JPH1183977A

JPH1183977A - 測位端末装置

Info

Publication number: JPH1183977A
Application number: JP23563597A
Authority: JP
Inventors: Kohei Nomoto; 弘平野本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の測位端末装置では、測位のために、非
線形方程式で記述される物理過程を解くための逐次近似
法による計算や、地心座標系と局所測地座標系の問題も
加わって、複雑な非線形の計算となる直交座標から経度
緯度高度座標への座標変換に要する、時間的あるいはコ
スト的な付加が大きい、という課題があった。【解決手段】伝播時間の測定値を入力し、測位テーブ
ルを参照して、これに対応する未知の位置の測位結果を
読み出し、出力するテーブル参照器と、前記伝播時間の
測定値と前記測位結果との関係を予め計算して記憶し、
前記テーブル参照器の問い合わせに応じて前記測位結果
を前記テーブル参照器に出力する測位テーブルとを具備
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】この発明は、位置基準局との
距離を電波を利用して測定し、その距離から未知の位置
を求める測位端末装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の代表的な測位システムで
あるＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔ
ｅｍ（以下、ＧＰＳと呼ぶ）の運用を示す図である。こ
の図により、従来の測位端末装置の運用を説明する。

【０００３】図４において、１は、未知の位置に置か
れ、その位置を測位する従来の測位端末装置、２は、該
測位端末装置１に電波を送信する位置基準局としての衛
星、そして、３は、該位置基準局２が地球を周回する衛
星軌道である。

【０００４】図５は、社団法人日本測地協会編著「新訂
版ＧＰＳ、人工衛星による精密測位システム」、１９８
９年、社団法人日本測量協会発行の第５章「単独測位」
に示された従来の前記測位端末装置１の構成を示すブロ
ック線図である。

【０００５】図５において、４は、前記位置基準局２が
送信した前記電波を受信し、それに記された送信時刻ｔ
_i を読み出して出力する受信器、５は、該電波の受信時
刻ｔ_o を出力する時計、６は、前記受信器４が出力する
前記送信時刻ｔ_i を入力し、前記位置基準局２の位置
（ｘ_i 、ｙ_i 、ｚ_i ）を出力する軌道計算器、７ａは、
該位置基準局２の位置と、前記送信時刻と前記受信時刻
との差を入力し、測位結果（ｘ_o 、ｙ_o 、ｚ_o ）、δ_t
を直交座標で出力する測位計算部、８ａは、該直交座標
の測位結果を入力し、これを経度緯度高度座標に変換し
て出力する座標変換器、そして、９は、該経度緯度高度
座標の測位結果を入力して表示する表示器である。以
上、受信器４、時計５、軌道計算器６、測位計算部７ａ
は、座標変換器８ａ、そして、表示器９は、前記測位端
末装置１を構成する。

【０００６】さらに、図５の前記測位計算部７ａにおい
て、１０は、前記送信時刻と前記受信時刻との差として
得られる伝播時間の測定値τ_i を入力し、疑似距離ｒを
出力する疑似距離計算器、１１は、前記位置基準局２の
位置と該疑似距離と測位結果に関する仮の解を入力し、
該測位結果に関する仮の解（ｘ’、ｙ’、ｚ’）、δ
_t ’を改善して出力する逐次近似計算器、そして、１２
は、該逐次近似計算器１１が出力する該仮の解を入力
し、この値の収束を判定し、収束が判定されたとき、そ
の値を測位結果として出力する収束判定器である。以
上、疑似距離計算器１０、逐次近似計算器１１、そし
て、収束判定器１２は、前記測位計算部７ａを構成す
る。

【０００７】上述した従来の測位端末装置の動作を以下
に説明する。

【０００８】まず、位置基準局２は、送信時刻ｔ_i を記
した電波を送信する。

【０００９】次に、測位端末装置１において受信器４
は、前記位置基準局２が送信した前記電波を受信し、そ
こに記された送信時刻ｔ_i を読み出して出力する。

【００１０】前記電波が受信されたのと同時に、あるい
は一定時間遅延の後に、時計５は、前記電波の受信時刻
ｔ_o を出力する。ただし、該時計５には、一般に、端末
時刻誤差δ_t がある。このため、該受信時刻には、この
端末時刻誤差が含まれている。

