JPWO2018110011A1

JPWO2018110011A1 - 測位方法および測位端末

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Publication number: JPWO2018110011A1
Application number: JP2018556186A
Authority: JP
Inventors: 一幸吉野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2037-09-15
Also published as: US20200292714A1; WO2018110011A1; CN110023787A; CN110023787B; JP7065277B2; EP3557287A4; EP3557287A1; US11112508B2

Abstract

プロセッサは、移動体の速度から速度バイアスを除去することにより移動体の速度を校正し、校正後の移動体の速度に基づいてＤＲ解を算出する。プロセッサは、測位演算において、フィックス解が算出された場合には当該フィックス解を移動体の座標として出力し、フィックス解が算出されなかった場合には、校正後の移動体の速度に基づくＤＲ解を移動体の座標として出力する。

Description

本発明は、測位衛星（以下、測位に利用できる人工衛星を総称して「衛星」とする）からの信号を利用して移動体の干渉測位を行う測位方法および測位端末に関する。

従来、静止状態の対象物を高精度に測量するために、ＲＴＫ（Real Time Kinematic）法による干渉測位が利用されている。このＲＴＫ法による干渉測位を、移動体の測位に適用することにより、移動体の高精度な測位を実現することが期待されている。

特許文献１には、衛星からの信号を利用した測位演算において、ドップラー周波数の測定精度の向上を図ることにより高精度なドップラー測位を実現できる測位装置が開示されている。

特開平１０−２５３７３２号公報

ＲＴＫ演算でアンビギュイティ（Ambiguity）未決定の低精度な測位解（フロート解）が算出された場合に、移動体の速度を用いた推測航法（Dead Reckoning Navigation）により移動体の測位（座標の推測）を行うことが検討されている。

本開示の一態様は、推測航法により移動体の測位を行う場合に、測位誤差の累積的な拡大を抑え、高精度な移動体の測位を実現できる測位方法および測位端末を開示する。

本開示の一態様に係る測位方法は、測位端末が複数の衛星から送信される情報に基づいて測位演算を行うことで、移動体の座標を決定する測位方法である。前記測位端末は、前記測位演算によって得られる解であるフィックス解、あるいは、前記測位演算によって得られる解であって前記フィックス解より精度が低いフロート解を算出し、前記フィックス解の移動量と前記移動体の速度に基づいて速度バイアスを算出する。そして、前記移動体の速度から前記速度バイアスを除去することにより前記移動体の速度を校正し、前記校正された移動体の速度に基づいて、前記移動体の座標の推測値であるＤＲ（Dead Reckoning）解を算出する。そして、前記測位演算において、少なくとも前記フィックス解が算出されなかった場合には前記ＤＲ解を前記移動体の座標として出力する。

本開示の一態様に係る測位端末は、複数の衛星から送信される測位信号を受信する受信部と、前記測位信号に含まれる情報に基づいて測位演算を行うことで、移動体の座標を決定するプロセッサと、を具備する。前記プロセッサは、前記測位演算によって得られる解であるフィックス解、あるいは、前記測位演算によって得られる解であって前記フィックス解より精度が低いフロート解を算出する。そして、前記フィックス解の移動量と前記移動体の速度に基づいて速度バイアスを算出し、前記移動体の速度から前記速度バイアスを除去することにより前記移動体の速度を校正し、前記校正された移動体の速度に基づいて、前記移動体の座標の推測値であるＤＲ（Dead Reckoning）解を算出する。そして、前記測位演算において、少なくとも前記フィックス解が算出されなかった場合には前記ＤＲ解を前記移動体の座標として出力する。

本開示の一態様によれば、推測航法により移動体の測位を行う場合に、測位誤差の累積的な拡大を抑え、高精度な移動体の測位を実現できる。

図１は、一実施の形態に係る測位システムの構成を示す図である。図２は、一実施の形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。図３は、一実施の形態に係る測位端末の構成を示すブロック図である。図４は、一実施の形態に係る移動体の速度の校正方法を説明する図である。図５は、移動体の速度の校正を行わない座標出力の一例を示す図である。図６は、一実施の形態に係る測位端末の座標出力の一例を示す図である。図７Ａは、一実施の形態に係る測位処理を示すフロー図である。図７Ｂは、一実施の形態に係る測位処理を示すフロー図である。

以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

＜測位システムの構成＞
まず、本実施の形態に係る測位システム１の構成について図１を用いて説明する。図１に示すように、測位システム１は、基地局１０と、測位端末２０と、から構成される。基地局１０は、地球上の座標が既知である箇所に設置される。測位端末２０は、座標を求める対象である移動体（例えば車両など）に設置される。

