JPS62885A - 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を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２万に
■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。

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。

ＧＰＳを用いて、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、衛星に搭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つて
いて、この時計を用いて、例えば、時刻ｔｓで送信され
た衛星Ｌ　（ｉ−１，２，３，４）の位置情報を受信し
、そのときの利用者の時刻ｔｕｔを求める。

このｔｕｉとｔｓより、衛星ｉと利用者との距離Ｒｉを
求める。このＲｉは、利用者の時計誤差Δｔｕを含んで
いるので、疑似距離という。そこで、真の利用者と衛星
ｉとの距離をＲＬとすると次式％式％ 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、上記の疑似距離Ｒｉを求めれば、上
式より利用者の３次元位置が求められる。

このＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信機を自
動車等の移動体に搭載し、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、発生する図を第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、ＧＰＳ受信機は、４個のＧＰＳ衛星を捕捉する必
要がある。第３図に示すように、衛星３Ｇ、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
いてた測位方法は、利用者がもっている時計が、ＧＰＳ
時刻と一致していると考えて、未知数Δｔｕを零として
測位していた。利用者時計は、１０−８／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
せていた。

別の従来方法は、高度を既知とするために、気圧高度計
を用いていた。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、以上の点に鑑みてなされたもので、ＧＰＳを
利用した自動車航法装置において、移動体の進行方法を
求める距離計とハンドル回転情報を利用して、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］ 本発明は、ＧＰＳを利用した自動車用航法装置において
、ＧＰＳ受信機と、距離計と、ハンドル回転情報と、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、めるハンドル回転情報と距
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とハンドル回転角度検出
装置５と距離計６と地図を記録しである装置７とＣＰＵ
８と表示器９から成り立りている。

以下、具体例を示しながら説明する。

ＧＰＳは、赤道との軌道傾斜角が５５度、高度が約２万
Ｋｍ＋の円軌道で、６つの軌道面上に、それぞれ３個づ
つ配置された１８個で構成されている。

地球上の何処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を、アンテナ１で受信し、Ｇ
ＰＳ受信機２で、ＲＦ−Ｉ　Ｆ変換、周波数逆拡散、復
調を行ない、復調された信号を利用者の３次元位置と時
刻を求める装ｇ１３に送る。その信号を分配し、一方を
捕捉衛星数を監視・する装置に送る。まず、装置ｉ！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置７より、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を５′とする。

この点Ｂ（ｔ＝ｔａ）で、都市内でのビル陰等により、
捕捉衛星数が、３個になりたことが検出出来る。

このとき、距離計６を用いて３次元測位する。

時刻ｔ−ｔａからｔｂ−ｔａｔΔｔ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をＲ
とすると、次の関係が成り立つ。

＋　（Ｚｔｂ−Ｚｔａ）　　−Ｒ （Ｘｔａ、　Ｙｔａ、　　Ｚｔａ）　−・・既知（２）
式と３個のＧＰＳ衛星に対する３個の方程式（１）式を
連立させることで、３次元測位出来る。

このとき、移動体の位置の解が、２ヶ書求まるが、移動
体のｔ−ｔｂよりの前の位置情報（進行方向）より、所
望の位置が求められる。

このｔｂにおける移動体の位置を０１とする。

同様に、ｔｑ−ｔｂｔΔｔにおいても、上記の方式で、
３次元測位が出来る。このときの移動体の位置を０２と
する。

この距離計６を用いて、連続測位した結果を、′第４図
に示す。

また、捕捉衛星が２個の場合は、距離計６とハンドル回
転情報検出袋２２５を用いて、３次元測位する。すなわ
ち、ハンドルの回転情報を利用して、移動体（自動車）
の進行方向の方位を求める。自動車のハンドルを回転さ
せた角度と、自動車の進行方向の変化角度は、自動車の
走行速度とハンドルを回転させる速度がパラメータであ
る、１対１の関係が成り立つ。例えば、ある速度で走行
する車のハンドルをある回転速度ハンドルを右へ１回転
回すと、自動車も右方向へある定まった角度回転し、そ
して次に、ハンドルを逆に左へ１回転戻すと、自動車は
直進する。

上記のハンドルの回転角度情報を利用することで、自動
車が進行している方位方向０を検出することが出来る。

これを装置５で行なう。

捕捉衛星数が２個の場合は、距離計より求まる（２）式
と、ハンドルの回転情報検出装置５より求められる移動
体の進行方向の方位方向０を求める弐〇−ｔａｎ−’（
（Ｙ　　−ｙ　　）／（ＸｔＢ−Ｘｔａ））ｔＢ　　　
ｔａ （３）と（１）式を２個用いて３次元測位する。

距離計６のかわりに、速度計や加速度計を利用し、速度
、加速度を積分することでも同様な測位が出来る。

以上より、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測位精度の劣化をなくせ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、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、都市内でのブロッキングを示す図。 第４図は、本発明の動作を示す図である。 １・・・アンテナ ２・・・ＧＰＳ受信機 ３・・・測位計算機 ４・・・捕捉衛星数監視装置 ５・・・ハンドル情報検出装置 ６・・・距離計 ７・・・地図記録装置 ８・・・ＣＰＵ −９・・・表示器 ３０〜３３・・・ＧＰＵ衛星 ３４・・・ビル ３５・・・移動体 代理人　弁理士９則　近　憲　佑 （ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動体上にＧＰＳ受信機、該移動体の移動距離を測定す
   る距離計、ハンドル回転情報により移動体の進行方向を
   検出する検出装置、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搭載して成り、前記
   ハンドル回転情報検出装置および距離計から得られた前
   記移動体の進行方向および移動距離から、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。