JPS62285085A

JPS62285085A - 衛星航法装置

Info

Publication number: JPS62285085A
Application number: JP12948186A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamada; 耕司山田; Noboru Yamaoka; 山岡　登
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1986-06-03
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1987-12-10
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH06100646B2

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】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば自動車、列車など移動する運行体に搭
載され、人工衛星からの信号を受信し、運行体の位置を
演算し表示することができる衛星航法装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来より衛星航法装置としてＧ　Ｐ　Ｓ　（Ｇｌｏｂａ
ｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）航法装置が
ある。

航法装置で、自動車等、利用者の位置を３次元的に求め
るには、ｘ、ｙ、ｚの３つの未知数を求めれば良い。Ｇ
ＰＳ航法装置は、位置がわかっている中高度軌道の複数
個の衛星から利用者までの距離を同時に受動測距するの
がその測位原理である。衛星の刻々の位置は、軌道要素
から３次元的に求められる。利用者の３次元的な□位置
を求めるには、３個の衛星からの距離が測定できれば、
それら３衛星の位置を原点とし、それぞれの距離を半径
とする３つの球面の交点（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で利用者位置を
求めることができる。

このようにＧＰＳ航法装置では、衛星から利用者への電
波の一方向伝搬によって得られた信号により演算するも
のであるから、本来なら送信側（衛星）と受信側（利用
者）に高精度で、しかも良く合った時計を置いて、電波
の伝搬時間をその２つの時計で直接測定する方法をとる
必要がある。ところが、衛星上の時計はすべて良く一致
させである（実際にはその時計の進み遅れが良く分って
いる）が、個々の利用者にそれと同等の高精度な時計を
装備させ、その時計の進み遅れを合致させることは、経
費等の点から適当でない、そこで利用者は、衛星の時計
に合致した時刻Ｔをもう１つの未知数として追加して位
置に関する３つの未知数に加え、４未知数（Ｘ、Ｙ、Ｚ
、Ｔ）を解く必要がある。そのためには、上空に散在す
る４個の衛星からの電波信号を受信しなければならない
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、自動車等で山岳地帯や市街地のように上空と
の間に遮蔽物や電波障害物の多い地域を走行していると
、常に４個の衛星からの信号を受信できるとは限らず、
３個の衛星からの信号しか受信できない場合も多い。そ
のために上記した従来のＧＰＳ航法装置では、位置を求
めることができなくなり、表示もできなくなるという欠
点があった。また利用者から与えられた推定高度データ
を用いて、２次元位置（緯度、経度）を求めることも可
能であるが、この２次元位置は一般に高度誤差に起因し
た測位誤差を含んでいるという欠点があった。

本発明は、従来のＧＰＳ航法装置が持つ上記の欠点を解
消するためになされたものである。従来のＧＰＳ航法装
置を改良し、自動車等が山岳地帯等、障害物の多い地域
を走行している場合でも、誤差のない正確な位置を演算
し表示することができる衛星航法装置を提供するもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための本発明を適用した衛星航法
装置を、実施例に対応する第１図のブロック回路図と第
２図の衛星の配置状態図を用いて説明する。

本発明の衛星航法装置は、第２図に示すように、運行体
１０の上空に存在する複数の衛星１・２・３・４から発
した衛星軌道データおよび時刻データを運行体ｌＯ側で
受信し、その受信データにより運行体１０の位置を演算
し表示するものである。第１図に示すように、運行体ｌ
Ｏに搭載された方位センサ１２と速度センサ１３のデー
タから推測位置を演算する推測位置演算部１５と、高さ
データが付された地図を記憶するメモリィ１６とを有し
ている。そして推測位置に対応する地図の高さデータを
メモリィ１６から呼出して位置を演算するための高さデ
ータにすることが可能になっている。