測位システム１は、測位端末２０の位置を計測し、測位端末２０の地球上の座標を求める。座標は、例えば、緯度・経度・高度の三次元座標が一般的であるが、緯度・経度などの二次元座標であってもよい。

基地局１０および測位端末２０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星（図示せず）からの測位信号を受信する。なお、ＧＮＳＳとは、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ等の民間航空航法に使用可能な性能（精度・信頼性）を持つ衛星航法システムの総称である。測位信号には、ＧＰＳ衛星から送信されるＬ１信号（１５７５．４２ＭＨｚ）、Ｌ２信号（１２２７．６０ＭＨｚ）等がある。

基地局１０は、受信した測位信号に基づいて基地局１０の測位データ（以下、「基地局測位データ」という）を生成し、測位端末２０に送信する。なお、測位データの詳細については後述する。

測位端末２０は、受信した測位信号に基づいて測位端末２０の測位データ（以下、「測位端末測位データ」という）を生成し、基地局測位データ及び測位端末測位データを用いて１エポック毎にＲＴＫ法による干渉測位処理を行い、移動体の座標を出力する。エポックは、データ取得時刻のことであり、エポック間隔はデータ取得時刻の時間間隔（周期）を表す時間単位である。例えば、測位端末２０が５Ｈｚで動作する場合、１秒間に５つのデータが取得されるため、エポック間隔は０．２秒となる。なお、測位端末２０には、測位用の専用端末、測位機能を有するパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、測位サービスを行うサーバー等が含まれる。

＜基地局の構成＞
次に、本実施の形態に係る基地局１０の構成について図２を用いて説明する。図２に示すように、基地局１０は、プロセッサ２０１と、記憶部２０２と、入力部２０３と、出力部２０４と、通信部２０５と、受信部２０６と、バス２１０と、を有している。

プロセッサ２０１は、バス２１０を介して基地局１０の他の要素を制御する。プロセッサ２０１として、例えば、汎用ＣＰＵ（Central Processing Unit）が用いられる。また、プロセッサ２０１は、所定のプログラムを実行することにより、測位信号に基づいて基地局測位データを生成する。

記憶部２０２は、他の要素から様々な情報を取得し、一時的あるいは恒久的にその情報を保持する。記憶部２０２は、いわゆる一次記憶装置と二次記憶装置の総称である。記憶部２０２は、物理的に複数配置されても良い。記憶部２０２として、例えば、ＤＲＡＭ（Direct Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）が用いられる。

入力部２０３は、外部からの情報を受け付ける。入力部２０３が受け付ける外部からの情報には、基地局１０の操作者からの入力に関する情報などが含まれる。一例としてキーボード等の入力インターフェースを用いることで入力部２０３を構成することができる。

出力部２０４は、外部へ情報を提示する。出力部２０４が提示する情報には、測位に関する情報などが含まれる。一例としてディスプレイ等の既存の出力インターフェースを用いることで出力部２０４を構成することができる。

通信部２０５は、通信路を介して外部の機器と通信を行う。通信部２０５が通信する対象（通信対象）の機器には、測位端末２０が含まれる。一例として無線ＬＡＮ通信網、３Ｇ通信網など既存の通信網と通信可能な通信インターフェースを用いることで通信部２０５を構成することができる。

受信部２０６は、衛星からの測位信号を受信し、バス２１０を介して測位信号をプロセッサ２０１に出力する。

なお、上記の基地局１０の構成は一例である。基地局１０の各構成要素の一部を統合して構成することもできる。基地局１０の各構成要素の一部を複数の要素に分割して構成することもできる。基地局１０の各構成要素の一部を省略することもできる。基地局１０に他の要素を付加して構成することもできる。また、本開示の基地局１０は国等の自治体が設置した基準局を含む。

＜測位端末の構成＞
次に、本実施の形態に係る測位端末２０の構成について図３を用いて説明する。図３に示すように、測位端末２０は、プロセッサ３０１と、記憶部３０２と、入力部３０３と、出力部３０４と、通信部３０５と、受信部３０６と、バス３１０と、を備えている。

プロセッサ３０１は、バス３１０を介して測位端末２０の他の要素を制御する。プロセッサ３０１として、例えば、汎用ＣＰＵが用いられる。また、プロセッサ３０１は、所定のプログラムを実行することにより、測位信号に基づいて測位端末測位データを生成する。また、本実施の形態では、プロセッサ３０１が、移動体の座標を出力する機能を備えている。このプロセッサ３０１の機能の詳細については後述する。

