JPS62267899A

JPS62267899A - 自動車用ｇｐｓ航法装置

Info

Publication number: JPS62267899A
Application number: JP11206586A
Authority: JP
Inventors: 耕司山田
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1986-05-16
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1987-11-20
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: JPH0673158B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動車用ＧＰＳ航法装置に関し、一層詳細には
、全世界測位システム（ＧｒｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎ
ｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ、以下ＧＰＳと称する）に属する
複数個の人工衛星からの電波を受信して走行する長胴な
自動車の現在位置を演算処理して測定検出する際、予め
当該長胴車輌の前部近傍並びに後部近傍にＧＰＳ信号受
信用アンテナを植設しておき、電波遮蔽物に遮られて走
行する時、当該車輌のいずれか一方のアンテナがＧＰＳ
信号を受信して常時車輌の現在位置を測定出来るように
構成した自動車用ＧＰＳ航法装置に関する。

船舶や航空機のような時々刻々移動する利用者に対し、
複数個の人工衛星から電波を送信してその現在位置、走
行速度等を確認乃至決定するために、近年、ｃｐｓ測位
装置の有用性が注目を集めている。このｃｐｓ測位装置
は、■　全世界で何時でも連続して利用出来る、■　位
置、速度の測定精度が極めて高い、■　利用者数に制限
がない等の特徴を備えており、このような観点からすれば、ｃ
ｐｓ測位装置を利用する容体は、船舶、航空機に限るこ
となく、自動車もその対象となって然るべきである。

特に、都市部の交通の混雑を回避し、短時間に自らの現
在位置を確認し、目的地までの迂回路を発見する等に利
用出来れば、時間的、経済　的に頗る大きな効果が得ら
れよう。

一般的に、ｃｐｓ測位装置は通常３個以上の衛星を利用
する。これらの人工衛星には夫々高精度の原子時計等が
搭載されているが、一方、受信側では斯様に高価な計時
装置は配備されてはいない、従って、受信側の時刻情報
には時計オフセフ）が出てくる。そこで、現在の測位方
法にあっては、人工衛星からの電波を同時に受信し、各
衛星と受信点との間の受信機の時計オフセットを含んだ
擬似距離データと各衛星の位置データとにより受信点の
位置を計算し、表示する。

ところが、周知の通り、都市部、山間部では、特に、高
層建築物や高度が極めて大きい山等によりＧＰＳに属す
る人工衛星からの所定数の電波が当該自動車に到達する
ことが阻止され、このために、利用者自体の現在地点の
確認が困難となる欠点がある。特に、ＧＰＳを構成する
人工衛星はその配置状態から１若しくはそれ以上の衛星
自体の仰角が低い場合が多く、前記欠点が大きく露呈す
るに至る。

本発明は前記の不都合を解消するためになされたもので
あって、特に、長尺な車体を有する自動車の前部並びに
後部屋根に一組のＧＰＳ信号受信用アンテナを立設し、
いずれか一方のアンテナが電波遮蔽物の存在によってＧ
ＰＳ信号が受信不能に至った場合であっても、残余のア
ンテナによって当該ＧＰＳ信号を受信して当該自動車の
現在位置の測位を可能とすることが可能な自動車用ＧＰ
Ｓ航法装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は長胴な自動車の
少なくとも前部と後部に配設されてＧＰＳを構成する人
工衛星からの電波を受信する一組のアンテナと、前記ア
ンテナからの受信信号のいずれか一方を選択することに
よって自動車の現在位置を算出するための信号を得る選
択回路を備えるＧＰＳ受信部と、前記ＧＰＳ受信部の出
力側に接続されて前記信号により自動車の現在位１を演
算して得る演算処理部と、前記演算処理部の出力側に接
続される表示部と、前記ＧＰＳ受（ＩＩｍと演算処理部
に対し制ｍ信号を送給する制ｍ部とからなり、前記制御
部はＧＰＳ受信部に、ｊって捕捉される人工衛星からの
電波が少なく　Ｊ、−Ｌ　３以上ある時、前記演算処理
部に３以上のＣ）ＰＳ電波により自動車の現在位置の算
出を行ら１１方程式を利用する指令信号を送出するよ４
惰壊することを特徴とする。

