JPS63103989A

JPS63103989A - Ｇｐｓ位置計測装置

Info

Publication number: JPS63103989A
Application number: JP24948786A
Authority: JP
Inventors: Hisao Kishi; 岸　久夫; Yasuyuki Uekusa; 康之植草; Hideo Takai; 高井　秀夫; Chogo Sekine; 兆五関根; Harumasa Hojo; 晴正北條; Koji Yamada; 耕司山田; Noboru Yamaoka; 山岡　登
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-10-22
Filing date: 1986-10-22
Publication date: 1988-05-09

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】［産業上の利用分野１この発明は、Ｑ　ｐ　３　（Ｇ　１ｏｂａｌ　Ｐｏｓｉ
ｔｉｏｎｉｎｇ３ｙｓｔｅｍ　）による位置計測装置に
関する。

［従来技術］ＧＰＳ位置計測装置は、人工衛星からの電波を測位に必
要な複数個の衛星について受信することにより、航空機
、船舶、車両その他の被測位体の位置を測位するもので
あるが、その原理、方式等については待ｆｆｎ１ｌ！１
６０　１５５７３、電子通信学会技術研究報告Ｖｏｌ、
８４．Ｎｏ　、７８．８ＡＮＥ８４−１２、自動車技術
１９８５．Ｖｏｌ、３９−１（衛星航法グローバル　ポ
ジションニングシステム）等に詳しい。

ところで、従来のＧＰＳ位置ｔ［副装置は、上空を周遊
する多数の衛星の中から所定数の衛星の組合せを作り、
各組合せについて測位精度の劣化のｒｆ３標であるＤＯ
Ｐ（Ｄｉｌｕｔｉｏｎ　　ｏｆ　　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
）値を計算し、ＤＯＰ値が最小となる衛星組合せについ
て衛星電波を受け、被測位体の位置を演算するよう構成
されている。

しかしながら、上記の如き従来のＧＰＳ位置計測装置で
は、被測位体が車両である場合、該車両の走行に応じて
地形変化が生ずるので、山や建物によって衛星電波が遮
蔽され、測位時に、選択された衛星についての内１つ又
は複数の衛星が消失し、安定した測位を行うことができ
なくなることがよくあった。

［発明の目的］この発明は、上記問題点を改善し、全走行地域について
安定した測位を行うことができる車両用のＧＰＳ位置計
測装置を提供することを目的とする。

［発明のｍ要〕上記問題点を改善するために、この発明では、ＧＰＳ位
置計測装置を、衛星電波を受信する電波受信手段と、走
行車両に対する電波遮蔽物の発生状況に応じ該遮蔽物の
存在下で前記電波を有効に受信することができる衛星選
択方式を決定する選択方式決定手段と、決定された方式
により最適衛星を選択する衛星選択手段と、選択された
衛星についての衛星電波により前記車両の現在位置を演
算する位置演算装置と、を備えて構成し、走行車両に対
する電波遮蔽物の影費を考慮して最適衛星を選択するよ
うにした。

［実施例］以下、添付図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図〜第４図はこの発明の第１実施例を示し、第１図
はＧＰＳ位置計測装置のブロック図、第２図は各ｔｆｉ
星の受信レベルのパターンを示す説明図、第４図は市街
モードの説明図、第５図は測位処理のフローチャートで
ある。

まず、ＧＰＳ位置計測装置Ｇ１の構成を説明すると、１
はＧ　Ｐ　Ｓ　ｔ！ｌｉ　１３４からの電波を受信する
ためのアンテナ、２は受信した電波から信号ないしデー
タを抽出する受信機である。

３は衛星選択切換え装置で、衛星電波の受信状況に応じ
て走行している地域を自動判断し、衛星の選択方式を切
換える。

即ち、ｗＩ星選択切換え装置３は、第２図に示すように
、走行距離に対する各衛星８１．８２・・・についての
電波受信レベルのパターンＰ１〜Ｐ６を検出する。そし
て、第３図に示すように車両の進行方向Ｆに対し、道路
が開けていない方向（例えば図示のように前後左右を除
く方向）に位置する衛星（本例では、３１．Ｓ２．Ｓ３
）の電波受信レベルの変化が顕著であり、又、低仰角の
衛星（例えばＳ３）の受信率が低下すること等に基いて
、車両が市街地に侵入したことを検出する。なお、第３
図は、方位座標上に同心円状に仰角を表わした図上に各
衛星の３次元的配置を示したものである。

４は最適衛星選択装置で、前記切換え装置３からの信号
に応じて郊外モード５又は市街モード６を選択する。こ
こに、郊外モード５は比較的視野の広い地域を前提とし
て、精度優先（最良のＰＤＯＰ）の衛星選択を行うもの
である。又、市街モード６は、ビル等により比較的視野
が狭められる地域を前提として、第３図に示すように、
通路情報を参照して車両の進行方向Ｆに応じた衛星選択
を行うものである。

