WO2014129302A1 - 測位方法、測位プログラム、測位装置、移動端末、および移動体 - Google Patents

測位方法、測位プログラム、測位装置、移動端末、および移動体 Download PDF

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WO2014129302A1
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positioning data
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data
phase
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奈緒美 藤澤
千津 稲川
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古野電気株式会社
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S19/52—Determining velocity

Definitions

  • the present invention relates to a positioning device that calculates the position and speed of a moving body and a mobile terminal using a received GNSS signal.
  • the positioning result based on the carrier phase is better than the positioning result based on the code phase.
  • positioning is performed using a code phase
  • positioning is performed using a carrier phase (carrier phase).
  • the radio wave reception situation in which the positioning calculation can be realized practically and the positioning accuracy according to the radio wave reception situation do not necessarily coincide with the code phase and the carrier wave phase. Therefore, simply by using the radio wave reception status as a reference, the positioning result of the carrier phase may be worse than the positioning result of the code phase, and the optimal positioning calculation is not always performed.
  • the carrier wave phase is less likely to be locked and locked than the code phase, and the positioning calculation result may not be obtained continuously.
  • the positioning result based on the carrier phase and the positioning result based on the code phase are frequently switched. Therefore, there is a possibility that the positioning result cannot be obtained continuously by the same positioning method, and the positioning result cannot be obtained continuously and stably.
  • an object of the present invention is to provide a positioning method and a positioning device that can output an optimum positioning calculation result according to the purpose of use.
  • the positioning method of the present invention includes first and second positioning data calculation steps, an index calculation step, a selection condition setting step, and a positioning data selection step.
  • first positioning data is calculated from the carrier phase acquired by receiving the positioning signal.
  • the second positioning data calculation step calculates second positioning data of the same type as the first positioning data from the code phase acquired by receiving the positioning signal.
  • the index calculation step calculates an index related to the first positioning data from the tracking result of the carrier phase, and calculates an index related to the second positioning data from the tracking result of the code phase.
  • the positioning data selection step either the first positioning data or the second positioning data is selected as output positioning data based on the index regarding the first positioning data and the index regarding the second positioning data.
  • either the first positioning data or the second positioning data is selected in consideration of each reception status with respect to the carrier phase and the code phase, not simply the reception status of the positioning signal. Thereby, it is possible to select and output the optimum positioning data corresponding to the purpose of use that can be distinguished by the index.
  • the positioning method of the present invention further includes a selection condition setting step for setting the selection conditions for the output positioning data.
  • the positioning data selection step selects the first positioning data and the second positioning data based on the index regarding the first positioning data, the index regarding the second positioning data, and the selection condition.
  • This method allows selection and output of optimum positioning data corresponding to the purpose of use more accurately by setting selection conditions.
  • the positioning method, positioning program, and positioning device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • an example in which a GPS signal is used as a positioning signal is shown, but the positioning method, positioning program, and positioning device of the present embodiment can be applied to other GNSS signals.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a positioning method according to the first embodiment of the present invention.
  • a GPS signal is received to acquire a carrier phase and a code phase
  • a velocity v ⁇ is calculated from the carrier phase
  • a velocity v ⁇ is calculated from the code phase (S101).
  • the velocity v ⁇ based on the carrier phase corresponds to “first positioning data” of the present invention
  • the velocity v ⁇ based on the code phase corresponds to “second positioning data” of the present invention.
  • a GPS signal is received, and carrier phase acquisition and tracking are performed.
  • a known method is used as the carrier phase acquisition and tracking method and the code phase acquisition and tracking method.
  • the carrier wave phase is acquired from the tracking result of the carrier wave of the GPS signal capable of tracking the carrier wave phase.
  • the code phase is acquired from the code tracking result of the GPS signal that can be tracked by the code phase. Therefore, the GPS signal that can acquire the carrier phase may be different from the GPS signal that can acquire the code phase.
  • Such acquisition of the carrier phase is continuously executed at predetermined time intervals.
  • the velocity v ⁇ is calculated from the change amount of the carrier phase for the plurality of times.
  • the acquisition of the code phase is continuously executed at the same predetermined time interval as the acquisition of the carrier phase.
  • the velocity v ⁇ is calculated from the change amount of the code phase for the plurality of times.
  • the velocity v ⁇ based on the carrier phase and the velocity v ⁇ based on the code phase are calculated in parallel.
  • the selection condition is a condition serving as a reference for selecting either the speed v ⁇ or the speed v ⁇ , and is determined according to the purpose of use, more specifically, positioning accuracy (speed accuracy) or the output rate of positioning data.
  • the output rate of positioning data indicates how continuously positioning data (speed in this embodiment) can be acquired and output, or indicates the rate at which positioning data can be output per unit time. Therefore, for example, the longer the time that can be continuously acquired, the higher the output rate of positioning data. Further, the longer the time during which positioning data can be output per unit time, the higher the positioning data output rate. In the following description, the output rate of positioning data is simply referred to as “output rate”.
  • the carrier phase index is calculated from the carrier phase tracking result
  • the code phase index is calculated from the code phase tracking result (S103).
  • the index includes at least one of DOP and the number of satellites.
  • the index includes HDOP ⁇ for carrier phase and HDOP ⁇ for code phase.
  • the index includes the number of satellites for carrier phase N ⁇ and the number of satellites for code phase N ⁇ . At least one of the DOP and the number of satellites may be calculated, but both may be calculated.
  • the GPS signals that can be tracked may differ between the carrier phase and the code phase.
  • the carrier phase HDOP ⁇ and the code phase HDOP ⁇ may have different values.
  • the number of satellites for carrier phase N ⁇ and the number of satellites for code phase N ⁇ may be different.