〔作用〕

第２図に示すように運行体ｌＯが１０＋の位置を走行し
ており夫々１１　・２１６３１　　・４１にある衛星１
・２・３・４の電波を受信可能であれば、第１図に示す
ブロック図で、アンテナ１８および受信部１９で４個の
衛星ｌ・２・３１１４から３次元信号および時間信号を
受信して測位演算部２０で運行体１０＋の位置を求めて
、表示部２１で表示する。一方、求めた２次元位置を推
測位置演算部１５に入力させておく。運行体１０が移動
し１０２の位置を走行しているときは、山などの遮蔽＆
７の影響で衛星４２の電波を受信不可能である。そのと
きは、推測位置演算部１５に入力させである位置（′測
位演算部２０で演算される都度更新されている）を初期
位置とし、方位センサ１２と方位演算部２３で求めた方
位データおよび速度センサ１３と速度演算部２４で求め
た速度方位データにより推測位置演算部１５で運行体１
０２の推測位置を求めてメモリィ１６に入力させる。メ
モリィ１６には高さデータが付されており、運行体１０
’２の推測位置に対応する高さデータを呼出して測位演
算部２０に入力させる。運行体１０２は、衛星１２８２
２　　・３２の電波を受信して測位演算部２０に入力し
ており、衛星４２の信号は入力しなくても、メモリィ１
６から呼出した高さデータとにより運行体１０２の位置
を求めることができる。

すなわち、受信可能な衛星の数が３個しかない場合でも
、絶えることなく遅行体ｌＯの現在位置を測位し、表示
することができる。なお方位センサ１２と方位演算部２
３で求めた方位データおよび速度センサ１３と速度演算
部２４で求めた速度方位データにより演算される運行体
ｌＯの推測位置は実位置との若干の誤差を生じやすいが
、自動車等の運行体が運行可能な地形においては極端な
高低差はありえず、誤差で生じる程度に位置がずれたと
しても高さデータが極端に変ることはない。したがって
メモクイ１６内の推測位置に対応する高さデータを使用
して運行体ｌＯの現在位置を測位しても実際上の不都合
は生じない。

〔実施例〕

第１図は本発明を適用するＧＰＳ航法装置のブロック回
路図である。

同図において、１２は例えば磁気方位計など運行体１０
の進行方向を検知する方位センサ、２３は方位演算部で
方位センサ１２で検知した進行方向の微小変化を演算す
る。１３は運行体ｌＯの速度を検知する速度センサ、２
４は速度演算部で速度センサ１３で検知した速度の微小
変化を演算する。１５は推測位置演算部で、方位演算部
２３の進行方向の微小変化と速度演算部２４の速度の微
小変化からベクトル距離の微小変化を求め、それを積分
して運行体１０の推測位置を演算するものである。１６
は例えばＣＤ（コンパクトディスク）、磁気ディスク、
ＩＣカード、カセットテープなどのメモリィ（ＲＯＭ）
で、地図が情報として記憶されている。その地図には高
さデータとして等高線が付されている。１８は例えば自
動車などの運行体１０の外部（例えば屋根の上）に取付
けられたアンテナである。１９はプリアンプ、周波数変
換器、スペクトル逆拡散・復調等を含む受信部である。

２０は衛星の航法メツセージデータと擬似距離データと
から航法方程式を作成し、運行体１０までの距離を計算
し位置を求め、ドプラ変化を計算して移動速度と方位を
求める演算部である。２１は例えばＣＲＴやプラズマデ
ィスプレイなどを用いた表示部である。

上記実施例のブロック回路の動作を以下に説明する。

運行体ｌＯが１０１の位置を走行していると（第２図参
照）、４個の衛星１１　・２１　・３１　・４１を受信
しその３次元信号および時間信号により測位演算部２０
で運行体１０１の位置を求めて表示する。すなわちアン
テナ１８で受信した４個の衛星１１　・２１　・３！　
・４１の電波から受信部１９が衛星の航法メツセージデ
ータ、擬似距離データを再現する。そのデータから測位
演算部２０は航法方程式を作成し、運行体１０＋　まで
の距離を計算し位置（緯度、経度および高さ）を求め、
ドプラ変化を計算して移動速度と方位を求める。それを
ＣＲＴなどで表示する。そのとき測位演算部２０で求め
た位置のうち緯度、経度を推測位置演算部１５に入力さ
せておく、この緯度、経度は測位演算部２０で演算され
る都度更新されてゆく。

