position with respect to another carrier phase position line passing near each candidate position. Extracting a candidate position where the residual does not exceed a predetermined cycle over a predetermined time or a candidate position where the rate of change of the residual does not exceed a predetermined value,
The average value of the candidate positions is obtained as the current position of the reception point.

【0010】また請求項2および請求項5に記載のとお
り、前記残差が所定サイクルを超えた候補位置から順次
捨てる処理を繰り返して、残った候補位置が所定数以下
になったときの候補位置の位置関係のパターンを求め、
前記受信点の推定位置またはその近傍を正解位置と仮定
して、その前後数サイクルに対応する候補位置を求め、
各候補位置の残差を受信点と各測位用衛星との位置関係
から逆算して、時間経過にともなって残差が所定サイク
ルを超える候補位置を捨てる処理を繰り返して、残る候
補位置が所定数以下になるときの候補位置の位置関係の
パターンを求め、前記両パターンの比較により前記正解
位置と仮定した候補位置に対応する観測による候補位置
を正解の整数バイアスとして求める。
According to a second aspect of the present invention, a process of repeatedly discarding the candidate positions sequentially from the candidate position in which the residual exceeds a predetermined cycle is repeated when the remaining candidate positions become equal to or smaller than a predetermined number. Find the positional relationship pattern of
Assuming the estimated position of the reception point or its vicinity as the correct position, determine candidate positions corresponding to several cycles before and after the position,
The residual of each candidate position is calculated backward from the positional relationship between the receiving point and each positioning satellite, and the process of discarding candidate positions whose residual exceeds a predetermined cycle over time is repeated, and the number of remaining candidate positions becomes a predetermined number. A pattern of the positional relationship between the candidate positions when the following condition is satisfied is obtained, and a candidate position obtained by observation corresponding to the candidate position assumed to be the correct position is obtained as a correct integer bias by comparing the two patterns.

【0011】また、請求項3および6に記載のとおり、
前記残差の変化率が最も小さい候補位置を正解の整数バ
イアスとして求める。
Further, as described in claims 3 and 6,
A candidate position having the smallest change rate of the residual is obtained as a correct integer bias.

【0012】先ず、請求項1および4に記載の構成によ
る作用について次に説明する。図2は或る基準衛星Bと
候補位置決定用の或る衛星P1,P2とによって定まる
キャリア位相位置線(P1−B),(P2−B)および
基準衛星Bと残差チェック用の或る衛星S1とによって
定まるキャリア位相位置線(S1−B)の例を示す図で
ある。同図において(P1−B)0 は基準衛星Bと候補
位置決定用衛星P1による仮定した整数バイアスの位置
線、(P2−B)0 は基準衛星Bと候補位置決定用衛星
P2による仮定した整数バイアスの位置線であり、それ
ぞれその前後数サイクル分の位置線を引いて、その交点
をそれぞれ候補位置とする。そして、ここでは位置線
(P1−B)と(P2−B)との交点と、それぞれの交
点の近傍を通る位置線(S1−B)との距離(ずれ)が
残差であり、図中では幾つかの候補位置について残差を
太線で示している。Oで示す位置は仮定した整数バイア
スに対応する候補位置であり、ここでは残差を0として
いる。この図2に示した状態から一定時間が経過する
と、各衛星の移動に伴ってキャリア位相位置線が変位す
る。その際、衛星の位置関係が変化しても受信点の真の
位置は当然に変化しない。また、衛星の位置関係の変化
によってキャリア位相位置線が平行移動するわけでもな
いので、各キャリア位相位置線は真の位置を中心として
回転することになる。
First, the operation of the configuration according to the first and fourth aspects will be described. FIG. 2 shows carrier phase position lines (P1-B) and (P2-B) determined by a certain reference satellite B and certain satellites P1 and P2 for determining a candidate position, and a reference satellite B and a certain one for residual error checking. It is a figure showing an example of a carrier phase position line (S1-B) determined by satellite S1. In the figure, (P1-B) 0 is a position line of the integer bias assumed by the reference satellite B and the candidate position determining satellite P1, and (P2-B) 0 is an assumed integer by the reference satellite B and the candidate position determining satellite P2. It is a position line of the bias, and a position line for several cycles before and after the bias line is drawn, and its intersection is set as a candidate position. In this case, the distance (deviation) between the intersection of the position lines (P1-B) and (P2-B) and the position line (S1-B) passing in the vicinity of each intersection is the residual error. , Residuals are indicated by thick lines for some candidate positions. The position indicated by O is a candidate position corresponding to the assumed integer bias, and here the residual is 0. When a certain period of time has elapsed from the state shown in FIG. 2, the carrier phase position line is displaced as each satellite moves. At this time, the true position of the receiving point does not naturally change even if the positional relationship between the satellites changes. In addition, since the carrier phase position line does not necessarily move in parallel due to the change in the positional relationship between the satellites, each carrier phase position line rotates around the true position.

【0013】図3はOを真の位置とした場合の、図2に
示した状態から一定時間経過後の各キャリア位相位置線
と残差の例を示す図、図4は図3に示した状態から更に
一定時間経過後の各キャリア位相位置線と残差の例を示
す図である。図5は6つの候補位置についての残差の時
間変化の観測結果を示す図であり、図6はシミュレーシ
ョンによる6つの候補位置の残差の時間変化の例を示す
図である。また、図7は図6に示したシミュレーション
を行った際の6つの候補位置と各キャリア位相位置線と
の関係を示す図である。図7において位置線(P1−
B)と(P2−B)との交点が候補位置であり、これら
の候補位置から位置線(S1−B)に下ろした垂線が残
差である。図5および図6において縦軸は残差、横軸は
経過時間(秒)である。一般に残差は0〜0.5の値を
採り、正解でない候補位置の残差は、キャリア位相位置
線の回転にともなって0〜0.5の範囲で増減する。し
たがって正解の候補位置でない残差は、いずれ所定サイ
クル(たとえば1/5サイクル)を超えることになる。
これに対して、正解の候補位置の残差は0.5サイクル
未満の或る値(たとえば1/5サイクル)におさまり、
時間が経過しても、その値を超えることはない。そして
真の位置から遠い候補位置ほど残差の変化が速いため、
早期に所定サイクル(1/5サイクル)を超える。従っ
て残差が所定サイクル(たとえば1/5サイクル)を超
えた候補点を捨てる処理(以下この処理を「振るい落と
し」という。)を一定時間行うことにより、真の位置か
ら遠い候補点ほど早く捨てられる確率が高く、真の位置
に近い候補点ほど残っている確率が高くなる。そこで、
この振るい落とし処理を一定時間行った後に、残った候
補位置の平均値を求めれば、真の位置に近い高精度な測
位結果が得られることになる。図5に示した観測結果に
よれば、振るい落とし処理の開始直後、残差が1/5=
0.2サイクルを超える候補位置(2) 、(3) 、(5) がま
ず捨てられ、その後約121秒経過した時点で候補位置
(6) の残差が0.2を超えるため、その候補位置(6) が
捨てられる。この時点で候補位置(1) と(4) が残ること
になる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of each carrier phase position line and a residual after a lapse of a predetermined time from the state shown in FIG. 2 when O is a true position, and FIG. 4 is a diagram shown in FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of each carrier phase position line and a residual after a lapse of a fixed time from the state. FIG. 5 is a diagram illustrating an observation result of a temporal change of a residual at six candidate positions, and FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a temporal change of a residual of the six candidate positions by simulation. FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between six candidate positions and each carrier phase position line when the simulation illustrated in FIG. 6 is performed. In FIG. 7, the position line (P1-
The intersection of (B) and (P2-B) is the candidate position, and the perpendicular drawn from these candidate positions to the position line (S1-B) is the residual. 5 and 6, the vertical axis represents the residual, and the horizontal axis represents the elapsed time (second). Generally, the residual takes a value of 0 to 0.5, and the residual at a candidate position that is not the correct answer increases or decreases in the range of 0 to 0.5 as the carrier phase position line rotates. Therefore, the residual that is not a correct candidate position will eventually exceed a predetermined cycle (for example, 1/5 cycle).
On the other hand, the residual of the correct candidate position falls to a certain value of less than 0.5 cycle (for example, 1/5 cycle), and
It does not exceed that value over time. And the candidate position far from the true position changes the residual faster, so
Exceeds the predetermined cycle (1/5 cycle) early. Therefore, by performing a process for discarding candidate points whose residuals exceed a predetermined cycle (for example, 1/5 cycle) (hereinafter, this process is referred to as “shaking off”) for a predetermined time, candidate points farther from the true position are discarded earlier. The probability that the candidate point is closer to the true position is higher. Therefore,
If the average value of the remaining candidate positions is obtained after performing the shaking-off process for a certain period of time, a highly accurate positioning result close to the true position can be obtained. According to the observation result shown in FIG. 5, immediately after the start of the shaking-off process, the residual is 1/5 =
Candidate positions (2), (3), and (5) exceeding 0.2 cycles are discarded first, and after approximately 121 seconds, the candidate positions
Since the residual of (6) exceeds 0.2, the candidate position (6) is discarded. At this point, candidate positions (1) and (4) remain.

