WO2012172780A1 - 位置算出方法及び位置算出装置 - Google Patents

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WO2012172780A1 PCT/JP2012/003815 JP2012003815W WO2012172780A1 WO 2012172780 A1 WO2012172780 A1 WO 2012172780A1 JP 2012003815 W JP2012003815 W JP 2012003815W WO 2012172780 A1 WO2012172780 A1 WO 2012172780A1
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unit
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satellite
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PCT/JP2012/003815
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内田　周志
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セイコーエプソン株式会社
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    • G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
    • G01S19/47—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement the supplementary measurement being an inertial measurement, e.g. tightly coupled inertial

Definitions

  • the present invention relates to a position calculation method using the measurement results of the satellite positioning unit and the inertial positioning unit together.
  • inertial sensors In various fields such as so-called seamless positioning, motion sensing, and attitude control, the use of inertial sensors is attracting attention.
  • an acceleration sensor As an inertial sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, a pressure sensor, a geomagnetic sensor, and the like are widely known.
  • An inertial navigation system (hereinafter referred to as “INS (Inertial Navigation System)”) that performs inertial navigation calculation using the detection result of the inertial sensor has also been devised.
  • INS Inertial Navigation System
  • Patent Document 1 discloses a technique for calculating a position using an INS measurement result and a GPS (Global Positioning System) measurement result in combination.
  • the GPS measurement result may frequently have a situation in which the accuracy of the measurement result decreases due to various factors such as the received signal strength of the GPS satellite signal, the reception environment, the sky arrangement of the GPS satellite, and multipath. For this reason, performing position calculation simply by connecting the INS measurement result and the GPS measurement result does not necessarily lead to an improvement in position calculation accuracy.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to propose a new position calculation method using the measurement results of the satellite positioning unit and the inertial positioning unit.
  • position calculation processing is performed using the first measurement result of the satellite positioning unit and the second measurement result of the inertial positioning unit, and the position calculation is performed.
  • the result of the processing estimating the Doppler frequency when the unused satellite signal is captured in the position calculation process, and the satellite positioning unit captures the unused satellite signal using the Doppler frequency. To calculate the position.
  • a position calculation unit that performs position calculation processing using the first measurement result of the satellite positioning unit and the second measurement result of the inertial positioning unit, and the result of the position calculation processing are used.
  • An estimation unit that estimates a Doppler frequency when an unused satellite signal is captured in the position calculation process, and the satellite positioning unit captures the unused satellite signal using the Doppler frequency.
  • the position calculating device may be configured.
  • the position calculation process is performed using the first measurement result of the satellite positioning unit and the second measurement result of the inertial positioning unit.
  • Estimate the Doppler frequency when capturing satellite signals transmitted from satellites if there is information such as the position, velocity, and movement direction of the position calculation device, and information such as satellite position, velocity, and movement direction. Can do. Therefore, the Doppler frequency in the case of capturing an unused satellite signal in the position calculation process is estimated using the result of the position calculation process. Then, using the estimated Doppler frequency, the satellite positioning unit captures an unused satellite signal.
  • the estimated Doppler frequency can be used for capturing the satellite signal.
  • the accuracy with which the satellite positioning unit captures unused satellite signals in the position calculation process can be increased, and finally the capture time.
  • the satellite positioning unit is a unit that performs measurement using a satellite signal received from a satellite that satisfies a given condition among visible satellites.
  • the estimation may be to estimate a Doppler frequency when receiving a signal from a visible satellite that does not satisfy the given condition. Good.
  • the satellite positioning unit performs measurement using the satellite signal received from the satellite that satisfies the given condition among the visible satellites, and sets the given condition among the visible satellites. Estimate the Doppler frequency when receiving a signal from a satellite that has not been met. This makes it possible to estimate the Doppler frequency for a satellite that has not been used for measurement and to use the Doppler frequency for capturing satellite signals from the satellite.
  • the position calculation process includes a first method for calculating a position using the first measurement result and the second measurement result.
  • the position calculation method may be configured to estimate a Doppler frequency when the satellite positioning unit captures a satellite signal using the result of the position calculation process.
  • the first method for calculating the position using the first measurement result and the second measurement result, and the position calculation using the second measurement result are performed.
  • the position is calculated by switching to the second method to be performed.
  • the Doppler frequency when the satellite positioning unit captures the satellite signal is estimated using the result of the position calculation process.
  • the satellite positioning unit can use the estimated Doppler frequency for capturing the satellite signal.
  • it is possible to prevent a so-called closed loop (information (data) circulation) in which the measurement result of the satellite positioning unit itself finally affects the Doppler frequency related to the satellite signal acquisition of the satellite positioning unit itself. it can.
  • a position calculation method may be configured which further includes changing the frequency of adopting the first method in the position calculation process in the position calculation method of the third mode.
  • the versatility of the position calculation process can be enhanced by changing the frequency of adopting the first method in the position calculation process.
  • the position calculation process includes (1) an elapsed time from the start of position calculation, (2) an elapsed time from the start of movement, (3 )
  • a position calculation method may be configured in which the switching is performed based on any of the elapsed times from the last application of the first method.
  • the position calculation process it is possible to switch between the first method and the second method based on a plurality of types of elapsed time.
  • the position calculation processing uses measurement information measured by the satellite positioning unit as the first measurement result. It is also possible to constitute a position calculation method that is a process of calculating the position.
  • the position is calculated using the measurement information measured by the satellite positioning unit as the first measurement result.
  • the position can be calculated by the position calculation process.
  • the position calculation processing uses the second measurement result as an input, and uses the first measurement result as an observation amount. It is also possible to constitute a position calculation method that is Kalman filter processing.
  • the position calculation process the position is easily and appropriately obtained by executing the Kalman filter process using the second measurement result as an input and using the first measurement result as an observation amount. Can do.
  • the main lineblock diagram of a position calculation device The block diagram of a 1st position calculation apparatus. Explanatory drawing of the input / output data of a coupling process.
  • the system block diagram of a navigation system The functional block diagram of a car navigation apparatus.
  • the flowchart which shows the flow of a 1st navigation process The flowchart which shows the flow of a 1st coupling process.
  • the block diagram of the 2nd position calculation apparatus The data block diagram of the memory
  • FIG. 1 is a main configuration diagram of a position calculation device 1 common to each embodiment.
  • the position calculation apparatus 1 is an apparatus that is provided in a moving body and calculates the position of the moving body. It can also be said to be a system that performs position calculation (position calculation system).
  • the moving body may be a person such as a car, a motorcycle, a bicycle, a ship, a train, or a person. A person may carry the position calculation device 1 and the person himself / herself may include the position calculation device 1.
  • a unit (module) is illustrated by a double line, and a processing block that performs arithmetic processing using a measurement result of the unit is illustrated by a single line to distinguish the two.
  • the position calculation device 1 includes a satellite positioning unit 3 and an inertial positioning unit 5 as units (modules). Further, the position calculation device 1 includes a coupling processing unit 7 and a signal capture support information calculation unit 9 as main processing blocks.
  • all of the units and processing blocks may be components of the position calculation device 1. Further, units may not be included in the components of the position calculation device 1 and only processing blocks may be used as components of the position calculation device 1. The same applies to a first position calculation apparatus 1A and a second position calculation apparatus 1B described later.
  • the satellite positioning unit 3 is a unit used for positioning using a satellite positioning system.
  • the satellite positioning unit 3 has an antenna for receiving a satellite signal transmitted from a positioning satellite, an RF (Radio Frequency) circuit for processing a signal received by the antenna, a baseband processing circuit, and the like. It is a configured unit.
  • a GPS (Global Positioning System) unit is applicable as the satellite positioning unit 3.
  • the inertial positioning unit 5 is a unit used for autonomous positioning using inertial navigation.
  • the inertial positioning unit 5 includes an inertial sensor such as an acceleration sensor and a gyro sensor, an inertial measurement unit (IMU (Inertial Measurement Unit)) in which the inertial sensor is packaged, an inertial navigation system (INS (Instrumental Measurement System) in which the IMU and the arithmetic processing unit are packaged). Inertial ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Navigation System)) etc. are applicable units.
  • the coupling processing unit 7 is a cup that combines the first and second measurement results as a position calculation process using the first measurement result of the satellite positioning unit 3 and the second measurement result of the inertial positioning unit 5. A ring process is performed to calculate at least the position of the moving object.
  • the coupling processing unit 7 corresponds to a position calculation unit that performs a position calculation process using the first measurement result of the satellite positioning unit 3 and the second measurement result of the inertial positioning unit 5.
  • the signal acquisition support information calculation unit 9 calculates information for supporting satellite signal acquisition by the satellite positioning unit 3 (hereinafter referred to as “signal acquisition support information”). Then, the calculation result is output (feedback) to the satellite positioning unit 3.
  • the signal acquisition support information can be various information, but in the present embodiment, a case where the Doppler frequency is used as the signal acquisition support information will be described as an example.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a first position calculation apparatus 1A in the first embodiment to which the position calculation apparatus 1 of FIG. 1 is applied.
  • the first position calculation device 1A includes a GPS unit 3A, an INS unit 5A, a coupling processing unit 7, and a signal capture support information calculation unit 9.
  • the first position calculation device 1A is a device to which the GPS unit 3A is applied as the satellite positioning unit 3 and the INS unit 5A is applied as the inertial positioning unit 5.
  • the coupling processing unit 7 includes a Kalman filter processing unit 7A
  • the signal acquisition support information calculation unit 9 includes a Doppler frequency estimation unit 9A.
  • the GPS unit 3A is configured to receive GPS satellite signals transmitted from GPS satellites, and to measure and output GPS measurement information such as code phase, Doppler frequency, pseudorange, and pseudorange change rate.
  • the GPS unit 3A is configured to be able to calculate and output the position and speed (speed vector) of the moving body by performing GPS calculation using GPS measurement information.
  • the GPS unit 3A performs measurement using a GPS satellite signal received from a GPS satellite that satisfies a given condition among visible satellites.
  • the given condition is, for example, a condition determined based on factors such as (A) the signal quality of the signal received from the GPS satellite signal and (B) the sky arrangement of the GPS satellite.
  • the signal quality is the quality of the signal received from the GPS satellite signal.
  • the correlation power value calculated using the IQ correlation value, SN ratio (Signal ⁇ to Noise ratio), cross polarization ratio XPR (CrossCPolarization Power Ratio) is expressed by the value.
  • the sky arrangement is an arrangement of GPS satellites in the sky, and is represented by a value such as an elevation angle or a DOP (Dilution Of Precision) value.
  • the GPS unit 3A has, for example, a predetermined number of positioning use satellites (for example, three in three-dimensional positioning, three in order from the visible satellite in the order of good signal quality of the received signal and good sky arrangement). Select 4 GPS satellites for dimensional positioning. The selected GPS satellite is used as a positioning-use satellite, and GPS calculation (positioning calculation) is performed using GPS measurement information related to the positioning-use satellite.
  • a predetermined number of positioning use satellites for example, three in three-dimensional positioning, three in order from the visible satellite in the order of good signal quality of the received signal and good sky arrangement.
  • the GPS unit 3A has a capture frequency adjustment unit 3B as a functional unit.
  • the acquisition frequency adjusting unit 3B adjusts the acquisition frequency for acquiring the GPS satellite signal using the Doppler frequency estimated by the Doppler frequency estimation unit 9A. Specifically, the capture frequency is calculated and adjusted by adding the Doppler frequency to the carrier frequency (1.57542 [GHz]) of the GPS satellite signal. Then, the GPS unit 3A captures a GPS satellite signal using the capture frequency adjusted by the capture frequency adjustment unit 3B.
  • the GPS unit 3A tracks (tracks) the captured GPS satellite signal. Tracking of GPS satellite signals is performed using a tracking loop known as a loop filter.
  • the loop filter is configured by combining circuits such as a PLL (Phase Lock Loop) circuit, an FLL (Frequency Lock Loop) circuit, and an incoherent integration circuit.
  • a PLL Phase Lock Loop
  • FLL Frequency Lock Loop
  • incoherent integration circuit Using the Doppler frequency estimated by the Doppler frequency estimator 9A together with the output of the loop filter, an oscillator (VCO (Voltage Controlled Oscillator) or NCO (Numerical Controlled Oscillator)) for removing the carrier from the received carrier signal Adjust the oscillation frequency.
  • VCO Voltage Controlled Oscillator
  • NCO Numerical Controlled Oscillator
  • the INS unit 5A is configured to be able to output INS measurement information such as acceleration (acceleration vector) and angular velocity detected by an inertial sensor or IMU. Further, the INS unit 5A is configured to perform an inertial navigation calculation using the INS measurement information to calculate and output the position, speed (speed vector), posture angle, and the like of the moving body.
  • INS measurement information such as acceleration (acceleration vector) and angular velocity detected by an inertial sensor or IMU.
  • IMU inertial sensor
  • the INS unit 5A is configured to perform an inertial navigation calculation using the INS measurement information to calculate and output the position, speed (speed vector), posture angle, and the like of the moving body.
