JPWO2006087811A1 - 位置測位装置 - Google Patents

Abstract

衛星１，２の擬似パターンコードと衛星１，２に係るＳＰＳ信号の相関を求め、その相関値を出力する相関器３０を設け、その衛星１，２とＳＰＳ参照局４間の擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２を基準にして、その相関器３０から出力された相関値の有効範囲δ１，δ２を設定し、その有効範囲δ１，δ２内のピーク値を検知する。これにより、衛星１，２から直接到来する電波が弱くなる受信環境下でも、現在位置を正確に測位することができる。

Description

この発明は、例えば、衛星測位システム（ＳＰＳ：Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の衛星から発信される電波を受信して、現在位置を測位する位置測位装置に関するものである。

位置測位装置は、ＳＰＳ受信機が衛星から発信される電波を受信し、搬送波を除去してＳＰＳ受信信号を得る。そして、相関器が衛星の擬似パターンコードとＳＰＳ受信信号を用いて相関計算を実施する。
位置測位装置のデータ処理部は、相関器が出力する相関値の中で最大の相関値を選択し、最大の相関値が示す位置に基づいて衛星とＳＰＳ受信機間の擬似距離を求めて現在位置を測位する（例えば、特許文献１を参照）。

ＵＳ ６，２８９，０４１ Ｂ１

従来の位置測位装置は以上のように構成されているので、衛星から直接到来する電波の電力が強く、衛星から間接的に到来するマルチパスの電波やノイズレベルが弱い環境下では、高精度に現在位置を測位することができる。しかし、建築物の谷間や屋内で位置測位を行うような場合には、その建築物などが遮蔽物となって、衛星から直接到来する電波の電力が弱まると、相関器が出力する相関値の中で、マルチパスの電波や外来ノイズに係る相関値が最大になることがある。このような場合、衛星から直接到来する電波ではなく、マルチパスの電波や外来ノイズに基づいて現在位置を測位することになるので、現在位置を正確に測位することができなくなる課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、衛星から直接到来する電波が弱くなる受信環境下でも、現在位置を正確に測位することができる位置測位装置を得ることを目的とする。

この発明に係る位置測位装置は、衛星の擬似パターンコードと電波受信手段により受信された電波の相関を求め、その相関値を出力する相関値出力手段を設け、その衛星と参照局間の擬似距離を基準にして、その相関値出力手段から出力された相関値の有効範囲を設定し、その有効範囲内のピーク値を検知するようにしたものである。

このことによって、衛星から直接到来する電波が弱くなる受信環境下でも、現在位置を正確に測位することができるなどの効果がある。

この発明の実施の形態１による位置測位装置を示す構成図である。 現在位置を測位する測位環境を示す見取図である。 （ａ）はＳＰＳ参照局４から衛星１までの擬似距離ＰＲ１を示す説明図であり、（ｂ）はＳＰＳ参照局４から衛星２までの擬似距離ＰＲ２を示す説明図である。 （ａ）は衛星１に係るＳＰＳ信号の相関値を示す説明図であり、（ｂ）は衛星２に係るＳＰＳ信号の相関値を示す説明図である。 中央処理部３４の内部を示す構成図である。 変更前の閾値と有効範囲内の相関値を示す説明図である。 変更後の閾値と有効範囲内の相関値を示す説明図である。 変更前の有効範囲を示す説明図である。 変更後の有効範囲を示す説明図である。 有効範囲内のピーク値を検知する処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態５による位置測位装置の中央処理部３４を示す構成図である。 相関ピークパターンと相関値のパターンマッチングを示す説明図である。 ピーク値検知部４１により検知されたピーク値の補正処理を示す説明図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による位置測位装置を示す構成図であり、図２は現在位置を測位する測位環境を示す見取図である。
図において、衛星１，２は電波を発信する時の正確な時刻と自己の現在位置を示す情報を高周波の電波に重畳して発信する。

ＳＰＳ参照局４は地面３の特定の場所に固定され、衛星１，２から発信される高周波の電波を受信して、自己と衛星１間の擬似距離ＰＲ１及び自己と衛星２間の擬似距離ＰＲ２を求めるとともに、衛星１，２間の擬似距離差ΔＰＲを求め、その擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２と擬似距離差ΔＰＲを示す高周波信号をＳＰＳ受信機５に送信する。
ＳＰＳ受信機５は図１の位置測位装置を搭載しており、衛星１，２から発信される高周波の電波を受信するとともに、ＳＰＳ参照局４から送信される高周波信号を受信する。図２の例では、ＳＰＳ受信機５はＳＰＳ参照局４から送信される高周波信号を受信することが可能なエリア（例えば、半径１０Ｋｍのエリア）内に存在している。