【0014】また、このように、真の位置から遠い候補
位置である程、残差の変化が速い(残差の変化率が大き
い)ため、残差の変化率が所定値を超える候補位置を捨
てる処理(以下この処理も「振るい落とし」という。)
を一定時間行うことによって、真の位置から遠い候補位
置ほど早期に捨てられる確率が高くなる。そこで、この
振るい落とし処理を一定時間行った後に、残った候補位
置の平均値を求めれば、真の位置に近い高精度な測位結
果が得られることになる。
Further, as the candidate position is farther from the true position, the change in the residual is faster (the change rate of the residual is large). Discarding process (hereinafter this process is also referred to as "shaking off")
Is performed for a predetermined time, the probability that a candidate position farther from the true position is discarded earlier is increased. Therefore, if the average value of the remaining candidate positions is obtained after performing the shaking-off process for a certain period of time, a highly accurate positioning result close to the true position can be obtained.

【0015】なお、説明の都合上、図2〜図4では2次
元について表しているので、2つの候補位置決定用衛星
P1,P2と基準衛星Bとによる候補位置は2次元平面
に分布しているが、実際には3つの候補位置決定用衛星
P1,P2,P3と基準衛星Bとによる候補位置は3次
元空間に分布している。また、図2〜図4に示した例で
は、1組の残差チェック用キャリア位相位置線を示した
ので、各候補位置の残差はそれぞれ1つずつの値を採る
が、残差チェック用衛星Siが複数である場合、その数
だけ各候補位置の残差が求まることになる。
For convenience of explanation, FIGS. 2 to 4 show two dimensions, so that the candidate positions of the two candidate position determining satellites P1 and P2 and the reference satellite B are distributed on a two-dimensional plane. However, actually, the candidate positions of the three candidate position determining satellites P1, P2, and P3 and the reference satellite B are distributed in a three-dimensional space. Also, in the examples shown in FIGS. 2 to 4, one set of carrier phase position lines for residual check is shown, so that each residual at each candidate position takes one value. When there are a plurality of satellites Si, the residual of each candidate position is obtained by the number.

【0016】なお、日本測地学会編著新訂版GPS−人
工衛星による精密測位システム−(1989.11.15 社団法
人 日本測量協会発行)のp156〜p157の整数値
バイアスの処理の段落で、候補位置(格子点)は衛星の
運動と共に真の解を不動点として空間内を回転するだけ
の充分な時間観測を続け、最小二乗法的にデータ処理を
すれば、未知点の位置と整数値バイアスとを同時に決定
できる旨が記述されているが、ここで述べられているの
は、複数の候補位置を仮定し、観測を継続するとともに
各候補位置のそれぞれについて残差を求め、それらのう
ち残差が最小となる候補位置を統計的に選びだすことに
ついてであって、本願発明の「振るい落とし」に関する
ものではない。
In the paragraph of the processing of integer-valued biases from p156 to p157 of the new revised edition GPS-accurate positioning system by satellite-edited by the Geodetic Society of Japan (November 15, 1989, issued by the Japan Surveying Association), candidate positions (grid The point) continues observation for a time sufficient to rotate in space with the true solution as a fixed point along with the movement of the satellite, and if data processing is performed by the least square method, the position of the unknown point and the integer value bias can be simultaneously Although it is described that the decision can be made, what is stated here is that a plurality of candidate positions are assumed, observation is continued, residuals are obtained for each candidate position, and the residual This is for statistically selecting candidate positions, and is not related to “shaking off” of the present invention.

【0017】次に、請求項2および5に記載の構成によ
る作用について説明する。図2〜図4に示したような各
候補位置は観測によって求められるものであるので、こ
れらの候補位置を直接的に逆算することはできないが、
各測位用衛星および受信点の位置関係は他の情報から単
独測位によってある程度の精度で既にわかっているの
で、これから受信点付近におけるキャリア位相位置線を
仮定して、シミュレーション用の候補位置を定め、図6
に示したように各候補位置の残差を逆算し、その変化を
シミュレーションすることは可能である。但し、どうい
う順に候補位置が振るい落とされるかが問題なのではな
く、振るい落としによってある程度にまで少なくなった
候補位置の位置関係がどういうパターンになるかが重要
となる。そこで、ある時点からシミュレーションを開始
して、残差がたとえば1/5サイクルを超えた候補位置
を順次捨てていき、たとえば候補位置が3個以下にまで
減少したときの、その残った候補位置の位置関係のパタ
ーンを予測する。
Next, the operation of the configuration according to the second and fifth aspects will be described. Since the candidate positions as shown in FIGS. 2 to 4 are obtained by observation, these candidate positions cannot be directly back calculated.
Since the positional relationship between each positioning satellite and the receiving point is already known to a certain degree of accuracy from other information by single positioning, a candidate position for simulation is determined from now on, assuming a carrier phase position line near the receiving point, FIG.
It is possible to back-calculate the residual of each candidate position and simulate the change as shown in FIG. However, it does not matter in what order the candidate positions are shaken off, but it is important what kind of pattern the positional relationship of the candidate positions reduced to some extent by the shake-off. Therefore, the simulation is started from a certain point of time, and the candidate positions whose residuals exceed, for example, 1/5 cycle are sequentially discarded. For example, when the number of candidate positions decreases to three or less, the remaining candidate positions are reduced. Predict the pattern of the positional relationship.

