JPS63171377A - Ｇｐｓ測位方法 - Google Patents
Ｇｐｓ測位方法Info
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- JPS63171377A JPS63171377A JP165987A JP165987A JPS63171377A JP S63171377 A JPS63171377 A JP S63171377A JP 165987 A JP165987 A JP 165987A JP 165987 A JP165987 A JP 165987A JP S63171377 A JPS63171377 A JP S63171377A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
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。
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〕
本発明はＧ Ｐ Ｓ （Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から送信される電波を利
用して移動体の現在位置を３次元または２次元的に求め
るＧＰＳ測位方法に関する。
ｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から送信される電波を利
用して移動体の現在位置を３次元または２次元的に求め
るＧＰＳ測位方法に関する。
ＧＰＳは現在米国で開発中のＧＰＳ衛星を利用して２次
元または３次元的に移動体の位置を求める測位システム
である。ＧＰＳの側位原理を説明すると、まず複数のＧ
ＰＳ衛星のうちｉ番目の衛星からの電波の伝達時間を計
測して衛星がら移動体までの擬似距離ρ息を求める。つ
ぎに上記衛星が送信している衛星軌道データがらｉ番目
の衛星ｊミ位置（Ｕ量、Ｖｔ 、Ｗｔ ）を求める。こ
こで移動・、１ ｊ・１体の位置を示す座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とすると次
の測位方程式が成り立つ。
元または３次元的に移動体の位置を求める測位システム
である。ＧＰＳの側位原理を説明すると、まず複数のＧ
ＰＳ衛星のうちｉ番目の衛星からの電波の伝達時間を計
測して衛星がら移動体までの擬似距離ρ息を求める。つ
ぎに上記衛星が送信している衛星軌道データがらｉ番目
の衛星ｊミ位置（Ｕ量、Ｖｔ 、Ｗｔ ）を求める。こ
こで移動・、１ ｊ・１体の位置を示す座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とすると次
の測位方程式が成り立つ。
・・・・・・（１）
上式でＢは衛星が持っている時計と移動体の時計との誤
差であり、未知パラメータである。未知パラメータがＸ
、Ｙ、Ｚ、Ｂと４個あるため、４個の衛星について（１
）式をたて、連立して解くことで移動体の位置を３次元
的に求めることができる。また、自動車、船等の２次元
平面上の移動体に対しては、高度を固定値とすることで
、衛星３個を利用しての２次元測位も可能である。なお
、衛星４個以上を利用する例としては特開昭６ｌ−２Ｆ
１８８１号公報に記載のものが挙げられる。
差であり、未知パラメータである。未知パラメータがＸ
、Ｙ、Ｚ、Ｂと４個あるため、４個の衛星について（１
）式をたて、連立して解くことで移動体の位置を３次元
的に求めることができる。また、自動車、船等の２次元
平面上の移動体に対しては、高度を固定値とすることで
、衛星３個を利用しての２次元測位も可能である。なお
、衛星４個以上を利用する例としては特開昭６ｌ−２Ｆ
１８８１号公報に記載のものが挙げられる。
上記従来技術は、ビルや山などの電波障害物のために、
受信している衛星の数が４個ないし３個から２個に減少
した場合については配慮されておに２個になっても測位
可能とすることにある。
受信している衛星の数が４個ないし３個から２個に減少
した場合については配慮されておに２個になっても測位
可能とすることにある。
上記目的は、２次元平面上の移動体が現在の進行方向を
維持して直線上を移動すると推定し、その移動直線の方
程式を前回の測位結果による位置と進行方向とからあら
かじめ算出しておくことで、２次元平面上の移動体の位
置を示す未知パラメータを二つから一つに減らし、この
未知パラメータと時計誤差を示す未知パラメータの計２
個の未知数で、衛星２個を受信し測位方程式を解き、移
動体の位置を求めることで達成される。
維持して直線上を移動すると推定し、その移動直線の方