７は同期装置で前記選択装置で決定された４ないし５ケ
の衛星について周波数（ドプラシスト）、ＰＮコード等
の同期信号を発生させ各衛星信号の同期を取る。

８は位置演算装置で１〜７の装置により受信された衛星
信号をもとに自車位置の測位を行う。

以上の構成に係るＧＰＳ位置計測Ｈ＠Ｇ１の測位処理を
第４図に示した。

電源投入すると、ステップ４０１では、時刻・位置の設
定に次いで可視衛星の検索と受信衛星の指定を行い、又
その他演算に必要な初期処理を行う。

ステップ４０２では、選択されたｔ！ｊ星に対して同期
合せのタイミング制御を行い、又、疑似距離の測定を行
う。

ステップ４０３では、疑似距離測定部の相関出力に基い
て選択衛星についてＩＩＩ星電波を受信可能か否かを判
断する。受信不能の場合にはステップ４０４に進み、受
信不能衛星の登録を行い、その後ステップ４０５に進む
。

ステップ４０５では、軌道データの収集が必要かどうか
を判断し、必要であればステップ４０６に進みデータ収
集を行い、不要であればステップ４０７に進む。

ステップ４０７では、受信した衛星で測位できるか否か
を判断し、測位可能であればステップ４０８．４０９に
進み、測位演算と演算位置の表示とを行い、ステップ４
１０に進む。測位不能であればステップ４０７からステ
ップ４１０に直接進む。

ステップ４１０では、地域判別に使用する衛星の受信レ
ベル等の受信データを記憶する。

ステップ４１１では地域判別に使用する衛星の受信率並
びに走行距離に対する受信パターン（第２図参照）を識
別することにより地域判別を行う。

ステップ４１２では、ステップ４１１での地域判別結果
に基いて衛星選択モードを切換える。車両が市街地を走
行していると判断した場合にはステップ４１３に進む。

又車両が、郊外地を走行していると判断した場合にはス
テップ４１４に進む。

ステップ４１３では、市街モードで衛星選択を行う。市
街モードによる衛星選択では、第３図において、破線内
の衛星８４．Ｓ５，８６を優先させるとともに、残りの
スロットまたはチャンネルで他の衛星８１．３２．３３
を仰角の高い順で選択する。ただし、衛１８１，８２．
８３は切換えながら順次受信するということでもよい。

破線内の衛星を選択するのは車両進行方向Ｆと後方Ｂは
道がひらけているので受信しやすく、又、進行方向Ｆと
直交する方向Ｒ，Ｌも交差点等で受信出来る可能性があ
るためである。

ステップ４１４では、郊外モードで衛星選択を行う。郊
外モードによる衛星選択は全可視ｔ！！Ｔ星について、
最良のＤＯＰ（ｉｌｌ！となる衛星組合せを選択する。

郊外では低仰角の衛星でも比較的受信しやすいためであ
る。

それ以後はステップ４０２に戻り、前記の処理を繰り返
す。

第１図〜第４図に示したＧＰＳ位置計測装置Ｇ１によれ
ば、第２図に示したような受信レベルのパターンＰ１．
Ｐ２・・・を検出することにより車両が市街地にあるか
、又は、郊外にあるかを自動的に認識し、走行地域に応
じて衛星選択モードを市街モードと郊外モードとに切換
えることができる。

そして、郊外モードでは、見晴らし良好であることに鑑
みて、ＤＯＰ値良好な最適衛星を選択することができる
。又、市街モードでは、道路両側面に建物が位置するこ
とに鑑みて、第３図に示した破線内で、即ち、道路の前
後、左右方向に位置するｔ！ｆｉ星を選択することがで
きる。

従って、本例に示したＧＰＳ位置計測装置Ｇ１によれば
、ＷＩ星電電波遮蔽物が多い市街地でも、連続して安定
した測位が可能となる。

なお、本例では、最適衛星選択装置４のモード切換えを
自助的に行ったが、これは、運転者が景色に応じて市街
地又は郊外であることを判断し、手動スイッチで切換え
るようにすることも可能である。

第５図及び第６図は、この発明の第２実施例を示し、第
５図はＧＰＳ位置計測装置のブロック図、第３図は測位
処理を示すフローチャートである。

第５図に示すＧＰＳ位置計測装置Ｇ２は、前記の最適衛
星選択装置４に、市街モード６でも衛星配置におけるＤ
ＯＰ値を演算するＤＯＰ値演算装置９を追加したもので
ある。