【００１１】一方、軌道計算器６は、前記受信器４が出
力する前記送信時刻ｔ_i を入力する。前記位置基準局２
の衛星軌道３は公開されているから、該送信時刻におけ
る前記位置基準局２の位置（ｘ_i 、ｙ_i 、ｚ_i ）は、軌
道計算により求めることができる。該軌道計算器６は、
この計算を行い、前記位置基準局２の位置を出力する。

【００１２】そして、測位計算部７ａは、前記軌道計算
器６が出力する前記位置基準局２の位置と、前記受信器
４が出力する前記送信時刻と前記時計５が出力する前記
受信時刻との差として得られる伝播時間の測定値τ_i を
入力する。このうち、該伝播時間の測定値τ_i は、前述
のように、前記受信時刻ｔ_o が端末時計誤差δ_t を含ん
でいるため、見掛けの伝播時間としての意味を持つ。

【００１３】さらに、該測位計算部７ａにおいて、疑似
距離計算器１０は、前記伝播時間の測定値τ_i を入力
し、これに光速を乗ずることにより、前記測位端末装置
１と前記位置基準局２との間の疑似距離ｒを出力する。
この疑似距離ｒという意味も、前記端末時計誤差の影響
を受けた距離ということを表わしている。

【００１４】逐次近似計算器１１は、前記軌道計算器６
が出力する前記位置基準局２の位置（ｘ_i 、ｙ_i 、ｚ
_i ）と前記疑似距離計算器１０が出力する前記疑似距離
ｒとを入力する。一つの位置基準局２（これをｉ番目の
位置基準局２とする）の位置と、測位端末装置１がある
未知の位置との関係は、前記伝播時間の測定値τ_i によ
り、次式のように表わされる。ただし、ここで、次式が
直交座標で表現されることに注意する必要がある。実際
には、この直交座標としては、ＷＧＳ−８４と呼ばれる
地球固定地心直交座標が用いられる。

【００１５】

【数１】

【００１６】一般には、４組の位置基準局２の位置とそ
こまでの疑似距離とを入力する。このことにより、４つ
の前式を連立させることにより、前記測位端末装置１が
ある未知の位置を３次元で求め、前記端末時計誤差をも
求める。

【００１７】しかし、前式は、未知数の自乗や平方根が
ある非線形の方程式であり、容易には解く事ができな
い。そこで、未知数を、仮の解（ｘ’、ｙ’、ｚ’）、
δ_t ’と補正値との和で表わし、式をその補正値につい
て展開し、補正値は微小であるとの仮定の下に２次以上
の項を省略して、線形化を行う。こうして、得られる補
正値の連立一次方程式を解いて求められた補正値を前記
の仮の解に加え、新たな仮の解、すなわち改善された解
とする。そして、未知数を、この新たな仮の解と新たな
補正値との和で表わし直し、以上の過程を繰り返す。こ
の繰り返しにより、仮の解を、次第に改善し、真の値に
近づけていく。このような計算の方法を、逐次近似計算
法といい、前記逐次近似計算器１１はこの逐次近似計算
を繰り返し行い、仮の解を改善して出力する。

【００１８】収束判定器１２は、前記逐次近似計算器１
１が出力する前記改善された仮の解（ｘ’、ｙ’、
ｚ’）、δ_t ’を入力し、その収束を判定する。具体的
には、前記仮の解の計算の繰り返し毎に入力し、その値
の変化量が十分に小さくなったら、収束したものと判定
する。そして、収束したものと判定されたときに、その
仮の解を、真の解、すなわち測位結果（ｘ_o 、ｙ_o 、ｚ
_o ）δ_t として出力する。一方、収束したものと判定さ
れなかった場合には、その仮の解は、再び前記逐次近似
計算器１１の入力となり、改善が繰り返される。ただ
し、前述のように、前記収束判定器１２が出力する測位
結果は、直交座標で表現された前式に基づいて求められ
たものである。