送受信アンテナ１１はＳＰＳ参照局４から送信される高周波信号を受信する。
データ送受信部１２の無線ＲＦ部１３は送受信アンテナ１１がＳＰＳ参照局４から送信される高周波信号を受信すると、その高周波信号をダウンコンバートして中間周波数信号を出力する。
データ送受信部１２の通信信号処理部１４は無線ＲＦ部１３から出力された中間周波数信号から擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２と擬似距離差ΔＰＲを復調して、その擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２と擬似距離差ΔＰＲをデータ処理部３２の中央処理部３４に出力する。
なお、送受信アンテナ１１及びデータ送受信部１２から情報受信手段が構成されている。

ＳＰＳ受信アンテナ２１は衛星１，２から発信される高周波の電波（時刻情報や位置情報を含む）を受信する。
高周波回路部２２の高周波増幅部２３はＳＰＳ受信アンテナ２１により受信された高周波の電波を増幅する。
高周波回路部２２の周波数シンセサイザ部２４は衛星１，２から発信される電波の搬送周波数を生成する。

高周波回路部２２の周波数変換部２５は周波数シンセサイザ部２４により生成された搬送周波数を高周波増幅部２３により増幅された電波に乗算することにより、その電波から搬送波を除去して復調する。
また、周波数変換部２５は高周波増幅部２３により増幅された電波の周波数に、ドップラー現象に伴う周波数誤差が含まれているので、その周波数誤差を検知して、そのＳＰＳ信号の周波数誤差を補償する処理も実施する。
高周波回路部２２のＡ／Ｄコンバータ部２６は周波数変換部２５から出力された復調信号であるアナログのＳＰＳ信号をディジタルのＳＰＳ信号に変換する。
なお、ＳＰＳ受信アンテナ２１及び高周波回路部２２から電波受信手段が構成されている。

ＳＰＳ信号処理部２７の事前処理部２８は高周波回路部２２から出力されたＳＰＳ信号を擬似パターンコードの周期毎に加算する。
ＳＰＳ信号処理部２７の擬似パターン部２９は周波数シンセサイザ部２４が搬送周波数を生成する毎に、衛星１，２の擬似パターンコードを発生する。
ＳＰＳ信号処理部２７の相関器３０は擬似パターン部２９から発生された擬似パターンコードと事前処理部２８による加算処理後のＳＰＳ信号との相関を求め、その相関値を出力する。
ＳＰＳ信号処理部２７の事後処理部３１は相関器３０から出力された相関値をデータ変調周期毎に加算する。
なお、ＳＰＳ信号処理部２７は相関値出力手段を構成している。

データ処理部３２の操作部３３はユーザの操作を受け付ける機能を備えている。
データ処理部３２の中央処理部３４はデータ送受信部１２から出力された衛星１，２とＳＰＳ参照局４間の擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２を基準にして、ＳＰＳ信号処理部２７から出力された相関値の有効範囲δ１，δ２を設定し、その有効範囲δ１，δ２内のピーク値を検知する。ただし、中央処理部３４は有効範囲δ１，δ２内のピーク値が複数存在する場合、データ送受信部１２から出力された衛星１，２間の擬似距離差ΔＰＲに合致するピーク値を選択する。また、中央処理部３４は検知したピーク値から現在位置を測位する。
データ処理部３２の表示部３５は例えば液晶ディスプレイから構成され、中央処理部３４により測位された現在位置や操作部３３の操作内容などを表示する。
なお、データ処理部３２はピーク値検知手段及び測位手段を構成している。

次に動作について説明する。
衛星１，２は、電波を発信する時の正確な時刻と自己の現在位置を示す情報を高周波の電波に重畳して発信する。
ＳＰＳ参照局４は、衛星１，２から発信された高周波の電波を受信すると、その電波に重畳されている時刻情報を復調して、その電波が発信された時刻を把握するとともに、その電波の受信時刻を把握する。

ＳＰＳ参照局４は、電波の発信時刻と受信時刻の時刻差ΔＴ１，ΔＴ２を把握すると、その時刻差ΔＴ１，ΔＴ２から、ＳＰＳ参照局４から衛星１までの擬似距離ＰＲ１と、ＳＰＳ参照局４から衛星２までの擬似距離ＰＲ２とを計算する。
擬似距離ＰＲ１＝光速×時刻差ΔＴ１
擬似距離ＰＲ２＝光速×時刻差ΔＴ２
ただし、光速は予め設定されているものとする。
ここで、図３（ａ）はＳＰＳ参照局４から衛星１までの擬似距離ＰＲ１を示し、図３（ｂ）はＳＰＳ参照局４から衛星２までの擬似距離ＰＲ２を示している。

ＳＰＳ参照局４は、上記のようにして、ＳＰＳ参照局４から衛星１までの擬似距離ＰＲ１と、ＳＰＳ参照局４から衛星２までの擬似距離ＰＲ２とを計算すると、図３に示すように、衛星１，２間の擬似距離差ΔＰＲを計算する。
擬似距離差ΔＰＲ＝擬似距離ＰＲ１−擬似距離ＰＲ２
ＳＰＳ参照局４は、衛星１，２間の擬似距離差ΔＰＲを計算すると、擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２と擬似距離差ΔＰＲを高周波信号に重畳し、その高周波信号をＳＰＳ受信機５に送信する。

