JPS63140971A - Ｇｐｓ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】 ［Ｉｒ業トの利用分野］ この発明は複数ｆ［ｌ：Ｉの衛星からの電波をくり返し
受イｌして自車の位置を経１．″Ｉ的にａ＋＋＋位する
Ｇ　））　Ｓ航法装首に関する。

［従来の技術］ 人工ｔｆｆｉ星を利用した測位システムとして現在米国
等で開光中のＧ　Ｐ　Ｓ　（Ｇ　１ｏｂａｌ　　ｐ　ｏ
ｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳ　ｙｓｔｃｍ　）は、例えば４個
の衛星からの電波を受信づろことにより該ｔ：ｉｉ星ま
で距離をくり返し測定し、地球上にお（）る車両・飛り
＋ｊ１等の位置を１１粕瓜に測位するものであり、その
［京１１１！・方法等についでは故多くの文献等が発表
されている（　Ｖｌ　ｌｉｉｌ昭Ｃ３０−１５５３、電
気通信学会技術胡究報告Ｖ０１．ε３４．Ｎｏ　７８，
５ＡＮＥ８４−１２、自ＩＪＪ中技術１９８５Ｖｏ１．
３９−１　（ｔ！ｌｉ星航法グローバル・ボジショニン
グ・システム））。

第６図は、前記従来のＧＰＳ航法装首の一例で］０１（
まアンテナ、１０２は高周波増幅器、１０３．１０５．
１０６は混合器、１０４及び１０７は第１及び第２の中
間周波数増幅器、１０８は位相検出器、１０丁）は搬送
波位相ｌｉｊ＋　！’ＩＪ用数１１Ｃ１制ｔ２１１発振
器、１１０は符号発生器、１１１は符号位相周朋用数値
制御発振器、１１２は周波数逓信器、１１３は基準発振
器、１１４は中央処理装量である。

このＧ　Ｐ　Ｓ航法装置では、（亀甲電波の受信レベル
が所定レベルより低い場合には、ノイズ、マルチパス等
により測位の信頼度が悪化するので測位演終を禁止する
ようにしている。

とこるが、このようなものにおいては、障害物の多い市
街地等では複数個の衛星からの電波が、同時にｉりいレ
ベルで受信されることは極めて少いため、結果的に測位
できる地点が無くなってしまい例えば杆路誘導簀に有効
に用いることができないという問題点があった。

し発明の［１的１ この発明の［］的は、前記問題点を解決することであり
、市街地等の電波の受信レベルが低い地域’（’　ｂ　
Ｉ＋’！頼Ｐ１のシ）い測位を行なうことができ、した
かつ−（経Ｙ１５誘導等にイ１効に用いることかできる
Ｇ１）　Ｓ航法装置を（；？供Ｊ−ることである。

［発明の概要〕 １１１１記目的を達成づ゛るため、この光明のＧ　ｆ）
　Ｓ航法装置は、走行路全体に亘って電波障害物が多数
（ｆ在する中で電波受信が比較的容易となる地点を一部
に含む比較走行路での走行による電波の受信レベル変動
パター′ンを予じめ記憶りる記憶手段と、実際の走行に
ｆｌ’う受信レベルの変０ツバターンを検出りる変動パ
ターン検出手段と、この検出手段が検出したパターンと
前記記憶手段に記憶したパターンとを比較照合する比較
手段と、実際定行時におりる受信レベルが所定レベルよ
り低い場合には前記比較手段における比較照合により両
パターンの相関が強いときのみ測位覆る測位手段と、を
備え、市街地等の電波受信のレベルが低い地域でも電波
受信レベルの変動に基づいて￥ｒ星捕捉が比較的容易と
なる交差点等では測位するにうにした。

［実施例］ 以下第１図乃至第５５図に塁づいて本発明の一実施例を
説明ザる。第１図はこの発明の一実施例に係るＧ　Ｐ　
Ｓ航法装置のブ［ｊツク図、第２図は前記ＧＰＳ航法装
置の動作を示すフローチャート、第３１’４・第４図は
前記ＧＰＳ航法’Ａ’ａで受信される種々の衛星電波の
受（１ルベル変動パターンの説明図、第５図は測位動作
のタイムヂャ−１〜である。