【００１９】座標変換器８ａは、前記収束判定器１２が
出力する直交座標で求められた測位結果を入力し、これ
を実際に日本の地図に対応できるように、日本の局所測
地座標系としての経度緯度高度座標に変換し、出力す
る。この座標として、我が国では東京測地系（Ｔｏｋｙ
ｏＤａｔｕｍ）が用いられている。

【００２０】最後に、表示器９は、前記座標変換器８ａ
が出力する経度緯度高度座標で表わされた測位結果を入
力し、この位置を表示する。一般的には、地図上に表示
する事が多い。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
測位は、位置基準局２から未知の位置までの電波の伝播
時間を測定し、これと位置基準局２の位置とを基に、測
位端末装置のある未知の位置を求めている。しかし、こ
の関係を物理過程として見ると、図６に示すように、位
置基準局２の位置と未知の位置とが先に決まっており、
その位置基準局２からその未知の位置まで電波が伝播す
るのに要する時間が決まり、それに端末時間誤差が加わ
って伝播時間の測定値となるのである。この物理過程１
３を記述したものが、前述の位置基準局２の位置と、未
知の位置との関係を、伝播時間で表わした方程式であ
る。しかるに、図７に示すように、測位計算の過程１４
においては、伝播時間の測定値からその物理過程の逆問
題を解いて、未知の位置を求めていることになる。ここ
で問題となることは、前述のように、もともとの方程式
が非線形であるから、この逆問題は、逐次近似法の手間
を掛けて解かなければならないということである。さら
に、この方程式が立てられる直交座標系と、実際の地図
との対応付けに利用される経度緯度高度座標系との間の
座標変換も必要である。この座標変換も、前記「新訂版
ＧＰＳ、人工衛星による精密測位システム」の第７章
「地球上の位置の表わし方と座標系」に詳細が述べられ
ているが、この座標変換には、地心座標系と局所測地座
標系の問題も加わって、複雑な非線形の計算となる。

【００２２】従来の測位端末装置をこのような立場から
見ると、測位をして地図上に照合するために、物理過程
の逆問題のために逐次近似法による計算を行い、さらに
座標変換の計算を行っていることになる。すなわち、従
来の測位端末装置１には、これらの計算処理に要する時
間的あるいはコスト的な付加が大きい、という課題があ
った。

【００２３】この発明は、上述の課題を解決するために
成されたもので、時間的あるいはコスト的な付加を要さ
ない処理により、測位をして地図上に照合できる測位端
末装置を得ることを目的とするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】第１の発明による測位端
末装置は、伝播時間の測定値を入力し、測位テーブルを
参照して、これに対応する未知の位置の測位結果を読み
出し、出力するテーブル参照器と、前記伝播時間の測定
値と前記測位結果との関係を予め計算して記憶し、前記
テーブル参照器の問い合わせに応じて前記測位結果を前
記テーブル参照器に出力する測位テーブルとを具備した
ものである。

【００２５】第２の発明による測位端末装置は、前記テ
ーブル参照器の出力である測位結果を入力し、前記の予
め計算して前記測位テーブルに記憶している前記伝播時
間の測定値と前記測位結果との関係を補間して、実際の
伝播時間の測定値によりよく対応する測位結果を出力す
る補間器を具備したものである。

【００２６】第３の発明による測位端末装置は、前記測
位テーブルは、オフライン時に、テーブル値計算部の構
成要素となり、該テーブル値計算部は、前記伝播時間の
測定値と前記測位結果との関係を計算し、その結果を前
記測位テーブルに記憶させるようにしたものである。

【００２７】第４の発明による測位端末装置は、前記テ
ーブル値計算部は、位置基準局２の位置と伝播時間の測
定値とを出力するデータ発生器と、該伝播時間の測定値
を入力し、疑似距離を出力する疑似距離計算器と、前記
位置基準局２の位置と該疑似距離と測位結果に関する仮
の解とを入力し、前記測位結果に関する仮の解を改善し
て出力する逐次近似計算器と、前記逐次近似計算器が出
力する前記仮の解を入力し、この値の収束を判定し、収
束が判定されたときにその値を測位結果として出力する
収束判定器とを具備したものである。

【００２８】第５の発明による測位端末装置は、前記テ
ーブル値計算部において、前記収束判定器の出力である
測位結果を入力し、これを直交座標から経度緯度高度座
標に変換して出力する座標変換器を具備したものであ
る。