ＳＰＳ受信機５に搭載されている位置測位装置の送受信アンテナ１１は、ＳＰＳ参照局４から送信された高周波信号を受信する。
データ送受信部１２の無線ＲＦ部１３は、送受信アンテナ１１がＳＰＳ参照局４から送信された高周波信号を受信すると、その高周波信号をダウンコンバートして中間周波数信号を出力する。
データ送受信部１２の通信信号処理部１４は、無線ＲＦ部１３から中間周波数信号を受けると、その中間周波数信号から擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２と擬似距離差ΔＰＲを復調し、その擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２と擬似距離差ΔＰＲをデータ処理部３２の中央処理部３４に出力する。

位置測位装置のＳＰＳ受信アンテナ２１も、ＳＰＳ参照局４と同様に、衛星１，２から発信された高周波の電波（時刻情報や位置情報を含む）を受信する。
高周波回路部２２の高周波増幅部２３は、ＳＰＳ受信アンテナ２１が衛星１，２から発信された高周波の電波を受信すると、その高周波の電波を増幅する。
高周波回路部２２の周波数シンセサイザ部２４は、例えば、クロックに同期して、衛星１，２から発信される電波の搬送周波数を生成し、その搬送周波数を周波数変換部２５に出力する。

高周波回路部２２の周波数変換部２５は、周波数シンセサイザ部２４から搬送周波数を受けると、その搬送周波数を高周波増幅部２３により増幅された電波に乗算することにより、その電波から搬送波を除去して復調する。
また、周波数変換部２５は、高周波増幅部２３により増幅された電波の周波数には、ドップラー現象に伴う周波数誤差が含まれているので、その周波数誤差を検知して、そのＳＰＳ信号の周波数誤差を補償する処理も実施する。

なお、周波数誤差を検知して補償する方法は、特に限定するものではないが、例えば、下記の非特許文献に開示されている方法を使用すればよい。
・非特許文献
Ｅ．Ｄ．Ｋａｐｌａｎ ｅｄ．Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ＧＰＳ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ａｒｔｅｃｈ ｈｏｕｓｅ，Ｉｎｃ．１９９６，Ｎｏｒｗｏｏｄ．ｐｐ．１３９−１４２

高周波回路部２２のＡ／Ｄコンバータ部２６は、周波数変換部２５から復調信号であるアナログのＳＰＳ信号を受けると、そのＳＰＳ信号をＡ／Ｄ変換して、ディジタルのＳＰＳ信号をＳＰＳ信号処理部２７の事前処理部２８に出力する。
ＳＰＳ信号処理部２７の擬似パターン部２９は、周波数シンセサイザ部２４が搬送周波数を生成する毎に、衛星１，２の擬似パターンコードを発生する。
ＳＰＳ信号処理部２７の事前処理部２８は、高周波回路部２２からディジタルのＳＰＳ信号を受けると、そのＳＰＳ信号を擬似パターンコードの周期毎に加算する。

ＳＰＳ信号処理部２７の相関器３０は、擬似パターン部２９から衛星１，２の擬似パターンコードを受けると、衛星１，２の擬似パターンコードと事前処理部２８による加算処理後のＳＰＳ信号との相関を求め、その相関値を事後処理部３１に出力する。
ここで、図４（ａ）は衛星１に係るＳＰＳ信号の相関値を示し、図４（ｂ）は衛星２に係るＳＰＳ信号の相関値を示している。
ＳＰＳ信号処理部２７の事後処理部３１は、相関器３０から出力された相関値をデータ変調周期毎に加算する。

データ処理部３２の中央処理部３４は、データ送受信部１２から出力された衛星１，２とＳＰＳ参照局４間の擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２を基準にして、ＳＰＳ信号処理部２７から出力された相関値の有効範囲δ１，δ２を設定する。
マルチパスの電波や外来ノイズが到来しておらず、衛星１，２から直接到来した電波だけであれば、相関値のピーク値は１つだけであるが、マルチパスの電波や外来ノイズが到来すると、図４（ａ）（ｂ）に示すように、マルチパスの電波や外来ノイズの影響で、複数のピーク値が含まれることがある。このような場合、単に最大値のピーク値を選択して現在位置を測位すると、マルチパスの電波や外来ノイズに係るピーク値に基づいて現在位置を測位することがある。
そこで、中央処理部３４は、衛星１，２から直接到来した電波に係るピーク値を確実に選択して現在位置を測位できるようにするため、相関値の有効範囲δ１，δ２を設定する。

具体的には、次のようにして、相関値の有効範囲δ１，δ２を設定する。
位置測位装置を搭載しているＳＰＳ受信機５と衛星１，２間の距離が約２００００Ｋｍであるのに対して、ＳＰＳ受信機５とＳＰＳ参照局４間の距離は１０Ｋｍ程度であり、衛星１，２までの距離と比べて十分に短い距離である。
そのため、ＳＰＳ受信機５から衛星１までの擬似距離ＰＲａ１は、ＳＰＳ参照局４から衛星１までの擬似距離ＰＲ１とほぼ同一であるとみなすことができる（ＰＲａ１≒ＰＲ１）。
同様に、ＳＰＳ受信機５から衛星２までの擬似距離ＰＲａ２は、ＳＰＳ参照局４から衛星２までの擬似距離ＰＲ２とほぼ同一であるとみなすことができる（ＰＲａ２≒ＰＲ２）。