程式を前回の測位結果による位置と進行方向とからあら
かじめ算出しておくことで、２次元平面上の移動体の位
置を示す未知パラメータを二つから一つに減らし、この
未知パラメータと時計誤差を示す未知パラメータの計２
個の未知数で、衛星２個を受信し測位方程式を解き、移
動体の位置を求めることで達成される。
２次元平面上での移動体の位置をｘ−ＹＩＭｓ系で表わ
すならば、移動体の現在の進行方向が一定であるという
仮定のもとで、前回の移動体の位置を満足するＸの一次
方程式でｙを表わすことができる。これによってｙを消
去することができ、測位方程式における未知パラメータ
はＸと時計誤差Ｂ１との２個となる。よって、衛星２個
を受信し二つの測位方程式を連立して解くことで、移動
体の位置を求めることができる。
すならば、移動体の現在の進行方向が一定であるという
仮定のもとで、前回の移動体の位置を満足するＸの一次
方程式でｙを表わすことができる。これによってｙを消
去することができ、測位方程式における未知パラメータ
はＸと時計誤差Ｂ１との２個となる。よって、衛星２個
を受信し二つの測位方程式を連立して解くことで、移動
体の位置を求めることができる。
以下５本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第１
図は自動車のナビゲーションシステムに応用したＧＰＳ
の測位原理図であり、４個のＧＰＳ衛星１ないし４から
送信される電波を自動車である移動体５が受信している
。そこでまず上記衛星から送られてくる衛星軌道に関す
るデータを用いて衛星の位置座標を求める。つぎに、衛
星からの電波の伝達時間を計測し、衛星と移動体との擬
似距離を求める。ここで計測した電波の伝達時間には、
ＧＰＳ衛星が持っている時計と移動体自身が持っている
時計との時間差が含まれており、この時計の時間差は未
知パラメータとなる。
図は自動車のナビゲーションシステムに応用したＧＰＳ
の測位原理図であり、４個のＧＰＳ衛星１ないし４から
送信される電波を自動車である移動体５が受信している
。そこでまず上記衛星から送られてくる衛星軌道に関す
るデータを用いて衛星の位置座標を求める。つぎに、衛
星からの電波の伝達時間を計測し、衛星と移動体との擬
似距離を求める。ここで計測した電波の伝達時間には、
ＧＰＳ衛星が持っている時計と移動体自身が持っている
時計との時間差が含まれており、この時計の時間差は未
知パラメータとなる。
移動体の３次元の位置座標を示す三つの未知数と時計の
時間差との計４個の未知数があるため、４個以上のＧＰ
Ｓ衛星から同時に受信できる時には３次元測位が行なえ
る。また、ＧＰＳ衛星３個から同時に受信できる場合に
は、船、自動車等の２次元平面上の移動体に対し、高度
を既知数として２次元測位が行なえる。
時間差との計４個の未知数があるため、４個以上のＧＰ
Ｓ衛星から同時に受信できる時には３次元測位が行なえ
る。また、ＧＰＳ衛星３個から同時に受信できる場合に
は、船、自動車等の２次元平面上の移動体に対し、高度
を既知数として２次元測位が行なえる。
次にＧＰＳ衛星２個から同時に受信可能な場合の測位に
ついて、第２図を用いて説明する。２次元平面上の移動
体６が点Ｐａ （Ｘｏ 、Ｙｏ ）の位置から角度θ方
向へ進んでいたとする。ここで、２次元平面上の移動体
６の位置は、ｘ−ｙ座標系で表わしている。移動体６は
、短時間のうちでは進行方向を変えずに進むものとする
と、移動体６の位置座標ｐ （ｘ、ｙ）のうちＹはＸの
１次方程式で表わすことができる。これを利用してＹを
消去する。そして２個のＧＰＳ衛星７，８からの電波を
受信し衛星位置を計算して各衛星からの距離を測定する
。これに基づき二つの測位方程式をたて、連立して解く
ことで、移動体の位置（Ｘ、Ｙ）と時計誤差を求め、測
位を行なう。
ついて、第２図を用いて説明する。２次元平面上の移動
体６が点Ｐａ （Ｘｏ 、Ｙｏ ）の位置から角度θ方
向へ進んでいたとする。ここで、２次元平面上の移動体
６の位置は、ｘ−ｙ座標系で表わしている。移動体６は
、短時間のうちでは進行方向を変えずに進むものとする
と、移動体６の位置座標ｐ （ｘ、ｙ）のうちＹはＸの
１次方程式で表わすことができる。これを利用してＹを
消去する。そして２個のＧＰＳ衛星７，８からの電波を
受信し衛星位置を計算して各衛星からの距離を測定する
。これに基づき二つの測位方程式をたて、連立して解く
ことで、移動体の位置（Ｘ、Ｙ）と時計誤差を求め、測
位を行なう。
第３図に前述した衛星２個で測位する場合のフローを示
す、ステップ１００で過去の測位結果を利用して移動体
６の進行方向θを求める０次にステップ１０１で前回の
