JPS62883A

JPS62883A - 航法装置

Info

Publication number: JPS62883A
Application number: JP60138915A
Authority: JP
Inventors: Hisao Iwasaki; 久雄岩崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-06-27
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1987-01-06

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】〔発明の技術分野〕本発明は、ＧＰＳ′ＩＩｔ波を利用した航法装置に関し
マルチパスによる測位精度の劣化の防止を図っな装置に
関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ＧＰＳについて説明する。ＧＰＳは、米国国防省が開発
している新しい全世界的な衛星航法システムである。こ
のシステムは世界中の何処にいても、何時でも利用者の
緯度、経度、高度の３次元位置を数十ｍの精度で求める
ことが出来る衛星航法システムである。

衛星は、赤道との軌道傾斜角が５５°、高度が約２万一
の円軌道で、６つの軌道面上に、それぞれ３個配置され
た１８個と予備の衛星３個の合計２１個で構成されてい
る。

ＧＰＳｔ−用いて、利用者の３次元位置が求められる原
理を以下述べる。第２図に示すように、ＧＰＳ衛星は、
正確な時計をもっていて、衛星の位置情報と時刻を送信
する。利用者は、衛星に塔載されている時計より精度が
悪く、かつ、衛星上の時計と同期していない時計をもっ
ていて、この時計を用いて例えば、時刻ｔｓで送信され
た衛星ｉの位置情報を受信し、そのときの利用者の時刻
ｔｕｉ　’に求める。とのｔｓとｔｕｉの時間差から利
用用者の時計誤差Δｔｕを含んでいるので擬似距離と偽
う。そこで、真の利用者と衛星との距離ヲＲ１とすると
次式の関係が成シ立つ。

この式においては、利用者の経度、緯度、高度と時計の
差Δｔｕが未知数である。未知数が４個であるので、４
個の衛星に対して、上記の擬似距離Ｒｉｉ求めれば、上
式よシ、利用者の３次元位置が求められる。

このＧＰＳ衛星からの電波を受信し、−信号処理するＧ
ＰＳ受信機を自動車等の移動体に塔載し。

高層ビル等が多い都市内で使用した場合、マルチパスの
ために、測位精度の劣化が生ずる。

マルチパスが発生する原因を第３図に示す。

移動体に塔載されたＧＰＳ受信機３０は、ＧＰＳ衛星３
１から送信された信号のうち直接到来する信号３２とビ
ル３３で反射し良信号３４を受信する。

ここで１例として、仰角２にあるＧＰＳ衛星から送信さ
れ良信号がビル３３の高さｈの点で反射した波は、直接
到来する波より距離（１＋ＣＯ８２α）＠／Ｓ　ｉ　ｎ
αだけ長く伝搬している５例えば、α＝３０６ｈ＝５０
ｍでは約１５０ｍ測定エラーとなる。従って、この反射
波信号を受信し擬似距離Ｅｉミラめ、利用者の３次元位
置を計算しても、正確な位置が得られなく、測位精度は
劣化する。

自動車等に要求される航法では、この測位劣化は重要な
問題である。

ところが、この測位劣化を防止する方法は従来なかった
。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、ＧＰＳを
利用した自動車用航法装置において、全水平方向をカバ
ーする少なくとも４方向以上の独立した指向性を有する
アンテナの出力を制御する仁とで、測位精度の向上を図
っ念航法装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、ＧＰＳを利用した自動車用航法装置忙おいて
、移動体上に塔載した少なくとも４方向以上の独立し九
指向性を有するアンテナで、全水平方向をカバーし、計
算で求めたＧＰＳ衛星軌道〜よシ所望衛星方向を求めそ
の方向にあるビームのアンテナ出力をとり出し、その受
信信号を用いて。

利用者の３次元位置を求める航法装置を提供するもので
ある。

〔発明の効果〕

マルチパスによる測位精度の劣化を防止し、自動車用航
法に十分適応出来る測位精度が確保される。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例ｔ−第１図に示す。