【0018】たとえば図8に示すようにP10,P11,P
20で示す3つの候補位置が残った場合、この3つのうち
何れかが正解の候補位置であることは明らかであるが、
これだけの情報では正解を決定できない。一方、piiが
正解だと仮定してシミュレーションを行い、候補位置が
3つ残る時点での、3つの候補位置のパターンを求めた
結果が図9に示すようになった場合、図8に示した観測
による候補位置の位置関係のパターンと図9に示したシ
ミュレーションによる候補位置の位置関係のパターンと
を比較して、図8におけるP10が正解の候補位置(整数
バイアス)であると決定する。
For example, as shown in FIG.
When three candidate positions indicated by 20 remain, it is clear that any of the three candidate positions is the correct candidate position,
With just this information, the correct answer cannot be determined. On the other hand, when a simulation was performed assuming that pii was the correct answer, and the pattern of the three candidate positions at the time when three candidate positions remained remained as shown in FIG. By comparing the pattern of the positional relationship of the candidate positions by observation with the pattern of the positional relationship of the candidate positions by the simulation shown in FIG. 9, P10 in FIG. 8 is determined to be the correct candidate position (integer bias).

【0019】なお、約2万m遠方の衛星から見て数m〜
数100m程度離れた地点間の距離は相対的に非常に小
さなものであり、数m〜数100m程度異なった受信点
で観測を行った場合でも、所定数にまで上記振るい落と
しを行ったときの候補位置の残るパターン(整数バイア
スの値ではなく、残った候補位置の位置関係)は同じ結
果となる。したがって、受信点付近におけるシミュレー
ション用のキャリア位相位置線を仮定して、その前後数
サイクルに対応する候補位置を定めてシミュレーション
すればよく、単独測位による測位精度が低くても、その
ことは問題とはならない。
In addition, when viewed from a satellite at a distance of about 20,000 m,
The distance between points separated by about several hundred meters is relatively very small, and even when observations are made at different reception points by several meters to several hundred meters, the above-mentioned shaking-off to a predetermined number is performed. The remaining pattern of the candidate positions (not the value of the integer bias but the positional relationship of the remaining candidate positions) has the same result. Therefore, assuming a carrier phase position line for simulation in the vicinity of the reception point, it is only necessary to determine candidate positions corresponding to several cycles before and after the simulation, and perform simulation even if the positioning accuracy by single positioning is low. Not be.

【0020】次に、請求項3および6に記載の構成によ
る作用について説明する。上述したように、真の位置か
ら遠い候補位置である程、残差の変化が速い(残差の変
化率が大きい)、という関係から、逆に残差の変化率が
最も小さい候補位置を正解の候補位置(整数バイアス)
と見なすことができる。この方法により正解の候補位置
を抽出すれば、たとえば残差の値にのみ基づいて抽出す
る場合に比べて、より早期に正解の候補位置を抽出でき
る。たとえば図5に示した例において、候補位置(1) は
当然であるが、候補位置(2) も長時間にわたって1/5
サイクル以内におさまっている。しかし、残差の変化率
をみれば、候補位置(2) は(1) より大きいため、(1) を
正解の候補位置として抽出できる。
Next, the operation of the configuration according to the third and sixth aspects will be described. As described above, the candidate position having the smallest change rate of the residual is correctly determined from the relationship that the change in the residual is faster (the change rate of the residual is larger) as the candidate position is farther from the true position. Candidate position (integer bias)
Can be considered. If the correct candidate position is extracted by this method, the correct candidate position can be extracted earlier as compared with the case of extracting based on only the residual value, for example. For example, in the example shown in FIG. 5, the candidate position (1) is natural, but the candidate position (2) is also 1/5
Within a cycle. However, looking at the rate of change of the residual, the candidate position (2) is larger than (1), so that (1) can be extracted as the correct candidate position.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1の実施形態
であるキャリア位相相対測位装置の構成を示す図であ
り、(A)は基地局の構成、(B)は移動局の構成を示
す。基地局は(A)に示すようにGPSアンテナ1、G
PS受信機2、データ送信機3およびデータ送信用アン
テナ4とから構成する。ここでGPS受信機2は、単独
測位を行ってその測位結果と基地局の既知の位置データ
とから、各衛星のC/Aコード位相の誤差を求めるとと
もに、GPSアンテナ1から各衛星までの距離(キャリ
ア位相)情報を求める。データ送信機3はこれらの情報
をコード化してデータ送信用アンテナ4から所定のサー
ビスエリア内に放送する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a carrier phase relative positioning apparatus according to a first embodiment of the present invention, wherein (A) is a configuration of a base station, and (B) is a configuration of a mobile station. Is shown. The base station receives the GPS antenna 1, G as shown in FIG.
It comprises a PS receiver 2, a data transmitter 3, and a data transmission antenna 4. Here, the GPS receiver 2 performs the independent positioning, obtains the C / A code phase error of each satellite from the positioning result and the known position data of the base station, and determines the distance from the GPS antenna 1 to each satellite. (Carrier phase) information is obtained. The data transmitter 3 encodes the information and broadcasts it from the data transmission antenna 4 to a predetermined service area.

【0022】一方、移動局は(B)に示す構成からな
り、GPSアンテナ11は複数の衛星からの信号を受け
て、L1帯増幅回路12はこれを増幅し、ミキサ回路1
4はこの信号と局部発振回路13による信号とをミキシ
ングして中間周波信号に変換する。中間周波増幅回路1
5はこれを増幅し、サンプラ16はこれを所定周期でサ
ンプリングし、ADコンバータ17はその値をディジタ
ルデータに変換する。一方、データ受信機19はデータ
受信用アンテナ18により上記基地局から放送されたデ
ータを受信する。CPU21はROM22に予め書き込
んだプログラムを実行して相対測位を行う。RAM23
はそのプログラムの実行に際してワーキングエリアとし
て用いる。またCPU21は相対測位を行う際、インタ
フェース20を介してデータ受信機19による受信デー
タを読み取る。またCPU21は測位結果をインタフェ
ース24を介して外部へ出力する。
On the other hand, the mobile station has the configuration shown in FIG. 2B. The GPS antenna 11 receives signals from a plurality of satellites, and the L1 band amplifier circuit 12 amplifies the signal, and the mixer circuit 1
4 mixes this signal with the signal from the local oscillation circuit 13 and converts it into an intermediate frequency signal. Intermediate frequency amplifier circuit 1
5 amplifies this, sampler 16 samples it at a predetermined period, and AD converter 17 converts the value into digital data. On the other hand, the data receiver 19 receives data broadcast from the base station by the data receiving antenna 18. The CPU 21 executes a program previously written in the ROM 22 to perform relative positioning. RAM 23
Is used as a working area when executing the program. When performing relative positioning, the CPU 21 reads data received by the data receiver 19 via the interface 20. The CPU 21 outputs the positioning result to the outside via the interface 24.