  • the determination criterion set based on the selection condition is compared with the index. Then, the index is checked against the judgment standard, and either one of the velocity v ⁇ based on the carrier phase and the velocity v ⁇ based on the code phase is selected and output (S104). This selected and output speed corresponds to “output positioning data” of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the numerical value of the index and the speed error.
  • FIG. 2A is a graph showing the relationship between the carrier phase HDOP ⁇ and the code phase HDOP ⁇ , and the horizontal speed error ⁇ .
  • FIG. 2B is a graph showing the relationship between the number of satellites for carrier phase N ⁇ and the number of satellites for code phase N ⁇ , and the horizontal speed error ⁇ .
  • FIG. 2B assumes that the DOP is substantially the same when the number of satellites N ⁇ and N ⁇ is the same.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a speed selection step by DOP in the positioning method according to the first embodiment of the present invention.
  • the velocity v ⁇ based on the carrier phase is selected (S414).
  • the code phase speed v ⁇ is selected (S412).
  • the velocity v ⁇ with the code phase that is easy to capture and track with respect to the carrier phase is selected and output.
  • a higher accuracy rate is selected and output from the carrier phase phase velocity v ⁇ and the code phase velocity v ⁇ according to the HDOP at that time.
  • the horizontal velocity error ⁇ due to the carrier phase is abruptly and greatly increased.
  • the error of the velocity v ⁇ due to the carrier phase becomes larger than the error of the velocity v ⁇ due to the code phase regardless of the number of satellites N ⁇ for the carrier phase and the number of satellites N ⁇ for the code phase.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a speed selection step based on the number of satellites in the positioning method according to the first embodiment of the present invention.
  • N ⁇ the number of satellites N ⁇ from which the velocity v ⁇ based on the code phase can be calculated.
  • the number of satellites for carrier phase N ⁇ is compared with the threshold THn ⁇ .
  • the threshold THn ⁇ for the number of satellites is a range of the number of satellites in which the error of the velocity v ⁇ due to the carrier is larger than the error of the velocity v ⁇ due to the code phase, and the satellite where the error of the velocity v ⁇ due to the carrier is smaller than the error of the velocity v ⁇ due to the code phase.
  • the number of satellites at the boundary with the range of numbers is set. For example, in the example of FIG. 2B described above, the threshold value THn ⁇ is set to “5”.
  • the velocity v ⁇ based on the carrier phase is selected (S424).
  • the code phase velocity v ⁇ is selected (S422).
  • the velocity v ⁇ with the code phase that is easy to capture and track with respect to the carrier phase is selected and output.
  • the speed is selected based on the index obtained from carrier phase acquisition and tracking and the index obtained from code phase acquisition and tracking. This makes it possible to output a more appropriate speed according to the acquisition tracking situation of the code phase and the carrier phase than the method of switching the positioning method by simply referring to the reception situation of the GPS signal as in the prior art. it can.
  • the selection condition is set, and the speed is selected by comparing the judgment criterion based on the selection condition with the index. Thereby, it is possible to select and output an appropriate speed according to the selection condition.
  • Such a positioning method can be realized by, for example, programming and storing it in a storage medium and executing the program by an arithmetic processing device such as a computer. Moreover, it is realizable also with the positioning apparatus which consists of a structure shown next.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the positioning apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the positioning device 10 includes a capture tracking unit 20, a positioning data calculation unit 30, an index calculation unit 40, a selection condition setting unit 50, and a speed selection unit 60.
  • the acquisition tracking unit 20 includes a carrier acquisition tracking unit 21 and a code acquisition tracking unit 22.
  • the carrier acquisition tracking unit 21 and the code acquisition tracking unit 22 are connected to the antenna 101.
  • the positioning data calculation unit 30 includes a carrier phase velocity calculation unit 31 and a code phase velocity calculation unit 32.
  • the index calculation unit 40 includes a carrier index calculation unit 41 and a code index calculation unit 42.
  • An antenna 101 is connected to the positioning device 10.
  • the antenna 101 receives a GPS signal from each GPS satellite (positioning satellite) and outputs it to the positioning device 10.
  • Each GPS signal received by the antenna 101 is input to the carrier wave acquisition and tracking unit 21 and the code acquisition and tracking unit 22.
  • the carrier wave acquisition and tracking unit 21 acquires and tracks the carrier wave phase of each GPS signal.
  • the carrier acquisition and tracking unit 21 sequentially outputs the carrier phase that has been tracked at predetermined time intervals.
  • the carrier wave phase is output to the carrier wave phase velocity calculating unit 31 and the carrier wave index calculating unit 41.
  • the carrier acquisition / tracking unit 21 detects the satellite number tracking the carrier phase and outputs the satellite number to the carrier index calculation unit 41.
  • the code capture tracking unit 22 captures and tracks the code phase of each GPS signal.
  • the code acquisition / tracking unit 22 sequentially outputs the code phases that have been tracked at predetermined time intervals.
  • the code phase is output to the code phase speed calculation unit 32 and the code index calculation unit 42.
  • the carrier phase and the code phase are acquired at the same timing.
  • the code acquisition and tracking unit 22 detects the satellite number that is tracking the code phase, and outputs the satellite number to the code index calculation unit 42.
  • the carrier phase velocity calculation unit 31 calculates the carrier phase velocity v ⁇ from the amount of change in the carrier phase that is sequentially input.
  • the code phase velocity calculation unit 32 calculates the code phase velocity v ⁇ from the amount of code phase change that is sequentially input.
  • the carrier phase velocity v ⁇ and the code phase velocity v ⁇ are calculated at the same timing.
  • the carrier phase velocity v ⁇ and the code phase velocity v ⁇ are output to the velocity selector 60.
  • the index calculation unit 40 demodulates the navigation message from the code phase integration result.
