WO2016103934A1 - 測位信号受信装置 - Google Patents

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WO2016103934A1
WO2016103934A1 PCT/JP2015/081580 JP2015081580W WO2016103934A1 WO 2016103934 A1 WO2016103934 A1 WO 2016103934A1 JP 2015081580 W JP2015081580 W JP 2015081580W WO 2016103934 A1 WO2016103934 A1 WO 2016103934A1
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difference
positioning signal
unit
carrier phase
positioning
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PCT/JP2015/081580
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English (en)
French (fr)
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奈緒美 藤澤
戸田　裕行
明大 肥野
中村　拓
健史 長野
壮一郎 榎谷
匡 杉本
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Furuno Electric Co Ltd
Original Assignee
Furuno Electric Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • 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
    • G01S19/53—Determining attitude
    • G01S19/54—Determining attitude using carrier phase measurements; using long or short baseline interferometry

Definitions

  • the present invention relates to a positioning signal receiving device that is arranged on a moving body such as a ship, a flying body, or an automobile and that receives a positioning signal and performs positioning of the moving body.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a configuration for receiving a positioning signal from a GPS satellite and calculating the azimuth, position, and speed of the device.
  • the devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2 include two antennas. Each antenna receives a positioning signal from a GPS satellite.
  • the devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2 include a GPS data processing unit.
  • the GPS data processing unit calculates a single phase difference of the carrier wave phase from the positioning signal received by each antenna.
  • the GPS data processing unit performs positioning and azimuth calculation using a single phase difference.
  • the difference in analog delay amount is included in the single phase difference error. Therefore, when the analog delay amount occurs, the single phase difference error increases. For this reason, unless the analog delay amount is corrected, the calculation accuracy such as positioning deteriorates.
  • an object of the present invention is to calculate the difference between analog delay amounts generated in a plurality of receiving units.
  • the positioning signal receiving apparatus of the present invention includes a first antenna and a second antenna that receive a positioning signal, first and second receiving units, and an arithmetic unit.
  • the first receiving unit is connected to the first antenna and detects the first carrier phase of the positioning signal.
  • the second receiving unit is connected to the second antenna and detects the second carrier phase of the positioning signal.
  • the computing unit calculates a difference in analog delay amount between the first receiving unit and the second receiving unit using the difference between the first carrier phase and the second carrier phase.
  • This configuration utilizes the fact that the difference between the first carrier phase and the second carrier phase changes according to the difference in the analog delay amount between the first receiver and the second receiver. Therefore, the difference in the analog delay amount is calculated by using the difference between the first carrier phase and the second carrier phase and performing an operation based on this phase difference.
  • the positioning signal receiving apparatus of the present invention includes a switch for selectively connecting either the first antenna or the second antenna to the first receiving unit.
  • the calculation unit includes a delay difference calculation unit that calculates a difference in analog delay amount from the first carrier phase and the second carrier phase detected when the first receiver and the second receiver are connected to the second antenna by the switch. Prepare.
  • the first receiving unit is also connected to the second antenna.
  • the arithmetic unit calculates a difference in analog delay amount from the first carrier phase detected by the first receiver with respect to the positioning signal received by the second antenna and the second carrier phase detected by the second receiver. Is provided.
  • the calculation unit includes a single phase difference calculation unit and a delay amount determination unit.
  • the single phase difference calculation unit calculates a single phase difference between the first carrier phase and the second carrier phase for a plurality of different positioning signals.
  • the delay amount determination unit compares single phase differences for a plurality of positioning signals with each other, and determines an analog delay amount difference from the comparison result.
  • This configuration utilizes the fact that the single phase difference between the antennas changes in accordance with the difference in the analog delay amount between the first receiver and the second receiver even for a plurality of positioning signals. Therefore, by performing statistical processing on the single phase difference between the antennas for a plurality of positioning signals, the difference in the analog delay amount is calculated with high accuracy.
  • the carrier wave frequencies of a plurality of positioning signals are the same, so that the difference in the analog delay amount can be accurately calculated without correcting each single phase difference due to the difference in frequency.
  • the calculation unit includes a single phase difference calculation unit, a baseline vector storage unit, and a delay amount determination unit.
  • the single phase difference calculation unit calculates a single phase difference between the first carrier phase and the second carrier phase.
  • the baseline vector storage unit stores a baseline vector connecting the first antenna and the second antenna.