  • the Kalman filter processing unit 7A executes the Kalman filter process to couple the GPS measurement result and the INS measurement result. Specifically, based on the theory of the Kalman filter, a prediction calculation (time update) and a correction calculation (observation update) are performed to estimate the state “X” of the moving object.
  • the state “X” of the moving body includes at least the position of the moving body.
  • the INS measurement result input from the INS unit 5A is set as the input “U”, and the state “at the current time (current time)” from the state correction value “X +” at the previous time (previous time).
  • the state prediction value “X ⁇ ” is calculated by performing an operation for predicting “X”. And the calculation result is output as prediction mobile body information.
  • the correction calculation for example, using the GPS measurement result input from the GPS unit 3A as the first observation amount “Z1”, a calculation for correcting the predicted state value “X ⁇ ” obtained by the prediction calculation is performed to correct the state.
  • the value “X +” is obtained.
  • the state correction value “X +” is output as coupling moving body information.
  • the Kalman filter processing unit 7A is configured to be able to apply the constraint condition based on the motion model of the moving object as the second observation amount “Z2” separately from the GPS measurement result.
  • a “constraint condition at the time of stop (first constraint condition)” that is a constraint condition that can be applied when the moving object is stopped
  • a “constraint condition at the time of movement” that is a constraint condition that can be applied when the mobile object is moved (first constraint condition).
  • Two types of constraint conditions such as “second constraint condition)” are illustrated.
  • the Doppler frequency estimation unit 9A estimates the Doppler frequency, which is signal capture support information, using given satellite orbit information and coupling mobile body information that is a calculation result of the Kalman filter processing unit 7A.
  • the Doppler frequency estimation unit 9A uses information (hereinafter referred to as “positioning use satellite information”) regarding satellites (hereinafter referred to as “positioning use satellites”) used by the GPS unit 3A for positioning. get. Then, the Doppler frequency estimation unit 9A determines, based on the positioning use satellite information, the GPS unit 3A from the positioning non-use satellite to the GPS that is not used for positioning (hereinafter referred to as “positioning non-use satellite”). Estimate the Doppler frequency when capturing satellite signals. Then, the result is output to the GPS unit 3A.
  • positioning use satellite information information regarding satellites (hereinafter referred to as “positioning use satellites”) used by the GPS unit 3A for positioning.
  • the Doppler frequency estimation unit 9A estimates the Doppler frequency when capturing this unused satellite signal and feeds it back to the GPS unit 3A.
  • the Doppler frequency estimation unit 9A corresponds to an estimation unit that estimates a Doppler frequency when an unused satellite signal is captured in the position calculation process using the result of the position calculation process.
  • the satellite orbit information is information such as an almanac storing rough satellite orbit information of all GPS satellites and an ephemeris storing detailed satellite orbit information for each GPS satellite.
  • This satellite orbit information can be acquired from, for example, the GPS unit 3A or acquired as assist information by server assist.
  • ⁇ Doppler frequency is estimated as follows. Using the position, speed, and moving direction of the moving body included in the coupling moving body information, and the position, speed, and moving direction of the GPS satellite obtained from the satellite orbit information, the relative direction of the line of sight toward the GPS satellite from the moving body is determined. The speed (gaze relative speed) is calculated. Then, the Doppler frequency is estimated by converting the calculated line-of-sight relative velocity into a frequency.
  • the reason for estimating the Doppler frequency when capturing unused satellite signals is to prevent closed loop information processing. If the GPS measurement result is used to perform the coupling process, the Doppler frequency is estimated using the coupling result, and the feedback to the GPS unit 3A is adopted, the information (data) is stored in a closed loop. Circulate. This is a major factor of “position delay” in which the position (calculated position) obtained as a result of the coupling process (position calculation process) is delayed with respect to the actual position (true position). However, if the configuration is such that the Doppler frequency is estimated only for satellites that are not used for positioning by the GPS unit 3A and is fed back to the GPS unit 3A, closed loop processing of information processing can be prevented. As a result, the occurrence of the position delay can be prevented.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of input / output data of the Kalman filter process (coupling process).
  • the table showing the correspondence between the input “U”, the first observation amount “Z1”, and the state “X” is shown.
  • coupling process There are various types of coupling. Among them, a method called loose coupling (loose coupling) and a method called tight coupling (tight coupling) are generally used.
  • the loose coupling method is a coupling method in which the connection between GPS and INS is relatively weak.
  • the coupling process is executed with the input “U” as an INS calculation result (position, velocity, attitude angle, etc.) and the first observation amount “Z1” as a GPS calculation result (position, velocity, etc.). .
  • the moving body information is estimated as the state “X”.
  • the tight coupling method is a coupling method in which the connection between GPS and INS is relatively strong.
  • the input “U” is an INS calculation result (position, velocity, attitude angle, etc.)
  • the first observation amount “Z1” is GPS measurement information (code phase, Doppler frequency, pseudorange, pseudorange change)
  • the coupling process is executed as a rate).
  • the moving body information position, speed, posture angle, etc. is estimated as the state “X”.
  • the input “U” is INS measurement information (acceleration, angular velocity, etc.)
  • the first observation amount “Z1” is GPS measurement information (code phase, Doppler frequency, pseudorange, pseudorange change rate). Etc.), and there is a method of setting the state “X” as moving body information (position, speed, posture angle, etc.).
  • the position calculation method of the present embodiment can be applied substantially the same to any of the above coupling methods. That is, as the GPS measurement result (first measurement result), GPS measurement information may be applied, or a GPS calculation result may be applied. Further, as the INS measurement result (second measurement result), INS measurement information may be applied, or an INS calculation result may be applied.
  • Information used as a GPS measurement result (first measurement result) and an INS measurement result (second measurement result) can be set as appropriate according to the system to be applied.
  • arithmetic expressions and parameter values used in the prediction calculation and correction calculation of the Kalman filter process may be appropriately changed according to the system to be applied. Note that specific arithmetic expressions and parameter values can be defined based on a known method, and thus description thereof is omitted in this specification.
  • an embodiment of a car navigation device including the first position calculation device 1A will be described.
  • the embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the embodiments described below.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the system configuration of the navigation system 1000.
  • the navigation system 1000 is set in a four-wheeled vehicle (hereinafter simply referred to as “automobile”), which is a type of mobile body, by the car navigation device 100, which is a type of electronic device including the first position calculation device 1A. It is a configured system.
  • automobile a four-wheeled vehicle
  • car navigation device 100 which is a type of electronic device including the first position calculation device 1A. It is a configured system.
  • the car navigation device 100 is an electronic device that is installed in a car and performs navigation for the driver of the car.
  • the car navigation device 100 includes a GPS unit 3A and an INS unit 5A.
  • the GPS unit 3A measures and outputs GPS measurement information.
  • the INS unit 5A measures and outputs the INS measurement information in a B frame known as a body coordinate system (BodyBFrame).
  • the B frame is, for example, an R-axis (roll axis) in the front-rear direction with the front of the moving body as positive, a P-axis (pitch axis) with the right-hand side as positive, and a Y-direction in the up-down direction with the vertical lower part as positive. It is a three-dimensional orthogonal coordinate system with an axis (yaw axis).
  • the car navigation device 100 performs GPS calculation processing using the GPS measurement information acquired from the GPS unit 3A, and performs INS calculation processing using the INS measurement information acquired from the INS unit 5A. And the coupling process which used these calculation results together is performed, and the position of a motor vehicle is calculated. And the navigation with respect to a driver
  • the position of the car is calculated in an N frame, which is an absolute coordinate system that defines the moving space of the car.
  • the N frame is, for example, an NED (North East Down) coordinate system known as a northeast lower coordinate system, an ENU (East North Up) coordinate system known as a northeast upper coordinate system, or an ECEF (known as an earth-centered earth fixed coordinate system).
  • NED North East Down
  • ENU East North Up
  • ECEF earth-centered earth fixed coordinate system
  • Earth Centered Earth Fixed coordinate system Earth Centered Earth Fixed
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the car navigation device 100.
  • the car navigation apparatus 100 includes a GPS unit 3A, an INS unit 5A, a processing unit 10, an operation unit 20, a display unit 30, a communication unit 40, and a storage unit 50.
  • the processing unit 10 is a control device that comprehensively controls each unit of the car navigation apparatus 100 according to various programs such as a system program stored in the storage unit 50, and includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit). Composed.
  • the processing unit 10 performs a navigation process according to the first navigation program 501 stored in the storage unit 50, and performs a process of causing the display unit 30 to display a map indicating the current position of the automobile.
  • the operation unit 20 is an input device configured by, for example, a touch panel or a button switch, and outputs a signal of a pressed key or button to the processing unit 10. By operating the operation unit 20, various instructions such as destination setting are input.
  • the display unit 30 is configured by an LCD (Liquid Crystal Display) or the like, and is a display device that performs various displays based on a display signal input from the processing unit 10.
  • the display unit 30 displays a navigation screen, time information, and the like.
  • the communication unit 40 is a communication device for exchanging information used inside the device with the outside via a communication network such as the Internet under the control of the processing unit 10.
  • a communication network such as the Internet under the control of the processing unit 10.
  • a known wireless communication technique can be applied.
  • the storage unit 50 includes a storage device such as a ROM (Read Only Memory), a flash ROM, and a RAM (Random Access Memory).
  • the storage unit 50 stores a system program of the car navigation apparatus 100, various programs for realizing various functions such as a navigation function, data, and the like. In addition, it has a work area for temporarily storing data being processed and results of various processes.
  • the storage unit 50 stores a first navigation program 501 that is read out by the processing unit 10 and executed as a first navigation process (see FIG. 6) as a program.
  • the first navigation program 501 includes a first coupling program 501A executed as a first coupling process (see FIG. 7) as a subroutine.
  • the storage unit 50 also includes satellite orbit information 503, GPS measurement information 505, INS measurement information 507, GPS calculation result 509, INS calculation result 511, coupling result 513, and Doppler frequency 515 as data. Is memorized.
  • Satellite orbit information 503 is information such as almanac and ephemeris, which can be acquired by the GPS unit 3A decoding GPS satellite signals, and is acquired as assist information from a predetermined assist server via the communication unit 40.
  • the positioning calculation satellite information 509A is stored in association with the GPS calculation result 509.
  • the positioning use satellite information 509A is information related to the satellite used by the processing unit 10 for GPS calculation processing, and stores, for example, the satellite number of the positioning use satellite.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the first navigation process executed by the processing unit 10 according to the first navigation program 501 stored in the storage unit 50.
  • the processing unit 10 starts acquiring the GPS measurement information 505 and the INS measurement information 507 from the GPS unit 3A and the INS unit 5A, and stores them in the storage unit 50 (step A1).
  • the processing unit 10 performs a movement status determination process (step A3). Specifically, for example, based on the acceleration (acceleration vector) and angular velocity of the vehicle acquired as the INS measurement information 507 from the INS unit 5A, it is determined whether the vehicle is in a stopped state or in a moving state. judge.
  • the processing unit 10 performs positioning use satellite determination processing (step A5). Specifically, as described in the principle part, based on factors such as (A) the signal quality of a GPS satellite signal received and (B) the sky arrangement of GPS satellites, A GPS satellite is selected and determined as a positioning use satellite.
  • the processing unit 10 performs GPS calculation processing (step A7). Specifically, a known positioning calculation is performed using the measurement information related to the positioning use satellite determined in step A5 out of the GPS measurement information 505 acquired from the GPS unit 3A. Then, the calculation result and the positioning use satellite information 509A are stored in the storage unit 50 as the GPS calculation result 509.
  • the processing unit 10 performs an INS calculation process (step A9). Specifically, a known inertial navigation calculation is performed using the INS measurement information 507 acquired from the INS unit 5A. Then, the calculation result is stored in the storage unit 50 as the INS calculation result 511.
  • the processing unit 10 performs a first coupling process according to the first coupling program 501A stored in the storage unit 50 (step A11).
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the first coupling process.
  • the processing unit 10 sets the latest GPS calculation result 509 stored in the storage unit 50 to the first observation amount “Z1” (step B1).
  • the processing unit 10 performs Kalman filter processing using the first and second observation amounts “Z1, Z2” set in Steps B1 and B3 (Step B5). Specifically, for example, an error included in the INS calculation result 511 obtained by the INS calculation process in step A9 is set as a state “X” to be estimated. Then, the estimated value of the state “X” is obtained by applying the first and second observation amounts “Z1, Z2”.
  • the Kalman filter process in this case is an error estimation type Kalman filter process for estimating an error included in the INS calculation result.
  • the INS calculation result 511 is corrected using the estimated error, and the result is stored in the storage unit 50 as the coupling result 513. Then, the processing unit 10 ends the first coupling process.
  • the processing unit 10 outputs the coupling result 513 of the storage unit 50 (step A13).
  • the map matching process is performed on the position of the car included in the coupling result 513, and the navigation screen of the display unit 30 is updated with the result.