測定結果による移動体６の位置を（Ｘｏ 、 Ｙｏ ）
とする、移動体６の進行方向は短時間のうちには変化し
ないものとできるので、ステップ１０２でＹはＸの１次
関数で表わすことができる。しかして、衛星−２個を利
用しての測位方程式はステップ１０３で示したものとな
る。
す、ステップ１００で過去の測位結果を利用して移動体
６の進行方向θを求める０次にステップ１０１で前回の
測定結果による移動体６の位置を（Ｘｏ 、 Ｙｏ ）
とする、移動体６の進行方向は短時間のうちには変化し
ないものとできるので、ステップ１０２でＹはＸの１次
関数で表わすことができる。しかして、衛星−２個を利
用しての測位方程式はステップ１０３で示したものとな
る。
ここで高度は一定とみなしているのでＺＯは固定値であ
る。この測位方程式を解き、ステップ１０４でＸ、Ｂを
求める。求めたＸからステップ１０５でＹを求め、Ｘ、
Ｙ、Ｂをステップ１０６で出力する。
る。この測位方程式を解き、ステップ１０４でＸ、Ｂを
求める。求めたＸからステップ１０５でＹを求め、Ｘ、
Ｙ、Ｂをステップ１０６で出力する。
ここでＧＰＳ受信機のハード構成の一例を第４図に示す
、ＧＰＳ衛星から送信されるスペクトラム拡散変調され
た信号は、アンテナ２１で受信され、高周波アンプ２２
で周波数変換および増幅され、チャンネルエないし４の
４個の同期復調回路２３ないし２６に送出される。これ
らの同期復調回路２３ないし２６は、４個のＧＰＳ衛星
からの信号をそれぞれ分担して同時に受信できる。同期
復調回路２３ないし２６では、ＰＮ符号発生回路（２７
）からのＰＮ符号と、 Ｖ ＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏ
ｎｔｒｏｌｅｄ ０ｓｃｉｌａｔｏｒ ：電圧制御形発
振器２８からの信号とを変調器２９で変調し、さらにそ
の出力信号とＧ Ｐ Ｓ衛星からの信号とを変調器３０
で変調することでスペクトラム逆拡散を行なう、スペク
トラム逆拡散された信号は帯域通過フィルタ３１を通り
ＢＰＳＫ復調回路３２で衛星から送られてくるディジタ
ルデータに復調され、マイクロコンピュータ３３に送ら
れる。また、ＢＰＳＫ復調回路３２は、ＰＮ符号同期回
路３４に帰還信号を送り、ＰＮ符号の位相合わせを行な
う。擬似距離計測回路３５は、ＰＮ符号の位相差を計測
することで衛星からの電波の伝播時間を求め、これをマ
イクロコンピュータ３３へ送る。マイクロコンピュータ
３３は衛星信号、擬似距離及びキーボード３６より入力
された初期データをもとに測位演算を行ない、結果を表
示部３７に表示する。ま ゛た同時に、マイクロコンピ
ュータ３３は、衛星の移動に伴なうドツプラーシフト量
を計算してこれをＶＣ０２ｇに設定し、周波数制御を行
なう。
、ＧＰＳ衛星から送信されるスペクトラム拡散変調され
た信号は、アンテナ２１で受信され、高周波アンプ２２
で周波数変換および増幅され、チャンネルエないし４の
４個の同期復調回路２３ないし２６に送出される。これ
らの同期復調回路２３ないし２６は、４個のＧＰＳ衛星
からの信号をそれぞれ分担して同時に受信できる。同期
復調回路２３ないし２６では、ＰＮ符号発生回路（２７
）からのＰＮ符号と、 Ｖ ＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏ
ｎｔｒｏｌｅｄ ０ｓｃｉｌａｔｏｒ ：電圧制御形発
振器２８からの信号とを変調器２９で変調し、さらにそ
の出力信号とＧ Ｐ Ｓ衛星からの信号とを変調器３０
で変調することでスペクトラム逆拡散を行なう、スペク
トラム逆拡散された信号は帯域通過フィルタ３１を通り
ＢＰＳＫ復調回路３２で衛星から送られてくるディジタ
ルデータに復調され、マイクロコンピュータ３３に送ら
れる。また、ＢＰＳＫ復調回路３２は、ＰＮ符号同期回
路３４に帰還信号を送り、ＰＮ符号の位相合わせを行な
う。擬似距離計測回路３５は、ＰＮ符号の位相差を計測
することで衛星からの電波の伝播時間を求め、これをマ
イクロコンピュータ３３へ送る。マイクロコンピュータ
３３は衛星信号、擬似距離及びキーボード３６より入力
された初期データをもとに測位演算を行ない、結果を表
示部３７に表示する。ま ゛た同時に、マイクロコンピ
ュータ３３は、衛星の移動に伴なうドツプラーシフト量
を計算してこれをＶＣ０２ｇに設定し、周波数制御を行
なう。
第５図には、ＧＰＳ受信機と方位センサ５ｏとを組み合
わせた例が示しである。ＧＰＳ衛星２個での測位中は、
移動体の進行方向が重要なパラメータとなる。そこで、
地磁気方位センサ、ジャイロなどの方位センサ５０で移
動体の進行方向を検知しておき、その情報をＧＰＳ受信
機のマイクロコンピュータ３３に送る。マイクロコンピ