  • the delay amount determination unit calculates a single difference of the geometric distance from the baseline vector, includes a difference between the single difference of the geometric distance and the single phase difference in the observation vector, and determines the analog delay amount of the first reception unit and the second reception unit.
  • a difference in the analog delay amount is determined by using a filter operation including the difference in the state vector.
  • the difference in analog delay amount is calculated with high accuracy by using a single difference in geometric distance based on the baseline vector calculated by a method that is not affected by the analog delay amount.
  • the calculation unit includes a single phase difference calculation unit and an estimation unit.
  • the single phase difference calculation unit calculates a single phase difference between the first carrier phase and the second carrier phase at a plurality of times for the same positioning signal.
  • the estimation unit estimates an analog delay amount difference using a filter operation that includes an observation error of a single phase difference in an observation vector, and includes a difference in analog delay amount between the first receiving unit and the second receiving unit in a state vector. .
  • the calculation unit includes a single phase difference calculation unit, an estimation unit, and an integration processing unit.
  • the single phase difference calculation unit calculates a single phase difference between the first carrier phase and the second carrier phase at a plurality of times.
  • the estimation unit includes a difference between the single phase difference based on the positioning data corrected by the integrated processing unit and the single phase difference obtained by the single phase difference calculation unit in the observation vector, and the analog of the first reception unit and the second reception unit A difference in the delay amount and an error included in the output of the inertial sensor are estimated by using a filter operation including the error included in the output of the inertial sensor in the state vector.
  • the integration processing unit corrects the output from the inertial sensor using an error included in the output of the inertial sensor estimated by the estimation unit.
  • the difference in the analog delay amount is calculated with high accuracy by the filter operation for state estimation.
  • the present invention it is possible to calculate the difference in analog delay amount generated between a plurality of receiving units. Thereby, positioning using a single phase difference between antennas and calculation of an azimuth can be performed with high accuracy.
  • the block diagram which shows the structure of the positioning signal receiver which concerns on the 1st Embodiment of this invention The block diagram which shows the structure at the time of calculation of the analog delay difference of the positioning signal receiver which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • the flowchart which shows the process which determines the calculation timing of a correction value The flowchart which shows the process which determines the calculation timing of a correction value
  • the flowchart which shows the process which determines the calculation timing of a correction value The block diagram which shows the structure of the positioning signal receiver which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
  • the block diagram which shows the structure of the positioning signal receiver which concerns on the 8th Embodiment of this invention.
  • Flowchart of Analog Delay Difference Estimation Method According to Eighth Embodiment of the Invention Flowchart for calculating analog delay difference based on operating time Flow chart for calculating analog delay difference based on temperature Flow chart to calculate analog delay difference based on altitude Flowchart for calculating analog delay difference based on speed and rotation amount
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a positioning signal receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration at the time of calculating an analog delay difference of the positioning signal receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration at the time of relative positioning of the positioning signal receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving apparatus 10 includes antennas 100A and 100B, receiving units 11A and 11B, a calculation unit 20, a switch 30, and a clock generation unit 40.
  • the calculation unit 20 includes a positioning unit 21 and a delay difference calculation unit 22.
  • the antenna 100A is the “first antenna” of the present invention, and the antenna 100B is the “second antenna” of the present invention.
  • the receiver 11A is the “first receiver” of the present invention, and the receiver 11B is the “second receiver” of the present invention.
  • Antennas 100A and 100B receive positioning signals from positioning satellites SV.
  • the positioning signal is, for example, a GPS (Global Positioning System) signal. Note that the configuration of the present embodiment is applied even to a signal (GNSS signal) used in another GNSS (Global Navigation Satellite System).
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the clock signal is input from the clock generator 40 to the receivers 11A and 11B.
  • the receivers 11A and 11B are synchronized by this clock signal.
  • the receiving unit 11A is selectively connected to the antenna 100A and the antenna 100B by the switch 30.
  • the reception unit 11A is connected to the antenna 100B as shown in FIG. 2 when calculating the difference in analog delay amount (analog delay difference).
  • the receiver 11A is connected to the antenna 100A during relative positioning, as shown in FIG.
  • the receiving unit 11B is connected to the antenna 100B.
  • the reception unit 11A captures and tracks the positioning signal by performing correlation processing between the positioning signal received by the antenna 100A and the replica signal of the positioning signal.
  • the receiving unit 11A outputs the code demodulated by the correlation processing to the positioning unit 21.