  • the processing unit 10 performs Doppler frequency estimation processing for the positioning-unused satellite (step A15). Specifically, with reference to the positioning use satellite information 509A included in the GPS calculation result 509 of the storage unit 50, a GPS satellite (positioning non-use satellite) that has not been used for positioning is determined. Then, using the satellite orbit information 503 and the coupling result 513 in the storage unit 50, the Doppler frequency related to the positioning non-use satellite is calculated.
  • the processing unit 10 outputs the estimated Doppler frequency to the GPS unit 3A (step A17). And the process part 10 determines whether a process is complete
  • step A19; No If it is determined that the processing is not yet finished (step A19; No), the processing unit 10 returns to step A3. Moreover, when it determines with complete
  • the coupling process is performed using the first measurement result of the GPS unit 3A and the second measurement result of the INS unit 5A.
  • Doppler frequency for capturing GPS satellite signals transmitted from the GPS satellites if there is information such as the position, velocity, and movement direction of the position calculation device, and information such as the position, velocity, and movement direction of the GPS satellites Can be estimated. Therefore, using the result of the coupling process, which is the position calculation process, the Doppler when capturing the satellite signal of the positioning-unused satellite that the GPS unit 3A did not use for positioning, that is, the unused satellite signal in the position calculation process. Estimate the frequency. Then, the GPS unit 3A captures a GPS satellite signal using the estimated Doppler frequency for the satellite that was not used in the previous positioning but is used in the current positioning.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a second position calculation apparatus 1B in the second embodiment.
  • the second position calculation apparatus 1B is an apparatus to which the GPS unit 3A is applied as the satellite positioning unit 3 and the INS unit 5A is applied as the inertial positioning unit 5.
  • the coupling processing unit 7 includes a Kalman filter processing unit 7A
  • the signal acquisition support information calculation unit 9 includes a Doppler frequency estimation unit 9A.
  • the second position calculation device 1 ⁇ / b> B has a switching unit 8.
  • the switching unit 8 performs a switching process of a switch that connects the coupling processing unit 7 and the signal capture support information calculation unit 9 based on whether or not the coupling is acquired from the Kalman filter processing unit 7A.
  • the presence / absence of the coupling is information indicating whether the GPS measurement result is adopted / not adopted in the Kalman filter process.
  • a method of performing Kalman filter processing using the GPS measurement result and the INS measurement result (hereinafter referred to as “first method”), and the INS measurement result without adopting the GPS measurement result.
  • the position is calculated by switching between two types of methods, namely, a method of performing Kalman filter processing (hereinafter referred to as “second method”).
  • the coupling processing unit 7 (1) elapsed time from the start of position calculation, (2) elapsed time from the start of movement, (3) lastly after applying the first method Switching between the first and second methods is performed based on any of the elapsed times. Further, the coupling processing unit 7 performs the switching between the first and second methods based on (4) the degree of deviation between the GPS measurement result and the INS measurement result.
  • the plurality of conditions relating to the switching between the first and second methods may be used alone or in combination.
  • a case where a plurality of conditions are used in combination will be described as an example.
  • the Doppler frequency when the GPS unit 3A captures the GPS satellite signal is estimated using the result of the coupling process. To do.
  • the switching unit 8 turns the switch “OFF”, thereby suppressing the Doppler frequency estimation by the Doppler frequency estimation unit 9A.
  • the switching unit 8 sets the switch to “ON”, thereby enabling the Doppler frequency estimation unit 9A to estimate the Doppler frequency.
  • the above configuration also has an aim of preventing closed loop processing of information processing as in the first embodiment. That is, the Doppler frequency is calculated and fed back to the GPS unit 3A only when coupling is performed without using the GPS measurement result.
  • Such a configuration prevents information (data) from circulating in a closed loop. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a position delay phenomenon in which the calculated position is delayed from the actual position each time positioning is repeated.
  • an example of the car navigation apparatus 100 will be described. Note that the system configuration of the navigation system 1000 and the functional configuration of the car navigation apparatus 100 are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of data stored in the storage unit 52 of the car navigation device 100 in the present embodiment. Note that the same data as the data stored in the storage unit 50 of FIG.
  • the storage unit 52 stores a second navigation program 521 that is read as a program by the processing unit 10 and executed as the second navigation process (see FIG. 10).
  • the second navigation program 521 includes a second coupling program 521A executed as a second coupling process (see FIG. 11) as a subroutine.
  • satellite orbit information 503, GPS measurement information 505, INS measurement information 507, GPS calculation result 509, INS calculation result 511, coupling result 513, and Doppler frequency 515 are stored. Then, the position calculation start time 523, the latest movement start time 525, and the latest GPS adoption time 527 are stored.
  • the position calculation start time 523 is a time when the position calculation is started, and for example, a time when the car navigation device 100 is activated is stored.
  • the latest movement start time 525 is the latest time when the automobile starts moving.
  • the latest GPS adoption time 527 is the latest time when the coupling processing is performed by using the GPS calculation result 509. These times are used for condition determination for switching between the first and second methods described above.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a flow of second navigation processing executed by the processing unit 10 according to the second navigation program 521 stored in the storage unit 52. Note that the same steps as those in the first navigation process in FIG.
  • the processing unit 10 stores the current time in the storage unit 52 as the position calculation start time 523 (step C1). Then, the processing unit 10 starts acquiring the GPS measurement information 505 and the INS measurement information 507 from the GPS unit 3A and the INS unit 5A, and stores them in the storage unit 52 (step A1).
  • step A3 the processing unit 10 performs a movement status determination process.
  • the processing unit 10 updates the latest movement start time 525 of the storage unit 52 with the current time (step C5). If it is determined that the movement has not started (step C3; No), the processing unit 10 proceeds to step A7.
  • the processing unit 10 performs GPS calculation processing (step A7). Further, the processing unit 10 performs an INS calculation process (step A9). And the process part 10 performs a 2nd coupling process according to the 2nd coupling program 521A memorize
  • FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the second coupling process.
  • the processing unit 10 determines whether or not the elapsed time after the start of position calculation satisfies the first excess condition (Step D1).
  • the elapsed time after the start of position calculation is the elapsed time from the position calculation start time 523 to the current time.
  • the first excess condition is defined as, for example, exceeding a predetermined first threshold time (for example, 60 seconds) (or longer than the first threshold time). That is, it is determined whether or not the elapsed time from the start of position calculation has reached a predetermined time.
  • the conditions of step D1 are conditions determined based on (1) elapsed time from the start of position calculation. After the position calculation is started and until the Kalman filter process is in a steady state, the Kalman filter process is performed by always adopting the GPS calculation result. After a certain period of time has passed and the Kalman filter processing has reached a steady state, the frequency with which the GPS calculation result is adopted for the Kalman filter processing is reduced.
  • the process part 10 is after a movement start based on the newest movement start time 525 memorize
  • the elapsed time after the start of movement is the elapsed time from the latest movement start time 525 to the current time.
  • the second excess condition is determined, for example, as exceeding a predetermined second threshold time (for example, 30 seconds) (or longer than the second threshold time). That is, it is determined whether or not the elapsed time since the automobile has started moving has reached a predetermined time.
  • the condition of step D3 is a condition determined based on (2) the elapsed time from the start of movement.
  • the error in the position of the moving body calculated by the Kalman filter process can be reduced by applying the stop constraint condition.
  • the acceleration (acceleration vector) of the moving body is integrated to calculate the speed (speed vector)
  • the speed (speed vector) is integrated to calculate the distance and moving direction
  • the calculated distance is The position of the moving body is calculated by adding so as to add to the position. That is, there is a feature that the position error accumulates with time because multiple integration calculations are performed to obtain the position cumulatively. Therefore, for a while after the moving body starts moving, the Kalman filter process is executed without adopting the GPS calculation result, and after a certain amount of time has passed, the Kalman filter process is executed using the GPS calculation result. To do.
  • step D3 If it is determined in step D3 that the second excess condition is not satisfied (step D3; No), the processing unit 10 adopts the GPS based on the latest GPS adoption time 527 and the current time stored in the storage unit 52. It is determined whether the post-elapsed time satisfies the third excess condition (step D5).
  • the elapsed time after GPS adoption is the elapsed time from the latest GPS adoption time 527 to the current time.
  • the third excess condition is defined as, for example, exceeding a predetermined third threshold time (for example, 30 seconds) (or longer than the third threshold time). That is, it is determined whether or not the elapsed time since the last time the GPS calculation result was adopted and the Kalman filter processing was executed has reached a predetermined time.
  • the condition of step D5 is a condition determined based on (3) the elapsed time since the last application of the first method.
  • the position calculation accuracy is temporarily improved.
  • the position calculation accuracy tends to gradually decrease. Therefore, when a certain time has elapsed since the GPS calculation result was last adopted and the Kalman filter process was executed, the GPS calculation result is adopted and the Kalman filter process is executed.
  • step D7 the processing unit 10 determines whether the GPS / INS calculation result satisfies a predetermined deviation condition (step D7).
  • the divergence condition is that the divergence between the GPS calculation result 509 and the INS calculation result 511 has reached a certain level. For example, the difference between the position included in the GPS calculation result 509 and the position included in the INS calculation result 511 is calculated. Further, the difference between the speed included in the GPS calculation result 509 and the speed included in the INS calculation result 511 is calculated. Then, threshold determination is performed for each of the position difference and the speed difference, and based on the determination result, it is determined whether the GPS calculation result 509 and the INS calculation result 511 are deviated by a certain amount or more.
  • the condition of step D7 is a condition determined based on (4) the degree of deviation between the GPS measurement result and the INS measurement result. For example, when a malfunction occurs in the INS unit 5A, or when the vehicle performs an operation outside the assumed range such as a skid, the GPS measurement result and the INS measurement result tend to greatly deviate. Therefore, the degree of divergence between the GPS measurement result and the INS measurement result is determined. If the divergence is large, the Kalman filter process is executed using the GPS measurement result.
  • step D1 If it is determined in step D1 that the first excess condition is not satisfied (step D1; No), if it is determined in step D3 that the second excess condition is satisfied (step D3; Yes), the third excess is determined in step D5.
  • the process part 10 transfers to step D9. That is, in order to employ the GPS calculation result 509 for the Kalman filter processing, the GPS calculation result 509 is set to the first observation amount “Z1” (step D9). Further, the processing unit 10 sets the constraint condition based on the motion model to the second observation amount “Z2” based on the movement state of the vehicle determined in step A3 (step D11).
  • step D7 when it is determined in step D7 that the deviation condition is not satisfied (step D7; No), the processing unit 10 does not adopt the GPS calculation result 509 for the Kalman filter process, and observes only the constraint condition based on the motion model.
  • the amount is set to “Z” (step D13).
  • the processing unit 10 uses the first and second observation amounts “Z1, Z2” set in steps D9 and D11 or the observation amount “Z” set in step D13 to perform the Kalman. Filter processing is executed (step D15). Then, the processing unit 10 stores the result of the Kalman filter process in the storage unit 52 as the coupling result 513, and then ends the second coupling process.
  • the processing unit 10 after returning to the second navigation process of FIG. 10 and performing the second coupling process, the processing unit 10 outputs the latest coupling result 513 stored in the storage unit 52 (step C13).
  • the processing unit 10 determines whether or not the GPS calculation result 509 is used in the most recent coupling process (step C15). When the presence / absence of the coupling is “present” (step C15; present), the processing unit 10 updates the latest GPS adoption time 527 in the storage unit 52 with the current time (step C17).
  • the processing unit 10 performs a Doppler frequency estimation process (step C19). Specifically, using the position, speed, and moving direction of the vehicle obtained as the coupling result 513 and the position, speed, and moving direction of each GPS satellite obtained from the satellite orbit information 503, the Doppler for each GPS satellite is obtained. Estimate the frequency. Then, the processing unit 10 outputs the estimated Doppler frequency to the GPS unit 3A (step C21).
  • step C23 determines whether or not to end the processing. When it determines with not complete
  • the position is switched between the first method for coupling using the GPS measurement result and the INS measurement result and the second method for coupling using the INS measurement result. Is calculated. Then, when the position is calculated by the second method, the Doppler frequency when the GPS unit 3A captures the GPS satellite signal is estimated using the result of the coupling process.
  • the GPS unit 3A captures a GPS satellite signal using the Doppler frequency estimated using the result of the position calculation process only when the position calculation process using the GPS measurement result is not performed. Is possible.
  • the contradiction that the GPS unit 3A itself estimates the Doppler frequency used for capturing the GPS satellite signal by using the result of the position calculation process using the GPS measurement result of the GPS unit 3A itself may be resolved. it can. That is, the flow of information processing is prevented from being a closed loop, and as a result, a decrease in position calculation accuracy is prevented.
  • the GPS unit 3A to which GPS is applied has been described as an example of the satellite positioning unit 3.
  • a WAAS Wide Area Augmentation System
  • QZSS Quadrati Zenith Satellite System
  • GLONASS GLObal NAvigation
  • it may be a unit to which another satellite positioning system such as Satellite System) or GALILEO is applied.
  • the case where the INS unit 5A is applied as the inertial positioning unit 5 has been described as an example.
  • an inertial sensor or an inertial measurement unit (IMU) that measures INS measurement information (acceleration or angular velocity) can be applied as the inertial positioning unit 5.