記憶部３０２は、他の要素から様々な情報を取得し、一時的あるいは恒久的にその情報を保持する。記憶部３０２は、いわゆる一次記憶装置と二次記憶装置の総称である。記憶部３０２は、物理的に複数配置されても良い。記憶部３０２として、例えば、ＤＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤが用いられる。

入力部３０３は、外部からの情報を受け付ける。入力部３０３が受け付ける外部からの情報には、測位端末２０の操作者からの入力に関する情報などが含まれる。一例としてキーボード等の入力インターフェースを用いることで入力部３０３を構成することができる。

出力部３０４は、外部へ情報を提示する。出力部３０４が提示する情報には、測位に関する情報などが含まれる。一例としてディスプレイ等の既存の出力インターフェースを用いることで出力部３０４を構成することができる。

通信部３０５は、通信路を介して外部の機器と通信を行う。通信部３０５が通信する対象（通信対象）の機器には、基地局１０が含まれる。一例として無線ＬＡＮ通信網、３Ｇ通信網など既存の通信網と通信可能な通信インターフェースを用いることで通信部３０５を構成することができる。

受信部３０６は、衛星からの測位信号を受信し、バス３１０を介して測位信号をプロセッサ３０１に出力する。

なお、上記の測位端末２０の構成は一例である。測位端末２０の各構成要素の一部を統合して構成することもできる。測位端末２０の各構成要素の一部を複数の要素に分割して構成することもできる。測位端末２０の各構成要素の一部を省略することもできる。測位端末２０に他の要素を付加して構成することもできる。

＜測位端末のプロセッサの移動体座標出力機能＞
次に、測位端末２０のプロセッサ３０１の移動体の座標を出力する機能について詳細に説明する。

プロセッサ３０１は、基地局測位データと測位端末測位データとに基づいて１エポック毎にＲＴＫ法による干渉測位を実行し、フィックス解またはフロート解を算出する。

また、プロセッサ３０１は、フィックス解が得られた場合、フィックス解が連続して得られている時間（以下、「第１時間」という）を計時し、第１時間が所定時間Ｔ１（例えば２０秒）に達したか否かを判定する。また、プロセッサ３０１は、フィックス解が得られなかった場合、直近のフィックス解が得られてからの時間（以下、「第２時間」という）を計時し、第２時間が所定時間Ｔ２（例えば６０秒）に達したか否かを判定する。なお、プロセッサ３０１は、第１時間、第２時間に相当する測位処理（データ取得）の回数をカウントしても良い。例えば、エポック間隔が０．２秒である場合、フィックス解が１００回連続して得られると第１時間が所定時間Ｔ１（＝２０秒）に達したことになり、フィックス解が得られた後３００回連続してフィックス解が得られないと第２時間が所定時間Ｔ２（＝６０秒）に達したことになる。

また、プロセッサ３０１は、ＲＴＫ演算によるフィックス解の移動量の単位時間換算量（フィックス解の１エポック前後での変位をエポック間隔で除算して求める）と移動体の速度とのベクトル差分を、速度バイアスとして算出する。移動体の速度は、例えば、測位端末測位データに含まれるドップラー周波数から算出される、または、移動体に備えられた速度検出モジュール（図示せず）から出力される。速度の情報は、例えば「南方向に秒速Ｘメートル、東方向に秒速Ｙメートル、高さ方向に秒速Ｚメートル」等、所定の次元に対する単位時間当たりの移動量で定義される情報である。

そして、プロセッサ３０１は、第１時間が所定時間Ｔ１に達した状態において、速度バイアスの平均値（以下、「平均速度バイアス」という）を算出する。なお、プロセッサ３０１は、第１時間が所定時間Ｔ１に達した後もフィックス解が連続して得られている場合には、最新のフィックス解が得られた時刻を終端とする所定時間Ｔ１において、平均速度バイアスを算出する。また、プロセッサ３０１は、フィックス解が得られない時間帯において、第２時間が所定時間Ｔ２に達するまでは、平均速度バイアスを保持し、第２時間が所定時間Ｔ２に達した後には、平均速度バイアスをクリア（初期化）する。また、ドップラー周波数から速度を算出する場合、プロセッサ３０１は、速度算出に使用する衛星組み合わせが変更された場合にも平均速度バイアスをクリアする。また、平均速度バイアスをクリアした後に再びフィックス解が得られた場合、プロセッサ３０１は、速度バイアスを再計算する。