第１図において、１ｔよＧＰＳ衛星（以下、衛星という
）からの電波を受信するためのアンテナである。

２は周波数変換器で、基準発据器・逓倍器・ミク→す増
幅器などから成り、アンテナ１から送られた受信信シ〕
を逓イ８器の出力信号を基準にして周波数変換する。

３は擬似距離測定器で、相関器・ＰＮＮコードグイ１器
コード位相ｔ１シ定切換器・擬似距離計測部等から成り
、周波数変換器２によって周波数変換された受（ｉ＝ｉ
　（５月のＩ）　Ｎコードと内部で光牛された１〕Ｎコ
ードとの相関をとり、ＰＮ復調を行う。

４は軌道データ復調器Ｃあり、帯域フィルタ・位相変換
器・搬送波ＮＣ○・搬送波周波数切換器等から成り、擬
似距１２ｉｆｆ　１ｌｌｌｌ定器３からの相関出力信号
を帯域フィルタを介して位相検出器で検波し、受イｔ１
信号の位相差を検出する。

Ｆ）　％よ測位演算器で、ｖＩ道データ復調器４からの
緯ｉ　ｉ１１’Ｉ！／Ｉ道データ及び擬似距離測定器３
からの擬似距離データに基づいて自車の高度及び水平位
置を演わ覆ると共に、受信信号のドツプラー周波数シフ
ｌ−に基づいてその速段及び６位を求める。

６はＣＲＴなどの表示器で、測位演算器５で演詐された
高ｆα及び水平位置等を人ホ７る。

７は受信衛星選択器で、測定演ｔ７器５ｊ内に記憶され
ているＧ　Ｐ　Ｓ衛星間；ごデータに基づき次回側（＋
’／に使用する複数のＶｔｉ星を選択づる。例えば、３
次元側位をづる場合は衛Ｖの＋／ｌ　ｌｒ）−りの１ビ
ットに相当する時間内で測位に使用する衛星４個と予備
ｉり■甲１個の合Ｗｌ　５１［＾１の受信衛星を選択す
る。

８は受信ａｉｌ＋御演算器で、擬似距離測定器３内のＦ
）Ｎ＝１−ド発牛器へＰＮコード選択信号・コード位相
・スロット艮データを与えるとともに、軌道データ復調
器４内の搬送波ＮＧＯへ搬送波周波数データを送り受イ
１したい複数個の衛星の受信制御を行う。

９は受信レベル変動パターン検出７！Ａ（変動パターン
検出子Ｂ２）で、受信した電波の受信レベルを順次、−
＋ｒ、？的に記憶すると共に、この記憶した受信レベル
から種々の区間の一連の受信レベルを抽出し、もって該
区間の受信レベルの変動パターンを検出づる。第３図の
曲線すは前記受信レベル変動パターンの一例を表わす。

ここに、縦軸は受信レベルの大きさを表し横軸は走行距
離を表す。また曲線す上の黒丸は各時刻における個々の
受信レベルを表す。そして同図中の区間Ｄ２は受信レベ
ルが抽出される抽出区間の一例を表す。

１０はメモリで、比較走行路における走行に伴う受１１
７レベル弯動バクーンを記憶１ノる。ここに比較走ｔ’
ｒ路ど（Ｊｌ、走？）路全体にｔ〕っＣ衛ψ電波陣害物
が多ｒｉｌ存イ１す”る中でこの電波受信が比較的容易
４ｊ地魚を一部に含む走行路をいう。この例としては高
いビルディング舌が多数存在する市街地にＪ５りる交差
点を通る走行路が挙げられる。したがって前記受信レベ
ル変動パターンは比較的受信レベルが高い交差点付近の
走行路におりる電波受信により得られる。第３図に於て
曲線ａは、この受信レベル変動パターンの一例を示ず。

ここに受信レベルが一段と高くなっている区間Ｄ＋　が
交Ｘ９点内を示１゜なＪ′３図中のＬｏは受信レベルの
高低を判断するための基準レベルを示ず。

１１は比較器であり、前記受信レベルが所定レベルより
低いとぎは、前記メー［す１０に記憶された受信レベル
変動パターンと前記受信レベル変動パターン検出器９で
検出された受信レベル変動パターンとを比較し、両パタ
ーンの相関が強【）れば前記測位演算器５へ測位演算許
可指令を出力し弱【ノれば測位演算許可指令を出力する
。なお受信レベルが所定レベルより＾いとぎは前記比較
を行うことなく直ちに前記測位演算許可指令を測位演算
器５へ出力する。