本発明は、移動体に塔載された４個のアンテナ１゜２．
３４とそのアンテナの出力を切替えるアンテナ切替器５
と、ＧＰＳ受信機６と、移動体の位置と進行方向を求め
る計算機７と、ＧＰ８衛星衛星軌道金石計算機８と、ア
ンテナの出力切替を制御する装置９から成り立っている
。以下、具体例を示しながら説明する。

ＧＰＳ衛星は、赤道との軌道傾斜角が５５°、高度が２
万りの円軌道で、６つの軌道面上に、それぞれ３個配置
された合計１８個で構成されている。

衛星の軌道要素は、前もってわかっている。そこで、こ
の１８個の各衛生の軌道全（）ｐｓ衛星軌道計算機８で
計算する。そして移動体の位置と時刻がわかると、全１
８個ＧＰＳ衛星の中から移動体から見て仰角００以上（
水平方向０°、天頂方向９０’とする）にあるＧＰＳ衛
星を選択出来る。（普通５個〜１０個）一方、アンテナ１〜４の出力を用いて、ＧＰＳ受信機６
で、　Ｒ，Ｆ−ＩＰ変換と周波数逆拡散と復調を行ない
、移動体の位置と進行方向を求める装置７で（１）式で
表わされる式を用いて、移動体の位置と時刻を求める。

この測位を続けて行なうことで移動体の進行方向と速度
が求められる。

ここで、４個のアンテナの場合を考え第４図に示すよう
に移動体の進行方向にアンテナ１とアンテナ３のビーム
を進行方向と直交する方向にアンテナ出力２とアンテナ
４のビームを向けたアンテすを移動体上に設置し、この
アンテナ系で、全水平方向をカバーする。

上記に述べたように、移動体の位置と進行方向がわかる
と（ただし、マルチパス等の測距エラーがあってもよい
）、ＧＰ８衛星の軌道を求める計算機８より求めた軌道
情報よシ制御装置９で移動体よシ見える衛星とその衛星
の方向がわかる。

第４図、第５図よシ衛星１がアンテナ２のビーム方向に
見えた場合、マルチパスは、第５図に示すようにビルに
反射して、アンテナ４のビーム内に入ってくる。そこで
制御装置９でアンテナビーム切替器を制御し、衛星１を
捕捉する場合アンテナ２のビーム出力を取９出しＧＰＳ
受信機へ入力する。これで、マルチパスの信号は除去さ
れ、衛星１の擬似距離Ｒｉｌ、精確に求めることが出来
る。

以上よシ１本発明を用いることで、マルチパスによる測
距精度の劣化を防止することが出来、自動車用航法に十
分適応出来る測位精度が確保される。

また、移動体の進行方向から到来する信号に対してはア
ンテナｌのビームを受信し、マルチパス波となるアンテ
ナ３のビームを受信しないようにすればよい。

また、５個以上の場合についても同様な方式で４個の場
合と同じ効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例を示す図。第２図は％ＧＰＳの原理を示す図、第３図は、都市内でのマルチパスを示す図、ｐよＶ゛第４図、＾第５図は本発明の動作を示す図である。１〜４・・・アンテナ５・・・アンテナ切替器６・・・ＧＰＳ受信機７・・・移動体の位置、進行方向を求める装置８・・・
Ｇ　Ｉ）　Ｓ衛星軌道計算機９・・・制御装置３０、・・・ＧＰ８受信機３１・・・ＧＰＩ衛星３２・・・直接到来波３３・・・ビル３４・・・マルチパス波代理人　弁理士　間近憲佑（ほか１名）第１ＩＩド（ｔｉ±ｌ−一第４図

Claims

【特許請求の範囲】

全水平方向をカバーする少なくとも４方向以上の独立し
た指向性を有するアンテナと、このアンテナの出力を切
替える切替器と、ＧＰＳ衛星の軌道を計算する計算機と
、ＧＰＳ受信機と、このＧＰＳ受信機より移動体の位置
と進行方向を計算する装置と、前記移動体の位置と進行
方向とＧＰＳ衛星の軌道より前記アンテナの出力の切替
を制御する制御装置とからなることを特徴とする航法装
置。