そして、プロセッサ３０１は、移動体の速度に平均速度バイアスの逆ベクトルを加算することにより、速度から速度バイアスを除去し、移動体の速度を校正する。

そして、プロセッサ３０１は、移動体の以前の座標と、移動体の校正後の速度に関する情報とに基づいて、移動体の現在の座標を推測する。移動体の以前の座標とは、例えば、前回（すなわち、１エポック前に）出力された座標である。なお、本開示において移動体の以前の座標と対比する意味で「移動体の現在の座標」という語を用いるが、「移動体の現在の座標」とは「移動体の以前の座標」より後に移動体が存在すると推測される座標を意味し、この場合の「現在」とは必ずしも座標出力装置が動作している時刻を意味するものではない。プロセッサ３０１は、移動体の１エポック前の座標に、移動体の校正後の速度から得られる１エポック間隔分の移動量を加算して、移動体の現在の座標を推測する。推測された座標は、推測航法座標あるいはＤＲ解（Dead Reckoning解）とも呼ばれる。

そして、プロセッサ３０１は、１エポック毎に移動体の現在の座標を出力部３０４に出力する。具体的には、プロセッサ３０１は、ＲＴＫ演算によって得られるＡＲ（Ambiguity Ratio）値を用いて品質チェックを行い、ＡＲ値が所定の閾値（例えば３．０）以上の場合にはフィックス解を出力し、ＡＲ値が所定の閾値（例えば３．０）未満の場合には、第２時間（直近のフィックス解が得られてからの時間）が所定時間Ｔ２に達するまではＤＲ解を出力し、第２時間が所定時間Ｔ２に達した後にはフロート解を出力する。

＜測位データ＞
次に、測位データについて説明する。本実施の形態において測位データには擬似距離情報、搬送波位相情報およびドップラー周波数情報が含まれる。

擬似距離情報とは、衛星と自局（基地局１０あるいは測位端末２０）との距離に関する情報である。プロセッサ（プロセッサ２０１あるいはプロセッサ３０１）は、測位信号を解析することにより衛星と自局との距離を算出することができる。具体的には、プロセッサは、まず、（１）測位信号が搬送したコードのパターンと自局が生成したコードのパターンとの相違、および、（２）測位信号に含まれるメッセージ（ＮＡＶＤＡＴＡ）に含まれる衛星の信号生成時刻と自局の信号受信時刻、の２つの情報に基づいて測位信号の到達時間を求める。そして、プロセッサは、当該到達時間に光速を乗ずることにより衛星と自局との擬似距離を求める。この距離には衛星のクロックと自局のクロックとの相違等に起因する誤差が含まれる。通常、この誤差を軽減させるために４つ以上の衛星に対して擬似距離情報が生成される。

搬送波位相情報とは、自局が受信した測位信号の位相である。測位信号は所定の正弦波である。プロセッサは、受信した測位信号を解析することにより測位信号の位相を算出することができる。

ドップラー周波数情報とは、衛星と自局との相対的な速度に関する情報である。プロセッサは、測位信号を解析することによりドップラー周波数情報を生成することができる。

以上のようにして、基地局１０のプロセッサ２０１および測位端末２０のプロセッサ３０１によって、それぞれ測位データが生成される。

＜ＲＴＫ演算＞
ＲＴＫ演算について説明する。ＲＴＫ演算は干渉測位の一つであるＲＴＫ法を実行する演算である。

ＲＴＫ法とは、衛星が送信する測位信号の搬送波位相積算値を用いて所定の地点の測位を行うものである。搬送波位相積算値とは、衛星から所定の地点までの（１）測位信号の波の数と（２）位相との和である。搬送波位相積算値が求まれば、測位信号の周波数（および波長）が既知であるので、衛星から所定の地点までの距離を求めることができる。測位信号の波の数は、未知数であるので整数アンビギュイティまたは整数値バイアスと呼ばれる。

ＲＴＫ法を実行するにあたって重要なことはノイズの除去と、整数アンビギュイティの推定（決定）である。

ＲＴＫ法では、二重差と呼ばれる差を演算することにより、ノイズの除去を行うことができる。二重差とは２つの衛星に対する１つの受信機の搬送波位相積算値の差（一重差）を２つの受信機（本実施の形態においては基地局１０と測位端末２０）の間でそれぞれ算出した値の差である。本実施の形態においてはＲＴＫ法を用いた測位のために４つ以上の衛星を使用する。従って、４つ以上の衛星の組み合わせの数だけ二重差を演算することになる。この演算では、基地局測位データおよび測位端末測位データが用いられる。

ＲＴＫ法では、整数アンビギュイティの推定を様々な方法で行うことができる。例えば、（１）最小二乗法によるフロート解の推定、および、（２）フロート解に基づくフィックス解の検定という手順を実行することにより整数アンビギュイティの推定を行うことができる。