次に、本発明に係る自動車用ＧＰＳ航法ｖｔＷ。

について好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。

第１図において参照符号１０は車輌を示し、この車輌１
０の前部並びに後部には一組のＧＰＳ衛星電波受信用の
アンテナ１２ａ、１２ｂが搭載されている。衛星電波受
信用アンテナ１２ａ、、１２ｂの出力側はＧＰＳ受信部
１４に接続し、この受信部１４の出力側は演算処理部１
６と制御部１８に接続している。実質的に受信部１４は
選択回路１５を含み、この選択回粋１５に前記アンテナ
１２ａ、１２ｂの出力が導入されると共に、前記選択回
路１５はアンテナ１２ａ、１２ｂの出力信号（電圧）の
中、いずれか高い方を選択して前記演算処理部１６およ
び制御部１８に出力するよう構成されている。制御部１
８の出力側は、一方において、受信部１４に接続される
と共に、他方において、前記演算処理部１６に接続され
ている。なお、演算処理部１６はメモリ２０に対して演
算処理の結果を導出して一時記憶させると共に、随時、
このメモリ２０から前記データを読み出すよう構成して
おく、なお、図中、参照符号２２はＣＲＴ等で構成され
る表示部を示す、これらの受信部１４、演算処理部１６
、制御部１８、メモリ２０および表示部２２は前記車輌
１０に配設されるものである。

そこで、以上のような構成を有する自動車用ＧＰＳ航法
装置を使用して人工衛星からの電波を受信し、これによ
って走行する車輌１０の現在位置を測位する場合につい
て、第２図を参照しながら以下説明する。

先ず、図示はしないがＧＰＳ受信装置について概略説明
する。すなわち、受信部ではＰＮコードによって変調さ
れた送信電波を周波数変換器によって周波数変換し、こ
れを増幅すると共に、相関器に導入し、この相関器にお
いて、車輌１０に搭載済みのＰＮコード発発器器ら送給
されて（る信号によりてＰＮｆｉｌｌを行う、すなわち
、人工衛星からの送信電波はＰＮコードによって拡散ス
ペクトル化されているために、ここで、前記ＰＮコード
発生器からの信号によって逆拡散され、次いで、同Ｍ横
波が行われる。この同期検波信号は前記ＰＮコード発生
器に再び導入されて、常に送信されてくるＰＮコードを
含む電波との逆拡散がとられるようにＰＮコード発生器
の信号発生制御を行う、一方、このようにして得られた
受信電波に係わる信号は基準発振器から送給されてくる
クロック周波数に基づき計数されて１Ｍ４１Ｊ距離デー
タが得られる。

すなわち、ここでは車輌に搭載されている計時装置と人
工衛星に搭載されている原子時計との間の時計オフセッ
トがあることから、ここではこの時計オフセットを含む
距離データとしてｌｌＩ値距離データが得られる。この
１Ｈ４Ｑ距離データは演算処理部に送給され、車輌の現
在位置情報を演算処理して得る。

そこで、第２ｒＥＪに示すように、時刻ｔ、において、
走行用車輌１０は地点Ａに現在位１が存在していたとす
る。この地点Ａでは第１の人工衛星３０．第２の人工衛
星３２、第３の人工術Ｘ３４からの夫々の時刻情報と位
置情報とを擬イ以雑音信号（ＰＮコード信号）によって
変調された電波が送信され、これは受信用アンテナ１２
Ｂ、１２ｂのいずれかによって捕捉される。そこで、自
動車用走行通路３６に沿って前記自動車１０が走行する
場合には、前記走行通路３６はそのジオイド高さを一定
とみることが出来るために、これらの人工衛星３０．３
２．３４から送信されてくる電波によって、前記自動車
１０は選択回路の作用下に前記アンテナ１２ａ、１２ｂ
の中、いずれか一方の強い受信電波を用いてその位置、
走行方向、速度、自動車１０における時計オフセット、
自動車１０における時計オフセント変化率を航法方程式
により得ることが出来る。

すなわち、衛星電波をアンテナ１２ａ、、１２ｂによっ
て受信すると、選択回路１５の選択作用下にその夫々の
選択された受信電波は受信部１４で受けられる。この時
、制御部１８は受信部１４に対して走行する自動車１０
の測位を行うに際し、最適な電波を送信する衛星の選択
信号を指令する。

周知の通り、ＧＰＳ衛星を使用して船舶または航空機の
走行速度、方位並びに現在地点を測定する際には、幾何
学的に測位精度が最良となる最適衛星の選択を行い、こ
の３個の衛星に対しての擬像距離を受信部１４が前記の
プロセスによつて得た場合に、前記演算処理部１６はこ
の擬似距離データと、以前、既に受信して得られている
航法メツセージデータから導き出される３個の衛星の衛
星位置とにより二次元の測位航法方程式をたて、これを
解くことによって当該車輌１０の現在位置を求めること
が可能となる。このようにして、航法方程式を解いて得
られた車輌ｌＯの現在位置、走行方向、速度、ＧＰＳ航
法装置の時計オフセット、当該ＧＰＳ航法装置の時計オ
フセット変化率は、一旦、メモリ２０に送られここで格
納される。一方において、これらのデータは表示部２２
に送られ、少なくとも、当該車輌ｌＯの位置、走行方向
並びに速度を画面上に表示することが可能となる。