したがって、ＳＰＳ受信機５から衛星１，２までの擬似距離ＰＲａ１，ＰＲａ２に対応する時刻差（衛星１，２の電波の発信時刻と受信時刻の時刻差）も、擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２に対応する時刻差ΔＴ１，ΔＴ２とほぼ同一であるとみなすことができるので、その時刻差ΔＴ１，ΔＴ２の近傍にあるピーク値が、衛星１，２から直接到来した電波に係るピーク値であるとみなすことができる。換言すると、その時刻差ΔＴ１，ΔＴ２の近傍にないピーク値は、マルチパスの電波や外来ノイズに係るピーク値であるとみなすことができる。

そこで、中央処理部３４は、図４（ａ）に示すように、ＳＰＳ参照局４から衛星１までの擬似距離ＰＲ１に対応する時刻差ΔＴ１を中心とする所定の範囲を相関値の有効範囲δ１に設定する。
また、中央処理部３４は、図４（ｂ）に示すように、ＳＰＳ参照局４から衛星２までの擬似距離ＰＲ２に対応する時刻差ΔＴ２を中心とする所定の範囲を相関値の有効範囲δ２に設定する。

中央処理部３４は、上記のようにして、相関値の有効範囲δ１，δ２を設定すると、その有効範囲δ１，δ２内のピーク値を検知する。
ただし、衛星２に係るＳＰＳ信号の相関値のピーク値は、図４（ｂ）の例では、有効範囲δ２内に１つだけ存在するので、その有効範囲δ２内のピーク値を検知すればよいが、衛星１に係るＳＰＳ信号の相関値のピーク値は、図４（ａ）の例では、有効範囲δ１内に２つ存在する。
有効範囲δ１内のピーク値であっても、衛星１から直接到来した電波に係るピーク値は１つだけであるので、マルチパスの電波や外来ノイズに係るピーク値が含まれている。

そのため、有効範囲δ１内の複数のピーク値の中から、衛星１から直接到来した電波に係るピーク値を選択する必要があるが、擬似距離ＰＲａ１と擬似距離ＰＲａ２から求められる擬似距離差ΔＰＲａは、擬似距離ＰＲ１と擬似距離ＰＲ２から求められる擬似距離差ΔＰＲとほぼ同一とみなせるので、有効範囲δ２内のピーク値（擬似距離ＰＲａ２に対応するピーク値）から擬似距離差ΔＰＲ（≒ΔＰＲａ）だけずれた位置にある有効範囲δ１内のピーク値（擬似距離ＰＲａ１に対応するピーク値）を選択するようにする。図４（ａ）の例では、左側のピーク値が選択される。
ここでは、説明を簡単化するため、２個の衛星１，２の電波を受信してピーク値を検知しているが、現在位置を測位するには、３個ないし４個の衛星の電波を同時に受信してピーク値を検知する必要がある。

中央処理部３４は、上記のようにして、有効範囲δ１，δ２内のピーク値を検知すると、それらのピーク値から現在位置を測位する。
即ち、それらのピーク値は、当該衛星の位置情報を含んでいるので、例えば、３角測量の原理を利用して、ＳＰＳ受信機５の現在位置を測位する。
現在位置の測位手法は、公知の技術を利用すれば足りるため、詳細な説明は省略する。
中央処理部３４は、ＳＰＳ受信機５の現在位置を測位すると、その現在位置を表示部３５に表示する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、衛星１，２の擬似パターンコードと衛星１，２に係るＳＰＳ信号の相関を求め、その相関値を出力する相関器３０を設け、その衛星１，２とＳＰＳ参照局４間の擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２を基準にして、その相関器３０から出力された相関値の有効範囲δ１，δ２を設定し、その有効範囲δ１，δ２内のピーク値を検知するように構成したので、衛星１，２から直接到来する電波が弱くなる受信環境下でも、現在位置を正確に測位することができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、有効範囲δ１，δ２内のピーク値が複数存在する場合、衛星１，２間の擬似距離差ΔＰＲに合致するピーク値を選択するように構成したので、有効範囲δ１，δ２内のピーク値が複数存在する場合でも、衛星１，２から直接到来した電波に係るピーク値を確実に選択することができる効果を奏する。

なお、この実施の形態１では、ＳＰＳ参照局４から擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２と擬似距離差ΔＰＲを受信するものについて示したが、その擬似距離差ΔＰＲについては、例えば、中央処理部３４が擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２から計算するようにしてもよく、ＳＰＳ参照局４から擬似距離差ΔＰＲを受信しないようにしてもよい。
また、ＳＰＳ参照局４が擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２と擬似距離差ΔＰＲを他装置（例えば、基地局装置）に送信し、他装置が擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２と擬似距離差ΔＰＲをＳＰＳ受信機５に転送するようにしてもよい。

