JPS62884A - 航法装置 - Google Patents

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’（ｚ用いた航法装置に係り、特にブ
ロッキングによる測位精度の劣化を、防止する装置に関
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り、世
界中の何処にいても何時マも、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２万ら
の円軌道で、６つの軌道１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。

地球上の何処でも常に４個以上の衛星が見えるように衛
星が配置されている。

ｏｐｓ’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、ＧＰ８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シ、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＝１，２１３ｔ４）の位置情報を受信
し、そのときの利用者の時刻ｔｕｉを求める。

このｔｕｉとｉｓよシ、衛星ｉと利用者との距離ｔ−Ｒ
ｉとすると１次式が成シ立つ。

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Ｒｉミラめ
れば、上式より利用者の３次元位置が求められる。

とのＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ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、所望の衛星がビル等の建物の陰にかくれ
てしまうブロッキングという問題が発生し、測位精度の
劣化及び測位不能という現象が生ずる。

ブロッキングが発生する図を、＠３図に示す。

上記に述べたように、移動体の３次元位置を求めるため
には、ＧＰ８受信機は、子側のＧＰＳ衛星を捕捉する必
要がある。第３図に示すように、衛星３０，３１．３２
は、直接波が到来するので、捕捉出来るが、衛星３３は
、ビル３４の陰にかくれてしまい捕捉出来ない。

このように３個の衛星しか捕捉出来ないとき。

従来用いてい友測位方法は、利用者のもっている時計が
％ＧＰＳ時刻と一致していると考えて、未知数Δｔｕｌ
雰として測位していた。

利用者時計は、　１０−’／年の長期安定度であるため
に、時間が経るにつれて、Δｔｕが増大し、自動車用に
は、利用出来ない測位精度の劣化を生じさせてい７１２
．。

別の従来方法は、高度を既知とするために、気圧高度計
を用いてい念。低価格気圧高度計の精度は±５０ｍ以上
であるので、高精度測位が出来ない。

〔発明の目的〕

本発明は１以上の点に鑑みてなされたもので、ｏｐｓ’
利用した自動車航法装置において、移動体の進行方向を
求める方位センサーと距離計を利用して、ＧＰＳ利用者
の位置を求めこれを地図表示器上に表示する航法装置を
提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本溌明は、ＧＰＳｔ−利用した自動車用航法装置におい
て、ＧＰ８受信機と移動体の進行方向を求める方位セン
サーと、距離計と、地図を記録しである装置と、地図を
表示する装置を備え、前記移動体の進行方向を求める方
位センサーと距離計を利用して、ＧＰＳ利用者の位置を
求め、これを前記地図表示装置上に表示する航法装置を
提供するものである。

〔発明の効果〕

ブロッキング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。気圧
高度計や周波数安定度の低い発振器を用いたことによる
従来方法の測位精度の劣化をなくせる。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。

本発明は、アンテナ１と％ＧＰＳ受信機２と、測位計算
機３と、捕捉衛星数を監視する装置４と。

方位センサー５、距離計６と、地図を記録する装置７と
、ＣＰＵ８と１表示器９とから成夕立っている。

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度、高度が約
２万らの円軌道で、６つの軌道面上に、それぞれ３個配
置された１８個で構成されている。

地球上の何処にでも建物等の障害物がない所では、常に
４個以上の衛星が見えるように配置されている。

ＧＰＳ衛星からの送信信号全１．アンテナ１で受信し、
ＧＰ８受信機２で％Ｒ，Ｆ−Ｉ　Ｐ変換、周波数逆拡散
、復調を行ない、復調された信号ｙ＆：、利用者の３次
元位置と時刻を求める装置３に送る。その信号を分配し
、一方を捕捉衛星数を監視する装置４に送る。まず、装
置４で、捕捉衛星数が４個となるように移動体を動かす
。４個を確保した点で、利用者の３次元位置と時刻を求
める装置３で。