  • the carrier index calculating unit 41 calculates the carrier phase HDOP ⁇ from the demodulated navigation message and the carrier phase tracking satellite number.
  • the code index calculation unit 42 calculates HDOP ⁇ of the code phase from the demodulated navigation message and the code number tracking satellite number.
  • the carrier index calculation unit 41 counts the number of satellite numbers input from the carrier acquisition and tracking unit 21 and calculates the number of satellites N ⁇ of the carrier phase.
  • the code index calculation unit 42 counts the number of satellite numbers input from the code acquisition / tracking unit 22 and calculates the number N ⁇ of code phase satellites.
  • the carrier index calculation unit 41 outputs an index related to the carrier including the carrier phase HDOP ⁇ or the number of satellites N ⁇ to the speed selection unit 30.
  • the code index calculation unit 42 outputs an index related to the code including the code phase HDOP ⁇ or the number of satellites N ⁇ to the speed selection unit 30. If DOP is used at the time of speed selection, it is not necessary to output the number of satellites. If the number of satellites is used, it is not necessary to output DOP.
  • the selection condition setting unit 50 sets selection conditions such as whether accuracy is priority or output rate priority. This selection condition may be stored in advance, or the selection condition setting unit 50 may include an operation input unit, and an operator or the like may select and input via the operation input unit. The selection condition setting unit 50 outputs the selection conditions to the speed selection unit 60.
  • the speed selection unit 60 calculates the carrier phase velocity v ⁇ from the index determination criteria based on the selection condition, the carrier-related index input from the index calculation unit 40, and the code-related index. And code phase velocity v ⁇ are selected and output. This selected and output speed corresponds to “output positioning data” of the present invention.
  • FIG. 6A is a flowchart showing a selection condition acceptance method in the positioning method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a table showing an example of the relationship between the usage environment and the selection condition (priority item).
  • the usage environment is received as a selection condition receiving method (S201).
  • the usage environment is set to a mobile body that is actually used by an operator or user, such as a marine navigation body or a flying body and a land mobile body.
  • Selection conditions are set for each use environment. For example, as shown in FIG. 6B, priority is given to accuracy priority in the case of a marine navigation vehicle or a flying vehicle, and priority is given to output rate priority of positioning data in the case of a land mobile vehicle.
  • the relationship between the use environment and the selection conditions shown in the present embodiment is an example.
  • a land mobile body traveling in an urban area a land mobile body traveling on a plain on a plain
  • the ocean More specific examples may be set, such as a marine navigation body that travels in the sea and a marine navigation body that travels in the strait.
  • the selection condition may be set as appropriate according to the environment.
  • a determination criterion is determined using the relationship shown in FIG. 6B (S202).
  • the positioning method of the present embodiment can be implemented as a positioning program in the same manner as the above-described embodiment, and can be realized in the form of a positioning device by executing the flow of the present embodiment with the selection condition setting unit 50.
  • the positioning device comprising the above-described embodiments can be applied to the following mobile terminals and mobile objects.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a main configuration of a mobile terminal including the positioning device according to the embodiment of the present invention.
  • a mobile phone for example, a mobile phone, a car navigation device, a PND, a camera, a clock, and the like, and includes a GPS antenna 101, a positioning device 10, and an application processing unit 120.
  • the antenna 101 is built in the mobile terminal 110, for example.
  • the antenna 101 is connected to the positioning device 10 and outputs the received GPS signal to the positioning device 10.
  • the positioning device 10 has the configuration shown in FIG. 5 described above, calculates the speed v ⁇ based on the carrier phase and the speed v ⁇ based on the code phase based on the GPS signal, and selects and outputs the speed according to the selection condition.
  • the positioning device 10 outputs the speed to the navigation support information generation unit 121.
  • the application processing unit 120 displays the own device speed and the own device position based on the speed output from the positioning device 10, and executes processing for use in navigation and the like.
  • FIG. 8 is a block diagram of a mobile body including the positioning device according to the embodiment of the present invention.
  • the moving body 120 includes an antenna 101, a positioning device 10, and a navigation support information generation unit 121.
  • the antenna 101 is installed at a predetermined position of the moving body 120, for example.
  • the antenna 101 is connected to the positioning device 10 and outputs the received GPS signal to the positioning device 10.
  • the positioning device 10 has the configuration shown in FIG. 5 described above, calculates the speed v ⁇ based on the carrier phase and the speed v ⁇ based on the code phase based on the GPS signal, and selects and outputs the speed according to the selection condition.
  • the positioning device 10 outputs the speed to the navigation support information generation unit 121.
  • the navigation support information generation unit 121 generates various navigation support information using the speed. For example, the navigation support information generation unit 121 displays the speed on a display screen monitored by an operator or user.
  • the velocity is calculated as the positioning data.
  • data that changes due to the movement of the moving body such as the position, acceleration, angular velocity, and turning angular velocity, may be calculated as the positioning data.