このように構成したＧＰＳ位置計測装置Ｇ２の測位処理
を第６図で説明する。

電源投入後、ステップ６０１では、衛星の初期捕捉やア
ルマナックデータの収集等の処理を行う。

ステップ６０２では、現在の位置及び時刻データをもと
に全可視衛星の判別を行い、各衛星の軌道データ等エフ
ェメリスデータを収集する。

ステップ６０３では、ｗＩ星の受信率を計測しく第２図
参照）各衛星の受信状態を把握する。

ステップ６０４では、ステップ６０３の処理で把握した
受信状態のデータをもとに、現在走行中の地域が比較的
視野の広い郊外か、受信状況の悪い市街地かを判別し、
市街地の場合はステップ６０５へ、郊外の場合はステッ
プ６０８の処理へ進む。

ステップ６０５は、市街地の場合の処理で、第３図の破
線内の範囲で示された方向の衛星を選択する。即ち、第
３図の例では、衛星Ｓ４．８５゜Ｓ６が選択される。次
いで、ステップ６０６では、ステップ６０５の処理で選
択された衛星組合せにおけるＤＯＰ値を計算する。

ステップ６０７では、ＤＯＰ値とあらかじめ定めた一定
値Ｋ（例えば２０）とを比較し、ＤＯＰが悪い（ＤＯＰ
＞Ｋ）場合はステップ６０８へ、その他の場合はステッ
プ６０９へ進む。

ステップ６０８は、郊外の場合の処理で、測位精度を優
先して衛星を選択する。又、市街モードでもＤＯＰ値が
悪い場合は郊外モードにより広い視野の衛星の中からＤ
ＯＰ値が良好な所定数の衛星組合せを選択する。

ステップ６０９では、ステップ６０５又は６０８で選択
された衛星を探索し受信する。

ステップ６１０では、ステップ６０９で受信したｔ！ｊ
ｍにより現在の自車位置を測位する。

ステップ６１１では、位置データの地図上への表示等そ
の他の処理を行い、さらにステップ６０２〜６１０の処
理を繰り返す。本例でも、ステップ６０４の処理は、手
動スイッチによるマニアル選択でも可能である。

従って、本例では、衛星電波の遮蔽物が多い市街地では
測位精度が悪くならない範囲で前述実施例と同様の市街
モードで測位することができ、安定した測位を高精度に
行うことが可能となる。

第７図〜第１１図は、この発明の第３実施例を示し、第
７図はＧＰＳ位置計測装置のブロック図、第８図及び第
９図は車両の走行状態の説明図、第１０図は各衛星につ
いての電波受信状況の説明図、第１１図は測位処理のフ
ローチャートである。

第７図に示したＧＰＳ位置計測装置Ｇ３は、前記の衛星
選択装置８に受信モード選択スイッチ１０を取付け、又
、前記の最適衛星選択装置１１内に、受信モード１２を
追加したものである。

スイッチ１０は最適衛星選択装置１１のモードを受信モ
ード側に手動で切換えるものである。

受信モード１２は、スイッチ１０が受信モードに切換え
られたとき、第８図及び第９図に示したように走行地域
に応じつつ、第１０図に示すように各衛星についての受
信レベルのパターンＰ１゜’Ｐ２．Ｐ３・・・を検出す
る。又、各衛星毎の受信パターンに基いて、受信し難い
衛星を除外する。更に、残り衛星でＤＯＰ値の小さな衛
星組合せを選択するものである。

スイッチ１０が作動されていると仮定して上記構成のＧ
ＰＳ位置計測装置Ｇ３の測位処理を第１１図に拠り説明
する。

ステップ１００１では、電源投入後、衛星の初期捕捉や
アルマナックデータの収集等の処理を行う。

ステップ１００２では、現在の位置及び時刻データをも
とに、全可視衛星の判別を行いそれぞれのＷ１星の軌道
データ等エフェメリスデータを収集する。

ステップ１００３では、全可視衛星の組合せで最良のＰ
ＤＯＰ　（又はＨＤＯＰ）を実現させる衛星を選択する
。又、ステップ１００６の処理で特定衛星に対して、受
信状態が連続して悪い場合には、その衛星番号をステッ
プ１００３の処理にフィードバックし、その衛星を除外
した組合せで最良のＰＤＯＰ値を実現させる衛星を選択
する。

ステップ１００４では、ステップ１００３で選択された
衛星に対する周波数（ドプラシフト）やＰＮコード等を
同期装置７で発生させ受信機２で受信する。

ステップ１００５では、各衛星に対する受信率（受信状
！′ｌ！ｉ）を第１０図に示した例のごとく走行距離に
応じて記録してゆく。

ステップ１００６では、ステップ１００５で記録された
データをもとに受信率の低い（又は受信状態の悪い）衛
星を選択し、該当する衛星がある場合はその衛星番号を
ステップ１００３の処理にフィードバックする。