（１）式で与えられる方程式を解いて、利用者の位置を
求める。

地図情報を記録しである装ｆ７よシ、地図情報をＣＰＵ
８で読み出し、°表示器９上′に地図を表示し、さらに
上記で求めた利用者の位置も表示する。

第４図に表示装置９上に表示される地図の１例を示す。

上記に示した４個のＧＰＳ衛星を捕捉出来る場合に求め
られた位置をＡとする。４個の衛星を捕捉し続は点Ｂま
で、移動体が動いたときの軌跡ｔ−５１とする。

点Ｂ（時刻ｔ＝ｔａ）で都市でのビル陰等により、捕捉
衛星数が３個になったとすると、装置４で捕捉衛星数が
３個になったことが検出出来る。

このときは、距離計６′ｆ：用いて、３次元測位する。

時刻ｔａから、ｔｏ＝ｔａ＋Δｔの間に、移動体が走行
する距離を距離計６で求める。このときの走行距離ｆｒ
：Ｒとすると次式が成り立つ。

（Ｘｔｂ−Ｘｔａ）”＋（Ｙｔｂ−Ｙｔａ）２＋（Ｚｔ
ｂ−Ｚｔａ）”＝Ｒ”　　（２）位置（Ｘｔａ、Ｙｔａ
、Ｚｔａ）は既知捕捉衛星数が３個の場合は、（２）式
と３個のＧＰＳ衛星に対する方程式（１）ｔ一連立させ
ることで、３次元測位を行なうことが出来る。

このとき、移動体の位置の解が２ケ所求まるが。

Δｔが微小であるから移動体のｔ＝ｔｂよ多の前の位置
を決定する。

このｔｂにおける移動体の位置ｆＣ１とする。同様に、
ｔｃ＝ｔｂ＋Δｔにおいても、上記に述べた方法で３次
元測位が出来る。このときの移動体の位置ｔ−０２とす
る。距離計６′ｆ：用いて連続測位した結果を第４図に
示す。

また、捕捉衛星数が２個になった場合で３次元測位を行
なうには、方位センサー５を用いて３次元測位を行なう
、方位センサー５として１例えば第５図に示す磁気セン
サーを用いる。このセンサーの原理は、環状の磁心に交
番磁界を発生させ。

その磁界に交差する検出コイルの出力電圧を測ることで
方位を求める。地磁気の方向に対して導線が直角に位置
する場合の起電力が最大となり平行の場合は、ゼロとな
る。

この前記磁気センサー５よυ、移動体の進行方行θが求
められる。この間第は式で表わされる。

０＝　ｊａｎ−１（（ｙｔｂ−ｙｔａ）　／　（ｘｔｂ
−ｘｔａ）　）　　　　（３）方位センサー５の出力と
（２）個の（１）式と距離計６のよつの情報（２）式を
用いることで、３次元測位が出来る。

方位センサー５として、磁気センサーのかわりに、ジャ
イロを用いても同様な効果が得られ、距離計６のかわシ
に、速度計や加速度計金利用し。

加速変、速度を積分することでも同様に測位が出来る。

以上よＶ％本発明を用いることで、ブロッキングによる
測位精度の劣化を防止し、自動車用航法に、十分に適応
出来る測位精度が確保される。気圧高度計や周波数安定
度の低い発振器を細いたことによる測位精度の劣化をな
くせる。

【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、ＧＰ
８の原理を示す図、 第３図は、゛都市内でのブロッキングを示すＭ１第４図
は、本発明の動作を示す図、 第５図は、磁気センサーを示す図である。 １・・・アンテナ ２・・・ＧＰＳ受信機 ３・・・測位計算機 ５・・・方位センサー ６・・・距離計 ７・・・地図記録装置 ８・・・ＣＰＵ ９・・・表示器 ３０〜３３・・・ＧＰＳ衛星 ３４・・・ピル ３５・・・移動体 代理人　弁理士　間近憲佑（ほか１名）１−ムル゛ （を鉢１−１ｓ） 第２１１，３２ ０トαベコ 第４ト 東面プ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動体上にＧＰＳ受信機、該移動体の進行方向を求める
   方位センサー、前記移動体の走行距離を求める距離計、
   地図情報が記録されている装置、およびこの地図情報を
   表示する装置を塔載して成り、前記方位センサーと距離
   計により得られた前記移動体の進行方向および距離利用
   して、前記移動体の位置を求め、これを前記地図表示装
   置上に表示することを特徴とする航法装置。