ュータ３３は、方位センサ５０からの情報を利用して第
３図のステップ１００の進行方向を求め、衛星２個での
測位を行なう、また、衛星２個での測位中に移動体の進
行方向が著しく変化した場合は、衛星２個での測位演算
を中止する。
わせた例が示しである。ＧＰＳ衛星２個での測位中は、
移動体の進行方向が重要なパラメータとなる。そこで、
地磁気方位センサ、ジャイロなどの方位センサ５０で移
動体の進行方向を検知しておき、その情報をＧＰＳ受信
機のマイクロコンピュータ３３に送る。マイクロコンピ
ュータ３３は、方位センサ５０からの情報を利用して第
３図のステップ１００の進行方向を求め、衛星２個での
測位を行なう、また、衛星２個での測位中に移動体の進
行方向が著しく変化した場合は、衛星２個での測位演算
を中止する。
本発明によれば、船、自動車等の２次元子面上での移動
体の位置を２個のＧＰＳ衛星の利用で測位できるので、
ビル、山等の電波障害物などの原因により同時に受信で
きる衛星の数が一時的に２個になっても測位が継続でき
、測位可能な時間を多くできるという効果がある。
体の位置を２個のＧＰＳ衛星の利用で測位できるので、
ビル、山等の電波障害物などの原因により同時に受信で
きる衛星の数が一時的に２個になっても測位が継続でき
、測位可能な時間を多くできるという効果がある。
）１第１図はＧＰＳの測位原理図、第２図はＧＰＳ−衛
星２個を使っての測位原理図、第３図は第２図に示す測
位原理のフローチャート、第４図はＧＰＳ受信機のハー
ド構成図、第５図は方位センサと組合わせ九〇ＰＳ受信
機の八−ド構成図である。
星２個を使っての測位原理図、第３図は第２図に示す測
位原理のフローチャート、第４図はＧＰＳ受信機のハー
ド構成図、第５図は方位センサと組合わせ九〇ＰＳ受信
機の八−ド構成図である。
Claims (1)
- １、複数のＧＰＳ衛星から送られる多種類の衛星軌道に
関するデータと、ＧＰＳ衛星からの電波の伝達時間を測
定することで求められる上記衛星と移動体との距離とか
ら、３次元または２次元的に移動体の位置を求めるＧＰ
Ｓ測位方法において、２次元平面上の移動体が現在の進
行を維持して直線上を移動すると推定し、その移動直線
の方程式を前回の測位結果による位置と移動体の進行方
向とからあらかじめ算出しておき、２次元平面上の移動
体の位置を示す未知パラメータを二つから一つに減らす
ことで、受信しているＧＰＳ衛星の個数が２個に減少し
ても測位方程式を解き移動体の位置を求めるＧＰＳ測位
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP165987A JPS63171377A (ja) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | Ｇｐｓ測位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP165987A JPS63171377A (ja) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | Ｇｐｓ測位方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63171377A true JPS63171377A (ja) | 1988-07-15 |
Family
ID=11507649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP165987A Pending JPS63171377A (ja) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | Ｇｐｓ測位方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63171377A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4237803A1 (en) * | 1991-11-06 | 1993-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | Vehicle navigation system using cartographic data stored in memory - includes memories contg. data related to destination classification, characteristics, names and geographical locations etc. |