次に、第２図のフローチャートを用いて前記ＧＰ　Ｓ　
装置の動作を説明する。

電源投入によりシスデムプログラムはスタートする。

ステップ２０１では、現在時刻及び自車位置設定・可視
衛星検索・初期受信衛星選択等の初期処理を行う。

ついでステップ２０２〜２０８で、後述Ｊ−る本゛　　
格的測位のための予測的測位を行う。

すなわちステップ２０２では、前記選択した衛星に対す
るドツプラー周波数合せを行う。

ステップ２０３では、同様に選択した衛星に対重゛るＰ
ＮＮコード上のタイミング制御を行う。

ステップ２０４では、ステップ２０３で得られたデータ
に基づき擬似距離を演算する。

ステップ２０５では、同期合せによる相関結果に基づき
同期合せの良ＷＪｉ判断を行い十分な同期合’ｉｌＩ′
ＩＩａが得られｌζζ会合はステップ２００へ進み、そ
うでない場合はステップ２０２へ戻る。

ステップ２０６では、受信衛星の軌道データの収集要求
があるか否かを判断し、Ｉｌｈ道データの収ＩＪ、：要
求がある場合にはステップ２０７で軌道データを収集り
る。なお、前記軌道データはＪ３よそ１時１７１０１ｉ
に更新されるので、その都度軌道データ収集を１１い、
その間の軌道データは収集した軌道データに阜づいて時
々刻々ｔ１０する。

ステップ２０８では、受信信Ｌ′Ｊの受信レベルを記憶
りる。この受信レベルは、後述づる受信レベルゆ動パタ
ーンの比較照合に必要な区間分だ（）記憶される。前記
第３図中の曲線すはこの受（５レベル安動パターンの一
例を示す。

スラップ２０９では、衛５ｉ’　ｒｉｒ波の受（Ｍレベ
ルが基へＬレベルＬＯより高いかどうかを判断しｉｉ″
Ｓい場合はステップ２１２へ進み前記擬似距離及び衛星
軌道データにＪｅｔづいて測位演Ｉ；）を実行し、ステ
ップ２１３でこの測位結果を表示器６」−に表示ηる。

そしてステップ２１’ｌで、この測位結果に基づいて次
回測位のための衛ｊｉ：　Ｒ￥を選択してステップ２０
２へ戻る。

他方、ステップ２０９で受信レベルが基準レベルＬｏよ
り低い場合は、ステップ２１０へ進み、ステップ２０８
ぐ記憶した受信レベルを読み出し、パターン抽出を行う
。これは検出レベルがＭＩＦ、レベルＬ　ｏより低い場
合は、グ１１星電波が障害物等で鴻ざられている確率が
高く一般地点では有効測位が鈍しいためである。すなわ
ち、信頼度の高い測位データを１９６ためには自車が交
差点内等を走行中であるかどうか判断する必要がイする
がらである。

前記パターン抽出により、例えば第３図曲線すのうちの
区間Ｄ２の受信レベル変動パターンが抽出される。

ステップ２１１では、前記抽出した受信レベル変ｆ）＋
パターンとメモリ１０内に記憶された比較走（ｊ路の受
信レベル変動パターンのうら区間Ｄ１のパターンとを比
較し両者の相関が大きい場合にはステップ２１２へ進む
。これは該相関が大きい場合は、自車が交差点等を走行
したことを示すからである、１ だし−（ステップ２１２で、前記抽出した区間のうら〕
ｌ′ｂ受信レベルが高い地点１つく第３図参照）に於Ｇ
ｊる擬似距離データ秀を用いて自車位動を測位づる。続
いてステップ２１３　Ｆ、この測位結果を表示：本６」
−に表示しステップ２１４でこの測位結末に梧づいて次
回測位のＩ、：めの衛星８ｒを選択し、スＩ−ツブ２０
２へ戻る。