【0023】図10および図11は図1に示したCPU
21の処理手順を示すフローチャートである。図10に
示すように、まず衛星からの受信信号よりC/Aコード
位相、キャリア位相および航法データをそれぞれ抽出し
て単独測位を行う。整数バイアス決定開始時(すなわち
整数バイアス決定中ではなく、決定後でもない時)に
は、続いてキャリア位相位置線を定めるための基準とす
る衛星(基準衛星B)を選定する。たとえば受信可能な
衛星のうち最も仰角の大きな衛星に決める。続いて3つ
の候補位置決定用衛星P1,P2,P3を選定する。た
とえばGDOP(Geometorical Dilution of Precisio
n)が最大となる組み合わせの3つの衛星を選定するこ
とによって測位精度をなるべく高くする。その他の受信
可能な衛星Si(S1,S2・・・)を残差チェック用
衛星として選定する。受信部が8チャンネル分であっ
て、8つ以上の衛星が視野内に存在する場合、残差チェ
ック用衛星はS1,S2,S3,S4の4つとなる。そ
の後、基地局より受信した各C/Aコード位相の誤差分
の候補を行い、且つC/Aコード位相をキャリア位相で
平滑することによって1m精度で受信点の位置を決定す
る。そして、その決定した位置の最近傍を通るキャリア
位相位置線(P1−B),(P2−B),(P3−B)
の3つについてそれぞれ整数バイアスを仮定する。因み
に小数部はキャリア位相の測定値である。そして、仮定
した整数バイアスの前後5サイクルに対応する候補位置
を求める。これらの候補位置は11本のキャリア位相位
置線の3次元で交わる交点であるから11×11×11
=1331点求めることになる。
FIGS. 10 and 11 show the CPU shown in FIG.
21 is a flowchart illustrating a processing procedure of a first embodiment. As shown in FIG. 10, first, a C / A code phase, a carrier phase, and navigation data are respectively extracted from a received signal from a satellite to perform independent positioning. At the start of the determination of the integer bias (that is, when the integer bias is not being determined or has not been determined), a satellite (reference satellite B) to be used as a reference for determining a carrier phase position line is subsequently selected. For example, the satellite having the largest elevation angle is determined among the receivable satellites. Subsequently, three candidate position determination satellites P1, P2, and P3 are selected. For example, GDOP (Geometorical Dilution of Precisio)
The positioning accuracy is made as high as possible by selecting the three satellites of the combination that maximizes n). The other receivable satellites Si (S1, S2,...) Are selected as residual check satellites. If the receiving unit is for eight channels and there are eight or more satellites in the field of view, there are four residual check satellites S1, S2, S3, and S4. Thereafter, a candidate for an error of each C / A code phase received from the base station is performed, and the C / A code phase is smoothed by the carrier phase to determine the position of the reception point with 1 m accuracy. Then, the carrier phase position lines (P1-B), (P2-B), (P3-B) passing through the nearest neighborhood of the determined position.
For each of the three, an integer bias is assumed. Incidentally, the decimal part is a measured value of the carrier phase. Then, candidate positions corresponding to five cycles before and after the assumed integer bias are obtained. Since these candidate positions are the intersections of the three carrier phase position lines in three dimensions, 11 × 11 × 11
= 1331 points will be obtained.

【0024】続いて図11に示すように、各候補位置の
近傍を通るキャリア位相位置線(Si−B){(S1−
B),(S2−B)・・・}との残差を算出する。そし
て残差が1/5サイクルを超えている候補位置を捨て
る。すなわち、その候補位置については以降の残差チェ
ックは行わないように設定する。以上の処理を3分経過
するまで繰り返し行う。たとえば毎秒各候補位置の残差
を算出して、残差が1/5サイクルを超えたものから順
次捨てる処理を繰り返す。
Subsequently, as shown in FIG. 11, a carrier phase position line (Si-B) {(S1-
B), (S2-B)...} Are calculated. Then, the candidate position where the residual exceeds 1/5 cycle is discarded. That is, the candidate position is set so that the subsequent residual check is not performed. The above processing is repeated until three minutes have elapsed. For example, a process of calculating the residual of each candidate position every second and sequentially discarding the residual from a position exceeding 1/5 cycle is repeated.

【0025】なお、残差チェック用衛星Siが複数であ
る場合、その数だけ各候補位置の残差を求め、1つの候
補位置における複数の残差のうち1つでも1/5サイク
ルを超える場合には、その候補位置を捨てる。
In the case where there are a plurality of residual error checking satellites Si, the residuals of each candidate position are obtained by the number of the satellites Si, and at least one of the plural residuals at one candidate position exceeds 1/5 cycle. , The candidate position is discarded.

【0026】3分を経過した後に残っている(まだ捨て
られていない)候補位置の数が10以下になった場合、
その残っている候補位置の算術平均値を受信点の位置と
して求め、これを出力する。3分を経過するまでは、ま
たは3分を経過しても残っている候補位置の数が10以
下でない場合には、受信信号からコード位相、キャリア
位相、航法データの抽出を行うとともに、上記振るい落
としを繰り返し行う。
If the number of candidate positions remaining (not yet discarded) after three minutes has passed becomes 10 or less,
The arithmetic mean value of the remaining candidate positions is obtained as the position of the receiving point, and this is output. Until three minutes have passed, or if the number of candidate positions remaining after three minutes is not less than 10, code phase, carrier phase, and navigation data are extracted from the received signal, and Repeat dropping.

【0027】以上の方法によりL1帯の信号のみを利用
して3分という短い時間で可能な限りの高精度な測位結
果が得られる。もちろん、本願発明は1周波数のみを利
用したものに限られず、前述した2周波を利用したもの
にも利用できる。すなわち1つの基準衛星Bと3つの候
補位置決定用衛星P1,P2,P3とのそれぞれの2周
波のビート周波数における位相差を求め、それらの3組
の位相位置線の交点を候補位置とし、同様にして振るい
落としを行えばよい。
According to the above method, a positioning result as high as possible can be obtained in a short time of 3 minutes by using only the L1 band signal. Of course, the present invention is not limited to one using only one frequency, but can also be used with one using two frequencies described above. That is, the phase difference between two reference beat frequencies of one reference satellite B and three candidate position determining satellites P1, P2, and P3 is determined, and the intersection of the three sets of phase position lines is determined as a candidate position. And shake it off.