運行体１０が移動し１０２の位置を走行しているときは
、山岳などの遮蔽物７の影響で衛星４２の電波が受信不
可能で、衛星１２　・２２　・３２だけが受信可能とな
る。しかしながら３個の衛星からの電波信号だけを受信
しても４未知数を解くことができない。

そのときは、高さに関するデータは地図メモリィ１６に
付されたデータを使用する。そのため先ず、方位センサ
１２により進行方向を検知し、方位演算部２３で微小変
化を演算する。また速度センサ１３で速度を検知し、速
度演算部２４で微小変化を演算する。一方、推測位置演
算部１５には前回４個の衛星１１　・２１　・３１　・
４１信号により求めた緯度、経度が入力しており、その
緯度、経度を初期位置とし、進行方向の微小変化と速度
の微小変化を積分して運行体１０２の推測位置を演算す
る。その推測位置に対応するアドレスについての高さく
等高線）データをメモリィ１６から呼出して測位演算部
２０に入力させる。運行体１０２は、衛星１２　・２２
　・３２の電波を受信して測位演算部２０に入力してお
り、衛星４２の信号は入力しなくても、メモリィ１６か
ら入力した高さデータとにより運行体１０２の位置を求
めることができ、表示も引き続いて可能である。

なお上記実施例では、地図メモリィ１６に記憶されてい
る高さデータは等高銀として付されているものを例示し
たが、地図の道路に相当する部分にのみ上の高さデータ
を付し地図メモリィ１６に記憶させておいてもよい６本
発明の衛星航法装置は自動車等に搭載されており、高さ
データは道路部分だけ記憶させておけば充分で、そのよ
うにすることにより、メモリィ１６の記憶容量を無駄に
することがなくなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の衛星航法装置によれば、
遮蔽物のために受信可能な衛星の数が３個しかない場合
でも、絶えることなく運行体の現在位置を測位し１表示
することができる。しかも高さデータとして地図メモリ
ィに記憶した高さデータを使用しているため、測位して
得られる運行体の位置は実位置とのオフセットを抑える
ことができる。

したがって運行体が市街地や山岳地帯等、遮蔽物の多い
地域を走行している場合にも、運行体の測位を確実に行
うことができ、位置を表示できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明を適用する衛星航法装置の一実施例のブ
ロック回路図、第２図は運行体が走行する状態・衛星の
位置・遮蔽物を示した図である。１・２・３・４．、、、、衛星７・・・・・遮蔽物　　　　１０．、、、　　運行体１
２、、、、、方位′センサ　１３．、、、、速度センサ
１５、、、、、推測位置演算部１６・・・・・　メモリィ　　１８．、、　　アンテナ
１９・・・・　受信部　　　２０．、、、、測位演算部
２１　、、、、、表示部　　　２３．、、　　方位演算
部２４、、、、、速度演算部

Claims

【特許請求の範囲】

１．　運行体上空に存在する複数の衛星から発した衛星
軌道データおよび時刻データを運行体側で受信し、その
受信データにより運行体の位置を演算し表示する衛星航
法装置において、運行体に搭載された方位センサと速度
センサのデータから推測位置を演算する推測位置演算部
と、高さデータが付された地図を記憶するメモリィとを
有し、前記推測位置に対応する地図の高さデータを該メ
モリィから呼出して位置を演算するための高さデータに
することが可能な衛星航法装置。
２．　該メモリィに記憶されている地図に付された高さ
データが等高線であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の衛星航法装置。
３．　該メモリィに記憶されている地図に付された高さ
データが道路部分の高さであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の衛星航法装置。