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Abstract

【課題】使用目的に応じて最適な測位演算結果を出力可能な測位装置を実現する。 【解決手段】測位装置１０は、捕捉追尾部２０、測位データ算出部３０、指標計算部４０、選択条件設定部５０、速度選択部６０を備える。捕捉追尾部２０は、搬送波位相とコード位相を算出する。測位データ算出部３０は、搬送波位相から速度ｖφを算出し、コード位相から速度ｖρを算出する。指標計算部４０は、搬送波位相が追尾できている衛星、コード位相が追尾できている衛星から、搬送波位相およびコード位相のそれぞれに対する衛星数もしくは搬送波位相およびコード位相のそれぞれに対するＨＤＯＰからなる指標を計算する。速度選択部６０は、選択条件設定部５０で設定された優先度や出力率に基づく選択基準と指標とから、速度ｖφと速度ｖρのいずれか一方を選択する。　

Description

測位方法、測位プログラム、測位装置、移動端末、および移動体
　本発明は、受信したＧＮＳＳ信号を用いて移動体や移動端末の位置や速度を算出する測位装置に関する。
　従来、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）信号を用いて、移動体や移動端末の位置や速度を算出する測位装置および測位方法が各種考案されている。特許文献１の測位方法では、ＧＮＳＳ信号であるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）信号の電波受信状況に基づいて、二種類の測位方法を切り替えて、測位を行っている。
　そして、電波受信状況が良好な場合、搬送波位相による測位結果がコード位相による測位結果よりも良いことは、既知である。例えば、特許文献１の測位方法における第１測位方法ではコード位相を用いて測位を行い、第２測位方法では搬送波位相（キャリア位相）を用いて測位を行う。
　特許文献１の測位方法では、搬送波位相による測位演算ができるか、電波受信状況が良好であれば、当該搬送波位相による測位演算結果を用いる。一方、搬送波位相による測位演算ができないか、電波受信状況が良好でなければ、コード位相による測位演算結果を行い、当該コード位相による測位演算結果を用いる。
特開２００５－１６９５５号公報
　しかしながら、上述の特許文献１の方法では、搬送波位相の測位結果が得られれば、コード位相の測位結果に関係なく、搬送波位相の測位結果を用いてしまう。
　ここで、現実的に測位演算が実現可能となる電波受信状況や、当該電波受信状況による測位精度は、コード位相と搬送波位相とで一致するとは限らない。したがって、単に電波受信状況を基準にしたというだけでは、搬送波位相の測位結果がコード位相の測位結果より精度が悪くなることもあり、最適な測位演算が行われているとは限らない。
　また、都市部等の遮蔽環境を有する環境では、搬送波位相はコード位相と比較して追尾ロックし難く、継続的に測位演算結果を得られない場合がある。このような場合、搬送波位相による測位結果とコード位相による測位結果が頻繁に切り替わるような状態となる。したがって、継続的に同一の測位方法で測位結果を得ることができず、測位結果を継続して安定に得ることができない可能性がある。
　したがって、本発明の目的は、使用目的に応じて最適な測位演算結果を出力可能な測位方法および測位装置を提供することにある。
　この発明の測位方法では、第１、第２測位データ算出工程、指標計算工程、選択条件設定工程、および、測位データ選択工程を有する。第１測位データ算出工程は、測位用信号を受信して取得した搬送波位相から第１測位データを算出する。第２測位データ算出工程は、測位用信号を受信して取得したコード位相から第１測位データと同種の第２測位データを算出する。指標計算工程は、搬送波位相の追尾結果から第１測位データに関する指標を計算し、コード位相の追尾結果から第２測位データに関する指標を計算する。測位データ選択工程は、第１測位データに関する指標と第２測位データに関する指標に基づいて、第１測位データおよび第２測位データのいずれかを出力測位データとして選択する。
　この方法では、単に測位用信号の受信状況ではなく、搬送波位相およびコード位相に対する各受信状況を加味して、第１測位データおよび第２測位データのいずれかが選択される。これにより、指標によって区別可能な使用目的に対応した最適な測位データを選択して出力できる。
　また、この発明の測位方法では、出力測位データの選択条件を設定する選択条件設定工程を更に有する。測位データ選択工程は、第１測位データに関する指標と第２測位データに関する指標と選択条件に基づいて、第１測位データと第２測位データとを選択する。
　この方法では、選択条件が設定されることで、使用目的にさらに正確に対応した最適な測位データを選択して出力できる。
　この発明によれば、使用目的に応じて最適な測位演算結果を安定して出力することができる。
本発明の第１の実施形態に係る測位方法を示すフローチャートである。 指標の数値と速度誤差との関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る測位方法におけるＤＯＰによる速度選択工程を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る測位方法における衛星数による速度選択工程を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る測位装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る測位方法における選択条件の受け付け方法を示すフローチャート、および、利用環境と選択条件（優先項目）との関係の一例を示す表である。 本発明の実施形態に係る測位装置を備える移動端末の主要構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る測位装置を備える移動体のブロック図である。