  • the processing unit of the position calculation device 1 may be configured to perform the INS calculation process.
  • the Kalman filter process has been described as an example of the coupling process, but the coupling process is not limited thereto.
  • an average process for calculating an average of the GPS measurement result and the INS measurement result may be included in the coupling process.
  • the average operation a simple arithmetic average or geometric average may be applied, or a weighted average may be applied.
  • the weight of the GPS measurement result may be set larger than the weight of the INS measurement result. Conversely, if the INS measurement result is desired to be more important than the GPS measurement result, the weight of the GPS measurement result may be set to be smaller than the weight of the INS measurement result.
  • Adoption frequency of the first method The frequency of the first method for performing position calculation using the first measurement result and the second measurement result in the coupling process may be changed as follows. For example, the adoption frequency of the first method may be changed stepwise based on various elapsed times exemplified in the second coupling process of FIG. 11 and the degree of divergence of the GPS / INS measurement results.
  • FIG. 12 is a diagram showing a table configuration of a first adoption frequency setting table that defines the adoption frequency of the first method based on the elapsed time after the start of position calculation.
  • the first adoption frequency setting table the elapsed time after the start of position calculation and the adoption frequency of the first method are stored in association with each other. As the elapsed time after the start of position calculation becomes longer, the operation of the coupling process tends to become stable. Therefore, it is preferable to set a lower frequency as the adoption frequency in order to lower the influence degree of the GPS measurement result on the INS measurement result as the elapsed time after the position calculation starts.
  • the processing unit 10 sets the adoption frequency of the first method according to this table.
  • FIG. 13 is a diagram showing a table configuration of a second adoption frequency setting table in which the adoption frequency of the first method is determined based on the elapsed time after movement start or the elapsed time after GPS adoption.
  • the second adoption frequency setting table stores the elapsed time after movement start or the elapsed time after GPS adoption and the adoption frequency of the first method in association with each other.
  • the adoption frequency As the elapsed time after the start of movement becomes longer and the elapsed time after the adoption of GPS becomes longer, the calculation accuracy of the coupling process tends to decrease. Therefore, it is preferable to set a higher frequency as the adoption frequency in order to increase the degree of influence of the GPS measurement result on the INS measurement result as these elapsed times become longer.
  • the processing unit 10 sets the adoption frequency of the first method according to this table.
  • the processing unit 10 of the electronic device has been described as performing GPS calculation processing using the GPS measurement information 505 acquired from the GPS unit 3A. Further, the processing unit 10 has been described as performing the INS calculation process using the INS measurement information 507 acquired from the INS unit 5A. That is, it has been described that the execution subject of the GPS calculation process, the INS calculation process, and the coupling process are all the processing unit 10 of the electronic device. This configuration may be as follows.
  • the GPS unit 3A performs a GPS calculation process using the GPS measurement information 505, obtains a GPS calculation result 509, and outputs the result to the processing unit 10. Further, the INS unit 5A performs an INS calculation process using the INS measurement information 507, obtains an INS calculation result 511, and outputs it to the processing unit 10.
  • the process part 10 performs the coupling process of the GPS calculation result 509 and the INS calculation result 511 which were acquired from each unit. That is, in this case, the execution subject of the GPS calculation process and the INS calculation process is the GPS unit 3A and the INS unit 5A, respectively, and the execution subject of the coupling process (position calculation process) is the processing unit 10 of the electronic device.
  • the present invention can be similarly applied to electronic devices other than navigation.
  • the present invention can be similarly applied to other electronic devices such as a mobile phone, a personal computer, and a PDA (Personal Digital Assistant), and position calculation of the electronic device can be realized.
  • PDA Personal Digital Assistant
  • 1, 1A, 1B position calculation device 3A GPS unit, 5A INS unit, 7 coupling processing unit, 7A Kalman filter processing unit, 8 switching unit, 9 signal capture support information calculation unit, 9A Doppler frequency estimation unit, 10 processing unit 20 operation unit, 30 display unit, 40 communication unit, 50 storage unit, 100 car navigation device, 1000 navigation system.

Landscapes

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Abstract

　衛星測位用ユニット及び慣性測位用ユニットの計測結果を併用した新たな位置算出手法の提案。　衛星測位用ユニット３の第１の計測結果と慣性測位用ユニット５の第２の計測結果とを用いて、カップリング処理部７がカップリング処理を行う。そして、信号捕捉支援情報演算部９が、カップリング処理の結果を用いて、カップリング処理において不使用の衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数（信号捕捉支援情報）を推定する。そして、衛星測位用ユニット３が、信号捕捉支援情報演算部９により推定されたドップラー周波数を用いて不使用の衛星信号を捕捉する。

Description

位置算出方法及び位置算出装置
　本発明は、衛星測位用ユニット及び慣性測位用ユニットの計測結果を併用した位置算出方法等に関する。
　いわゆるシームレス測位やモーションセンシング、姿勢制御など様々な分野において、慣性センサーの活用が注目されている。慣性センサーとしては、加速度センサーやジャイロセンサー、圧力センサー、地磁気センサーなどが広く知られている。慣性センサーの検出結果を利用して慣性航法演算を行う慣性航法システム（以下、「ＩＮＳ（Inertial Navigation System）」と称する。）も考案されている。
　ＩＮＳでは、慣性センサーの検出結果に含まれ得る種々の誤差成分に起因して位置算出の正確性が低下するという問題があり、位置算出の正確性を向上させるための様々な技術が考案されている。例えば、特許文献１には、ＩＮＳ計測結果とＧＰＳ（Global Positioning System）計測結果とを併用して位置算出を行う技術が開示されている。
米国特許出願公開第２０１０／００１９９６３号明細書
　ＧＰＳ計測結果は、ＧＰＳ衛星信号の受信信号強度、受信環境、ＧＰＳ衛星の天空配置、マルチパスといった種々の要因により、計測結果の精度が低下する状況が頻繁に生じ得る。そのため、ＩＮＳ計測結果とＧＰＳ計測結果とを単純に結び付けて位置算出を行うことが必ずしも位置算出の精度改善に繋がるとは限らなかった。
　本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、衛星測位用ユニット及び慣性測位用ユニットの計測結果を併用した新たな位置算出手法を提案することにある。
　以上の課題を解決するための第１の形態は、衛星測位用ユニットの第１の計測結果と慣性測位用ユニットの第２の計測結果とを用いて位置算出処理を行うことと、前記位置算出処理の結果を用いて、前記位置算出処理において不使用の衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定することと、前記衛星測位用ユニットが前記ドップラー周波数を用いて前記不使用の衛星信号を捕捉することと、を含む位置算出方法である。