| US5978732A (en) * | 1996-06-24 | 1999-11-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | On-vehicle path guide apparatus and path search method |
| JP2006071286A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Hitachi Ltd | 位置検出方法及び位置検出装置 |
| JP2006308387A (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Furuno Electric Co Ltd | 測位用信号受信機、測位方法及びタイミング同期方法 |
| DE19529330B4 (de) * | 1995-01-20 | 2006-11-30 | Mitsubishi Denki K.K. | Navigationssystem für ein Fahrzeug |
| JP2009524010A (ja) * | 2006-01-09 | 2009-06-25 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 無線デバイス上で発生するイベントの地理的位置概算のための装置および方法 |
| JP2010107276A (ja) * | 2008-10-29 | 2010-05-13 | Toyota Motor Corp | 移動体用測位装置 |
| JP2010266267A (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Pioneer Electronic Corp | 受信機 |
-
1987
- 1987-01-09 JP JP165987A patent/JPS63171377A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4237803A1 (en) * | 1991-11-06 | 1993-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | Vehicle navigation system using cartographic data stored in memory - includes memories contg. data related to destination classification, characteristics, names and geographical locations etc. |
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| JP4496891B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2010-07-07 | 株式会社日立製作所 | 位置検出方法及び位置検出装置 |
| JP2006308387A (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Furuno Electric Co Ltd | 測位用信号受信機、測位方法及びタイミング同期方法 |
| JP2009524010A (ja) * | 2006-01-09 | 2009-06-25 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 無線デバイス上で発生するイベントの地理的位置概算のための装置および方法 |
| US8606299B2 (en) | 2006-01-09 | 2013-12-10 | Qualcomm Incorporated | Apparatus and methods for geographic position approximation of an event occurring on a wireless device |
| JP2010107276A (ja) * | 2008-10-29 | 2010-05-13 | Toyota Motor Corp | 移動体用測位装置 |
| JP2010266267A (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Pioneer Electronic Corp | 受信機 |
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