　本発明の第１の実施形態に係る測位方法、測位プログラムおよび測位装置について、図を参照して説明する。なお、本実施形態では、測位用信号としてＧＰＳ信号を用いる例を示すが、他のＧＮＳＳ信号であっても、本実施形態の測位方法、測位プログラム、測位装置を適用することができる。
　図１は本発明の第１の実施形態に係る測位方法を示すフローチャートである。本実施形態の測位方法では、ＧＰＳ信号を受信して搬送波位相およびコード位相を取得し、搬送波位相から速度ｖφを算出し、コード位相から速度ｖρを算出する（Ｓ１０１）。なお、この搬送波位相による速度ｖφが本発明の「第１測位データ」に相当し、コード位相による速度ｖρが本発明の「第２測位データ」に相当する。
　より具体的には、ＧＰＳ信号を受信して、搬送波位相の捕捉追尾とコード位相の捕捉追尾を行う。搬送波位相の捕捉追尾方法、およびコード位相の捕捉追尾方法は、既知の方法を用いる。
　この際、搬送波位相は、搬送波位相の追尾が実行可能なＧＰＳ信号の搬送波の追尾結果から取得する。また、コード位相は、コード位相の追尾が実行可能なＧＰＳ信号のコードの追尾結果から取得する。したがって、搬送波位相を取得できるＧＰＳ信号とコード位相を取得できるＧＰＳ信号とは異なることもある。
　このような搬送波位相の取得は、所定の時間間隔で連続的に実行される。複数時間の搬送波位相を取得すると、これら複数時間の搬送波位相の変化量から速度ｖφを算出する。同様に、コード位相の取得も、搬送波位相の取得と同じ所定の時間間隔で連続的に実行される。複数時間のコード位相を取得すると、これら複数時間のコード位相の変化量から速度ｖρを算出する。
　このように、本実施形態では、搬送波位相による速度ｖφと、コード位相による速度ｖρとが平行して算出されている。
　このような速度ｖφ，ｖρの算出とは別に、選択条件を受け付ける（Ｓ１０２）。選択条件とは、速度ｖφと速度ｖρのいずれかを選択するための基準となる条件であり、使用目的、より具体的には測位精度（速度精度）や測位データの出力率によって決定される。測位データの出力率とは、測位データ（本実施形態では速度）がどの程度連続して取得して出力できるかを示すもの、もしくは測位データが単位時間当たりどのぐらいの割合で出力できるかを示すものである、したがって、例えば連続的に取得できる時間が長いほど、測位データの出力率は高くなる。また、単位時間当たりで測位データを出力できる時間が長いほど、測位データの出力率は高くなる。なお、以下の説明では、測位データの出力率を、単に「出力率」と称する。
　そして、この選択条件に基づいて、搬送波位相の追尾結果によって得られる搬送波位相用の指標と、コード位相の追尾結果によって得られるコード位相用の指標とに対する判断基準が決定されている。
　選択条件が受け付けられると、搬送波位相の追尾結果から搬送波位相用の指標を算出し、コード位相の追尾結果からコード位相用の指標を算出する（Ｓ１０３）。指標は、ＤＯＰもしくは衛星数のいずれか一方を少なくとも含む。具体的には、例えば、指標は、搬送波位相用のＨＤＯＰφとコード位相用のＨＤＯＰρとからなる。また、指標は、搬送波位相用の衛星数Ｎφとコード位相用の衛星数Ｎρとからなる。ＤＯＰと衛星数は、少なくともいずれか一方を算出すればよいが、両方を算出してもよい。
　ここで、上述のように、搬送波位相とコード位相で追尾可能なＧＰＳ信号が異なることがある。この場合、搬送波位相用のＨＤＯＰφとコード位相用のＨＤＯＰρとは、異なる値となることがある。同様に、この場合、搬送波位相用の衛星数Ｎφとコード位相用の衛星数Ｎρとは、異なる数となることがある。
　次に、選択条件が決定し、指標を算出すると、選択条件に基づいて設定された判断基準と指標とを比較する。そして、指標を判断基準に照合して、搬送波位相による速度ｖφおよびコード位相による速度ｖρのいずれか一方を選択して、出力する（Ｓ１０４）。この選択されて出力される速度が、本発明の「出力測位データ」に相当する。
　次に、判断基準の具体的な決定方法と、具体的な速度の選択処理方法について説明する。図２は、指標の数値と速度誤差との関係を示すグラフである。図２（Ａ）は、搬送波位相用のＨＤＯＰφおよびコード位相用のＨＤＯＰρと、水平方向速度誤差σとの関係を示すグラフである。図２（Ｂ）は、搬送波位相用の衛星数Ｎφおよびコード位相用の衛星数Ｎρと、水平方向速度誤差σとの関係を示すグラフである。なお、図２（Ｂ）は、衛星数Ｎφ，Ｎρが同じ場合にはＤＯＰが略同じである場合を仮定している。
　（ｉ）指標としてＤＯＰを用いる場合　図２（Ａ）に示すように、搬送波位相用のＨＤＯＰφと、コード位相用のＨＤＯＰρとは、ＨＤＯＰが大きくなるほど、水平方向速度誤差σが大きくなる点という傾向では一致するが、誤差の大きさが異なる。図２（Ａ）に示すように、搬送波位相用のＨＤＯＰφが５．０の時の搬送波位相による速度ｖφの水平方向速度誤差σは、ＨＤＯＰρが１．０の時のコード位相による速度ｖρの水平方向速度誤差σよりも大きくなる。したがって、このような受信状況では、搬送波位相による速度ｖφよりも、コード位相による速度ｖρの方が高精度になる。
　このような関係を利用して、指標としてＤＯＰを用いる場合には、図３に示すフローにより、搬送波位相による速度ｖφかコード位相による速度ｖρのいずれかを選択する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る測位方法におけるＤＯＰによる速度選択工程を示すフローチャートである。
　まず、受け付けた選択条件から、精度優先であるか出力率優先であるかを判断する。精度優先でなければ、すなわち、出力率優先であれば（Ｓ４１１：ＮＯ）、ＤＯＰを比較することなく、コード位相による速度ｖρを選択する（Ｓ４１２）。
　精度優先であれば（Ｓ４１１：ＹＥＳ）、搬送波位相用のＨＤＯＰφとコード位相用のＨＤＯＰρとを比較する。
　搬送波位相用のＨＤＯＰφがコード位相用のＨＤＯＰρよりも小さければ（Ｓ４１３：ＹＥＳ）、搬送波位相による速度ｖφを選択する（Ｓ４１４）。