【0028】図12は第2の実施形態に係るCPUの処
理手順を示すフローチャートである。この実施形態にお
いて、処理の開始から候補位置を求めるまでの処理内容
は図10に示したものと同様であり、図12はそれに続
く処理内容を示すものである。まず各候補位置の近傍を
通るキャリア位相位置線(Si−B){(S1−B),
(S2−B)・・・}との残差を算出する。そして前回
に求めた、または前回までに求めた各候補位置の残差と
今回に求めた残差とから、一定時間当たりにどれだけ残
差が変化したかを示す残差の変化率を求める。これは図
5または図6に示した残差変化曲線の傾きに相当し、た
とえば1分程度時間の異なった2点での残差の差分を残
差の変化率として求めるか、または最小2乗法で残差の
変化の傾きを求める。そして、残差の変化率が所定値を
超える候補位置を捨てる。すなわち、その候補位置につ
いては以降の残差チェックは行わないように設定する。
以上の処理を3分経過するまで繰り返し行う。たとえば
毎秒各候補位置の残差の変化率を算出して、それが0.
002サイクル/秒を超えたものから順次捨てる処理を
繰り返す。図5に示した例では(6) ,(5) ,(4) などの
残差の変化率の大きな候補位置を捨てる。
FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of the CPU according to the second embodiment. In this embodiment, the processing contents from the start of the processing to obtaining the candidate position are the same as those shown in FIG. 10, and FIG. 12 shows the processing contents subsequent thereto. First, a carrier phase position line (Si-B) {(S1-B) passing near each candidate position,
(S2-B)... The residual with respect to} is calculated. Then, from the residuals of the candidate positions obtained previously or up to the previous time and the residuals obtained this time, a residual change rate indicating how much the residual has changed per fixed time is obtained. This corresponds to the slope of the residual change curve shown in FIG. 5 or FIG. 6. For example, the difference between the residuals at two different points for about one minute is obtained as the residual change rate, or the least squares method. Is used to determine the slope of the change in the residual. Then, candidate positions whose change rate of the residual exceeds a predetermined value are discarded. That is, the candidate position is set so that the subsequent residual check is not performed.
The above processing is repeated until three minutes have elapsed. For example, the rate of change of the residual at each candidate position is calculated every second,
The process of sequentially discarding the data exceeding 002 cycles / sec is repeated. In the example shown in FIG. 5, candidate positions having a large residual change rate, such as (6), (5), and (4), are discarded.

【0029】3分を経過した後に残っている(まだ捨て
られていない)候補位置の数が10以下になった場合、
その残っている候補位置の算術平均値を受信点の位置と
して求め、これを出力する。以上の方法によってもL1
帯の信号のみを利用して短い時間で可能な限りの高精度
な測位結果が得られる。
If the number of candidate positions remaining (not yet discarded) after three minutes has passed becomes 10 or less,
The arithmetic mean value of the remaining candidate positions is obtained as the position of the receiving point, and this is output. By the above method, L1
A highly accurate positioning result can be obtained in a short time using only the band signal.

【0030】図13および図14は第3の実施形態に係
るCPUの処理手順を示すフローチャートである。図1
3に示すように、まず衛星からの受信信号からC/Aコ
ード位相、キャリア位相および航法データをそれぞれ抽
出して単独測位を行う。整数バイアス決定開始時(整数
バイアス決定中ではなく、決定後でもない時)には、続
いてキャリア位相位置線を定めるための基準とする衛星
(基準衛星B)、3つの候補位置決定用衛星P1,P
2,P3、残差チェック用衛星Si(S1,S2・・
・)をそれぞれ選定する。その後、C/Aコード位相を
キャリア位相で平滑することによって1m精度で受信点
の位置Lを決定する。そして、その決定した位置Lの最
近傍を通るキャリア位相位置線(P1−B),(P2−
B),(P3−B)の3つについてそれぞれ整数バイア
スを仮定し、その前後5サイクルに対応する候補位置を
求める。これらの候補位置は11本のキャリア位相位置
線の3次元で交わる交点であるから11×11×11=
1331点求めることになる。ここまでの処理は第1の
実施形態で示したものと同様である。その後、上記位置
Lに相当する整数バイアスを正解と仮定したシミュレー
ション用キャリア位相位置線の前後5サイクルに対応す
るシミュレーション用候補位置を求める。従ってこのシ
ミュレーション候補位置も1331点求めることにな
る。
FIGS. 13 and 14 are flowcharts showing the processing procedure of the CPU according to the third embodiment. FIG.
As shown in FIG. 3, first, a C / A code phase, a carrier phase, and navigation data are respectively extracted from a received signal from a satellite to perform independent positioning. At the start of the determination of the integer bias (when the integer bias is not being determined or not after the determination), the satellites serving as references for determining the carrier phase position line (reference satellite B) and the three candidate position determining satellites P1 , P
2, P3, satellite for checking residual error Si (S1, S2 ...
・)). Then, the position L of the receiving point is determined with 1 m accuracy by smoothing the C / A code phase with the carrier phase. Then, the carrier phase position lines (P1-B) and (P2-B) passing through the nearest neighborhood of the determined position L
B) and (P3-B) are each assumed to have an integer bias, and candidate positions corresponding to five cycles before and after that are determined. Since these candidate positions are three-dimensional intersections of 11 carrier phase position lines, 11 × 11 × 11 =
1331 points will be obtained. The processing up to this point is the same as that shown in the first embodiment. Thereafter, simulation candidate positions corresponding to five cycles before and after the simulation carrier phase position line assuming that the integer bias corresponding to the position L is the correct answer are obtained. Therefore, 1331 simulation candidate positions are also obtained.

【0031】続いて図14に示すように、観測による各
候補位置の近傍を通るキャリア位相位置線(Si−B)
との残差を算出する。そして残差が1/5サイクルを超
える候補位置を捨てる。一方、各シミュレーション用候
補位置を通るキャリア位相位置線(Si−B)′との残
差を算出し、残差が1/5サイクルを超えるシミュレー
ション用候補位置を捨てる。以上の処理を観測による候
補位置の残り数が3以下になるまでおよびシミュレーシ
ョン用候補位置の残り数が3以下になるまで繰り返し行
う。いずれの残り数も3以下となれば、それらの残って
いる観測による候補位置とシミュレーション用候補位置
の相対的対応(パターンマッチング)をとり、シミュレ
ーション用基準候補位置に対応する観測による候補位置
の整数バイアスを正解とし、これに測定による小数部と
を合わせて受信点の測位値を求め、これを出力する。
Subsequently, as shown in FIG. 14, a carrier phase position line (Si-B) passing near each candidate position by observation.
Is calculated. Then, the candidate position whose residual exceeds 1/5 cycle is discarded. On the other hand, the residual with respect to the carrier phase position line (Si-B) 'passing through each simulation candidate position is calculated, and the simulation candidate position whose residual exceeds 1/5 cycle is discarded. The above processing is repeated until the remaining number of candidate positions obtained by observation becomes 3 or less and the remaining number of simulation candidate positions becomes 3 or less. If any of the remaining numbers becomes 3 or less, a relative correspondence (pattern matching) between the candidate positions based on the remaining observations and the simulation candidate positions is obtained, and an integer of the candidate positions based on the observation corresponding to the simulation reference candidate positions. The bias is assumed to be the correct answer, and the measured value of the receiving point is obtained by adding this to the decimal part obtained by the measurement, and this is output.

【0032】たとえば観測による残った3つの候補位置
が図8に示すような関係となり、シミュレーションによ
る残った3つの候補位置が図9に示すような関係となっ
た場合、シミュレーション用基準候補位置Piiに相当す
る観測による候補位置はP10であるので、(P1−B)
1 と位置線(P2−B)0 との交点を正解の候補位置す
なわち正しい整数バイアスとする。位相差の小数部は測
定によって既に求まっているので、これにより、L1帯
の1波長である19cm以下の精度で測位結果を出力す
る。たとえば小数部の分解能が1/4であれば、約5c
mの精度で測位結果を得る。
For example, when the three remaining candidate positions obtained by the observation have the relationship shown in FIG. 8 and the three remaining candidate positions obtained by the simulation have the relationship shown in FIG. Since the candidate position corresponding to the observation is P10, (P1-B)
The intersection between 1 and the position line (P2-B) 0 is determined as a correct candidate position, that is, a correct integer bias. Since the decimal part of the phase difference has already been determined by measurement, the positioning result is output with an accuracy of 19 cm or less, which is one wavelength in the L1 band. For example, if the resolution of the decimal part is 1/4, about 5c
A positioning result is obtained with an accuracy of m.