この実施の形態１では、ＳＰＳの衛星１，２から発信される電波を受信して、現在位置を測位するものについて示したが、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の衛星１，２から発信される電波を受信して、現在位置を測位するようにしてもよく、同様の効果を奏することができる。

また、この実施の形態１では、有効範囲δ１，δ２内のピーク値が複数存在する場合、中央処理部３４が衛星１，２間の擬似距離差ΔＰＲに合致するピーク値を選択するものについて示したが、これに限るものではなく、次のようにして、ピーク値を選択するようにしてもよい。

図５は中央処理部３４の内部を示す構成図であり、図において、ピーク値検知部４１は有効範囲δ１，δ２内の相関値と予め設定された所定の閾値を比較して、その閾値より大きい相関値をピーク値として検知する。
閾値変更部４２はピーク値検知部４１により検知されたピーク値が複数存在する場合、予め設定された閾値を変更する。ただし、閾値変更部４２はピーク値選択部４３により選択されるピーク値が１個になるまで変更処理を繰り返し実施する。
ピーク値選択部４３はピーク値検知部４１により検知された複数のピーク値と、閾値変更部４２による変更後の閾値を比較し、変更後の閾値より大きいピーク値を選択する。
測位部４４はピーク値選択部４３により選択されたピーク値から現在位置を測位する。

次に図５の中央処理部３４の動作を説明する。
中央処理部３４のピーク値検知部４１は、ＳＰＳ信号処理部２７の事後処理部３１から有効範囲内の相関値を受けると、図６に示すように、その相関値と予め設定された所定の閾値を比較して、その閾値より大きい相関値をピーク値として検知する。
図６の例では、３個のピーク値を検知する。

中央処理部３４の閾値変更部４２は、ピーク値検知部４１により検知されたピーク値が複数存在する場合、予め設定された閾値を変更する。
図６の例では、３個のピーク値が検知されているので、１個のピーク値を絞り込むべく、予め設定された閾値を大きくする方向に変更する。
ここで、今回測位部４４により測位される現在位置と、測位部４４により前回測位された現在位置は、大きく離れていない可能性が高いため、閾値変更部４２は、測位部４４により前回測位された現在位置に係る相関値に近い閾値に変更する。例えば、変更後の閾値＝前回測位された現在位置に係る相関値×０．８などの計算をして、変更後の閾値を求める。
なお、閾値変更部４２は、後述するピーク値選択部４３により選択されるピーク値が１個になるまで変更処理を繰り返し実施する。

中央処理部３４のピーク値選択部４３は、閾値変更部４２が図７のように閾値を変更すると、ピーク値検知部４１により検知された複数のピーク値と、閾値変更部４２による変更後の閾値を比較し、変更後の閾値より大きいピーク値を選択する。
図７の例では、１個のピーク値を選択する。
測位部４４は、ピーク値選択部４３がピーク値を選択すると、そのピーク値から現在位置を測位する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、有効範囲内のピーク値が複数存在する場合、閾値を変更して、最大のピーク値を検知するように構成したので、有効範囲内のピーク値が複数存在する場合でも、衛星１，２から直接到来した電波に係るピーク値を確実に選択することができる効果を奏する。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、データ処理部３２の中央処理部３４が、データ送受信部１２から出力された衛星１，２とＳＰＳ参照局４間の擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２を基準にして、ＳＰＳ信号処理部２７から出力された相関値の有効範囲δを設定するものについて示したが、変更受付手段を構成する操作部３３が中央処理部３４により設定された相関値の有効範囲δの変更を受け付けて、その有効範囲δ１，δ２をユーザが希望する値に変更できるようにしてもよい。

例えば、データ処理部３２の中央処理部３４が、図８のように、相関値の有効範囲δを設定したとき、ユーザが操作部３３を操作して、その有効範囲δの下限値、中央値や上限値の変更指令を入力すると、図９に示すように、中央処理部３４がその変更指令にしたがって有効範囲δを変更する。
これにより、位置測位装置の測位条件をユーザがカスタマイズすることができる効果を奏する。

実施の形態３．
上記実施の形態１では、相関値の有効範囲δ１，δ２内のピーク値を検知するものについて示したが、中央処理部３４が衛星とＳＰＳ参照局４間の擬似距離と、検知候補のピーク値に基づく擬似距離とをパラメータにして評価式に代入し、その評価式が成立するまでパラメータを変更して、有効範囲内のピーク値を検知するようにしてもよい。

図１０は有効範囲内のピーク値を検知する処理内容を示すフローチャートである。
具体的には、以下のようにして有効範囲内のピーク値を検知する。
まず、中央処理部３４は、衛星の個数をｉ_ｍａｘ、相関器３０から出力される相関値のピーク値の個数をｊ_ｍａｘ、隣り合う衛星の組み合わせ数をｋ_ｍａｘ、有効範囲の最大値δ_ｍａｘを初期化する（ステップＳＴ１）。
これらの個数や最大値等は、ユーザが操作部３３を操作することにより、適宜設定することができる。