  • the reception unit 11A captures and tracks the positioning signal by performing correlation processing between the positioning signal received by the antenna 100B and the replica signal of the positioning signal.
  • the receiving unit 11A detects the carrier phase of the positioning signal (corresponding to the “first carrier phase” of the present invention) by correlation processing, regardless of whether the receiving unit 11A is connected to either the antenna 100A or 100B. Output to the delay difference calculation unit 22. At this time, the receiving unit 11A associates the positioning satellite SV that is the transmission source of the positioning signal from which the carrier phase has been acquired, and outputs the carrier phase.
  • the receiving unit 11B captures and tracks the positioning signal by performing correlation processing between the positioning signal received by the antenna 100B and the replica signal of the positioning signal.
  • the receiving unit 11B outputs the code demodulated by the correlation processing to the positioning unit 21.
  • the receiving unit 11 ⁇ / b> B detects the carrier wave phase (the “second carrier wave phase” of the present invention) by correlation processing, and outputs it to the positioning unit 21 and the delay difference calculating unit 22. At this time, the receiving unit 11B associates the positioning satellite SV that is the transmission source of the positioning signal from which the carrier phase has been acquired, and outputs the carrier phase.
  • the positioning unit 21 demodulates the navigation message using the codes from the receiving units 11A and 11B.
  • the positioning unit 21 receives the carrier phase received by the antenna 100A and acquired by the receiving unit 11A (first carrier phase for relative positioning), and the carrier phase received by the antenna 100B and acquired by the receiving unit 11B (for relative positioning). Second carrier phase).
  • the positioning unit 21 combines the first carrier phase for relative positioning and the second carrier phase for relative positioning corresponding to the positioning signal from the positioning satellite SV based on the positioning satellite SV associated with the carrier phase.
  • the positioning unit 21 performs relative positioning using the combined first carrier phase for relative positioning and second carrier phase for relative positioning. Specifically, the positioning unit 21 calculates a single phase difference between antennas between a first carrier phase for relative positioning and a second carrier phase for relative positioning. The positioning unit 21 calculates a path difference that is a difference between the distance between the antenna 100A and the positioning satellite SV and the distance between the antenna 100B and the positioning satellite SV from the single phase difference between the antennas. The positioning unit 21 acquires the position of the positioning satellite SV from the demodulated navigation message. The positioning unit 21 calculates the positions of the antennas 100A and 100B from a known method using the code pseudo distance obtained by the correlation processing in the receiving units 11A and 11B.
  • the positioning unit 21 calculates a direction cosine vector for the path difference using the position of the positioning satellite SV and the positions of the antennas 100A and 100B.
  • the positioning unit 21 calculates the relative vectors of the antennas 100A and 100B from the path difference and the direction cosine vector.
  • the positioning unit 21 calculates a relative vector using three or more positioning satellites.
  • the positioning unit 21 calculates, from the relative vector, the positioning signal receiving device 10 in which the antennas 100A and 100B are arranged and the posture or orientation of the moving body in which the positioning signal receiving device 10 is mounted.
  • the positioning unit 21 uses the analog delay difference calculated by the delay difference calculating unit 22 in such relative positioning calculation.
  • the analog delay difference is a difference between a positioning signal transmission delay amount in the first receiving unit 11A and a positioning signal transmission delay amount in the second receiving unit 11B.
  • the delay difference calculator 22 receives the carrier phase (first carrier phase for delay difference calculation) received by the antenna 100B and received by the receiver 11A and the carrier phase (delay received by the antenna 100B and acquired by the receiver 11B). 2nd carrier wave phase for difference calculation).
  • the positioning signal that has acquired the first carrier phase for delay difference calculation and the positioning signal that has acquired the second carrier phase for delay difference calculation are the same positioning signal.
  • the delay difference calculation unit 22 calculates the analog delay difference ⁇ AD based on the following principle.
  • ⁇ 1 B is a carrier wave phase detected by the receiving unit 11A for the positioning signal of the positioning satellite SV.
  • ⁇ 2 B is a carrier phase detected by the receiving unit 11B for the positioning signal of the positioning satellite SV.
  • ⁇ 2 B is a geometric distance between the positioning satellite SV and the antenna 100B.
  • t u1 is a clock error of the receiving unit 11A
  • t u2 is a clock error of the receiving unit 11B.
  • T 2 B is a tropospheric delay when the positioning signal of the positioning satellite SV is received by the antenna 100B.