また受１ルベル受動パターンが、第４図の曲線Ｃの如き
パターンを右りる場合には、何れの１ヌ間でパターン抽
出しでも、前記区間Ｄ＋　ど類似のパターンは（１１ら
れないのでステップ２１１−（’　Ｎ　Ｏをｍ　ＩＲ（
、、測位演粋を行うことなくステップ２１４へ進み、過
去データを用いて次回測位のための衛星肝を選択しステ
ップ２０２へ戻る。

以後、第５図に示Ｊ如く同様の処理を繰り１”１し各交
差点ごとの自車１１７首を測位し表示器６の地図上へ表
示していく。

したがって本実施例によれば、市街地等の’＜！：ｉ星
電波に対する障害が多い地域でも、人ｌ＼ん信頼度の畠
いａｌｌｌ位を行うことがぐきる。

なＪ３ｉＴｉ記実施例では、交差点的全体に回る受信レ
ベル変動パターンを比較照合したが、必ずしもこのよう
にする必要はなく、例えば、交差点入口付近におりる受
信レベル変動パターンの立上り部分のみを比較照合する
ようにしてもよい。このようにすれば交差ｊｊｌ内への
進入と同時に測位が行われるから、人へ／υ迅速な測位
を行うことができる。

また自車が通過した交差点位置及びその通過時刻を測位
したｔＧ、この測位データに基づいてＧＳＰ航法以外の
例えば慣＋’Ｉｌ航法により自車位首を演口するように
してもよい３．このようにすれば各交差点では、Ｇ　Ｓ
　Ｐ航法にＪ、り高精度に測位でき、交差点と交Ｘ貞の
間の間では、慣性航法等により測位できるから市街地等
において−６たいへん高精度かつ安全な経路誘導を行う
ことができる。

なおこの発明は上記実施例に限定されるもので（よなく
、適宜の設計的変更を行うことにより、曲の態様でも実
施し得るしのである。

［発明の効果１ 以１説明したように、この発明によれば、衛〒７［ｉ波
の受信レベルの変動パターンを抽出ザると共にこの変動
パターンと、交差点等を含んだ比較走（１路での受信レ
ベル変動パターンとを比較照合し、実際走行０．￥の受
信レベルが所定レベルよりイ１（い場合には、１１η記
両パターンの相関が強いときのみ、自車（＜ｒ　ｉζず
を測位するようにしたため市街地等の受（、ルベルが低
い地域でし、衛５Ｐ捕Ｊｊｆが容易な交シテ点等では信
頼度の高い測位かぐさ、市街地にａ−３’＝Ｊる軒路誘
ンクや、推測航法手段を設【ジたノビゲーションシステ
ムの位置補正を容易かつ高精度と１することがでさる。

。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るＧ　Ｐ　Ｓ航θ、装
：１′？のブロック図、第２図は前記Ｇ　ｌ）　Ｓ航法
装量の動作を示リフ１」−ヂャート、第３図・第４図は
前記ＧＰＳ航法装置で受信される衛♀電波の受（：：レ
ベル変動パターンを示ηグラノ図、第５図はａｌｌｌ　
（ｒ／切動作タイムチャー１−１第６図は従来の０１〕
Ｓ航７／、に買のブロック図である。 ５・・・測位演算器 ９・・・受信レベル変動パターン検出器１０・・・メモ
リ １１・・・比較器 代理人　弁理士　　　三　好　　保　力受（２バ′ル　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１第３３ 受信レヘ′ル 第４図 第５１Ａ 第６　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の衛星からの電波をくり返し受信して自車位
   置を経時的に測位するＧＰＳ航法装置であって、 走行路全体に亘つて電波障害物が多数存在する中で電波
   捕捉が比較的容易となる地点を一部に含む比較走行路に
   おける走行による電波の受信レベル変動パターンを予じ
   め記憶する記憶手段と、実際走行に伴う受信レベル変動
   パターンを検出する変動パターン検出手段と、 この検出手段が検出したパターンと前記記憶手段が記憶
   したパターンとを比較照合する比較照合手段と、 実際走行時における受信レベルが所定レベルより低い場
   合には、前記比較照合手段における比較照合により両パ
   ターンの相関が強いときのみ測位する測位手段と、を備
   えて構成されるＧＰＳ航法装置。
2. （２）前記測位手段は、前記実際走行時における受信レ
   ベルが所定値より低い場合、受信レベルが最高レベルと
   なる地点で受信した電波を用いて自車位置を測定するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＧＰＳ航法
   装置。