　また、他の形態として、衛星測位用ユニットの第１の計測結果と慣性測位用ユニットの第２の計測結果とを用いて位置算出処理を行う位置算出部と、前記位置算出処理の結果を用いて、前記位置算出処理において不使用の衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定する推定部と、を備え、前記衛星測位用ユニットが前記ドップラー周波数を用いて前記不使用の衛星信号を捕捉する、位置算出装置を構成することとしてもよい。
　この第１の形態等によれば、衛星測位用ユニットの第１の計測結果と慣性測位用ユニットの第２の計測結果とを用いて位置算出処理を行う。位置算出装置の位置、速度、移動方向等の情報と、衛星の位置、速度、移動方向等の情報とがあれば、衛星から発信されている衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定することができる。そこで、位置算出処理の結果を用いて、位置算出処理において不使用の衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定する。そして、推定したドップラー周波数を用いて、衛星測位用ユニットが不使用の衛星信号を捕捉する。
　これにより、位置算出処理において不使用の衛星信号を次回の測位で使用する場合に、推定したドップラー周波数を当該衛星信号の捕捉に利用することができる。その結果、位置算出処理において不使用の衛星信号を衛星測位用ユニットが捕捉する確度を高めるとともに、捕捉時間の短縮を図ることができる。このようにして捕捉した衛星信号を利用することで、衛星測位用ユニットによる計測の精度を高め、最終的に位置算出処理によって高い正確性で位置を算出することが可能となる。
　また、第２の形態として、第１の形態の位置算出方法において、前記衛星測位用ユニットは、可視衛星のうちの所与の条件を満たす衛星から受信した衛星信号を使用して計測を行うユニットであり、前記推定することは、可視衛星のうちの前記所与の条件を満たさなかった衛星からの信号を受信する場合のドップラー周波数を推定することである、位置算出方法を構成することとしてもよい。
　この第２の形態によれば、衛星測位用ユニットは、可視衛星のうちの所与の条件を満たす衛星から受信した衛星信号を使用して計測を行い、可視衛星のうちの所与の条件を満たさなかった衛星からの信号を受信する場合のドップラー周波数を推定する。これにより、計測に使用しなかった衛星についてドップラー周波数を推定し、当該ドップラー周波数を当該衛星からの衛星信号の捕捉に役立てることができる。
　また、第３の形態として、第１の形態の位置算出方法において、前記位置算出処理は、前記第１の計測結果と前記第２の計測結果とを用いて位置算出を行う第１の方式と、前記第２の計測結果を用いて位置算出を行う第２の方式とを切り替えて位置を算出する処理であり、前記推定することは、前記第２の方式で位置算出が行われた場合に、前記位置算出処理の結果を用いて前記衛星測位用ユニットが衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定することである、位置算出方法を構成することとしてもよい。
　この第３の形態によれば、位置算出処理では、第１の計測結果と第２の計測結果とを用いて位置算出を行う第１の方式と、第２の計測結果を用いて位置算出を行う第２の方式とを切り替えて位置を算出する。そして、第２の方式で位置算出が行われた場合に、位置算出処理の結果を用いて衛星測位用ユニットが衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定する。これにより、第２の計測結果を用いた位置算出が行われた場合に、衛星測位用ユニットは、推定されたドップラー周波数を衛星信号の捕捉に利用することができる。
この場合、衛星測位用ユニット自身の計測結果が最終的に衛星測位用ユニット自身の衛星信号捕捉に係るドップラー周波数に作用してしまうといった、いわゆる閉ループ（情報（データ）の循環）を防止することができる。
　また、第４の形態として、第３の形態の位置算出方法において、前記位置算出処理において前記第１の方式を採用する頻度を変化させること、を更に含む位置算出方法を構成することとしてもよい。
　この第４の形態によれば、位置算出処理において第１の方式を採用する頻度を変化させることで、位置算出処理の汎用性を高めることができる。
　また、第５の形態として、第３の形態の位置算出方法において、前記位置算出処理は、（１）位置算出開始からの経過時間、（２）移動を開始してからの経過時間、（３）最後に前記第１の方式を適用してからの経過時間、のうちの何れかの経過時間に基づいて前記切り替えを行う、位置算出方法を構成することとしてもよい。
　この第５の形態によれば、位置算出処理において、複数種類の経過時間に基づいて第１の方式と第２の方式とを切り替えることができる。
　また、第６の形態として、第１～第５の何れかの形態の位置算出方法において、前記位置算出処理は、前記衛星測位用ユニットによって計測されるメジャメント情報を前記第１の計測結果として用いて位置を算出する処理である、位置算出方法を構成することとしてもよい。
　この第６の形態によれば、位置算出処理では、衛星測位用ユニットによって計測されるメジャメント情報を第１の計測結果として用いて位置を算出する。これにより、衛星測位用ユニットがメジャメント情報を計測しさえすれば、位置算出処理によって位置を算出することが可能となる。
　また、第７の形態として、第１～第６の何れかの形態の位置算出方法において、前記位置算出処理は、前記第２の計測結果を入力とし、前記第１の計測結果を観測量とするカルマンフィルター処理である、位置算出方法を構成することとしてもよい。
　この第７の形態によれば、位置算出処理として、第２の計測結果を入力とし、第１の計測結果を観測量とするカルマンフィルター処理を実行することで、位置を簡易且つ適切に求めることができる。
位置算出装置の主要構成図。 第１の位置算出装置の構成図。 カップリング処理の入出力データの説明図。 ナビゲーションシステムのシステム構成図。 カーナビゲーション装置の機能構成図。 第１のナビゲーション処理の流れを示すフローチャート。 第１のカップリング処理の流れを示すフローチャート。 第２の位置算出装置の構成図。 第２実施形態におけるカーナビゲーション装置の記憶部のデータ構成図。 第２のナビゲーション処理の流れを示すフローチャート。 第２のカップリング処理の流れを示すフローチャート。 第１の採用頻度設定テーブルのテーブル構成図。 第２の採用頻度設定テーブルのテーブル構成図。
　図１は、各実施形態に共通する位置算出装置１の主要構成図である。位置算出装置１は、移動体に備えられて、該移動体の位置を算出する装置である。位置算出を行うシステム（位置算出システム）とも言える。移動体は、自動車やオートバイ、自転車、船、電車といった物の他、人間自体であってもよい。人間が位置算出装置１を携帯し、人間自身が位置算出装置１を備えることとしてもよい。
　本明細書で参照する図面では、ユニット（モジュール）を二重線で図示し、ユニットの計測結果を利用して演算処理を行う処理ブロックを一重線で図示することで、両者を区別する。
　位置算出装置１には、ユニット（モジュール）として、衛星測位用ユニット３と、慣性測位用ユニット５とが含まれる。また、位置算出装置１は、主要な処理ブロックとして、カップリング処理部７と、信号捕捉支援情報演算部９とを有する。
　なお、位置算出装置１の構成に関して、ユニット及び処理ブロックの全てを位置算出装置１の構成要素としてもよい。また、位置算出装置１の構成要素にユニットを含めず、処理ブロックのみを位置算出装置１の構成要素としてもよい。後述する第１の位置算出装置１Ａ及び第２の位置算出装置１Ｂについても同様である。
　衛星測位用ユニット３は、衛星測位システムを利用して測位を行うために用いられるユニットである。衛星測位用ユニット３は、測位用衛星から発信されている衛星信号を受信するためのアンテナや、アンテナで受信された信号を処理するＲＦ（Radio Frequency）回路、ベースバンド処理回路等を有して構成されるユニットである。衛星測位用ユニット３としては、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）ユニットを適用可能である。
　慣性測位用ユニット５は、慣性航法を利用して自律的な測位を行うために用いられるユニットである。慣性測位用ユニット５は、加速度センサーやジャイロセンサーといった慣性センサーや、慣性センサーをパッケージ化した慣性計測ユニット（ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit））、ＩＭＵ及び演算処理部をパッケージ化した慣性航法システム（ＩＮＳ（Inertial Navigation System））等を適用可能なユニットである。
　カップリング処理部７は、衛星測位用ユニット３の第１の計測結果と慣性測位用ユニット５の第２の計測結果とを用いた位置算出処理として、第１及び第２の計測結果を結び付けるカップリング処理を行って、少なくとも移動体の位置を算出する。カップリング処理部７は、衛星測位用ユニット３の第１の計測結果と慣性測位用ユニット５の第２の計測結果とを用いて位置算出処理を行う位置算出部に相当する。
　信号捕捉支援情報演算部９は、衛星測位用ユニット３による衛星信号の捕捉を支援するための情報（以下、「信号捕捉支援情報」と称す。）を演算する。そして、その演算結果を衛星測位用ユニット３に出力（フィードバック）する。信号捕捉支援情報は種々の情報とすることができるが、本実施形態では、ドップラー周波数を信号捕捉支援情報とする場合を一例として説明する。
　１．第１実施形態
　１－１．原理
　図２は、図１の位置算出装置１を適用した第１実施形態における第１の位置算出装置１Ａの構成図である。第１の位置算出装置１Ａは、ＧＰＳユニット３Ａと、ＩＮＳユニット５Ａと、カップリング処理部７と、信号捕捉支援情報演算部９とを有する。
　第１の位置算出装置１Ａは、衛星測位用ユニット３としてＧＰＳユニット３Ａを適用し、慣性測位用ユニット５としてＩＮＳユニット５Ａを適用した装置である。また、カップリング処理部７がカルマンフィルター処理部７Ａを有し、信号捕捉支援情報演算部９がドップラー周波数推定部９Ａを有して構成される。
　ＧＰＳユニット３Ａは、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を受信して、コード位相やドップラー周波数、擬似距離、擬似距離変化率といったＧＰＳメジャメント情報を計測して出力可能に構成されている。また、ＧＰＳユニット３Ａは、ＧＰＳメジャメント情報を用いたＧＰＳ演算を行って、移動体の位置や速度（速度ベクトル）を演算して出力可能に構成されている。
　第１実施形態において、ＧＰＳユニット３Ａは、可視衛星のうちの所与の条件を満たすＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号を使用して計測を行う。所与の条件は、例えば、（Ａ）ＧＰＳ衛星信号を受信した信号の信号品質、（Ｂ）ＧＰＳ衛星の天空配置、といった要素に基づき定められる条件である。
　信号品質は、ＧＰＳ衛星信号を受信した信号の品質であり、例えばＩＱ相関値を用いて演算される相関パワー値やＳＮ比（Signal to Noise ratio）、交差偏波比ＸＰＲ（Cross Polarization Power Ratio）といった値で表される。天空配置は、天空におけるＧＰＳ衛星の配置であり、仰角やＤＯＰ（Dilution Of Precision）値といった値で表される。
　ＧＰＳユニット３Ａは、例えば、可視衛星の中から、受信信号の信号品質が良好であり、天空配置が良好である順に、予め定められた測位使用衛星数（例えば、２次元測位では３個、３次元測位では４個）のＧＰＳ衛星を選定する。そして、選定したＧＰＳ衛星を測位使用衛星とし、当該測位使用衛星に係るＧＰＳメジャメント情報を用いてＧＰＳ演算（測位演算）を行う。
　ＧＰＳユニット３Ａは、捕捉周波数調整部３Ｂを機能部として有する。捕捉周波数調整部３Ｂは、ドップラー周波数推定部９Ａにより推定されたドップラー周波数を用いて、ＧＰＳ衛星信号を捕捉するための捕捉周波数を調整する。具体的には、ＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数（１．５７５４２［ＧＨｚ］）にドップラー周波数を加算することで、捕捉周波数を算出・調整する。そして、ＧＰＳユニット３Ａは、捕捉周波数調整部３Ｂが調整した捕捉周波数を用いてＧＰＳ衛星信号を捕捉する。
　また、ＧＰＳユニット３Ａは、捕捉したＧＰＳ衛星信号を追尾（トラッキング）する。ＧＰＳ衛星信号の追尾は、ループフィルターとして知られる追尾ループを用いて行う。ループフィルターは、例えば、ＰＬＬ（Phase Lock Loop）回路やＦＬＬ（Frequency Lock Loop）回路、インコヒーレント積算回路といった回路を組み合わせて構成される。ドップラー周波数推定部９Ａにより推定されたドップラー周波数を、ループフィルターの出力と併用して、受信したキャリア信号からキャリアを除去するための発振器（ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）やＮＣＯ（Numerical Controlled Oscillator））の発振周波数を調整する。
　ＩＮＳユニット５Ａは、慣性センサーやＩＭＵによって検出された加速度（加速度ベクトル）や角速度等のＩＮＳメジャメント情報を出力可能に構成されている。また、ＩＮＳユニット５Ａは、ＩＮＳメジャメント情報を用いた慣性航法演算を行って、移動体の位置や速度（速度ベクトル）、姿勢角等を演算して出力可能に構成されている。
　カルマンフィルター処理部７Ａは、カルマンフィルター処理を実行して、ＧＰＳ計測結果とＩＮＳ計測結果とをカップリング（結び付け）する。具体的には、カルマンフィルターの理論に基づき、予測演算（時刻更新）と補正演算（観測更新）とを行って、移動体の状態“Ｘ”を推定する。
　移動体の状態“Ｘ”には、少なくとも移動体の位置が含まれる。予測演算では、例えば、ＩＮＳユニット５Ａから入力したＩＮＳ計測結果を入力“Ｕ”として、１つ前の時刻（前回時刻）における状態補正値“Ｘ＋”から、現在の時刻（今回時刻）における状態“Ｘ”を予測する演算を行って、状態予測値“Ｘ－”を算出する。そして、その算出結果を予測移動体情報として出力する。
　補正演算では、例えば、ＧＰＳユニット３Ａから入力したＧＰＳ計測結果を第１の観測量“Ｚ１”として用いて、予測演算で求めた状態予測値“Ｘ－”を補正する演算を行って、状態補正値“Ｘ＋”を求める。そして、当該状態補正値“Ｘ＋”をカップリング移動体情報として出力する。