  • I 2 B is an ionospheric delay when the positioning signal of the positioning satellite SV is received by the antenna 100B.
  • e ⁇ B1 is a circuit delay amount of the carrier phase with respect to the receiving unit 11A.
  • e ⁇ B2 is a circuit delay amount of the carrier phase with respect to the receiving unit 11B.
  • the carrier phase ⁇ 1 B is expressed by the following (Equation 1).
  • ⁇ 2 B ⁇ 2 B + t u 2 + T 2 B + I 2 B + e ⁇ B 2 ⁇ (formula 2)
  • the carrier phase difference ⁇ 12 between the receiving units using the same antenna is expressed by the following (Expression 3) from (Expression 1) and (Expression 2).
  • the carrier phase difference ⁇ 12 is expressed by the following (formula 4).
  • the difference between the circuit delay (e ⁇ B1 -e ⁇ B2) has an electrical length between the receiving portion 11A and the antenna 100B, the difference .DELTA.e CH of the electrical length of the receiving portion 11B and the antenna 100B, the analog delay difference ⁇ AD And the addition.
  • ⁇ AD ⁇ 12 ⁇ e CH ⁇ (Formula 7)
  • the electrical length between the antenna 100B and the receiving unit 11A and the electrical length between the antenna 100B and the receiving unit 11B can be set to measured and desired values. Therefore, the difference ⁇ e CH is known.
  • the electrical length between the antenna 100B and the receiving unit 11A is preferably the same as the electrical length between the antenna 100B and the receiving unit 11B. In this case, the difference ⁇ e CH can be set to zero.
  • the carrier wave phases ⁇ 1 B and ⁇ 2 B are measured by the delay difference calculation unit 22 as described above, and the carrier wave phase difference ⁇ 12 can be obtained by observing the positioning signal.
  • the analog delay difference ⁇ AD is calculated by substituting the electrical length difference ⁇ e CH and the carrier phase difference ⁇ 12 of these known or observed paths into (Equation 7).
  • the analog delay difference ⁇ AD between the receiving units 11A and 11B can be calculated.
  • the delay difference calculation unit 22 outputs the analog delay difference ⁇ AD to the positioning unit 21.
  • the positioning unit 21 corrects the single phase difference between the antennas by the analog delay difference ⁇ AD from the delay difference calculation unit 22.
  • the positioning unit 21 performs a relative positioning calculation using the corrected single phase difference between the antennas. Thereby, the positioning part 21 can perform highly accurate relative positioning. Furthermore, the positioning unit 21 can perform relative positioning with higher accuracy by performing correction in consideration of the known electrical length difference ⁇ e CH of the path.
  • FIG. 4 is a flowchart of the analog delay difference calculation method and positioning method according to the first embodiment of the present invention.
  • step S101 the receiving units 11A and 11B are connected to the antenna 100B.
  • step S102 the positioning satellite tracked by the receiving unit 11A is matched with the positioning satellite tracked by the receiving unit 11B. If the positioning satellite tracked by the receiving unit 11A and the positioning satellite tracked by the receiving unit 11B are not the same (S102: NO), matching is repeated. If the positioning satellite tracked by the receiving unit 11A is the same as the positioning satellite tracked by the receiving unit 11B (S102: YES), the process proceeds to step S103.
  • step S103 by using the carrier phase detected by the receiving unit 11B has been detected by the receiver 11A carrier phase, it calculates a difference .DELTA..PHI 12 carrier phase between the receiving unit.
  • step S104 a difference (path difference) ⁇ e CH between the electrical length (path length) between the antenna 100B and the receiving unit 11A and the electrical length (path length) between the antenna 100B and the receiving unit 10B is acquired. .
  • step S105 the analog phase difference ⁇ AD is calculated by substituting the carrier phase difference ⁇ 12 between the receiving units and the path difference ⁇ e CH into (Equation 7). Using this analog delay difference ⁇ AD, a correction value for calculating relative positioning is set. At this time, it is better to include the path difference ⁇ e CH in the correction value.
  • step S106 the receiving unit 11A is connected to the antenna 100A, and the receiving unit 11B is connected to the antenna 100B.
  • the receiving unit 11A detects the carrier phase for the positioning signal received by the antenna 100A.
  • the receiving unit 11B detects the carrier phase for the positioning signal received by the antenna 100B.
  • the positioning unit 21 of the calculation unit 20 calculates a single phase difference between the antennas from the difference between the carrier wave phases.