【0033】なお、パターンマッチングを行う場合、候
補位置の数は必ずしも同一である必要はなく、たとえば
観測による候補位置の残っている数が4、シミュレーシ
ョンによる候補位置の残っている数が3であってもよ
く、パターンマッチングが可能となった時点で、残って
いる観測による候補位置のパターンとシミュレーション
用候補位置のパターンとのマッチングをとればよい。
When performing pattern matching, the number of candidate positions does not necessarily have to be the same. For example, the number of remaining candidate positions by observation is four, and the number of remaining candidate positions by simulation is three. Alternatively, when the pattern matching becomes possible, the pattern of the candidate position based on the remaining observations may be matched with the pattern of the simulation candidate position.

【0034】次に、第4の実施形態に係るCPUの処理
手順をフローチャートとして図15に示す。この実施形
態において、処理の開始から候補位置を求めるまでの処
理内容は図10に示したものと同様であり、図15はそ
れに続く処理内容である。
Next, a processing procedure of the CPU according to the fourth embodiment is shown as a flowchart in FIG. In this embodiment, the processing contents from the start of the processing to obtaining the candidate position are the same as those shown in FIG. 10, and FIG. 15 shows the processing contents subsequent thereto.

【0035】この例では、まず各候補位置の近傍を通る
キャリア位相位置線(Si−B){(S1−B),(S
2−B)・・・}との残差を算出する。そして残差が1
/5サイクルを超えている候補位置を捨てる。すなわ
ち、その候補位置については以降の残差の変化率の算出
および残差チェックは行わないように設定する。また、
第2の実施形態の場合と同様に、前回に求めた、または
前回までに求めた各候補位置の残差と今回に求めた残差
とから、一定時間当たりにどれだけ残差が変化したかを
示す残差の変化率を求める。以上の処理を候補位置が1
点になるか、10分が経過するまで繰り返し行う。10
分が経過すれば、そのときに残っている各候補位置につ
いて、残差の変化率が最も小さい候補位置に相当する整
数バイアスを正解とする。また、10分が経過するまで
に候補位置が1点になれば、その候補位置に相当する整
数バイアスを正解とする。そして、測定による小数部と
合わせて受信点の測位値を求め、これを出力する。
In this example, first, the carrier phase position line (Si-B) {(S1-B), (S1-B) passing near each candidate position
2-B)... And calculating the residual. And the residual is 1
Discard candidate positions beyond / 5 cycle. That is, the candidate position is set so that the calculation of the rate of change of the residual and the residual check are not performed thereafter. Also,
As in the case of the second embodiment, how much the residual has changed per fixed time from the residual of each candidate position obtained previously or previously and the residual obtained this time. Is calculated. In the above processing, the candidate position is 1
Repeat until point or 10 minutes have elapsed. 10
If the minutes elapse, the integer bias corresponding to the candidate position having the smallest change rate of the residual is determined as the correct answer for each candidate position remaining at that time. If the candidate position becomes one point by the elapse of 10 minutes, an integer bias corresponding to the candidate position is determined as a correct answer. Then, the measured value of the receiving point is obtained together with the decimal part by the measurement, and this is output.

【0036】以上に示した各実施形態はそれぞれ単独で
実施可能であるが、これらを共に実施することも可能で
ある。たとえば、候補位置の数が1331点から10点
にまで振るい落とした時点で第1・第2の実施形態を適
用して候補位置の平均位置を測位値として出力し、その
後、3〜4点にまで候補位置をしぼった時点で第3の実
施形態を適用してパターンマッチングを行い、確度の高
い整数バイアスを求めるようにしてもよい。また、さら
に、残差の変化率が最も小さい候補位置を抽出する、と
いう第4の実施形態を、候補位置の振るい落とし処理の
全般の過程で適用してもよい。この場合、候補位置が3
〜4点または10点にしぼられる前に、残差の変化率が
最も小さい候補位置が抽出できれば、その時点で測位値
を出力すればよい。
Each of the embodiments described above can be implemented alone, but they can also be implemented together. For example, when the number of candidate positions falls from 1331 points to 10 points, the first and second embodiments are applied to output the average position of the candidate positions as a positioning value, and then to 3 to 4 points. The pattern matching may be performed by applying the third embodiment when the candidate positions are squeezed up to, and an integer bias with high accuracy may be obtained. Further, the fourth embodiment of extracting the candidate position having the smallest change rate of the residual may be applied in the entire process of the shaking-off process of the candidate position. In this case, the candidate position is 3
If it is possible to extract a candidate position having the smallest change rate of the residual before the number of points is reduced to 4 or 10 points, the positioning value may be output at that time.

【0037】[0037]

【発明の効果】請求項1および4に記載の発明によれ
ば、残差が所定サイクルを超える候補位置または、残差
の変化率が所定値を超える候補位置を捨てる処理を一定
時間行った時点で、すなわち1つの正解の候補位置を決
定する前の早い時点で真の位置に近い高精度な測位結果
が得られることになる。
According to the first and fourth aspects of the present invention, when a process for discarding a candidate position in which the residual exceeds a predetermined cycle or a candidate position in which the rate of change of the residual exceeds a predetermined value is performed for a predetermined time, In other words, a high-precision positioning result close to the true position can be obtained at an early point in time before the determination of one correct candidate position.

【0038】請求項2および5に記載の発明によれば、
残差が所定サイクルを超える候補位置を捨てる処理を継
続して、所定数にまで減少した時点で、すなわち残差の
最も小さい候補位置を見つけ出す前に、正解の整数バイ
アスが求められるため、早期に高精度な測位結果が得ら
れることになる。
According to the second and fifth aspects of the present invention,
The process of discarding candidate positions whose residuals exceed a predetermined cycle is continued, and when the number decreases to a predetermined number, that is, before finding the candidate position with the smallest residual, a correct integer bias of the correct answer is obtained. Highly accurate positioning results will be obtained.

【0039】請求項3および6に記載の発明によれば、
残差の変化率が最も小さい候補位置が抽出できた時点で
正解の整数バイアスが求められるため、早期に高精度な
測位結果が得られることになる。
According to the third and sixth aspects of the present invention,
Since the correct integer bias is obtained at the time when the candidate position with the smallest change rate of the residual can be extracted, a highly accurate positioning result can be obtained early.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施形態に係るキャリア位相相対測
位装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a carrier phase relative positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】複数の候補位置と残差の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a plurality of candidate positions and residuals.

【図3】複数の候補位置と残差の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a plurality of candidate positions and residuals.

【図4】複数の候補位置と残差の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a plurality of candidate positions and residuals.

【図5】観測による残差の時間変化の例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a temporal change of a residual due to observation.