最小二乗法によるフロート解の推定は、時間単位毎に生成した二重差の組み合わせを用いて連立方程式を作成し、作成した連立方程式を最小二乗法によって解くことにより実行される。連立方程式はエポック毎に生成される。この演算では、基地局測位データ、測位端末測位データおよび基地局１０の既知の座標が用いられる。このようにして求められた整数アンビギュイティの実数推定値をフロート解と呼ぶ。

以上のようにして求められたフロート解は実数であるのに対して、整数アンビギュイティの真の値は整数である。よって、フロート解を丸めることにより整数値にする作業が必要になる。しかし、フロート解を丸める組み合わせには複数通りの候補が考えられる。従って、候補の中から正しい整数値を検定する必要がある。検定によって整数値バイアスとしてある程度確からしいとされた解をフィックス解と呼ぶ。本実施の形態ではＲＴＫ演算によって得られるＡＲ値を用いて品質チェックを行い、品質チェックの結果に基づいて正しい整数値を検定する。なお、整数値の候補の絞込みを効率化するために基地局測位データが用いられる。

＜移動体の速度の校正方法＞
次に、本実施の形態に係る移動体の速度の校正方法について、図４を用いて説明する。

測位端末２０は、ＲＴＫ演算によるフィックス解の移動量の単位時間換算量５０１と移動体の速度５０２とのベクトル差分５０３を、速度バイアスＶｂとして算出する。なお、フィックス解の移動量の単位時間換算量５０１は、現在のフィックス解（時刻ｔ_ｉの移動体の座標）と前回（１エポック前）のフィックス解（時刻ｔ_ｉ−１の移動体の座標）との差分をエポック間隔で除算したベクトル量である。

測位端末２０は、フィックス解が連続して得られている所定時間Ｔ１において、速度バイアスＶｂの平均値を算出する。

測位端末２０は、移動体の速度５０２に速度バイアスＶｂの平均値の逆ベクトル５０４を加算することにより、移動体の速度５０２を校正する。

この校正により、移動体の速度５０２から速度バイアスＶｂが除去され、校正後の速度５０５が得られる。

＜座標出力の一例＞
次に、本実施の形態に係る測位端末２０の座標出力の一例（図６）について、移動体の速度の校正を行わない場合（図５）と対比して説明する。なお、図５および図６では、フィックス解は四角印、フロート解は三角印、ＤＲ解は丸印で図示される。また、出力される解は黒塗り、出力されない解は白塗りで図示される。

図５および図６では、ＲＴＫ演算において、時刻ｔ０からｔ２ではフィックス解が得られ、時刻ｔ３からｔ１２ではフィックス解が得られず、時刻ｔ１３では再びフィックス解が得られている例を示している。

ＲＴＫ演算による干渉測位を移動体の測位に単に適用し、フィックス解が得られない時間帯（時刻ｔ３からｔ１２）においてフロート解を出力すると、実際の移動軌跡に対して数十ｃｍから数ｍの大きな測位誤差（飛び）が生じてしまう。

これを改善するために、フィックス解が得られない時間帯において、測位端末２０は、ＤＲ解を移動体の現在の座標として出力する。ただし、移動体の速度から速度バイアスを除去しないと、図５に示すように、測位誤差が累積的に拡大し、時間の経過と供に実際の移動軌跡に対するＤＲ解の差が拡がる。

そこで、本実施の形態では、測位端末２０が、速度バイアスを除去するように移動体の速度を校正し、校正後の速度に基づいてＤＲ解を算出し、少なくともフィックス解が得られない時間帯において、校正後の速度に基づくＤＲ解を移動体の現在の座標として出力する。これにより、測位誤差の累積的な拡大が抑えられるので、図６に示すように、時間が経過しても実際の移動軌跡に対するＤＲ解の差が拡がらない。

なお、本実施の形態において、衛星とのドップラー周波数から移動体の速度を算出する場合には、測位端末２０は、速度算出に使用する衛星の組み合わせが変更された時点で、ＤＲ解を出力せず、フロート解を出力するようにしても良い。

＜測位処理のフロー＞
次に、本実施の形態に係る測位処理のフローについて図７Ａ、図７Ｂを用いて説明する。なお、本実施の形態では、測位端末２０が測位処理を行う例を説明する。ただし、本開示の測位処理は、測位端末２０によって行われるものに限定されず、例えば、測位システム１の内部に追加された汎用コンピュータによって実行されても良い。測位処理を開始するタイミングについては特に限定は無い。例えば、測位端末２０の電源が投入された際に、測位処理を開始しても良い。また、測位端末２０の入力部３０３によって測位処理を開始するコマンドが入力された際に、測位処理を開始しても良い。