ここで、時刻ｔ０において、人工術１３０．３２．３４
の３つの受信電波を得て、地点Ａの位置、車輌１０の走
行方向、速度が表示部２２に表示されたとする。そして
、時刻ｔ、から１．へと時間が変化し、これによって走
行用車輌１０はＡ点からＢ点へと移行したとする。この
間、人工衛星３０．３２および３４は時刻ｔ、からｔｌ
に時間が移行するに従って第２図に示すような位置変化
を行っている。この場合、第３の人工衛星３４が時刻ｔ
、の地点にある時、長尺な車体からなる車輌１０では一
方のアンテナ１２ａが電波遮蔽物、例えば、高層ビルデ
ィング３８に隠れる。この結果、アンテナ１２ａはＧＰ
Ｓ電波を捕捉することが困難となる。然しなから、残余
のアンテナ１２ｂは高層ビルディング３８に妨げられる
ことなりＧＰＳ電波を捕捉することが可能であることか
ら、選択回路１５はアンテナ１２ｂの信号を這訳し、こ
れを制御部１８と演算処理部１６に送給することになる
。

山間地の走行、あるいは相当長い距離に亘る高層建築物
の場合には、アンテナ１２ｍ、１２ｂのいずれによって
もＧＰＳｔｌ波の受信が不可能となる場合がある。その
場合は、既に、本出願人により出願された特願昭第６０
−３８４０２号の発明ｒＧＰＳ航法装置」を利用すれば
よい、メモリ２０は、このような場合、時計オフセット
変化率を格納するために役立つ。

なお、このように、いずれのアンテナ１２ａ１１２ｂに
よってＧＰＳ電波の受信が不能であっても、電波遮蔽物
から抜は出た車輌１０ではいち早くアンテナ１２ａがＧ
ＰＳｔ波を捕捉し、一方、電波遮蔽物に対応する路上に
進入する場合でもアンテナ１２ｂは可及的に長＜ｃｐｓ
ｔ波の捕捉を行うことが可能である。従って、ＧＰＳｔ
波の受信期間がそれだけ長く、結局、正確な位置測定を
長期に亘って行うことが出来ることが容易に諒解されよ
う０以上の説明は４衛星以上の場合についても同様の効
果がある。

以上のように本発明によれば、ＧＰＳＦｔｃ法装置を搭
載した長胴な自動車が、例えば、市街地や高山の近くを
走行する場合においていずれか一方のアンテナを介して
１つの人工衛星からの電波の受信が途絶した場合でも、
他のアンテナによって人工衛星からの電波を受信して自
らの自動車の位置を正確に把握することが出来る。

これによって、市街地あるいは山地でも測位時間が大幅
に伸張し、従って、その間において走行する自動車が自
らの走行方向、位置等を見失うことはない。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計
の変更が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用ＧＰＳ航法装置のブロッ
ク図、第２図は車輌が時間ｔ、からｔ、に移行するに従って人
工衛星がｔ・からｔ、までの位置度ｆｍ　ヲ行い、この
結果、２つのアンテナの中のいずれか１つが電波遮蔽物
によってその受信を遮断された場合の位置関係を示す概
略説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）長胴な自動車の少なくとも前部と後部に配設され
てＧＰＳを構成する人工衛星からの電波を受信する一組
のアンテナと、前記アンテナからの受信信号のいずれか
一方を選択することによって自動車の現在位置を算出す
るための信号を得る選択回路を備えるＧＰＳ受信部と、
前記ＧＰＳ受信部の出力側に接続されて前記信号により
自動車の現在位置を演算して得る演算処理部と、前記演
算処理部の出力側に接続される表示部と、前記ＧＰＳ受
信部と演算処理部に対し制御信号を送給する制御部とか
らなり、前記制御部はＧＰＳ受信部によって捕捉される
人工衛星からの電波が少なくとも３以上ある時、前記演
算処理部に３以上のＧＰＳ電波により自動車の現在位置
の算出を行う航法方程式を利用する指令信号を送出する
よう構成することを特徴とする自動車用ＧＰＳ航法装置
。