【図6】シミュレーションによる残差の時間変化の例を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a temporal change of a residual by simulation.

【図7】図5および図6に対応する各候補位置と残差の
例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of each candidate position and residual corresponding to FIGS. 5 and 6;

【図8】観測による残った3つの候補位置の関係を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between three candidate positions remaining by observation.

【図9】シミュレーションによる残った3つの候補位置
のパターンを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing patterns of three remaining candidate positions obtained by simulation.

【図10】第1の実施形態に係るキャリア位相相対測位
装置におけるCPUの処理手順を示すフローチャートで
ある。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing procedure of a CPU in the carrier phase relative positioning device according to the first embodiment.

【図11】図10に続く処理手順を示すフローチャート
である。
FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure following FIG. 10;

【図12】第2の実施形態に係るキャリア位相相対測位
装置におけるCPUの処理手順を示すフローチャートで
ある。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing procedure of a CPU in the carrier phase relative positioning device according to the second embodiment.

【図13】第3の実施形態に係るキャリア位相相対測位
装置におけるCPUの処理手順を示すフローチャートで
ある。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a processing procedure of a CPU in the carrier phase relative positioning device according to the third embodiment.

【図14】図13に続く処理手順を示すフローチャート
である。
FIG. 14 is a flowchart showing a processing procedure following FIG. 13;

【図15】第4の実施形態に係るキャリア位相相対測位
装置におけるCPUの処理手順を示すフローチャートで
ある。
FIG. 15 is a flowchart illustrating a processing procedure of a CPU in the carrier phase relative positioning apparatus according to the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11−GPSアンテナ 4−データ送信用アンテナ 18−データ受信用アンテナ 1,11-GPS antenna 4-Data transmission antenna 18-Data reception antenna