【００２９】第６の発明による測位端末装置は、前記テ
ーブル値計算部において、前記収束判定器の出力である
測位結果を、直接、前記測位テーブルの入力としたもの
である。

【００３０】第７の発明による測位端末装置は、前記テ
ーブル値計算部は、位置基準局２の位置と未知の位置と
端末時計誤差とを出力するデータ発生器と、該既知の位
置と該未知の位置と該端末時計誤差とを入力し、伝播時
間の測定値を計算して出力する物理過程計算器とを具備
したものである。

【００３１】第８の発明による測位端末装置は、実際に
測位端末装置が利用される空間を運用領域として出力す
る運用領域指示器を具備し、該運用領域を前記未知の位
置の定義域として、前記データ発生器の入力としたもの
である。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、この発明による測位端末装
置のいくつかの実施の形態を図に基づいて説明する。

【００３３】実施の形態１．図１は、この発明の実施の
形態１の構成を示すブロック線図である。図において、
１５は、位置基準局２の位置と伝播時間の測定値とを入
力し、測位結果を経度緯度高度座標で出力する測位・座
標変換計算部である。

【００３４】前記測位・座標変換計算部１５において、
１６は、前記位置基準局２の位置と前記伝播時間の測定
値とを入力し、測位テーブルを参照して、前記伝播時間
に対応する未知の位置の測位結果を読み出し、出力する
テーブル参照器、１７は、前記伝播時間と前記測位結果
との関係を予め計算して記憶し、前記テーブル参照器１
６の問い合わせに応じて前記測位結果を前記テーブル参
照器に出力する測位テーブル、そして、１８は、前記テ
ーブル参照器１６の出力である測位結果を入力し、前記
の予め計算して、前記測位テーブル１７に記憶している
前記伝播時間と前記測位結果との関係を補間して、実際
の伝播時間によりよく対応する測位結果を出力する補間
器である。

【００３５】また、１９は、オフライン時に、前記測位
テーブル１７をその構成要素とするテーブル値計算部で
あり、該テーブル値計算部１９は、前記伝播時間と前記
測位結果との関係を計算し、その結果を前記測位テーブ
ル１７に記憶させる。

【００３６】前記テーブル値計算部１９において、２０
ａは、位置基準局２の位置と伝播時間の測定値とを出力
するデータ発生器、７ｂは、前記データ発生器２０ａが
出力する前記位置基準局２の位置と伝播時間の測定値と
を入力し、逐次近似計算により、測定結果を直交座標で
出力する測位計算部である。

【００３７】次に動作について説明する。動作には、測
位テーブル１７を用いた測位に関するオンライン時の動
作と、該測位テーブル１７を作成するためのオフライン
時の動作とがあり、まず、測位に関するオンライン時の
動作について説明する。

【００３８】受信器４と、時計５と、軌道計算器６の動
作は、従来の測位端末装置と同じである。

【００３９】測位・座標変換計算部１５は、前記軌道計
算器６が出力する前記位置基準局２の位置と、前記受信
器４が出力する前記送信時刻と前記時計５が出力する前
記受信時刻との差として得られる前記伝播時間の測定値
とを入力する。

【００４０】前記測位・座標変換計算部１５において、
テーブル参照器１６は、前記位置基準局２の位置と前記
伝播時間の測定値とを入力し、測位テーブルを参照し
て、これらの値に対応する未知の位置の測位結果の値を
読み出し、出力する。

【００４１】測位テーブル１７は、前記位置基準局２の
位置の値と前記伝播時間の測定値とに対する前記測位結
果の値の関係を予め計算して記憶している。そして、前
記テーブル参照器１５の問い合わせに応じて、前記テー
ブル参照器１５に実際に入力された前記位置基準局２の
位置の値と前記伝播時間の測定値に対応する前記測位結
果の値を、前記テーブル参照器１５に出力する。