　また、カルマンフィルター処理部７Ａは、ＧＰＳ計測結果とは別に、移動体の運動モデルに基づく制約条件を第２の観測量“Ｚ２”として適用可能に構成されている。本実施形態では、移動体の停止時に適用可能な制約条件である「停止時制約条件（第１の制約条件）」と、移動体の移動時に適用可能な制約条件である「移動時制約条件（第２の制約条件）」との２種類の制約条件を例示する。
　停止時制約条件は、移動体の停止時に適用可能な制約条件である。移動体が停止しているのであれば、理想的には移動体の速度はゼロである。従って、移動体が停止していると判定した場合は「移動体の各軸の速度成分＝０（速度ベクトル＝ゼロベクトル）」を観測量として与えることができる。
　移動時制約条件は、移動体の移動時に適用可能な制約条件である。例えば、移動体として四輪自動車を想定した場合、通常は、四輪自動車はジャンプや横滑りすることはないと仮定することができる。従って、移動体が移動していると判定した場合は「移動体の縦横方向の速度成分＝０」を観測量として与えることができる。四輪自動車以外の移動体についても、当該移動体の移動方向や速度の大きさに関する制限に基づいて、移動時制約条件を適宜設定可能である。
　ドップラー周波数推定部９Ａは、所与の衛星軌道情報と、カルマンフィルター処理部７Ａの演算結果であるカップリング移動体情報とを用いて、信号捕捉支援情報であるドップラー周波数を推定する。
　第１実施形態において、ドップラー周波数推定部９Ａは、ＧＰＳユニット３Ａが測位に使用した衛星（以下、「測位使用衛星」と称す。）に関する情報（以下、「測位使用衛星情報」と称す。）を取得する。そして、ドップラー周波数推定部９Ａは、当該測位使用衛星情報に基づき、ＧＰＳユニット３Ａが測位に使用しなかった衛星（以下、「測位不使用衛星」と称す。）について、当該測位不使用衛星からＧＰＳ衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定する。そして、その結果をＧＰＳユニット３Ａに出力する。
　測位不使用衛星の衛星信号は測位に使用されないため、カルマンフィルター処理（位置算出処理）に作用しない。従って、測位不使用衛星の衛星信号は位置算出処理において不使用の衛星信号となる。ドップラー周波数推定部９Ａは、この不使用の衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定して、ＧＰＳユニット３Ａにフィードバックする。ドップラー周波数推定部９Ａは、位置算出処理の結果を用いて、位置算出処理において不使用の衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定する推定部に相当する。
　衛星軌道情報は、全てのＧＰＳ衛星の概略の衛星軌道情報を記憶したアルマナックや、各ＧＰＳ衛星それぞれについて詳細な衛星軌道情報を記憶したエフェメリスといった情報である。この衛星軌道情報は、例えば、ＧＰＳユニット３Ａから取得したり、サーバーアシストによってアシスト情報として取得したりすることが可能である。
　ドップラー周波数の推定は、次のように行う。カップリング移動体情報に含まれる移動体の位置、速度及び移動方向と、衛星軌道情報から求まるＧＰＳ衛星の位置、速度及び移動方向とを用いて、移動体から当該ＧＰＳ衛星に向かう視線方向の相対速度（視線相対速度）を算出する。そして、算出した視線相対速度を周波数に換算することでドップラー周波数を推定する。
　不使用の衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定することにしたのは、情報処理のクローズドループ化を防止することを目的としたためである。仮に、ＧＰＳ計測結果を採用してカップリング処理を行い、そのカップリング結果を用いてドップラー周波数を推定してＧＰＳユニット３Ａにフィードバックする構成を採用した場合、閉じたループ内で情報（データ）が循環する。これは、カップリング処理（位置算出処理）の結果として得られる位置（算出位置）が、実際の位置（真位置）に対して時間的に遅れる「位置遅れ」の大きな要因となる。しかし、ＧＰＳユニット３Ａが測位に使用しなかった衛星についてのみドップラー周波数を推定し、ＧＰＳユニット３Ａにフィードバックする構成とすれば、情報処理のクローズドループ化を防止することができる。その結果、上記の位置遅れの発生を防止することができる。
　図３は、カルマンフィルター処理（カップリング処理）の入出力データの説明図である。入力“Ｕ”と、第１の観測量“Ｚ１”と、状態“Ｘ”との対応関係を表したテーブルを図示している。カップリングには種々の方式が存在する。その中でも、ルーズカップリング（疎結合）と呼ばれる方式と、タイトカップリング（密結合）と呼ばれる方式とが一般的に用いられる。
　ルーズカップリング方式は、ＧＰＳとＩＮＳとの結び付きが比較的弱いカップリング方式である。この方式では、例えば、入力“Ｕ”をＩＮＳ演算結果（位置、速度、姿勢角等）とし、第１の観測量“Ｚ１”をＧＰＳ演算結果（位置、速度等）としてカップリング処理を実行する。そして、移動体情報（位置、速度、姿勢角等）を状態“Ｘ”として推定する。
　タイトカップリング方式は、ＧＰＳとＩＮＳとの結び付きが比較的強いカップリング方式である。この方式では、例えば、入力“Ｕ”をＩＮＳ演算結果（位置、速度、姿勢角等）とし、第１の観測量“Ｚ１”をＧＰＳメジャメント情報（コード位相、ドップラー周波数、擬似距離、擬似距離変化率等）としてカップリング処理を実行する。そして、移動体情報（位置、速度、姿勢角等）を状態“Ｘ”として推定する。
　また、タイトカップリング方式として、入力“Ｕ”をＩＮＳメジャメント情報（加速度、角速度等）とし、第１の観測量“Ｚ１”をＧＰＳメジャメント情報（コード位相、ドップラー周波数、擬似距離、擬似距離変化率等）とし、状態“Ｘ”を移動体情報（位置、速度、姿勢角等）とする手法も存在する。
　本実施形態の位置算出方法は、上記の何れのカップリング方式に対しても実質的に同一に適用可能である。つまり、ＧＰＳ計測結果（第１の計測結果）として、ＧＰＳメジャメント情報を適用してもよいし、ＧＰＳ演算結果を適用してもよい。また、ＩＮＳ計測結果（第２の計測結果）として、ＩＮＳメジャメント情報を適用してもよいし、ＩＮＳ演算結果を適用してもよい。
　ＧＰＳ計測結果（第１の計測結果）及びＩＮＳ計測結果（第２の計測結果）として用いる情報は、適用するシステムに応じて適宜設定可能である。この場合、カルマンフィルター処理の予測演算及び補正演算で用いる演算式やパラメーター値を、適用するシステムに応じて適宜変更すればよい。なお、具体的な演算式やパラメーター値については、公知の手法に基づいて定義することが可能であるため、本明細書では説明を省略する。
　１－２．実施例
　次に、上記の第１の位置算出装置１Ａを適用した電子機器の実施例を説明する。ここでは、第１の位置算出装置１Ａを具備するカーナビゲーション装置の実施例を説明する。但し、本発明を適用可能な実施例が以下説明する実施例に限定されるわけではないことは勿論である。
　１－２－１．システム構成
　図４は、ナビゲーションシステム１０００のシステム構成の説明図である。ナビゲーションシステム１０００は、移動体の一種である四輪自動車（以下、単に「自動車」と称す。）に、第１の位置算出装置１Ａを具備した電子機器の一種であるカーナビゲーション装置１００が設定・構成されたシステムである。
　カーナビゲーション装置１００は、自動車に設置され、自動車の運転者に対するナビゲーションを行う電子機器である。カーナビゲーション装置１００は、ＧＰＳユニット３Ａと、ＩＮＳユニット５Ａとを備える。
　本実施例において、ＧＰＳユニット３Ａは、ＧＰＳメジャメント情報を計測して出力する。また、ＩＮＳユニット５Ａは、ＩＮＳメジャメント情報を、機体座標系（Body Frame）として知られるＢフレームで計測して出力する。Ｂフレームは、例えば、移動体の前方を正とする前後方向をＲ軸（ロール軸）、右方を正とする左右方向をＰ軸（ピッチ軸）、鉛直下方を正とする上下方向をＹ軸（ヨー軸）とする三次元直交座標系である。
　カーナビゲーション装置１００は、ＧＰＳユニット３Ａから取得したＧＰＳメジャメント情報を用いてＧＰＳ演算処理を行い、且つ、ＩＮＳユニット５Ａから取得したＩＮＳメジャメント情報を用いてＩＮＳ演算処理を行う。そして、これらの演算結果を併用したカップリング処理を実行して自動車の位置を算出する。そして、算出した位置をプロットしたナビゲーション画面を生成してディスプレイに表示させることで、運転者に対するナビゲーションを実現する。
　自動車の位置は、自動車の移動空間を定める絶対的な座標系であるＮフレームにおいて演算する。Ｎフレームは、例えば、北東下座標系として知られるＮＥＤ（North East Down）座標系や、東北上座標系として知られるＥＮＵ（East North Up）座標系、地球中心地球固定座標系として知られるＥＣＥＦ（Earth Centered Earth Fixed）座標系として定義される。なお、ＢフレームからＮフレームへの座標変換は、自動車の姿勢（姿勢角）に基づき定められる公知の座標変換行列を用いて実現可能である。
　１－２－２．機能構成
　図５は、カーナビゲーション装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。カーナビゲーション装置１００は、ＧＰＳユニット３Ａと、ＩＮＳユニット５Ａと、処理部１０と、操作部２０と、表示部３０と、通信部４０と、記憶部５０とを備えて構成される。
　処理部１０は、記憶部５０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従ってカーナビゲーション装置１００の各部を統括的に制御する制御装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを有して構成される。処理部１０は、記憶部５０に記憶された第１のナビゲーションプログラム５０１に従ってナビゲーション処理を行い、自動車の現在位置を指し示した地図を表示部３０に表示させる処理を行う。
　操作部２０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号を処理部１０に出力する。この操作部２０の操作により、目的地の設定等の各種指示入力がなされる。
　表示部３０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、処理部１０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部３０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
　通信部４０は、処理部１０の制御に従って、装置内部で利用される情報をインターネット等の通信ネットワークを介して外部とやりとりするための通信装置である。この通信には、例えば公知の無線通信技術を適用可能である。
　記憶部５０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置を有して構成される。記憶部５０は、カーナビゲーション装置１００のシステムプログラムや、ナビゲーション機能等の各種機能を実現するための各種プログラム、データ等を記憶している。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。
　記憶部５０には、プログラムとして、処理部１０により読み出され、第１のナビゲーション処理（図６参照）として実行される第１のナビゲーションプログラム５０１が記憶されている。第１のナビゲーションプログラム５０１は、第１のカップリング処理（図７参照）として実行される第１のカップリングプログラム５０１Ａをサブルーチンとして含む。これらの処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
　また、記憶部５０には、データとして、衛星軌道情報５０３と、ＧＰＳメジャメント情報５０５と、ＩＮＳメジャメント情報５０７と、ＧＰＳ演算結果５０９と、ＩＮＳ演算結果５１１と、カップリング結果５１３と、ドップラー周波数５１５とが記憶される。
　衛星軌道情報５０３は、アルマナックやエフェメリス等の情報であり、ＧＰＳユニット３ＡがＧＰＳ衛星信号をデコードすることで取得可能な他、通信部４０を介して所定のアシストサーバーからアシスト情報として取得する。
　ＧＰＳ演算結果５０９には、測位使用衛星情報５０９Ａが対応付けて記憶される。測位使用衛星情報５０９Ａは、処理部１０がＧＰＳ演算処理に使用した衛星に関する情報であり、例えば測位使用衛星の衛星番号が記憶される。
　１－２－３．処理の流れ
　図６は、処理部１０が、記憶部５０に記憶された第１のナビゲーションプログラム５０１に従って実行する第１のナビゲーション処理の流れを示すフローチャートである。
　最初に、処理部１０は、ＧＰＳユニット３Ａ及びＩＮＳユニット５Ａから、ＧＰＳメジャメント情報５０５及びＩＮＳメジャメント情報５０７の取得を開始し、記憶部５０に記憶させる（ステップＡ１）。
　次いで、処理部１０は、移動状況判定処理を行う（ステップＡ３）。具体的には、例えばＩＮＳユニット５ＡからＩＮＳメジャメント情報５０７として取得した自動車の加速度（加速度ベクトル）や角速度に基づいて、自動車が停止している状態であるか、移動している状態であるかを判定する。
　その後、処理部１０は、測位使用衛星決定処理を行う（ステップＡ５）。具体的には、原理部分で説明したように、（Ａ）ＧＰＳ衛星信号を受信した信号の信号品質、（Ｂ）ＧＰＳ衛星の天空配置といった要素に基づいて、予め定められた測位使用衛星数のＧＰＳ衛星を選定して測位使用衛星に決定する。
　次いで、処理部１０は、ＧＰＳ演算処理を行う（ステップＡ７）。具体的には、ＧＰＳユニット３Ａから取得したＧＰＳメジャメント情報５０５のうち、ステップＡ５で決定した測位使用衛星に係るメジャメント情報を用いて、公知の測位演算を行う。そして、その演算結果と測位使用衛星情報５０９Ａとを含めて、ＧＰＳ演算結果５０９として記憶部５０に記憶させる。
　また、処理部１０は、ＩＮＳ演算処理を行う（ステップＡ９）。具体的には、ＩＮＳユニット５Ａから取得したＩＮＳメジャメント情報５０７を用いて、公知の慣性航法演算を行う。そして、その演算結果をＩＮＳ演算結果５１１として記憶部５０に記憶させる。
　次いで、処理部１０は、記憶部５０に記憶されている第１のカップリングプログラム５０１Ａに従って第１のカップリング処理を行う（ステップＡ１１）。
　図７は、第１のカップリング処理の流れを示すフローチャートである。
　先ず、処理部１０は、記憶部５０に記憶されている最新のＧＰＳ演算結果５０９を、第１の観測量“Ｚ１”に設定する（ステップＢ１）。
　また、処理部１０は、自動車の運動モデルに基づく制約条件を第２の観測量“Ｚ２”として設定する（ステップＢ３）。具体的には、ステップＡ３の移動状況判定処理において、自動車が停止していると判定した場合は、停止時制約条件に基づいて、例えば「自動車の速度＝０」を第２の観測量“Ｚ２”に設定する。また、自動車が移動していると判定した場合は、移動時制約条件に基づいて、例えば「自動車の縦横方向の速度＝０」を第２の観測量“Ｚ２”に設定する。