　搬送波位相用のＨＤＯＰφがコード位相用のＨＤＯＰρ以上であれば（Ｓ４１３：ＮＯ）、コード位相による速度ｖρを選択する（Ｓ４１２）。
　以上のような方法を用いることで、出力率優先の場合には、搬送波位相に対して捕捉追尾が容易なコード位相による速度ｖρが選択された出力される。また、精度優先の場合には、その時点でのＨＤＯＰに応じて、搬送波位相用による速度ｖφとコード位相による速度ｖρの内、精度が高い方の速度が選択されて出力される。
　（ｉｉ）指標として衛星数を用いる場合　図２（Ｂ）に示すように、搬送波位相用の衛星数Ｎφが５以上の場合には、搬送波位相用の衛星数Ｎφおよびコード位相用の衛星数Ｎρの個数に関係なく、搬送波位相による速度ｖφの誤差が、コード位相による速度ｖρの誤差よりも小さくなる。
　搬送波位相用の衛星数Ｎφが４以下の場合には、搬送波位相用による水平方向速度誤差σは急激且つ大幅に大きくなる。これにより、搬送波位相による速度ｖφの誤差は、搬送波位相用の衛星数Ｎφおよびコード位相用の衛星数Ｎρの個数に関係なく、コード位相による速度ｖρの誤差よりも大きくなる。
　このような関係を利用して、指標として衛星数を用いる場合には、図４に示すフローにより、搬送波位相による速度ｖφかコード位相による速度ｖρのいずれかを選択する。図４は、本発明の第１の実施形態に係る測位方法における衛星数による速度選択工程を示すフローチャートである。なお、図４では、少なくともコード位相による速度ｖρが算出できる衛星数Ｎρは存在するものとする。
　まず、受け付けた選択条件から、精度優先であるか出力率優先であるかを判断する。精度優先でなければ、すなわち、出力率優先であれば（Ｓ４２１：ＮＯ）、衛星数を比較することなく、コード位相による速度ｖρを選択する（Ｓ４２２）。
　精度優先であれば（Ｓ４２１：ＹＥＳ）、搬送波位相用の衛星数Ｎφと閾値ＴＨｎφとを比較する。衛星数に対する閾値ＴＨｎφは、搬送波による速度ｖφの誤差がコード位相による速度ｖρの誤差よりも大きくなる衛星数の範囲と、搬送波による速度ｖφの誤差がコード位相による速度ｖρの誤差よりも小さくなる衛星数の範囲との境界の衛星数に設定されている。例えば、上述の図２（Ｂ）の例であれば、閾値ＴＨｎφは「５」に設定されている。
　搬送波位相用の衛星数Ｎφが閾値ＴＨｎφ以上であれば（Ｓ４２３：ＹＥＳ）、搬送波位相による速度ｖφを選択する（Ｓ４２４）。
　搬送波位相用の衛星数Ｎφが閾値ＴＨｎφ未満であれば（Ｓ４２３：ＮＯ）、コード位相による速度ｖρを選択する（Ｓ４２２）。
　以上のような方法を用いることで、出力率優先の場合には、搬送波位相に対して捕捉追尾が容易なコード位相による速度ｖρが選択された出力される。また、精度優先の場合には、その時点での衛星数（特に搬送波位相用の衛星数Ｎφ）に応じて、搬送波位相用による速度ｖφと、コード位相による速度ｖρの内、精度が高い方の速度が選択されて出力される。
　以上のように、本実施形態の方法を用いれば、搬送波位相の捕捉追尾から得られる指標と、コード位相の捕捉追尾から得られる指標とに基づいて、速度が選択される。これにより、従来技術のように、単にＧＰＳ信号の受信状況だけを参照して測位方法を切り替える方法よりも、コード位相と搬送波位相の捕捉追尾状況に応じて、より適切な速度を出力することができる。
　さらに、選択条件を設定して、選択条件に基づく判断基準と指標とを比較して、速度が選択される。これにより、選択条件に応じた適切な速度を選択して出力することができる。
　このような測位方法は、例えば、プログラム化して記憶媒体に記憶しておき、コンピュータ等の演算処理デバイスで当該プログラムを実行することにより、実現することができる。また、次に示す構成からなる測位装置によっても実現することができる。
　図５は、本発明の第１の実施形態に係る測位装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、測位装置１０は、捕捉追尾部２０、測位データ算出部３０、指標計算部４０、選択条件設定部５０、および速度選択部６０を備える。捕捉追尾部２０は、搬送波捕捉追尾部２１およびコード捕捉追尾部２２を備える。搬送波捕捉追尾部２１およびコード捕捉追尾部２２は、アンテナ１０１に接続されている。測位データ算出部３０は、搬送波位相速度算出部３１およびコード位相速度算出部３２を備える。指標計算部４０は、搬送波指標計算部４１およびコード指標計算部４２を備える。
　測位装置１０には、アンテナ１０１が接続されている。アンテナ１０１は、各ＧＰＳ衛星（測位衛星）からのＧＰＳ信号を受信して、測位装置１０に出力する。
　搬送波捕捉追尾部２１およびコード捕捉追尾部２２には、アンテナ１０１で受信した各ＧＰＳ信号が入力される。
　搬送波捕捉追尾部２１は、各ＧＰＳ信号の搬送波位相を捕捉して追尾する。搬送波捕捉追尾部２１は、追尾できている搬送波位相を所定時間間隔で順次出力する。搬送波位相は、搬送波位相速度算出部３１および搬送波指標計算部４１に出力される。搬送波捕捉追尾部２１は、搬送波位相を追尾している衛星番号を検出し、当該衛星番号を搬送波指標計算部４１に出力する。
　コード捕捉追尾部２２は、各ＧＰＳ信号のコード位相を捕捉して追尾する。コード捕捉追尾部２２は、追尾できているコード位相を所定時間間隔で順次出力する。コード位相は、コード位相速度算出部３２およびコード指標計算部４２に出力される。搬送波位相とコード位相は、同じタイミングで取得される。コード捕捉追尾部２２は、コード位相を追尾している衛星番号を検出し、当該衛星番号をコード指標計算部４２に出力する。
　搬送波位相速度算出部３１は、順次入力される搬送波位相の変化量から搬送波位相速度ｖφを算出する。コード位相速度算出部３２は、順次入力されるコード位相の変化量からコード位相速度ｖρを算出する。搬送波位相速度ｖφとコード位相速度ｖρは、同じタイミングで算出される。搬送波位相速度ｖφとコード位相速度ｖρは、速度選択部６０に出力される。