まず、ＳＴ８０１において、プロセッサ３０１は、基地局１０および測位端末２０の測位データを取得する。プロセッサ３０１は、通信部３０５を介して基地局測位データを取得し、記憶部３０２に記憶させる。基地局測位データは、基地局１０のプロセッサ２０１が生成したものである。また、プロセッサ３０１は、受信部３０６が受信した測位信号に基づいて測位端末測位データを生成し、記憶部３０２に記憶させる。

次に、ＳＴ８０２において、プロセッサ３０１は、衛星とのドップラー周波数から移動体の速度を算出する。このとき、速度算出に使用する衛星の組み合わせが変更された場合（ＳＴ８０３：ＹＥＳ）、ＳＴ８０４において、プロセッサ３０１は、平均速度バイアスが計算されているか否かを判定する。なお、衛星の組み合わせが変更されていない場合（ＳＴ８０３：ＮＯ）、フローはＳＴ８０６に進む。なお、本開示においてバイアス除去対象となる「速度」とはドップラー周波数から算出された速度に限られず、その他測定器から出力された速度も含まれる。

平均速度バイアスが既に計算されている場合（ＳＴ８０４：ＮＯ）、ＳＴ８０５において、プロセッサ３０１は、平均速度バイアスをクリアする。その後、フローはＳＴ８０６に進む。なお、平均速度バイアスが未計算の場合も（ＳＴ８０４：ＹＥＳ）、フローはＳＴ８０６に進む。

ＳＴ８０６において、プロセッサ３０１は、ＲＴＫ演算処理を実行し、フィックス解またはフロート解を算出する。さらに、ＳＴ８０６において、プロセッサ３０１は、搬送波位相の整数アンビギュイティが定まるか否か、すなわちフィックス解が求まるか否かを判定する。なお、本実施の形態では、ＲＴＫ演算で得られた解のＡＲ値が例えば３．０以上であればアンビギュイティが決定した（フィックス解を算出した）ものとする。

ＳＴ８０６において、整数アンビギュイティが定まった場合、すなわち、移動体の現在の座標としてフィックス解が求められた場合には（ＳＴ８０６：ＹＥＳ）、ＳＴ８０７において、プロセッサ３０１は、フィックス解を測位解（現在の移動体の座標）として出力する。

そして、前回の測位解がフィックス解ではない場合（ＳＴ８０８：ＮＯ）、ＳＴ８０９において、プロセッサ３０１は、第１時間の計時を開始する。その後、フローはＳＴ８１３に進む。

一方、前回の測位解もフィックス解である場合（ＳＴ８０８：ＹＥＳ）、ＳＴ８１０において、プロセッサ３０１は、フィックス解の移動量の単位時間換算量と移動体の速度とのベクトル差分である速度バイアスを算出する。

そして、第１時間が所定時間Ｔ１に達した場合（ＳＴ８１１：ＹＥＳ）、プロセッサ３０１は、ＳＴ８１２において、平均速度バイアスを計算する。なお、平均速度バイアスが既に計算されている場合でも、プロセッサ３０１は、直近のフィックス解が出力された時刻を終端とする所定時間Ｔ２において、平均速度バイアスを再度計算する。その後、フローはＳＴ８１３に進む。

また、第１時間が所定時間Ｔ１に達していない場合（ＳＴ８１１：ＮＯ）、フローはＳＴ８１３に進む。

ＳＴ８１３において、プロセッサ３０１は、第２時間（ＤＲ解の連続選択時間）をクリアする（第２時間を「０」にする）。そして、ＳＴ８１４において、プロセッサ３０１は、測位処理終了命令が割り込んだか否かを判定する。測位処理終了命令が割り込んでいない場合には（ＳＴ８１４：ＮＯ）、フローはＳＴ８０１に戻る。一方、測位処理終了命令が割り込んだ場合には、測位処理を終了する。

また、ＳＴ８０６において、整数アンビギュイティが定まらなかった場合、すなわち、移動体の現在の座標としてフィックス解が求められなかった場合には（ＳＴ８０６：ＮＯ）、ＳＴ８１５において、プロセッサ３０１は、第１時間をクリアする（第１時間を「０」にする）。

そして、前回の測位解がフィックス解である場合（ＳＴ８１６：ＹＥＳ）、ＳＴ８１７において、プロセッサ３０１は、第２時間の計時を開始する。その後、フローはＳＴ８１８に進む。また、前回の測位解がフィックス解ではない場合（ＳＴ８１６：ＮＯ）、フローはＳＴ８１８に進む。