　次いで、処理部１０は、ステップＢ１及びＢ３で設定した第１及び第２の観測量“Ｚ１，Ｚ２”を用いて、カルマンフィルター処理を実行する（ステップＢ５）。具体的には、例えば、ステップＡ９のＩＮＳ演算処理で求めたＩＮＳ演算結果５１１に含まれる誤差を、推定対象とする状態“Ｘ”とする。そして、第１及び第２の観測量“Ｚ１，Ｚ２”を適用して、状態“Ｘ”の推定値を求める。この場合におけるカルマンフィルター処理は、ＩＮＳ演算結果に含まれる誤差を推定する誤差推定型のカルマンフィルター処理となる。推定した誤差を用いてＩＮＳ演算結果５１１を補正し、その結果をカップリング結果５１３として記憶部５０に記憶させる。そして、処理部１０は、第１のカップリング処理を終了する。
　図６の第１のナビゲーション処理に戻り、第１のカップリング処理の後、処理部１０は、記憶部５０のカップリング結果５１３を出力する（ステップＡ１３）。例えば、カップリング結果５１３に含まれる自動車の位置に対してマップマッチング処理を行い、その結果で表示部３０のナビゲーション画面を更新する。
　その後、処理部１０は、測位不使用衛星について、ドップラー周波数推定処理を行う（ステップＡ１５）。具体的には、記憶部５０のＧＰＳ演算結果５０９に含まれる測位使用衛星情報５０９Ａを参照して、測位に使用しなかったＧＰＳ衛星（測位不使用衛星）を判定する。そして、記憶部５０の衛星軌道情報５０３とカップリング結果５１３とを用いて、測位不使用衛星に係るドップラー周波数を演算する。
　次いで、処理部１０は、推定したドップラー周波数をＧＰＳユニット３Ａに出力する（ステップＡ１７）。そして、処理部１０は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＡ１９）。例えば、操作部２０を介してユーザーによりナビゲーションの終了指示操作がなされた場合に、処理を終了すると判定する。
　まだ処理を終了しないと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｎｏ）、処理部１０は、ステップＡ３に戻る。また、処理を終了すると判定した場合は（ステップＡ１９；Ｙｅｓ）、第１のナビゲーション処理を終了する。
　１－３．作用効果
　第１実施形態では、ＧＰＳユニット３Ａの第１の計測結果とＩＮＳユニット５Ａの第２の計測結果とを用いてカップリング処理を行う。位置算出装置の位置、速度、移動方向等の情報と、ＧＰＳ衛星の位置、速度、移動方向等の情報とがあれば、当該ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定することができる。そこで、位置算出処理であるカップリング処理の結果を用いて、ＧＰＳユニット３Ａが測位に使用しなかった測位不使用衛星の衛星信号、つまり位置算出処理において不使用の衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定する。そして、ＧＰＳユニット３Ａが、前回の測位で不使用だったが今回の測位で使用する衛星については、推定されたドップラー周波数を用いてＧＰＳ衛星信号を捕捉する。
　これにより、不使用のＧＰＳ衛星信号をＧＰＳユニット３Ａが捕捉する確度を高めるとともに、捕捉時間の短縮を図ることができる。また、ＧＰＳユニット３Ａ自身の計測結果を用いたカップリング処理の結果を利用して、ＧＰＳユニット３Ａ自身がＧＰＳ衛星信号の捕捉に用いるドップラー周波数を推定するといった、閉ループ（情報（データ）の循環）を防止することができる。その結果、位置遅れ等の現象の発生を防止し、時間的な矛盾のない正確な位置を算出することが可能となる。
　２．第２実施形態
　２－１．原理
　図８は、第２実施形態における第２の位置算出装置１Ｂの構成図である。
　第２の位置算出装置１Ｂは、第１の位置算出装置１Ａと同様に、衛星測位用ユニット３としてＧＰＳユニット３Ａを適用し、慣性測位用ユニット５としてＩＮＳユニット５Ａを適用した装置である。また、カップリング処理部７はカルマンフィルター処理部７Ａを有し、信号捕捉支援情報演算部９はドップラー周波数推定部９Ａを有する。それに加えて、第２の位置算出装置１Ｂは切替部８を有する。
　切替部８は、カルマンフィルター処理部７Ａから取得したカップリング採用有無に基づいて、カップリング処理部７と信号捕捉支援情報演算部９とを接続するスイッチの切替処理を行う。カップリング採用有無は、ＧＰＳ計測結果のカルマンフィルター処理への採用／不採用の別を示す情報である。
　第２実施形態では、ＧＰＳ計測結果とＩＮＳ計測結果とを用いてカルマンフィルター処理を行う方式（以下、「第１の方式」と称す。）と、ＧＰＳ計測結果を採用せずに、ＩＮＳ計測結果を用いてカルマンフィルター処理を行う方式（以下、「第２の方式」と称す。）との２種類の方式を切り替えて位置を算出する。
　具体的には、カップリング処理部７は、（１）位置算出開始からの経過時間、（２）移動を開始してからの経過時間、（３）最後に第１の方式を適用してからの経過時間、のうちの何れかの経過時間に基づいて、上記の第１及び第２の方式の切り替えを行う。また、カップリング処理部７は、（４）ＧＰＳ計測結果とＩＮＳ計測結果との乖離の程度に基づいて、上記の第１及び第２の方式の切り替えを行う。
　なお、上記の第１及び第２の方式の切り替えに係る複数の条件は、それぞれ単体で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。本実施例では、複数の条件を組み合わせて用いる場合を一例として説明する。
　第２の位置算出装置１Ｂでは、第２の方式でカップリング処理を行った場合にのみ、そのカップリング処理の結果を用いて、ＧＰＳユニット３ＡがＧＰＳ衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定する。
　具体的には、カップリング採用有無が「有」である場合は、切替部８がスイッチを「ＯＦＦ」とすることで、ドップラー周波数推定部９Ａによるドップラー周波数の推定を抑止する。それに対し、カップリング採用有無が「無」である場合は、切替部８がスイッチを「ＯＮ」とすることで、ドップラー周波数推定部９Ａによるドップラー周波数の推定を可能にする。
　上記の構成にも、第１実施形態と同様に、情報処理のクローズドループ化を防止する狙いがある。つまり、ＧＰＳ計測結果を用いずにカップリングを行った場合にのみドップラー周波数を演算して、ＧＰＳユニット３Ａにフィードバックする。かかる構成により、閉じたループ内で情報（データ）が循環することが防止される。その結果、測位を繰り返す度に、算出される位置が実際の位置から遅れていくという位置遅れの現象が発生することを防止できる。
　２－２．実施例
　次に、第２の位置算出装置１Ｂを具備する電子機器の実施例を説明する。ここでは、第１実施形態と同様に、カーナビゲーション装置１００の実施例を説明する。なお、ナビゲーションシステム１０００のシステム構成及びカーナビゲーション装置１００の機能構成については第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
　２－２－１．構成
　図９は、本実施例において、カーナビゲーション装置１００の記憶部５２に格納されたデータの一例を示す図である。なお、図５の記憶部５０に格納されたデータと同一のデータについては、同一の符号を付して説明を省略する。
　記憶部５２には、プログラムとして、処理部１０により読み出され、第２のナビゲーション処理（図１０参照）として実行される第２のナビゲーションプログラム５２１が記憶されている。第２のナビゲーションプログラム５２１は、第２のカップリング処理（図１１参照）として実行される第２のカップリングプログラム５２１Ａをサブルーチンとして含む。これらの処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
　また、記憶部５２には、データとして、衛星軌道情報５０３と、ＧＰＳメジャメント情報５０５と、ＩＮＳメジャメント情報５０７と、ＧＰＳ演算結果５０９と、ＩＮＳ演算結果５１１と、カップリング結果５１３と、ドップラー周波数５１５と、位置算出開始時刻５２３と、最新移動開始時刻５２５と、最新ＧＰＳ採用時刻５２７とが記憶される。
　位置算出開始時刻５２３は、位置算出を開始した時刻であり、例えばカーナビゲーション装置１００を起動した時刻が記憶される。最新移動開始時刻５２５は、自動車が移動を開始した最新の時刻である。また、最新ＧＰＳ採用時刻５２７は、ＧＰＳ演算結果５０９を採用してカップリング処理を行った最新の時刻である。これらの時刻は、上述した第１及び第２の方式を切り替えるための条件判定に使用される。
　２－２－２．処理の流れ
　図１０は、処理部１０が、記憶部５２に記憶された第２のナビゲーションプログラム５２１に従って実行する第２のナビゲーション処理の流れを示すフローチャートである。なお、図６の第１のナビゲーション処理と同一のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。
　最初に、処理部１０は、現在時刻を位置算出開始時刻５２３として記憶部５２に記憶させる（ステップＣ１）。そして、処理部１０は、ＧＰＳユニット３Ａ及びＩＮＳユニット５Ａから、ＧＰＳメジャメント情報５０５及びＩＮＳメジャメント情報５０７の取得を開始し、記憶部５２に記憶させる（ステップＡ１）。
　次いで、処理部１０は、移動状況判定処理を行う（ステップＡ３）。その結果、自動車が停止状態から移動を開始したと判定した場合は（ステップＣ３；Ｙｅｓ）、処理部１０は、現在時刻で記憶部５２の最新移動開始時刻５２５を更新する（ステップＣ５）。また、移動を開始しなかったと判定した場合は（ステップＣ３；Ｎｏ）、処理部１０は、ステップＡ７へと移行する。
　次いで、処理部１０は、ＧＰＳ演算処理を行う（ステップＡ７）。また、処理部１０は、ＩＮＳ演算処理を行う（ステップＡ９）。そして、処理部１０は、記憶部５２に記憶されている第２のカップリングプログラム５２１Ａに従って第２のカップリング処理を実行する（ステップＣ１１）。
　図１１は、第２のカップリング処理の流れを示すフローチャートである。
　処理部１０は、記憶部５２に記憶された位置算出開始時刻５２３と現在時刻とに基づいて、位置算出開始後経過時間が第１の超過条件を満たすか否かを判定する（ステップＤ１）。位置算出開始後経過時間は、位置算出開始時刻５２３から現在時刻までの経過時間である。第１の超過条件は、例えば、予め定められた第１の閾値時間（例えば６０秒）を超過すること（或いは第１の閾値時間以上）として定められる。つまり、位置算出開始からの経過時間が所定時間に達しているか否かを判定する。
　ステップＤ１の条件は、（１）位置算出開始からの経過時間、に基づき定められた条件である。位置算出を開始した後、カルマンフィルター処理が定常的な状態となるまでの間は、ＧＰＳ演算結果を常に採用してカルマンフィルター処理を行う。一定時間が経過してカルマンフィルター処理が定常状態となった後は、ＧＰＳ演算結果をカルマンフィルター処理に採用する頻度を低下させる。
　ステップＤ１において第１の超過条件を満たすと判定した場合は（ステップＤ１；Ｙｅｓ）、処理部１０は、記憶部５２に記憶された最新移動開始時刻５２５と現在時刻とに基づいて、移動開始後経過時間が第２の超過条件を満たすか否かを判定する（ステップＤ３）。移動開始後経過時間は、最新移動開始時刻５２５から現在時刻までの経過時間である。第２の超過条件は、例えば、予め定められた第２の閾値時間（例えば３０秒）を超過すること（或いは第２の閾値時間以上）として定められる。つまり、自動車が移動を開始してからの経過時間が所定時間に達しているか否かを判定する。
　ステップＤ３の条件は、（２）移動を開始してからの経過時間、に基づき定められた条件である。移動体が停止している場合は、停止時制約条件を適用することで、カルマンフィルター処理により算出される移動体の位置の誤差を低減させることができる。誤差が低減された状態で移動を開始すると、暫くの間は位置算出精度が高い状態が維持される。しかし、慣性航法演算では、移動体の加速度（加速度ベクトル）を積分して速度（速度ベクトル）を算出し、速度（速度ベクトル）を積分して距離及び移動方向を算出し、算出した距離を前回位置に継ぎ足すように加算することで移動体の位置を算出する。つまり、多重の積分演算を行って累積的に位置を求めるために、時間経過に伴って位置誤差が累積する特徴がある。そこで、移動体が移動を開始してから暫くの間はＧＰＳ演算結果を採用せずにカルマンフィルター処理を実行し、ある程度時間が経過したならば、ＧＰＳ演算結果を採用してカルマンフィルター処理を実行する。
　ステップＤ３において第２の超過条件を満たさないと判定した場合は（ステップＤ３；Ｎｏ）、処理部１０は、記憶部５２に記憶された最新ＧＰＳ採用時刻５２７と現在時刻とに基づいて、ＧＰＳ採用後経過時間が第３の超過条件を満たすか否かを判定する（ステップＤ５）。ＧＰＳ採用後経過時間は、最新ＧＰＳ採用時刻５２７からの現在時刻までの経過時間である。第３の超過条件は、例えば、予め定められた第３の閾値時間（例えば３０秒）を超過すること（或いは第３の閾値時間以上）として定められる。つまり、最後にＧＰＳ演算結果を採用してカルマンフィルター処理を実行してからの経過時間が所定時間に達しているか否かを判定する。
　ステップＤ５の条件は、（３）最後に第１の方式を適用してからの経過時間、に基づき定められた条件である。ＧＰＳ演算結果を採用してカルマンフィルター処理を実行すると、一時的に位置算出精度が改善される。しかし、再びＧＰＳ演算結果を採用せずにカルマンフィルター処理の実行を開始すると、位置算出精度は徐々に低下していく傾向がある。そこで、ＧＰＳ演算結果を最後に採用してカルマンフィルター処理を実行してから一定時間が経過した場合は、ＧＰＳ演算結果を採用してカルマンフィルター処理を実行する。
　ステップＤ５において第３の超過条件を満たさないと判定した場合は（ステップＤ５；Ｎｏ）、処理部１０は、ＧＰＳ／ＩＮＳ演算結果が所定の乖離条件を満たすか否かを判定する（ステップＤ７）。乖離条件は、ＧＰＳ演算結果５０９とＩＮＳ演算結果５１１との乖離が一定の大きさに達していることである。例えば、ＧＰＳ演算結果５０９に含まれる位置とＩＮＳ演算結果５１１に含まれる位置との差を算出する。また、ＧＰＳ演算結果５０９に含まれる速度とＩＮＳ演算結果５１１に含まれる速度との差を算出する。そして、位置の差及び速度の差それぞれに対する閾値判定を行い、その判定結果に基づいて、ＧＰＳ演算結果５０９とＩＮＳ演算結果５１１とが一定以上乖離しているか否かを判定する。
　ステップＤ７の条件は、（４）ＧＰＳ計測結果とＩＮＳ計測結果との乖離の程度、に基づき定められた条件である。例えば、ＩＮＳユニット５Ａに不具合が生じた場合や、自動車が横滑りといった想定範囲外の動作をした場合は、ＧＰＳ計測結果とＩＮＳ計測結果とが大きく乖離する傾向がある。そこで、ＧＰＳ計測結果とＩＮＳ計測結果との乖離の程度を判定し、乖離が大きい場合は、ＧＰＳ計測結果を採用してカルマンフィルター処理を実行する。