次に、中央処理部３４は、相関値の有効範囲δを最大値δ_ｍａｘに設定して（ステップＳＴ２）、フラグＦ_ｉ，ｊを“１”に初期化する（ステップＳＴ３）。
また、中央処理部３４は、衛星を示す変数ｉを“１”、相関値のピーク値を示す変数ｊを“１”、擬似距離差ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}の登録数を示すカウンタｃを“０”に初期化する（ステップＳＴ４，ＳＴ５，ＳＴ６）。

中央処理部３４は、上記の初期化処理が完了すると、フラグＦ_ｉ，ｊが“１”であるか否かを判定する（ステップＳＴ７）。この段階では、ステップＳＴ３で、フラグＦ_ｉ，ｊを“１”に初期化しているので、フラグＦ_ｉ，ｊが“１”であると判定して、ステップＳＴ８の処理に移行する。
フラグＦ_ｉ，ｊが“１”でないと判定する場合には、ピーク値の処理対象を変更するため、ステップＳＴ１８の処理に移行する。

次に、中央処理部３４は、隣り合う衛星の組み合わせを示す変数ｋを“１”に設定してから（ステップＳＴ８）、ＳＰＳ参照局４から衛星ｉまでの擬似距離ＰＲ_ｉと、ＳＰＳ参照局４から衛星ｉ＋１までの擬似距離ＰＲ_ｉ＋１との擬似距離差ΔＰＲ_ｉを計算する。
また、衛星ｉに係るピーク値ｊに基づくＳＰＳ受信機５から衛星ｉまでの擬似距離ＰＲ_ｉ，ｊと、衛星ｉ＋１に係るピーク値ｋに基づくＳＰＳ受信機５から衛星ｉ＋１までの擬似距離ＰＲ_{ｉ＋１，ｋ}との擬似距離差ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}を計算する（ステップＳＴ９）。

中央処理部３４は、上記の擬似距離差ΔＰＲ_ｉと、擬似距離差ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}と、ステップＳＴ２で設定した有効範囲δとを下記の評価式に代入して、その評価式が成立するか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。
（ΔＰＲ_ｉ−δ）＜ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}＜（ΔＰＲ_ｉ＋δ）
中央処理部３４は、上記の評価式が成立する場合、真の擬似距離によって得られた擬似距離差であるとして、擬似距離差ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}を登録し（ステップＳＴ１１）、カウンタｃを１だけインクリメントする（ステップＳＴ１２）。
一方、上記の評価式が成立しない場合、次の組み合わせ候補に処理対象を移すため、フラグＦ_{ｉ＋１，ｋ}を“０”に初期化する（ステップＳＴ１３）。

次に、中央処理部３４は、次の組み合わせ候補に処理対象を移すため、隣り合う衛星の組み合わせを示す変数ｋを１だけインクリメントしてから（ステップＳＴ１４）、その変数ｋが衛星の組み合わせ数ｋ_ｍａｘを超えているか否かを判定する（ステップＳＴ１５）。
中央処理部３４は、変数ｋが衛星の組み合わせ数ｋ_ｍａｘを超えていなければ、ステップＳＴ９の処理に戻り、再度、ステップＳＴ９〜ＳＴ１４の処理を実施する。
一方、変数ｋが衛星の組み合わせ数ｋ_ｍａｘを超えていれば、ステップＳＴ１６の処理に移行する。

中央処理部３４は、変数ｋが衛星の組み合わせ数ｋ_ｍａｘを超えると、擬似距離差ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}の登録数を示すカウンタｃが“０”であるか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。
カウンタｃが“０”でなければ、ステップＳＴ１８の処理に移行するが、カウンタｃが“０”であれば、ステップＳＴ３で初期化したフラグＦ_ｉ，ｊを“０”に変更してから（ステップＳＴ１７）、ステップＳＴ１８の処理に移行する。

次に、中央処理部３４は、ピーク値の処理対象を変更するため、ピーク値を示す変数ｊを１だけインクリメントしてから（ステップＳＴ１８）、その変数ｊがピーク値の個数ｊ_ｍａｘを超えているか否かを判定する（ステップＳＴ１９）。
中央処理部３４は、変数ｊがピーク値の個数ｊ_ｍａｘを超えていなければ、ステップＳＴ６の処理に戻り、再度、ステップＳＴ６〜ＳＴ１８の処理を実施する。
一方、変数ｊがピーク値の個数ｊ_ｍａｘを超えていれば、ステップＳＴ２０の処理に移行する。

次に、中央処理部３４は、衛星の処理対象を変更するため、衛星を示す変数ｉを１だけインクリメントしてから（ステップＳＴ２０）、その変数ｉが衛星の個数ｉ_ｍａｘを超えているか否かを判定する（ステップＳＴ２１）。
中央処理部３４は、変数ｉが衛星の個数ｉ_ｍａｘを超えていなければ、ステップＳＴ５の処理に戻り、再度、ステップＳＴ５〜ＳＴ２０の処理を実施する。
一方、変数ｉが衛星の個数ｉ_ｍａｘを超えていれば、ステップＳＴ２２の処理に移行する。