　指標計算部４０は、コード位相の積算結果から航法メッセージを復調する。搬送波指標計算部４１は、復調した航法メッセージと搬送波位相追尾の衛星番号とから、搬送波位相のＨＤＯＰφを計算する。コード指標計算部４２は、復調した航法メッセージとコード位相追尾の衛星番号とから、コード位相のＨＤＯＰρを計算する。
　また、搬送波指標計算部４１は、搬送波捕捉追尾部２１から入力される衛星番号の個数をカウントし、搬送波位相の衛星数Ｎφを計算する。コード指標計算部４２は、コード捕捉追尾部２２から入力される衛星番号の個数をカウントし、コード位相の衛星数Ｎρを計算する。
　搬送波指標計算部４１は、搬送波位相のＨＤＯＰφまたは衛星数Ｎφを含む搬送波に関する指標を速度選択部３０に出力する。コード指標計算部４２は、コード位相のＨＤＯＰρまたは衛星数Ｎρを含むコードに関する指標を速度選択部３０に出力する。なお、速度選択時にＤＯＰを用いる場合には、衛星数を出力する必要はなく、衛星数を用いる場合にはＤＯＰを出力する必要はない。
　選択条件設定部５０は、精度優先であるか出力率優先あるか等の選択条件を設定する。この選択条件は、予め記憶されていてもよいし、選択条件設定部５０に操作入力部を備え、当該操作入力部を介してオペレータ等が選択入力してもよい。選択条件設定部５０は、選択条件を速度選択部６０に出力する。
　速度選択部６０は、上述の図３、図４に示すフローチャートにしたがって、選択条件に基づく指標の判断基準と、指標計算部４０から入力された搬送波に関する指標およびコードに関する指標から、搬送波位相速度ｖφとコード位相速度ｖρのいずれか一方を選択して出力する。この選択されて出力される速度が、本発明の「出力測位データ」に相当する。
　以上のような構成を用いることで、コード位相と搬送波位相の捕捉追尾状況に応じて、適切な速度を出力することができる。さらに、選択条件に応じた適切な速度を選択して出力することができる。
　次に、本発明の第２の実施形態係る測位方法、測位プログラムおよび測位装置について、図を参照して説明する。本実施形態の測位方法、測位プログラムおよび測位装置は、第１の実施形態の測位方法、測位プログラムおよび測位装置に対して、選択条件の受け付け方法が異なるものであり、他の方法は同じである。したがって、異なる箇所のみを説明する。図６（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る測位方法における選択条件の受け付け方法を示すフローチャートである。図６（Ｂ）は、利用環境と選択条件（優先項目）との関係の一例を示す表である。
　図６（Ａ）に示すように、本実施形態の方法では、選択条件の受け付け方法として、まず、利用環境を受け付ける（Ｓ２０１）。利用環境は、図６（Ｂ）に示すように、海洋航行体もしくは飛行体と、陸上移動体の二種類のように、オペレータやユーザが実際に利用する移動体を設定している。各利用環境には選択条件が設定されている。例えば、図６（Ｂ）に示すように、海洋航行体もしくは飛行体の場合には精度優先を選択条件とし、陸上移動体の場合には測位データの出力率優先を選択条件とする。
　なお、本実施形態に示す利用環境と選択条件との関係は一例であり、例えば、利用環境であれば、都市部を走行中の陸上移動体や平野の一本道を走行する陸上移動体、海洋を航走する海洋航行体や海峡を航走する海洋航行体等、より具体的な例を設定してもよい。また、選択条件も、移動体の走行する環境が予め分かっていれば、その環境に応じて適宜設定しておけばよい。
　利用環境が入力されると、上述の図６（Ｂ）に示す関係を用いて、判断基準を決定する（Ｓ２０２）。
　このような方法であっても、上述の第１の実施形態と同様に、選択条件に応じた適切な速度を選択して出力することができる。さらに、本実施形態では、測位データの出力率や精度等の具体的な判断基準が分かり難くても、オペレータやユーザが実際に利用している移動体を選択すればよい。したがって、オペレータやユーザに操作負荷をかけることなく、選択条件に応じた適切な速度を選択して出力することができる。
　本実施形態の測位方法は、上述の実施形態と同様に測位プログラム化でき、さらに、選択条件設定部５０で本実施形態のフローを実行することで、測位装置という形で実現することができる。
　上述の各実施形態からなる測位装置は、次に示す移動端末や移動体に適用することができる。
　図７は、本発明の実施形態に係る測位装置を備える移動端末の主要構成を示すブロック図である。
　図７に示すような移動端末１１０は、例えば携帯電話機、カーナビゲーション装置、ＰＮＤ、カメラ、時計等であり、ＧＰＳアンテナ１０１、測位装置１０、およびアプリケーション処理部１２０を備える。
　アンテナ１０１は、例えば、移動端末１１０に内蔵されている。アンテナ１０１は、測位装置１０に接続されており、受信したＧＰＳ信号を測位装置１０へ出力する。
　測位装置１０は、上述の図５に示す構成からなり、ＧＰＳ信号に基づいて搬送波位相による速度ｖφおよびコード位相による速度ｖρを算出し、選択条件に応じた速度を選択して出力する。測位装置１０は、速度を航行支援情報生成部１２１へ出力する。
　アプリケーション処理部１２０は、測位装置１０から出力された速度に基づいて、自装置速度や自装置位置を表示したり、ナビゲーション等に利用するための処理を実行する。
　このような構成とすることで、使用目的に応じて、最適な位置表示やナビゲーション等を、オペレータやユーザに提供することができる。
　図８は、本発明の実施形態に係る測位装置を備える移動体のブロック図である。
　移動体１２０は、アンテナ１０１と、測位装置１０と、航行支援情報生成部１２１と、を備える。
　アンテナ１０１は、例えば、移動体１２０の所定位置に設置されている。アンテナ１０１は、測位装置１０に接続されており、受信したＧＰＳ信号を測位装置１０へ出力する。
　測位装置１０は、上述の図５に示す構成からなり、ＧＰＳ信号に基づいて搬送波位相による速度ｖφおよびコード位相による速度ｖρを算出し、選択条件に応じた速度を選択して出力する。測位装置１０は、速度を航行支援情報生成部１２１へ出力する。