【００４２】具体的には、測位テーブル１７は、前記位
置基準局２の位置の値と前記伝播時間の値とが決まれ
ば、計算して得られることのできる前記測位結果の値
を、テーブルの形で、多数の組み合わせ分を記憶してい
る。ここで注意しなければならないことは、この値を、
如何に細かい間隔で、如何に多数の組み合わせ分を記憶
していようとも、それらは、連続的ではないという事で
ある。つまり、テーブルの形であるから、離散集合とし
て、記憶されるということである。したがって、一般に
は、前記テーブル参照器１５に実際に入力された前記位
置基準局２の位置の値と前記伝播時間の値に正確に対応
する前記測位結果の値は記憶されていない。記憶されて
いるのは、その前後の値である。

【００４３】この測位結果は、前記テーブル参照器１５
から出力され、補間器１８の入力となる。該補間器１８
は、前記テーブル参照器１５に実際に入力された前記位
置基準局２の位置の値と前記伝播時間の測定値と、テー
ブルに記憶されているこれらの前後の値との関係を考慮
することにより、補間を行い、実際のこれらの値により
よく対応する測位結果を求め、出力する。

【００４４】最後に、補間器１８が出力する補間処理を
施された測位結果は、前記測位・座標変換計算部１５の
出力となり、表示器９に入力される。該表示器９の動作
は、従来の測位端末装置と同様である。

【００４５】次に、前記測位テーブル１７を作成するた
めのオフライン時の動作について説明する。

【００４６】テーブル値計算部１９は、オフライン時
に、前記測位テーブル１７をその構成要素とする。該テ
ーブル値計算部１９は、前記位置基準局２の位置の値と
前記伝播時間の測定値とに対応する前記測位結果の値と
の関係を計算し、その結果を前記測位テーブル１７に記
憶させる。

【００４７】前記テーブル値計算部１９において、デー
タ発生器２０ａは、前記位置基準局２の位置と伝播時間
の測定値とを、発生し、出力する。

【００４８】測位計算部７ｂは、前記データ発生器２０
ａが出力する前記位置基準局２の位置と前記伝播時間の
測定値とを、入力する。該測位計算部７ｂの動作は、従
来の測位端末装置１における測位計算部７ａと同様であ
り、逐次近似計算により、測位結果を直交座標で求め、
出力する。

【００４９】座標変換器８ａは、前記測位計算部７が出
力する直交座標で求められた測位結果を入力する。該座
標変換器８ａの動作も従来の測位端末装置１における座
標変換器８ａと同様であり、経度緯度高度座標に変換さ
れた測位結果を出力する。

【００５０】測位テーブル１７は、前記データ発生器２
０ａが出力する前記位置基準局２の位置の値と前記伝播
時間の測定値と、前記座標変換器８ａが出力する経度緯
度高度座標に変換された前記測位結果とを入力し、これ
らの関係をテーブルの形で記憶する。この記憶された関
係が、前述のようにして、オンライン時に、測位と座標
変換の処理に利用される。

【００５１】実施の形態２．図２は、この発明の実施の
形態２の構成を示すブロック線図である。実施の形態２
では、テーブル値計算部１９において、測位計算部７の
出力は、実施の形態１のように座標変換器８ａを介する
ことなく、直接、測位テーブル１７の入力となってい
る。

【００５２】また、実施の形態１の構成要素であった測
位・座標変換計算部は、実施の形態２では、測位計算部
７ａに置き換えられている。

【００５３】次に動作について説明する。ここでは、測
位テーブル１７を作成するためのオフライン時の動作に
ついて先に説明する。

【００５４】テーブル値計算部１９において、データ発
生器２０ａと測位計算部７ｂの動作は、実施の形態１に
よる測位端末装置と同様である。

【００５５】測位テーブル１７は、前記データ発生器２
０ａが出力する位置基準局２の位置の値と伝播時間の測
定値と、前記測位計算部７ｂが出力する直交座標で求め
られた測位結果とを入力し、これらの関係をテーブルの
形で記憶する。つまり、実施の形態２では、該測位テー
ブル１７に記憶される関係は、前記位置基準局２の位置
の値と前記伝播時間の測定値とに対応する前記測位結果
の値が、経度緯度高度座標ではなく、直交座標で表わさ
れたものである。この記憶された関係は、オンライン時
に、測位と座標変換の処理に利用される。