ＳＴ８１８において、プロセッサ３０１は、第２時間が所定時間Ｔ２に達したか否かの判定を行う。

第２時間が所定時間Ｔ２に達した場合（ＳＴ８１８：ＹＥＳ）、ＳＴ８１９において、プロセッサ３０１は、平均速度バイアスをクリアし、ＳＴ８２０において、フロート解を測位解（現在の移動体の座標）として出力する。その後、フローはＳＴ８１３に進む。

一方、第２時間が所定時間Ｔ２に達していない場合（ＳＴ８１８：ＮＯ）、ＳＴ８２１において、プロセッサ３０１は、平均速度バイアスが計算されているか否かを判定する。

平均速度バイアスが未計算の場合（ＳＴ８２１：ＹＥＳ）、ＳＴ８２０において、プロセッサ３０１は、フロート解を測位解（現在の移動体の座標）として出力する。その後、フローはＳＴ８１３に進む。

一方、平均速度バイアスが既に計算されている場合（ＳＴ８２１：ＮＯ）、ＳＴ８２２において、プロセッサ３０１は、平均速度バイアスを用いて移動体の速度を校正する。

そして、ＳＴ８２３において、プロセッサ３０１は、前回の測位解と校正後の移動体の速度に基づいてＤＲ解を算出する。

そして、ＳＴ８２４において、プロセッサ３０１は、ＤＲ解を測位解（現在の移動体の座標）として出力する。その後、フローはＳＴ８１４に進む。

なお、衛星とのドップラー周波数から移動体の速度を算出せず、他の方法により移動体の速度を算出（あるいは取得）する場合には、上記のＳＴ８０２からＳＴ８０５までのステップは省略される。

＜効果＞
このように、本実施の形態では、ＲＴＫ演算においてフィックス解が得られている時間帯に、フィックス解の移動量と移動体の速度との差分ベクトルから速度バイアスを求め、速度バイアスを除去するように移動体の速度を校正することができるので、移動体の速度における速度バイアスの誤差を抑えることができる。

これにより、ＲＴＫ演算においてフィックス解が得られない時間帯において、推測航法により移動体の測位を行う場合に、測位誤差の累積的な拡大を抑え、高精度な移動体の測位を実現できる。

また、本実施の形態では、フィックス解の移動量の単位時間換算量と移動体の速度とのベクトル差分を速度バイアスとして算出し、移動体の速度に速度バイアスの逆ベクトルを加算することにより移動体の速度を校正する。これにより、少ない演算量で高精度に移動体の速度を校正できる。

また、本実施の形態では、速度バイアスの平均値を算出し、移動体の速度に速度バイアスの平均値の逆ベクトルを加算することにより移動体の速度を校正する。これにより、速度バイアスの変動を緩和することができ、高精度に移動体の速度を校正できる。

また、本実施の形態では、直近のフィックス解が得られた時刻を終端とする第１時間において速度バイアスの平均値を算出する。これにより、平均値算出処理の対象区間を常に最新のものに保つことができるので、平均速度バイアスの精度を高く保つことができる。

また、本実施の形態では、衛星とのドップラー周波数に基づいて移動体の速度が算出される場合において、速度算出に用いる衛星の組み合わせが変更された場合には、速度バイアスの平均値をクリアする。これにより、衛星の組み合わせが変更されたことによる平均速度バイアスの精度の劣化を防ぐことができる。

また、本実施の形態では、フィックス解が算出されなかった時間が第２時間に達した場合にはフロート解を移動体の座標として出力する。これにより、長時間にわたってＤＲ解を出力することによる測位精度の劣化を防ぐことができる。

なお、本開示は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

例えば、上記の実施の形態において、速度バイアスの平均値を算出せず、単に、移動体の速度に速度バイアスの逆ベクトルを加算することにより、移動体の速度を校正しても良い。

また、上記の実施の形態において、速度バイアスが所定の範囲を超える外れ値であれば、平均速度バイアスの算出において除外しても良い。これにより、異常値を除去できるので、平均速度バイアスの精度を高く保つことができる。

また、上記の実施の形態では、フィックス解が算出された場合にはフィックス解を移動体の座標として出力し、フィックス解が算出されなかった場合にはＤＲ解を移動体の座標として出力する場合に説明したが、本発明は、少なくともフィックス解が算出されなかった場合にＤＲ解を移動体の座標として出力すればよく、フィックス解が算出された場合にもＤＲ解を移動体の座標として出力しても良い。