  • step S107 relative positioning is performed using the single phase difference between the antennas corrected by the correction value.
  • the analog delay difference between the receiving units can be calculated, and high-accuracy relative positioning can be realized.
  • correction value need not be calculated at every timing of acquiring the carrier phase.
  • the correction value may be calculated according to the processing shown in FIGS. 5, 6, and 7 are flowcharts showing processing for determining the correction value calculation timing.
  • step S201 it is detected whether a correction value is stored in advance. If the correction value is stored in advance (S201: YES), the process proceeds to step S203. If no correction value is stored (S201: NO), the process proceeds to step S202.
  • step S202 the analog delay difference ⁇ AD is calculated by the above-described method, and a correction value is calculated.
  • step S203 relative positioning is performed using the stored correction value or the single phase difference between the antennas corrected by the correction value calculated this time.
  • the correction value including the analog delay difference ⁇ AD may be calculated only when the correction value immediately after the power is turned on or the like is not stored. Therefore, the overall processing load of the positioning signal receiving apparatus can be reduced.
  • step S301 it is detected whether or not it is a correction value calculation timing.
  • the calculation timing can be detected by a time that can be acquired from the positioning signal, a clock provided in the apparatus, or the like. If it is the calculation timing of the correction value (S301: YES), the process proceeds to step S302. If it is not the calculation timing of the correction value (S301: NO), the process proceeds to step S303.
  • step S302 a correction value is calculated using the method described above.
  • step S303 a relative difference is performed using the correction value calculated this time or the single phase difference between antennas corrected by the correction value already stored.
  • the correction value including the analog delay difference ⁇ AD may be calculated only at a preset time. Therefore, the overall processing load of the positioning signal receiving apparatus can be reduced.
  • step S401 it is detected whether the stored correction value is a normal value or an abnormal value.
  • a correction value abnormality detection method for example, a positioning signal of another positioning satellite different from the positioning satellite for calculating the single phase difference is received, and the carrier phase of the positioning signal from these two positioning satellites is received. Are detected by the receivers 11A and 11B, and a double phase difference is calculated. Further, the double phase difference is calculated using the single phase difference corrected by the correction value. The difference between these two double phase differences is calculated, and when the difference between the double phase differences is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that the correction value is equal to or greater.
  • the threshold value for abnormality determination can be set in advance by experiment or simulation.
  • step S401: YES If the correction value is abnormal (S401: YES), the process proceeds to step S402. If the correction value is normal (S401: NO), the process proceeds to step S403.
  • step S402 the correction value is calculated using the method described above.
  • step S403 a relative difference is performed using the correction value calculated this time or the single phase difference between antennas corrected by the correction value that has already been stored and determined to be normal.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a positioning signal receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving device 10A according to the second embodiment is different from the positioning signal receiving device 10 according to the first embodiment in that the receiving unit 11A is integrated with the arithmetic unit 20A. Note that the receiving unit 11B can also be integrated with the arithmetic unit 20A.
  • the components of the positioning signal receiving device 10A can be reduced.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a positioning signal receiving apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving device 10B according to the third embodiment is different from the positioning signal receiving device 10 according to the first embodiment in that the switch 30 is omitted.
  • the receiving unit 11A ′ is connected to the antennas 100A and 100B.
  • the reception unit 11A ′ switches between acquisition and tracking of the positioning signal received by the antenna 100A and acquisition and tracking of the positioning signal received by the antenna 100B by a software switch or the like.
  • the receiving unit 11A outputs, in association with the carrier phase, which antenna is the carrier phase of the positioning signal received by the antenna.
  • the switch 30 is omitted, and the components of the positioning signal receiving device 10B can be reduced. Further, by not passing through the switch 30, the electrical length between the antenna 100B and the receiving unit 10A ′ can be acquired more accurately.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a positioning signal receiving apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving device 10C according to the fourth embodiment is different from the positioning signal receiving device 10 according to the first embodiment in that the number of antennas, receiving units, and switches is increased.
  • the positioning signal receiving apparatus 10C includes three antennas 100A, 100B, 100C, three receiving units 11A, 11B, 11C, and two switches 30A, 30B.
  • the receiving unit 11A is selectively connected to the antennas 100A and 100B by the switch 30A.
  • the receiving unit 11C is selectively connected to the antennas 100B and 100C by the switch 30B.