【００５６】次に、測位に関するオンライン時の動作に
ついて説明する。

【００５７】受信器４と、時計５と、軌道計算部６の動
作は、従来の測位端末装置あるいは実施の形態１による
測位端末装置と同じである。

【００５８】測位計算部７ａは、従来の測位端末装置に
おける測位計算部７ａと同様に、前記軌道計算器６が出
力する前記位置基準局２の位置と、前記受信器４が出力
する前記送信時刻と前記時計５が出力する前記受信時刻
との差として得られる前記伝播時間の測定値とを入力す
る。

【００５９】ぞして該測位計算部７ａにおいて、実施の
形態１による測位端末装置１における測位・座標変換計
算部１５と同様に、テーブル参照器１６が、前記位置基
準局２の位置（ｘ_i 、ｙ_i 、ｚ_i ）と前記伝播時間の測
定値τ_i とを入力し、測位テーブル１７を参照して、前
記伝播時間に対応する未知の位置の測位結果（ｘ_o 、ｙ
_o 、ｚ_o ）、δ_t を読み出し、出力し、これを、補間器
１８が、補間処理を行って出力する。ただし、実施の形
態２では、前述のように、該測位テーブル１７に記憶さ
れる関係は、前記測位結果の値が、経度緯度高度座標で
はなく、直交座標で表わされたものであるから、該測位
計算部７ａの出力も直交座標で表わされた測位結果とな
る。

【００６０】最後に、表示器９は、該測位計算部７ａが
出力する直交座標で表わされた測位結果を入力し、これ
を表示する。特に、実施の形態２による測位端末装置で
は、この測位結果を他の任意の地点との距離の関係にお
いて、表示する際に有効である。たとえば、この実施の
形態２では、該表示器９は、測位結果として得られた測
位端末装置の位置から、半径１０キロメートルの範囲を
求めて、表示する。

【００６１】実施の形態３．図３は、この発明の実施の
形態３の構成を示すブロック線図である。実施の形態３
では、テーブル値計算部１９の構成のみが、実施の形態
１と異なっている。

【００６２】該テーブル値計算部１９において、２１
は、実際にこの測位端末装置１が利用される空間を運用
領域として出力する運用領域指示器、２０ｂは、該運用
領域指示器２１が出力する該運用領域を入力し、前記位
置基準局２の位置と未知の位置および端末時計誤差とを
出力するデータ発生器、そして、２２は、該既知の位置
と、該未知の位置を直交座標に変換したものと、該端末
時計誤差とを入力し、伝播時間の測定値を計算して出力
する物理過程計算器である。

【００６３】次に動作について説明する。測位テーブル
１７を用いた測位に関するオンライン時の動作は実施の
形態１による測位端末装置と同じであるので、そのテー
ブルを作成するためのオフライン時の動作についてのみ
説明する。

【００６４】テーブル値計算部１９は、オフライン時
に、前記測位テーブル１７をその構成要素とする。該テ
ーブル値計算部１９は、前記位置基準局２の位置の値と
前記伝播時間の測定値とに対応する前記測位結果の値と
の関係を計算し、その結果を前記測位テーブルに記憶さ
せる。これらの点は、実施の形態１による測位端末装置
と同じであるが、前記関係を求める方法が、図６に示し
た物理過程に即した計算に依るものであり、図７に示し
た逆問題を解く計算ではない点が、実施の形態１による
測位端末装置と異なる。

【００６５】前記テーブル値計算部１９において、ま
ず、運用領域指示器２１は、実際にこの測位端末装置１
が利用される空間を指定し、運用領域として出力する。
このことは、測位テーブル１７に記憶される離散的な値
の組み合わせは、一般に莫大な数に昇るが、その中で、
実用上の意味があるものは多くないので、その実用上の
意味のある値の組み合わせについてのみ、測位テーブル
１７の計算を行う、ということを目的としている。たと
えば、高度マイナス１００，０００メートルの位置、つ
まり地底に、測位端末装置を持って行って測位を行う事
はないし、高度１０００メートルの位置で行う事もな
い。さらに、利用者が一般の個人である場合には、海洋
のただ中で測位を行う事もないし、定期航空便の場合に
は、予め与えられている航空路の周辺空域が実用上の運
用領域となる。また、この運用領域の指定は、地心座標
のような直交座標ではなく、人間の解釈や社会システム
の運用に適した経度緯度高度座標で与えると考える方が
自然であろう。