　航行支援情報生成部１２１は、速度を用いて、各種の航行支援情報を生成する。例えば、航行支援情報生成部１２１は、オペレータやユーザが監視する表示画面に速度を表示する。
　このような構成とすることで、使用目的に応じて、最適な航行支援情報を、オペレータやユーザに提供することができる。
　なお、上述の説明では、指標として、衛星数、ＨＤＯＰのいずれかを用いる例を示したが、衛星数とＨＤＯＰの両方を用いてもよい。
　また、上述の説明では、測位データとして速度を算出する例を示したが、位置や加速度、角速度、回頭角速度等、移動体の移動により変化するデータを測位データとして算出してもよい。
１０：測位装置、
２０：捕捉追尾部、
２１：搬送波捕捉追尾部、
２２：コード捕捉追尾部、
３０：測位データ算出部、
３１：搬送波位相速度算出部、
３２：コード位相速度算出部、
４０：指標計算部、
４１：搬送波指標計算部、
４２：コード指標計算部、
５０：選択条件設定部、
６０：速度選択部

Claims (12)

  1. 　測位用信号を受信して取得した搬送波位相から第１測位データを算出する第１測位データ算出工程と、
    　前記測位用信号を受信して取得したコード位相から前記第１測位データと同種の第２測位データを算出する第２測位データ算出工程と、
    　前記搬送波位相の追尾結果から前記第１測位データに関する指標を計算し、前記コード位相の追尾結果から前記第２測位データに関する指標を計算する指標計算工程と、
    　前記第１測位データに関する指標と前記第２測位データに関する指標に基づいて、前記第１測位データおよび前記第２測位データのいずれかを出力測位データとして選択する測位データ選択工程と、
    　を有する測位方法。
  2. 　請求項１に記載の測位方法であって、
    　前記出力測位データの選択条件を設定する選択条件設定工程を更に有し、
    　測位データ選択工程は、前記第１測位データに関する指標と前記第２測位データに関する指標と前記選択条件に基づいて、前記第１測位データおよび前記第２測位データのいずれかを選択する、測位方法。
  3. 　請求項２に記載の測位方法であって、
    　前記選択条件は、
    　前記第１測位データまたは前記第２測位データ精度または出力率を含む、測位方法。
  4. 　請求項２に記載の測位方法であって、
    　前記選択条件は、
    　当該測位方法が利用される環境に基づいて設定されている、測位方法。
  5. 　請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の測位方法であって、
    　前記指標は、ＤＯＰまたは追尾可能な衛星数を含む、測位方法。
  6. 　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の測位方法であって、
    　前記第１測位データは、搬送波位相によって算出される速度であり、
    　前記第２測位データは、コード位相による算出される速度である、測位方法。
  7. 　測位用信号から所定の測位データを算出する処理をコンピュータに実行させる測位プログラムであって、
    　前記コンピュータは、
    　前記測位用信号を受信して取得した搬送波位相から第１測位データを算出する第１測位データ算出処理と、
    　前記測位用信号を受信して取得したコード位相から前記第１測位データと同種の第２測位データを算出する第２測位データ算出処理と、
    　前記搬送波位相の追尾結果から前記第１測位データに関する指標を計算し、前記コード位相の追尾結果から前記第２測位データに関する指標を計算する指標計算処理と、
    　前記第１測位データに関する指標と前記第２測位データに関する指標に基づいて、前記第１測位データおよび前記第２測位データのいずれかを出力測位データとして選択する測位データ選択処理と、
    　を実行する、測位プログラム。
  8. 　請求項７に記載の測位プログラムであって、
    　前記コンピュータは、
    　前記出力測位データの選択条件を設定する選択条件設定処理を、前記測位データ選択処理の前に実行し、
    　前記測位データ選択処理では、前記第１測位データに関する指標と前記第２測位データに関する指標と前記選択条件に基づいて、前記第１測位データおよび前記第２測位データのいずれかを選択する、測位プログラム。
  9. 　測位用信号を受信して取得した搬送波位相から第１測位データを算出し、前記測位用信号を受信して取得したコード位相から前記第１測位データと同種の第２測位データを算出する測位データ算出部と、
    　前記搬送波位相の追尾結果から前記第１測位データに関する指標を計算し、前記コード位相の追尾結果から前記第２測位データに関する指標を計算する指標計算部と、
    　前記第１測位データに関する指標と前記第２測位データに関する指標に基づいて、前記第１測位データおよび前記第２測位データのいずれかを出力測位データとして選択する測位データ選択部と、
    　を備える測位装置。
  10. 　請求項９に記載の測位装置であって、
    　前記出力測位データの選択条件を設定する選択条件設定部を備え、
    　前記測位データ選択部は、前記第１測位データに関する指標と前記第２測位データに関する指標と前記選択条件に基づいて、前記第１測位データおよび前記第２測位データのいずれかを選択する、測位装置。
  11. 　請求項９または請求項１０に記載の測位装置と、
    　前記測位装置から出力される測位データを用いて、所定のアプリケーションを実行するアプリケーション処理部と、を備える移動端末。
  12. 　請求項９または請求項１０に記載の測位装置と、
    　前記測位装置から出力される測位データを用いて、航行支援情報を生成する航行支援情報生成部と、を備える移動体。
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