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の測位用衛星からの信号を受信し、
コード位相、キャリア位相、航法データをそれぞれ抽出
する手段と、 基準とする衛星と複数の候補位置決定用衛星との位置関
係により定まるキャリア位相位置線を求めるとともに、
受信点の推定位置の近傍を通るキャリア位相位置線の整
数バイアスを仮定し、その前後数サイクルに対応するキ
ャリア位相位置線の交点に相当する候補位置を求め、各
候補位置の近傍を通る他のキャリア位相位置線に対する
各候補位置の残差を求める手段とを備えたキャリア位相
相対測位装置において、 前記残差が所定時間に亘って所定サイクルを超えない候
補位置または前記残差の変化率が所定値を超えない候補
位置を抽出し、それらの候補位置の平均値を受信点の現
在位置として求める手段を設けたことを特徴とするキャ
リア位相相対測位装置。
1. Receiving signals from a plurality of positioning satellites,
A means for extracting the code phase, carrier phase, and navigation data, respectively, and a carrier phase position line determined by a positional relationship between a reference satellite and a plurality of candidate position determining satellites,
Assuming an integer bias of the carrier phase position line passing in the vicinity of the estimated position of the receiving point, finding candidate positions corresponding to the intersection of the carrier phase position lines corresponding to several cycles before and after that, and passing other candidate positions passing in the vicinity of each candidate position. Means for calculating a residual of each candidate position with respect to a carrier phase position line, wherein the residual position does not exceed a predetermined cycle over a predetermined time or a rate of change of the residual is predetermined. A carrier phase relative positioning apparatus comprising means for extracting candidate positions that do not exceed a value and obtaining an average value of the candidate positions as a current position of a reception point.
【請求項2】 複数の測位用衛星からの信号を受信し、
コード位相、キャリア位相、航法データをそれぞれ抽出
する手段と、 基準とする衛星と複数の候補位置決定用衛星との位置関
係により定まるキャリア位相位置線を求める手段と、 コード位相を用いて求めた受信点の推定位置の近傍を通
るキャリア位相位置線の整数バイアスを仮定し、その前
後数サイクルに対応するキャリア位相位置線の交点に相
当する候補位置を求め、各候補位置の近傍を通る他のキ
ャリア位相位置線に対する各候補位置の残差を求める手
段とを備えたキャリア位相相対測位装置において、 前記残差が所定サイクルを超えた候補位置から順次捨て
る処理を繰り返して、残った候補位置が所定数以下にな
ったときの候補位置の位置関係のパターンを求める手段
と、 前記受信点の推定位置またはその近傍を正解位置と仮定
して、その前後数サイクルに対応する候補位置を求め、
各候補位置の残差を受信点と各測位用衛星との位置関係
から逆算して、時間経過にともなって残差が所定サイク
ルを超える候補位置を捨てる処理を繰り返して、残る候
補位置が所定数以下になるときの候補位置の位置関係の
パターンを求める手段と、前記両パターンの比較により
前記正解位置と仮定した候補位置に対応する観測による
候補位置を正解の整数バイアスとして求める手段を設け
たことを特徴とするキャリア位相相対測位装置。
2. Receiving signals from a plurality of positioning satellites,
Means for extracting the code phase, carrier phase, and navigation data, means for finding a carrier phase position line determined by the positional relationship between a reference satellite and a plurality of candidate position determining satellites, and reception using the code phase Assuming an integer bias of the carrier phase position line passing near the estimated position of the point, finding candidate positions corresponding to the intersections of the carrier phase position lines corresponding to several cycles before and after the other positions, and finding other carriers passing near each candidate position A means for calculating a residual of each candidate position with respect to the phase position line, wherein the residual is repeated a predetermined number of times from a candidate position where the residual exceeds a predetermined cycle, and the number of remaining candidate positions becomes a predetermined number. Means for obtaining a pattern of the positional relationship between the candidate positions when the following conditions are satisfied, and assuming that the estimated position of the reception point or its vicinity is the correct answer position , Find candidate positions corresponding to several cycles before and after that,
The residual of each candidate position is calculated backward from the positional relationship between the receiving point and each positioning satellite, and the process of discarding candidate positions whose residual exceeds a predetermined cycle over time is repeated, and the number of remaining candidate positions becomes a predetermined number. Means for obtaining a pattern of a positional relationship between candidate positions when the following conditions are satisfied, and means for obtaining a candidate position by observation corresponding to the candidate position assumed to be the correct position as a correct integer bias by comparing the two patterns. The carrier phase relative positioning apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 複数の測位用衛星からの信号を受信し、
コード位相、キャリア位相、航法データをそれぞれ抽出
する手段と、 基準とする衛星と複数の候補位置決定用衛星との位置関
係により定まるキャリア位相位置線を求めるとともに、
受信点の推定位置の近傍を通るキャリア位相位置線の整
数バイアスを仮定し、その前後数サイクルに対応するキ
ャリア位相位置線の交点に相当する候補位置を求め、各
候補位置の近傍を通る他のキャリア位相位置線に対する
各候補位置の残差を求める手段とを備えたキャリア位相
相対測位装置において、 前記残差の変化率が最も小さい候補位置を正解の整数バ
イアスとして求める手段を設けたことを特徴とするキャ
リア位相相対測位装置。
3. Receiving signals from a plurality of positioning satellites,
A means for extracting the code phase, carrier phase, and navigation data, respectively, and a carrier phase position line determined by a positional relationship between a reference satellite and a plurality of candidate position determining satellites,
Assuming an integer bias of the carrier phase position line passing in the vicinity of the estimated position of the receiving point, finding candidate positions corresponding to the intersection of the carrier phase position lines corresponding to several cycles before and after that, and passing other candidate positions passing in the vicinity of each candidate position. Means for calculating a residual of each candidate position with respect to a carrier phase position line, wherein a means for obtaining a candidate position having the smallest change rate of the residual as a correct integer bias is provided. Carrier phase relative positioning device.
【請求項4】 複数の測位用衛星からの信号を受信し、
コード位相、キャリア位相、航法データをそれぞれ抽出
し、 基準とする衛星と複数の候補位置決定用衛星との位置関
係により定まるキャリア位相位置線を求め、受信点の推
定位置の近傍を通るキャリア位相位置線の整数バイアス
を仮定し、その前後数サイクルに対応する候補位置を求
め、 各候補位置の近傍を通る他のキャリア位相位置線に対す
るキャリア位相位置線の交点に相当する各候補位置の残
差を求めるとともに、 前記残差が所定時間に亘って所定サイクルを超えない候
補位置または前記残差の変化率が所定値を超えない候補
位置を抽出し、それらの候補位置の平均値を受信点の現
在位置として求める処理プログラムを含むキャリア位相
相対測位装置用プログラム記録媒体。
4. Receiving signals from a plurality of positioning satellites,
Code phase, carrier phase, and navigation data are each extracted, and a carrier phase position line determined by the positional relationship between the reference satellite and a plurality of candidate position determining satellites is obtained.The carrier phase position passing near the estimated receiving point position Assuming an integer bias of the line, candidate positions corresponding to several cycles before and after the line are determined, and the residual of each candidate position corresponding to the intersection of the carrier phase position line with another carrier phase position line passing near each candidate position is calculated. A candidate position in which the residual does not exceed a predetermined cycle for a predetermined time or a candidate position in which the rate of change of the residual does not exceed a predetermined value is extracted, and the average value of the candidate positions is calculated as the current value of the reception point. A program recording medium for a carrier phase relative positioning device including a processing program to be obtained as a position.
【請求項5】 複数の測位用衛星からの信号を受信し、
コード位相、キャリア位相、航法データをそれぞれ抽出
し、 基準とする衛星と複数の候補位置決定用衛星との位置関
係により定まるキャリア位相位置線を求め、 コード位相を用いて求めた受信点の推定位置の近傍を通
るキャリア位相位置線の整数バイアスを仮定し、その前
後数サイクルに対応するキャリア位相位置線の交点に相
当する候補位置を求め、 各候補位置の近傍を通る他のキャリア位相位置線に対す
る各候補位置の残差を求め、 前記残差が所定サイクルを超えた候補位置から順次捨て
る処理を繰り返して、残った候補位置が所定数以下にな
ったときの観測による候補位置の位置関係のパターンを
求め、 前記残差が所定サイクルを超えた候補位置から順次捨て
る処理を繰り返して、残った候補位置が所定数以下にな
ったときの候補位置の位置関係のパターンを求め、 前記受信点の推定位置またはその近傍を正解位置と仮定
して、その前後数サイクルに対応する候補位置を求め、
各候補位置の残差を受信点と各測位用衛星との位置関係
から逆算して、時間経過にともなって残差が所定サイク
ルを超える候補位置を捨てる処理を繰り返して、残る候
補位置が所定数以下になるときの候補位置の位置関係の
パターンを求め、前記両パターンの比較により前記正解
位置と仮定した候補位置に対応する観測による候補位置
を正解の整数バイアスとして求める処理プログラムを含
むキャリア位相相対測位装置用プログラム記録媒体。
5. Receiving signals from a plurality of positioning satellites,
Extracts the code phase, carrier phase, and navigation data respectively, finds the carrier phase position line determined by the positional relationship between the reference satellite and the plurality of candidate position determination satellites, and estimates the reception point estimated using the code phase. Assuming an integer bias of the carrier phase position line passing in the vicinity of, a candidate position corresponding to the intersection of the carrier phase position line corresponding to several cycles before and after the candidate position is obtained, and the other carrier phase position lines passing in the vicinity of each candidate position are determined. The process of obtaining the residual of each candidate position, repeating the process of sequentially discarding from the candidate positions where the residual exceeds a predetermined cycle, and the pattern of the positional relationship of the candidate positions by observation when the number of remaining candidate positions becomes equal to or less than a predetermined number And repeat the process of sequentially discarding from the candidate positions where the residual exceeds a predetermined cycle, and select the candidate when the number of remaining candidate positions becomes equal to or less than a predetermined number. It determined the pattern of positional relationship between the location, assuming an estimated position or its vicinity of the receiving point and correct position, obtains the candidate position corresponding to the front and back several cycles,
The residual of each candidate position is calculated backward from the positional relationship between the receiving point and each positioning satellite, and the process of discarding candidate positions whose residual exceeds a predetermined cycle over time is repeated, and the number of remaining candidate positions becomes a predetermined number. A carrier phase relative processing pattern including a processing program for obtaining a pattern of a positional relationship between candidate positions when the following conditions are satisfied, and obtaining a candidate position by observation corresponding to the candidate position assumed to be the correct position as a correct integer bias by comparing the two patterns. Program recording medium for positioning device.
【請求項6】 複数の測位用衛星からの信号を受信し、
コード位相、キャリア位相、航法データをそれぞれ抽出
し、 基準とする衛星と複数の候補位置決定用衛星との位置関
係により定まるキャリア位相位置線を求め、受信点の推
定位置の近傍を通るキャリア位相位置線の整数バイアス
を仮定し、その前後数サイクルに対応する候補位置を求
め、 各候補位置の近傍を通る他のキャリア位相位置線に対す
るキャリア位相位置線の交点に相当する各候補位置の残
差を求めるとともに、 前記残差の変化率が最も小さい候補位置を正解の整数バ
イアスとして求める処理プログラムを含むキャリア位相
相対測位装置用プログラム記録媒体。
6. Receiving signals from a plurality of positioning satellites,
Code phase, carrier phase, and navigation data are each extracted, and a carrier phase position line determined by the positional relationship between the reference satellite and a plurality of candidate position determining satellites is obtained.The carrier phase position passing near the estimated receiving point position Assuming an integer bias of the line, find candidate positions corresponding to several cycles before and after the integer position, and calculate the residual of each candidate position corresponding to the intersection of the carrier phase position line with another carrier phase position line passing near each candidate position. A program recording medium for a carrier phase relative positioning device including a processing program for obtaining a candidate position having the smallest change rate of the residual as a correct integer bias.
JP15510497A 1997-06-12 1997-06-12 Carrier-phase relative position measuring instrument and its program recording medium Pending JPH112673A (en)

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ID=15598710

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4780112A (en) * 1985-02-19 1988-10-25 Oabrand Pty. Limited Method for the continuous chemical reduction and removal of mineral matter contained in carbon structures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4780112A (en) * 1985-02-19 1988-10-25 Oabrand Pty. Limited Method for the continuous chemical reduction and removal of mineral matter contained in carbon structures

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