中央処理部３４は、変数ｉが衛星の個数ｉ_ｍａｘを超えると、擬似距離差ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}の登録数を示すカウンタｃが“１”であるか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。
中央処理部３４は、カウンタｃが“１”であれば、登録されている擬似距離差ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}が、真の擬似距離によって得られた擬似距離差であると認定する。
中央処理部３４は、真の擬似距離によって得られた擬似距離差ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}を認定すると、その擬似距離差ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}に係るピーク値ｊを、現在位置の測位に使用するピーク値に決定する（ステップＳＴ２３）。
一方、カウンタｃが“０”であれば、擬似距離差ΔＰＲ_{ｉ，ｊ，ｋ}が登録されていないので、ステップＳＴ４の処理に戻る。また、カウンタｃが“２”以上であれば、マルチパスの電波や外来ノイズに係るピーク値が含まれているので、ステップＳＴ４の処理に戻る。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、中央処理部３４が衛星とＳＰＳ参照局４間の擬似距離と、検知候補のピーク値に基づく擬似距離とをパラメータにして評価式に代入し、その評価式が成立するまでパラメータを変更して、有効範囲内のピーク値を検知するように構成したので、衛星から直接到来した電波に係るピーク値を高精度に選定することができる効果を奏する。

実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、有効範囲内のピーク値を検知するものについて示したが、具体的には、相関器３０から出力された相関値のうち、所定の雑音レベル（閾値）より大きい相関値をピーク値として検知する。
この実施の形態４では、中央処理部３４が次のようにして閾値を計算する。

即ち、中央処理部３４は、相関器３０から出力された相関値が例えば１０００サンプルのデータから構成されている場合、１０００サンプルのデータからピーク値の±１０サンプルのデータを除去し、除去後のデータの平均値と標準偏差値を計算する。
そして、中央処理部３４は、除去後のデータの平均値と標準偏差値を加算し、その加算結果を閾値として使用する。

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、相関器３０より出力された相関値から閾値を計算し、その閾値より大きい相関値をピーク値として検知するように構成したので、ノイズの受信環境が変化しても、衛星から直接到来した電波に係るピーク値を高精度に選定することができる効果を奏する。

実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５による位置測位装置の中央処理部３４を示す構成図であり、図において、図５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
中央処理部３４の相関ピークパターン生成部５１はピーク値検知部４１により検知されたピーク値が複数存在する場合、衛星１，２とＳＰＳ参照局４間の擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２を基準にして相関ピークパターンを生成する。
中央処理部３４のパターンマッチング部５２はピーク値検知部４１により検知されたピーク値と相関ピークパターン生成部５１により生成された相関ピークパターンとのパターンマッチングを実施して、ピーク値検知部４１により検知されたピーク値の中で、その相関ピークパターンに最も適合するピーク値を検知する。

次に動作について説明する。
中央処理部３４以外には、上記実施の形態１〜４と同様であるため、中央処理部３４の処理内容のみを説明する。
中央処理部３４のピーク値検知部４１は、ＳＰＳ信号処理部２７の事後処理部３１から有効範囲内の相関値を受けると、図１２に示すように、その相関値と予め設定された所定の閾値を比較して、その閾値より大きい相関値をピーク値として検知する。
図１２の例では、３個のピーク値を検知する。

中央処理部３４の相関ピークパターン生成部５１は、ピーク値検知部４１により検知されたピーク値が複数存在する場合、衛星１，２とＳＰＳ参照局４間の擬似距離ＰＲ１，ＰＲ２を基準にして相関ピークパターンを生成する。
相関ピークパターンの生成方法は、特に限定するものではないが、例えば、下記の非特許文献に開示されている方法を使用すればよい。
・非特許文献
Ｊ．Ｂ．Ｙ．Ｔｓｕｉ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ Ａ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ａｐｐｒｏａｃｈ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．２０００，Ｃａｎａｄａ ｐｐ．７８−８３

中央処理部３４のパターンマッチング部５２は、相関ピークパターン生成部５１が相関ピークパターンを生成すると、その相関ピークパターンとピーク値検知部４１により検知されたピーク値とのパターンマッチングを実施して、ピーク値検知部４１により検知されたピーク値の中で、その相関ピークパターンに最も適合するピーク値を検知する。
パターンマッチング方法は、特に限定するものではないが、例えば、上記の非特許文献に開示されている方法を使用すればよい。
中央処理部３４の測位部４４は、パターンマッチング部５２が相関ピークパターンに最も適合するピーク値を検知すると、そのピーク値から現在位置を測位する。