【００６６】つぎに、データ発生器２０ｂは、前記運用
領域指示器２１が出力する運用領域を入力し、前記位置
基準局２の位置と未知の位置（真値）および端末時計誤
差とを出力する。この場合、該未知の位置（真値）の変
域は、上述のように数値の組み合わせ全体を覆う必要は
なく、上記運用領域の範囲のみを覆えばよい。

【００６７】そして、座標変換器８ｂは、経度緯度高度
座標で与えられた前記位置基準局２の位置（真値）を、
前記データ発生器２０ｂから入力し、これを直交座標に
変換したものを出力する。

【００６８】物理過程計算器２２は、前記データ発生器
２０ｂが出力する前記既知の位置と前記端末時計誤差、
および、前記座標変換器８ｂが出力する前記該未知の位
置（真値）を直交座標に変換したものとを入力する。そ
して、与えられた位置基準局２から電波が送信され、与
えられた未知の位置（真値）でこれを受信し、与えられ
た端末時計誤差を持つ時計で測定された受信時刻により
この伝播時間を測定した場合の値を、この実際の物理過
程に沿って計算し、伝播時間の測定値として出力する。

【００６９】測位テーブル１７は、前記データ発生器２
０ａが出力する位置基準局２の位置と未知の位置（真
値）および端末時計誤差、および、前記物理過程計算器
２２が出力する伝播時間の測定値とを入力し、これらの
関係をテーブルの形で記憶する。このことは、オンライ
ンで測位を行う場合には、前記位置基準局２の位置と伝
播時間の測定値とから未知の位置を求めるのであるが、
このために用いる前記測位テーブル１７の計算過程はこ
の流れに沿う必要はないことを利用している。また、こ
こでは、端末時計誤差もテーブルに記憶するものとして
動作を説明したが、最終的に表示器９に該端末時計誤差
の推定値を表示しない場合には、これは該測位テーブル
１７の入力としなくともよい。この記憶された関係が、
前述のようにして、オンライン時に、測位と座標変換の
処理に利用される。

【００７０】

【発明の効果】第１の発明によれば、非線形の方程式を
逐次近似計算の手間を掛けて解く必要が無いために、時
間的あるいはコスト的な付加を軽減した、測位を行うこ
とができる。

【００７１】第２の発明によれば、テーブルの形式で離
散的に記憶された値を補間することにより、実際に入力
された位置基準局の位置の値と伝播時間の測定値により
よく対応する測位結果を得ることができる。

【００７２】第３の発明によれば、測位に用いる測位テ
ーブルを、この測位端末装置を利用する条件に適したも
のにすることができるため、巨大な規模の測位テーブル
を用意しなくとも、実用上満足のできる測位が可能とな
る。

【００７３】第４の発明によれば、従来の測位端末装置
が測位を行う方法と同じ計算処理により測位テーブルの
値を決定するので、従来の測位端末装置と測位結果が同
一になり、状況などにより両者の切り替え運用を行う場
合にも、出力の連続性が保証される。

【００７４】第５の発明によれば、非線形の方程式を解
くための逐次近似計算の手間だけでなく、地心座標系と
局所測地座標系の問題も加わって、複雑な非線形の計算
となる直交座標から経度緯度高度座標系への座標変換の
処理の手間における、時間的あるいはコスト的な付加を
軽減することができる。

【００７５】第６の発明によれば、測位端末装置の位置
する未知の位置から、任意の位置までの距離計算に適し
た形式で、測位結果を出力することができるので、たと
えば、測位端末装置の位置から半径１０キロメートルの
範囲を求める、というような計算に適している。

【００７６】第７の発明によれば、物理過程に即した計
算により測位テーブルを作成するので、逐次近似法に起
因する近似誤差が無く、正確な値を得ることができる。
さらに、逆問題を解く形式を取らなくとも済むので、物
理的にあり得ない入力の組み合わせを扱う必要が無く、
必要な入力の組み合わせだけを扱うことができる。