　ステップＤ１において第１の超過条件を満たさないと判定した場合（ステップＤ１；Ｎｏ）、ステップＤ３において第２の超過条件を満たすと判定した場合（ステップＤ３；Ｙｅｓ）、ステップＤ５において第３の超過条件を満たすと判定した場合（ステップＤ５；Ｙｅｓ）、又は、ステップＤ７において乖離条件を満たすと判定した場合は（ステップＤ７；Ｙｅｓ）、処理部１０は、ステップＤ９へと移行する。つまり、ＧＰＳ演算結果５０９をカルマンフィルター処理に採用するために、ＧＰＳ演算結果５０９を第１の観測量“Ｚ１”に設定する（ステップＤ９）。また、処理部１０は、ステップＡ３で判定した自動車の移動状況に基づいて、運動モデルに基づく制約条件を第２の観測量“Ｚ２”に設定する（ステップＤ１１）。
　一方、ステップＤ７において乖離条件を満たさないと判定した場合は（ステップＤ７；Ｎｏ）、処理部１０は、ＧＰＳ演算結果５０９をカルマンフィルター処理に採用しないこととし、運動モデルに基づく制約条件のみを観測量“Ｚ”に設定する（ステップＤ１３）。
　ステップＤ１１又はＤ１３の後、処理部１０は、ステップＤ９及びＤ１１で設定した第１及び第２の観測量“Ｚ１，Ｚ２”、又は、ステップＤ１３で設定した観測量“Ｚ”を用いて、カルマンフィルター処理を実行する（ステップＤ１５）。そして、処理部１０は、カルマンフィルター処理の結果をカップリング結果５１３として記憶部５２に記憶させた後、第２のカップリング処理を終了する。
　図１０の第２のナビゲーション処理に戻り、第２のカップリング処理を行った後、処理部１０は、記憶部５２に記憶された最新のカップリング結果５１３を出力する（ステップＣ１３）。
　次いで、処理部１０は、直近のカップリング処理におけるＧＰＳ演算結果５０９のカップリング採用有無を判定する（ステップＣ１５）。カップリング採用有無が「有」である場合は（ステップＣ１５；有）、処理部１０は、現在時刻で記憶部５２の最新ＧＰＳ採用時刻５２７を更新する（ステップＣ１７）。
　また、カップリング採用有無が「無」である場合は（ステップＣ１５；無）、処理部１０は、ドップラー周波数推定処理を行う（ステップＣ１９）。具体的には、カップリング結果５１３として得られた自動車の位置、速度及び移動方向と、衛星軌道情報５０３から求めた各ＧＰＳ衛星の位置、速度及び移動方向とを用いて、各ＧＰＳ衛星についてドップラー周波数を推定する。そして、処理部１０は、推定したドップラー周波数をＧＰＳユニット３Ａに出力する（ステップＣ２１）。
　次いで、処理部１０は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＣ２３）。まだ処理を終了しないと判定した場合は（ステップＣ２３；Ｎｏ）、処理部１０は、ステップＡ３に戻る。また、処理を終了すると判定した場合は（ステップＣ２３；Ｙｅｓ）、第２のナビゲーション処理を終了する。
　２－３．作用効果
　第２実施形態によれば、ＧＰＳ計測結果とＩＮＳ計測結果とを用いてカップリングを行う第１の方式と、ＩＮＳ計測結果を用いてカップリングを行う第２の方式とを切り替えて位置を算出する。そして、第２の方式で位置算出が行われた場合に、カップリング処理の結果を用いてＧＰＳユニット３ＡがＧＰＳ衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定する。
　これにより、ＧＰＳユニット３Ａは、ＧＰＳ計測結果を用いた位置算出処理が行われなかった場合に限り、位置算出処理の結果を用いて推定されたドップラー周波数を用いて、ＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能となる。この場合、ＧＰＳユニット３Ａ自身のＧＰＳ計測結果を用いて位置算出処理を行った結果を利用して、ＧＰＳユニット３Ａ自身がＧＰＳ衛星信号の捕捉に用いるドップラー周波数を推定するという矛盾を解消することができる。すなわち、情報処理の流れが閉ループとなることが防止され、その結果、位置算出精度の低下が防止される。
　３．変形例
　本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明するが、上記の実施例と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、上記の実施例とは異なる部分を中心に説明する。
　３－１．ユニット
　上記の実施形態では、衛星測位用ユニット３として、ＧＰＳを適用したＧＰＳユニット３Ａを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムを適用したユニットとしてもよいことは勿論である。
　また、上記の実施形態では、慣性測位用ユニット５として、ＩＮＳユニット５Ａを適用する場合を例に挙げて説明した。しかし、慣性測位用ユニット５として、ＩＮＳメジャメント情報（加速度や角速度）を計測する慣性センサーや慣性計測ユニット（ＩＭＵ）を適用することも可能である。この場合は、慣性測位用ユニット５により計測されたＩＮＳメジャメント情報を用いて、位置算出装置１の処理部がＩＮＳ演算処理を行うように構成すればよい。
　３－２．カップリング処理
　上記の実施形態では、カップリング処理としてカルマンフィルター処理を例に挙げて説明したが、カップリング処理はこれに限られない。例えば、ＧＰＳ計測結果とＩＮＳ計測結果との平均演算を行う平均処理をカップリング処理に含めてもよい。平均演算としては、単純な算術平均や幾何平均を適用してもよいし、加重平均を適用してもよい。
　加重平均を適用する場合において、ＧＰＳ計測結果をＩＮＳ計測結果よりも重視したい場合は、ＧＰＳ計測結果の重みをＩＮＳ計測結果の重みよりも大きく設定して演算すればよい。逆に、ＩＮＳ計測結果をＧＰＳ計測結果よりも重視したいのであれば、ＧＰＳ計測結果の重みをＩＮＳ計測結果の重みよりも小さく設定して演算すればよい。
　３－３．第１の方式の採用頻度
　カップリング処理において第１の計測結果と前記第２の計測結果とを用いて位置算出を行う第１の方式の頻度を、次のように変えることとしてもよい。例えば、図１１の第２のカップリング処理で例示した各種の経過時間や、ＧＰＳ／ＩＮＳ計測結果の乖離の程度に基づいて、第１の方式の採用頻度を段階的に変えることとしてもよい。
　図１２は、位置算出開始後経過時間に基づき第１の方式の採用頻度を定めた第１の採用頻度設定テーブルのテーブル構成を示す図である。第１の採用頻度設定テーブルには、位置算出開始後経過時間と、第１の方式の採用頻度とが対応付けて記憶されている。位置算出開始後経過時間が長くなるにつれて、カップリング処理の動作は安定する傾向がある。そこで、位置算出開始後経過時間が長くなるほど、ＧＰＳ計測結果のＩＮＳ計測結果に対する影響度合を低くするために、より低い頻度を採用頻度として設定すると好適である。
　例えば、図１２のテーブルでは、経過時間“ｔ”が第１の閾値時間“θt1”以下の場合は、採用頻度として「毎回」が定められており、経過時間“ｔ”が第１の閾値時間“θt1”超、第２の閾値時間“θt2”以下の場合は、採用頻度として「５回に１回」が定められている。また、経過時間“ｔ”が第２の閾値時間“θt2”超、第３の閾値時間“θt3”以下の場合は、採用頻度として「１０回に１回」が定められており、経過時間“ｔ”が第３の閾値時間“θt3”超の場合は、採用頻度として「採用しない」が定められている。処理部１０は、このテーブルに従って、第１の方式の採用頻度を設定する。
　なお、第１の閾値時間“θt1”～第３の閾値時間“θt3”には、適宜適切な値を選択・設定しておくことができる。例えば、位置算出を開始してから「１分」が経過した後は、ＧＰＳ計測結果を切り離してＧＰＳに依存せずにカップリング処理を行うように、「θt1＝２０秒、θt2＝４０秒、θt3＝６０秒」といった値を設定しておくことができる。
　図１３は、移動開始後経過時間又はＧＰＳ採用後経過時間に基づき第１の方式の採用頻度を定めた第２の採用頻度設定テーブルのテーブル構成を示す図である。第２の採用頻度設定テーブルには、移動開始後経過時間又はＧＰＳ採用後経過時間と、第１の方式の採用頻度とが対応付けて記憶されている。移動開始後経過時間が長くなるほど、また、ＧＰＳ採用後経過時間が長くなるほど、カップリング処理の演算精度は低くなる傾向がある。そこで、これらの経過時間が長くなるほど、ＧＰＳ計測結果のＩＮＳ計測結果に対する影響度合を高くするために、より高い頻度を採用頻度として設定すると好適である。
　例えば、図１３のテーブルでは、経過時間“ｔ”が第１の閾値時間“φt1”以下の場合は、採用頻度として「採用しない」が定められており、経過時間“ｔ”が第１の閾値時間 “φt1”超、第２の閾値時間“φt2”以下の場合は、採用頻度として「２０回に１回」が定められている。また、経過時間“ｔ”が第２の閾値時間“φt2”超、第３の閾値時間“φt3”以下の場合は、採用頻度として「１０回に１回」が定められており、経過時間“ｔ”が第３の閾値時間“φt3”超の場合は、採用頻度として「毎回」が定められている。処理部１０は、このテーブルに従って、第１の方式の採用頻度を設定する。
　この場合も、第１の閾値時間“φt1”～第３の閾値時間“φt3”には、適宜適切な値を選択・設定しておくことができる。例えば、自動車が頻繁に移動／停止を繰り返すことを想定して、「φt1＝１分、φt2＝２分、φt3＝３分」といった値を設定しておくことができる。
　なお、図示は省略するが、ＧＰＳ／ＩＮＳ計測結果の乖離の程度に基づいて第１の方式の採用頻度を設定することも可能である。この場合は、例えば、ＧＰＳ／ＩＮＳ計測結果の乖離の程度が大きいほど、ＧＰＳ計測結果のＩＮＳ計測結果に対する影響度合を高くするために、より高い頻度を採用頻度として設定すると好適である。
　３－４．処理主体
　上記の実施例では、電子機器の処理部１０が、ＧＰＳユニット３Ａから取得したＧＰＳメジャメント情報５０５を用いてＧＰＳ演算処理を行うこととして説明した。また、処理部１０が、ＩＮＳユニット５Ａから取得したＩＮＳメジャメント情報５０７を用いてＩＮＳ演算処理を行うこととして説明した。つまり、ＧＰＳ演算処理、ＩＮＳ演算処理及びカップリング処理の実行主体が、全て電子機器の処理部１０であるものとして説明した。この構成を次のようにしてもよい。
　ＧＰＳユニット３Ａは、ＧＰＳメジャメント情報５０５を用いたＧＰＳ演算処理を行ってＧＰＳ演算結果５０９を求めて、処理部１０に出力する。また、ＩＮＳユニット５Ａは、ＩＮＳメジャメント情報５０７を用いたＩＮＳ演算処理を行ってＩＮＳ演算結果５１１を求めて、処理部１０に出力する。
　そして、処理部１０は、各ユニットから取得したＧＰＳ演算結果５０９とＩＮＳ演算結果５１１とのカップリング処理を実行する。つまり、この場合は、ＧＰＳ演算処理及びＩＮＳ演算処理の実行主体が、それぞれＧＰＳユニット３Ａ及びＩＮＳユニット５Ａとなり、カップリング処理（位置算出処理）の実行主体が、電子機器の処理部１０となる。
　３－５．電子機器
　上記の実施例では、四輪自動車に搭載するナビゲーション装置に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な電子機器はこれに限られるわけではない。例えば、二輪自動車に搭載するナビゲーション装置に適用してもよいし、携帯型ナビゲーション装置に適用することとしてもよい。
　また、ナビゲーション以外の用途の電子機器についても本発明を同様に適用可能であることは勿論である。例えば、携帯型電話機やパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）といった他の電子機器についても本発明を同様に適用して、当該電子機器の位置算出を実現することが可能である。
　１，１Ａ，１Ｂ　位置算出装置、　３Ａ　ＧＰＳユニット、　５Ａ　ＩＮＳユニット、　７　カップリング処理部、　７Ａ　カルマンフィルター処理部、　８　切替部、　９　信号捕捉支援情報演算部、　９Ａ　ドップラー周波数推定部、　１０　処理部、　２０　操作部、　３０　表示部、　４０　通信部、　５０　記憶部、　１００　カーナビゲーション装置、　１０００　ナビゲーションシステム。

Claims (8)

  1. 　衛星測位用ユニットの第１の計測結果と慣性測位用ユニットの第２の計測結果とを用いて位置算出処理を行うことと、
    　前記位置算出処理の結果を用いて、前記位置算出処理において不使用の衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定することと、
    　前記衛星測位用ユニットが前記ドップラー周波数を用いて前記不使用の衛星信号を捕捉することと、
    　を含む位置算出方法。
  2. 　前記衛星測位用ユニットは、可視衛星のうちの所与の条件を満たす衛星から受信した衛星信号を使用して計測を行うユニットであり、
    　前記推定することは、可視衛星のうちの前記所与の条件を満たさなかった衛星からの信号を受信する場合のドップラー周波数を推定することである、
    　請求項１に記載の位置算出方法。
  3. 　前記位置算出処理は、前記第１の計測結果と前記第２の計測結果とを用いて位置算出を行う第１の方式と、前記第２の計測結果を用いて位置算出を行う第２の方式とを切り替えて位置を算出する処理であり、
    　前記推定することは、前記第２の方式で位置算出が行われた場合に、前記位置算出処理の結果を用いて前記衛星測位用ユニットが衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定することである、
    　請求項１に記載の位置算出方法。
  4. 　前記位置算出処理において前記第１の方式を採用する頻度を変化させること、
    　を更に含む請求項３に記載の位置算出方法。
  5. 　前記位置算出処理は、（１）位置算出開始からの経過時間、（２）移動を開始してからの経過時間、（３）最後に前記第１の方式を適用してからの経過時間、のうちの何れかの経過時間に基づいて前記切り替えを行う、
    　請求項３に記載の位置算出方法。
  6. 　前記位置算出処理は、前記衛星測位用ユニットによって計測されるメジャメント情報を前記第１の計測結果として用いて位置を算出する処理である、
    　請求項１～５の何れか一項に記載の位置算出方法。
  7. 　前記位置算出処理は、前記第２の計測結果を入力とし、前記第１の計測結果を観測量とするカルマンフィルター処理である、
    　請求項１～６の何れか一項に記載の位置算出方法。
  8. 　衛星測位用ユニットの第１の計測結果と慣性測位用ユニットの第２の計測結果とを用いて位置算出処理を行う位置算出部と、
    　前記位置算出処理の結果を用いて、前記位置算出処理において不使用の衛星信号を捕捉する場合のドップラー周波数を推定する推定部と、
    　を備え、
    　前記衛星測位用ユニットが前記ドップラー周波数を用いて前記不使用の衛星信号を捕捉する、
    　位置算出装置。
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