以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、衛星１，２と参照局４間の擬似距離を基準にして相関ピークパターンを生成し、ＳＰＳ信号処理部２７から出力される相関値のピーク値の中で、その相関ピークパターンに最も適合するピーク値を検知するように構成したので、衛星１，２から直接到来する電波が弱くなる受信環境下でも、現在位置を正確に測位することができる効果を奏する。

実施の形態６．
上記実施の形態５では、中央処理部３４のパターンマッチング部５２が、相関ピークパターン生成部５１により生成された相関ピークパターンとピーク値検知部４１により検知されたピーク値とのパターンマッチングを実施するものについて示したが、図１３に示すように、パターンマッチング部５２が、ピーク値検知部４１により検知されたピーク値を補正し、補正後のピーク値と相関ピークパターン生成部５１により生成された相関ピークパターンとのパターンマッチングを実施するようにしてもよい。

即ち、パターンマッチング部５２は、ピーク値検知部４１により検知されたピーク値を受けると、例えば、非線形関数近似式に、そのピーク値とそのピーク値の前後の値を代入することにより、そのピーク値を補正する。
図１３は補正前後の相関値の波形を示しており、補正前の相関値は、三角波状の波形であり、相関ピークパターン生成部５１により生成された相関ピークパターンの波形（山状の波形）と若干異なっている。
しかし、補正後の相関値は、山状の波形であり、相関ピークパターン生成部５１により生成された相関ピークパターンの波形（山状の波形）と類似している。
これにより、パターンマッチングのマッチング精度が向上するため、現在位置の測位精度が向上する。

以上のように、この発明に係る位置測位装置は、衛星から発信される電波を受信して、現在位置を測位するに際して、弱電界の受信環境下でも、高精度の位置測位を実現する必要があるものに適している。

Claims (14)

1. 衛星から発信される電波を受信する電波受信手段と、上記衛星の擬似パターンコードと上記電波受信手段により受信された電波の相関を求め、その相関値を出力する相関値出力手段と、上記衛星と参照局間の擬似距離を基準にして、上記相関値出力手段から出力された相関値の有効範囲を設定し、その有効範囲内のピーク値を検知するピーク値検知手段と、上記ピーク値検知手段により検知されたピーク値から現在位置を測位する測位手段とを備えた位置測位装置。
2. 参照局から衛星と参照局間の擬似距離を受信する情報受信手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の位置測位装置。
3. ピーク値検知手段は、相関値出力手段から出力された相関値と所定の閾値を比較し、その閾値より大きい相関値をピーク値として検知することを特徴とする請求項１記載の位置測位装置。
4. ピーク値検知手段は、有効範囲内のピーク値が複数存在する場合、閾値を変更して、最大のピーク値を検知することを特徴とする請求項３記載の位置測位装置。
5. ピーク値検知手段は、有効範囲内のピーク値が複数存在する場合、複数の衛星間の擬似距離差に合致するピーク値を選択することを特徴とする請求項１記載の位置測位装置。
6. 参照局から複数の衛星間の擬似距離差を受信する情報受信手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の位置測位装置。
7. ピーク値検知手段により設定された有効範囲の変更を受け付ける変更受付手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の位置測位装置。
8. ピーク値検知手段は、衛星と参照局間の擬似距離と、検知候補のピーク値に基づく擬似距離とをパラメータにして評価式に代入し、その評価式が成立するまでパラメータを変更して、有効範囲内のピーク値を検知することを特徴とする請求項１記載の位置測位装置。
9. ピーク値検知手段は、相関値出力手段より出力された相関値から閾値を計算し、その閾値より大きい相関値をピーク値として検知することを特徴とする請求項１記載の位置測位装置。
10. 相関値出力手段は、電波受信手段により受信された電波を示す受信信号を擬似パターンコードの周期毎に加算して、加算処理後の受信信号と擬似パターンコードの相関を求め、その相関値をデータ変調周期毎に加算することを特徴とする請求項１記載の位置測位装置。
11. 電波受信手段は、衛星から発信される電波を受信すると、ドップラー現象に伴う当該電波の周波数誤差を検知して、その電波の周波数誤差を補償することを特徴とする請求項１記載の位置測位装置。
12. ピーク値検知手段は、有効範囲内のピーク値を検知する際、測位手段により前回測位された現在位置を考慮してピーク値を検知することを特徴とする請求項１記載の位置測位装置。
13. 衛星から発信される電波を受信する電波受信手段と、上記衛星の擬似パターンコードと上記電波受信手段により受信された電波の相関を求め、その相関値を出力する相関値出力手段と、上記衛星と参照局間の擬似距離を基準にして相関ピークパターンを生成し、上記相関値出力手段から出力される相関値のピーク値の中で、その相関ピークパターンに最も適合するピーク値を検知するピーク値検知手段と、上記ピーク値検知手段により検知されたピーク値から現在位置を測位する測位手段とを備えた位置測位装置。
14. ピーク値検知手段は、相関ピークパターンに最も適合するピーク値を検知する際、相関値出力手段から出力される相関値のピーク値と、そのピーク値の前後の値を用いて、そのピーク値を補正することを特徴とする請求項１３記載の位置測位装置。

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