また、上記の実施の形態では、測位演算の一例としてＲＴＫ演算を行う場合について説明したが、本開示はこれに限られずＲＴＫ演算以外の測位演算を行っても良い。

本開示は、衛星からの信号を利用して干渉測位を行う測位方法および測位端末に用いるに好適である。

１測位システム
１０基地局
２０測位端末
２０１プロセッサ
２０２記憶部
２０３入力部
２０４出力部
２０５通信部
２０６受信部
２１０バス
３０１プロセッサ
３０２記憶部
３０３入力部
３０４出力部
３０５通信部
３０６受信部
３１０バス

Claims

測位端末が複数の衛星から送信される情報に基づいて測位演算を行うことで、移動体の座標を決定する測位方法であって、
前記測位端末は、
前記測位演算によって得られる解であるフィックス解、あるいは、前記測位演算によって得られる解であって前記フィックス解より精度が低いフロート解を算出し、
前記フィックス解の移動量と前記移動体の速度に基づいて速度バイアスを算出し、
前記移動体の速度から前記速度バイアスを除去することにより前記移動体の速度を校正し、
前記校正された移動体の速度に基づいて、前記移動体の座標の推測値であるＤＲ（Dead Reckoning）解を算出し、
前記測位演算において、少なくとも前記フィックス解が算出されなかった場合には前記ＤＲ解を前記移動体の座標として出力する、
測位方法。
前記フィックス解の移動量の単位時間換算量と前記移動体の速度とのベクトル差分を前記速度バイアスとして算出し、
前記移動体の速度に前記速度バイアスの逆ベクトルを加算することにより前記移動体の速度を校正する、
請求項１に記載の測位方法。
前記速度バイアスの平均値を算出し、
前記移動体の速度に前記速度バイアスの平均値の逆ベクトルを加算することにより前記移動体の速度を校正する、
請求項２に記載の測位方法。
前記直近のフィックス解が得られた時刻を終端とする第１の所定時間において、前記速度バイアスの平均値を算出する、
請求項３に記載の測位方法。
前記速度バイアスが所定の範囲を超える外れ値であれば、前記速度バイアスの平均値の算出から除外する、
請求項３または４に記載の測位方法。
前記衛星とのドップラー周波数に基づいて前記移動体の速度が算出される場合において、速度算出に用いる衛星の組み合わせが変更された場合には、前記速度バイアスの平均値をクリアする、
請求項３または４に記載の測位方法。
前記フィックス解が算出されなかった時間が第２の所定時間に達した場合には前記フロート解を前記移動体の座標として出力する、
請求項１に記載の測位方法。
複数の衛星から送信される測位信号を受信する受信部と、
前記測位信号に含まれる情報に基づいて測位演算を行うことで、移動体の座標を決定するプロセッサと、
を具備し、
前記プロセッサは、
前記測位演算によって得られる解であるフィックス解、あるいは、前記測位演算によって得られる解であって前記フィックス解より精度が低いフロート解を算出し、
前記フィックス解の移動量と前記移動体の速度に基づいて速度バイアスを算出し、
前記移動体の速度から前記速度バイアスを除去することにより前記移動体の速度を校正し、
前記校正された移動体の速度に基づいて、前記移動体の座標の推測値であるＤＲ（Dead Reckoning）解を算出し、
前記測位演算において、少なくとも前記フィックス解が算出されなかった場合には前記ＤＲ解を前記移動体の座標として出力する、
測位端末。
前記プロセッサは、
前記フィックス解の移動量の単位時間換算量と前記移動体の速度とのベクトル差分を前記速度バイアスとして算出し、
前記移動体の速度に前記速度バイアスの逆ベクトルを加算することにより前記移動体の速度を校正する、
請求項８に記載の測位端末。
前記プロセッサは、
前記速度バイアスの平均値を算出し、
前記移動体の速度に前記速度バイアスの平均値の逆ベクトルを加算することにより前記移動体の速度を校正する、
請求項９に記載の測位端末。
前記プロセッサは、
前記直近のフィックス解が得られた時刻を終端とする第１の所定時間において、前記速度バイアスの平均値を算出する、
請求項１０に記載の測位端末。
前記プロセッサは、
前記速度バイアスが所定の範囲を超える外れ値であれば、前記速度バイアスの平均値の算出から除外する、
請求項１０または１１に記載の測位端末。
前記プロセッサは、
前記衛星とのドップラー周波数に基づいて前記移動体の速度が算出される場合において、速度算出に用いる衛星の組み合わせが変更された場合には、前記速度バイアスの平均値をクリアする、
請求項１０または１１に記載の測位端末。
前記プロセッサは、
前記フィックス解が算出されなかった時間が第２の所定時間に達した場合には前記フロート解を前記移動体の座標として出力する、
請求項８に記載の測位端末。