第１０図の例で説明するとパターンＰ１のように、受信
率の高いもの、又、パターンＰ２のように、比較的受信
率は低いにもかかわらず、連続して（長期間）受信不能
となることがない衛星は、受信状態が良いと判断し、パ
ターンＰ３のように、連続して受信不能となることが多
い衛星は受信状態が悪いと判断しステップ１００３の処
理へもどる。

ステップ１００７では、ステップ１００３の処理で選択
した４つの衛星をｂとに現在の自車位置を測位する。

ステップ１００８では、位置データの地図上への表示等
その他の処理を行い、更にステップ１００２〜１００８
の処理を繰り返す。

以上により、本例に示したＧＰＳ位置計測装置Ｇ３では
、前述第１又は第２実施例で示したモード以外の受信モ
ードにより、市街地、山間地等を走行中でも長期間にわ
たって特定の衛星電波を受信できないということがなく
、従って長期間にわたって測位不能となることがない。

受信機２が５つの衛星を受信できる５チＶンネル又は５
スロット方式の受信機では、第１１図に示した方式で測
位に使用する４つのｌＦｉ［を決め、残り一衛星は、受
信率に関係なく最も測位精度の＾い最良のＰＤＯＰを実
現する衛星組合せとなるｗＪ星を選択すると良い。

この場合、最良のＰＤＯＰを実現する衛星を５番目のチ
ャンネル（又はスロット）で常に探索しているため、ビ
ルや山のすき間からその衛星の電波を受信した場合には
高精度の位置計測ができる。

なおこの発明は以上示した実施例に限定されるものでは
なく、適宜の設計的変更を行うことにより、伯の態様で
も実施し得るものである。

［発明の効果］以上の通り、この発明に係るＧＰＳ位置計測装置によれ
ば、車両の走行地域に応じて最適衛星選択の適正モード
を決定することができるので、全走行地域について安定
した測位を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の第１実施例を示し、第１図
はＧＰＳ位置計測装置のブロック図、第２図は各衛星の
受信状況を示す説明図、第４図は市街モードの説明図、
第５図は測位処理のフローチャートである。第５図及び第６図は、この発明の第２一実施例を示し、
第５図はＧＰＳ位置計測装置のブロック図、第６図は測
位処理を示すフローチャートである。第７図〜第１１図は、この発明の第３実施例を示し、第
７図はＧＰＳ位置計測装置のブロック図、第８図及び第
９図は車両の走行状態の説明図、第１０図は各衛星につ
いての電波受信状況の説明図、第１１図は測位処理のフ
ローチャートである。１・・・アンテナ２・・・受信機３・・・衛星選択切換え装置４・・・最適衛星選択装置５・・・郊外モード５ａ・・・ＤＯＰ値演算装首６・・・市街モード７・・・同期装置８・・・位置演算装置９・・・ＤＯＰ値演算装置１０・・・受信モード切換えスイッチ１１・・・最適衛星選択装置１２・・・受信モード代理人　弁理士　　三　好　保　男第５図第８囚

Claims

【特許請求の範囲】

（１）衛星電波を受信する電波受信手段と、走行車両に
対する電波遮蔽物の発生状況に応じ該遮蔽物の存在下で
前記電波を有効に受信することができる衛星選択方式を
決定する選択方式決定手段と、決定された方式により最
適衛星を選択する衛星選択手段と、選択された衛星につ
いての衛星電波により前記車両の現在位置を演算する位
置演算手段と、を備えて構成されるＧＰＳ位置計測装置
。
（２）前記衛星選択方式には、前記車両が建物の多い市
街地を走行することに鑑みて、道路が開けている方向の
衛星の中から最適衛星を選択する市街モードが含まれて
いる特許請求の範囲第１項記載のＧＰＳ位置計測装置。
（３）前記衛星選択方式には、前記市街モードの他に、
電波遮蔽物の比較的少ない地域を走行することに鑑みて
、全方位の可視衛星の中からＤＯＰ値が良好な最適衛星
を選択する郊外モードが含まれている特許請求の範囲第
２項に記載のＧＰＳ位置計測装置。
（４）前記衛星選択手段は、例え市街地を走行している
ときでも、前記市街モードによる最適衛星の選択では測
位精度が余りにも悪くなってしまう場合には、前記郊外
モードで最適衛星を選択する特許請求の範囲第３項記載
のＧＰＳ位置計測装置。
（５）前記衛星選択方式には、各衛星電波についての走
行距離に対する受信パターンを検出し、受信率が悪い衛
星を除外して残り可視衛星の中から最適衛星を選択する
受信モードが含まれている特許請求の範囲第１項記載の
ＧＰＳ位置計測装置。