【００７７】第８の発明によれば、測位テーブルの作成
にあたり、測位端末装置の利用者にとって実用上の意味
のある入力の組み合わせのみを計算し、記憶することが
できるので、必要なメモリを少なくすることにより装置
の低コスト化を図り、さらに、テーブル参照時間の短縮
によりサービスの高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による測位端末装置の実施の形態１
の構成を示すブロック線図である。

【図２】この発明による測位端末装置の実施の形態２
の構成を示すブロック線図である。

【図３】この発明による測位端末装置の実施の形態３
の構成を示すブロック線図である。

【図４】従来の代表的な測位システムであるＧＰＳの
運用を示す図である。

【図５】従来の測位端末装置の構成を示すブロック線
図である。

【図６】伝播時間の測定値が決まる物理過程を示す図
である。

【図７】伝播時間の測定値から、測位を行う場合の測
位計算の過程を示す図である。

【符号の説明】１測位端末装置、２位置基準局、３衛星軌道、４
受信器、５時計、６軌道計算器、７測位計算
部、８座標変換器、９表示器、１０疑似距離計算
器、１１逐次近似計算器、１２収束判定器、１３
物理過程、１４測位計算の過程、１５測位・座標変換
計算部、１６テーブル参照器、１７測位テーブル、１
８補間器、１９テーブル値計算部、２０データ発
生器、２１運用領域指示器、２２物理過程計算器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既知の位置との間の電波の伝播時間を測
定することにより、未知の位置を求める測位端末装置に
おいて、前記伝播時間の測定値を入力し、測位テーブルを参照し
て、これに対応する未知の位置の測位結果を読み出し、
出力するテーブル参照器と、前記伝播時間の測定値と前記測位結果との関係を予め計
算して記憶し、前記テーブル参照器の問い合わせに応じ
て前記測位結果を前記テーブル参照器に出力する測位テ
ーブルとを具備したことを特徴とする測位端末装置。
【請求項２】前記テーブル参照器の出力である測位結
果を入力し、前記の予め計算して、前記測位テーブルに
記憶している前記伝播時間の測定値と前記測位結果との
関係を補間して、実際の伝播時間の測定値に対応する測
位結果を出力する補間器を具備したことを特徴とする、
請求項１記載の測位端末装置。
【請求項３】前記測位テーブルは、オフライン時に、
テーブル値計算部の構成要素となり、前記テーブル値計
算部は、前記伝播時間の測定値と前記測位結果との関係
を計算し、その結果を前記測位テーブルに記憶させるこ
とを特徴とする、請求項１記載の測位端末装置。
【請求項４】前記テーブル値計算部は、位置基準局の
位置と伝播時間の測定値とを出力するデータ発生器と、
前記伝播時間の測定値に基づいて、疑似距離を出力する
疑似距離計算器と、前記位置基準局の位置と前記疑似距
離と測位結果に関する仮の解とを入力し、前記測位結果
に関する仮の解を改善して出力する逐次近似計算器と、
前記逐次近似計算器が出力する前記仮の解を入力し、こ
の値の収束を判定し、収束が判定されたときにその値を
測位結果として出力する収束判定器とを具備したことを
特徴とする、請求項３記載の測位端末装置。
【請求項５】前記テーブル値計算部において、前記収
束判定器の出力である測位結果を入力し、これを直交座
標から経度緯度高度座標に変換して出力する座標変換器
を具備したことを特徴とする、請求項４記載の測位端末
装置。
【請求項６】前記テーブル値計算部において、前記収
束判定器の出力である測位結果を、直接、前記測位テー
ブルの入力とすることを特徴とする、請求項４記載の測
位端末装置。
【請求項７】前記テーブル値計算部は、位置基準局の
位置と未知の位置と端末時計誤差とを出力するデータ発
生器と、前記位置基準局の位置、前記未知の位置および
前記端末時計誤差と用いて伝播時間の測定値を計算して
出力する物理過程計算器とを具備したことを特徴とす
る、請求項３記載の測位端末装置。
【請求項８】実際に測位端末装置が利用される空間を
運用領域として出力する運用領域指示器を具備し、前記
運用領域を、前記未知の位置の定義域として前記データ
発生器の入力とすることを特徴とする、請求項７記載の
測位端末装置。