  • the analog delay difference? AD 12 between the receiving portion 11A and the receiving part 11B.
  • the analog delay difference ⁇ AD 23 between the receiving unit 11B and the receiving unit 11C can be calculated.
  • the analog delay difference? AD 12 and the analog delay difference? AD 23 it is possible to calculate the analog delay difference? AD 13 between the receiving portion 11A and the receiving portion 11C.
  • the analog delay difference between the receiving units can be calculated as in the above-described embodiment, and high-accuracy relative positioning can be realized.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a positioning signal receiving apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving device 10D according to the fifth embodiment is different from the positioning signal receiving device 10 according to the first embodiment in the configuration of the delay difference calculation unit 22D.
  • the delay difference calculation unit 22D includes a single phase difference calculation unit 221 and a delay difference determination unit 222.
  • the single phase difference calculation unit 221 calculates a single phase difference between antennas from the carrier phase from the reception unit 11A and the carrier phase from the reception unit 11B. At this time, the single phase difference between the antennas includes the phase difference due to the arrangement position relationship of the antennas and the analog delay difference of the receiving unit.
  • the single phase difference calculation unit 221 calculates a single phase difference between antennas for each satellite. Note that the single phase difference calculation unit 221 may be omitted, and the single phase difference between antennas before correction calculated by the positioning unit 21 may be used.
  • the delay difference determination unit 222 calculates a correction value for relative positioning based on the analog delay difference based on the following principle.
  • the single phase difference calculated by the single phase difference calculator 221 is ⁇ Z 12 B
  • the integer part of the analog delay difference is ⁇ ADn 12 B
  • the decimal part of the analog delay difference is ⁇ ADf 12 B
  • the integer bias of the carrier phase is Assuming ⁇ N 12 B , the single phase difference ⁇ Z 12 B can be expressed by the following (formula 8).
  • ⁇ Z 12 B ⁇ ADn 12 B + ⁇ ADf 12 B + ⁇ N 12 B + ⁇ e ⁇ ⁇ (Formula 8) Incidentally, .DELTA.e [Phi is the observation error is negligible very small relative to other elements.
  • the relative positioning estimation calculation can be performed with high accuracy.
  • the delay difference determination unit 222 extracts the fractional part of the single phase difference between the antennas from the single phase difference calculation unit 221.
  • the delay difference determination unit 222 sets the decimal part to the analog delay difference.
  • the delay difference determination unit 222 sets the analog delay difference as a correction value for relative positioning calculation, and outputs the correction value to the positioning unit 21.
  • the delay difference determination unit 222 continuously acquires a single phase difference between antennas for a plurality of positioning satellites being tracked, and extracts a fractional part for each.
  • the delay difference determination unit 222 calculates the time average value of the decimal part.
  • the delay difference determination unit 222 sets a reference satellite from a plurality of positioning satellites being tracked.
  • the delay difference determination unit 222 calculates the difference between the decimal part of the reference satellite and the decimal part of another positioning satellite, and calculates the width of the difference between the decimal parts.
  • the delay difference determination unit 222 sets a correction value using the decimal part and the difference for each positioning satellite.
  • the delay difference determination unit 222 determines whether or not to use the correction value set this time for the relative positioning calculation based on the difference width of the decimal part.
  • the positioning unit 21 corrects the single phase difference using the correction value output from the delay difference determination unit 222, and estimates the azimuth and position using a known Kalman filter or the like.
  • FIG. 12 is a flowchart of an analog delay difference calculation method and a positioning method according to the fifth embodiment of the present invention.
  • step S501 a single phase difference between antennas is continuously acquired for each positioning satellite. This process is repeated until a single phase difference between the antennas can be acquired continuously over a predetermined time length (S501: NO, S511: NO). At this time, if the single phase difference between the antennas of the specified number of positioning satellites cannot be acquired continuously over a predetermined time (S501: YES), the process proceeds to step S521.
  • step S501 If the single phase difference between the antennas can be continuously acquired over the specified time length (S501: YES), the process proceeds to step S502.
  • step S502 the decimal part of the single phase difference between the antennas for each positioning satellite is extracted.
  • a reference satellite is set from a plurality of positioning satellites that are tracked, that is, a plurality of positioning satellites that have acquired a single phase difference between antennas.
  • step S504 the difference between the decimal part of the reference satellite and the decimal part of the positioning satellite other than the reference satellite is calculated.
  • step S505 a correction value is set for each positioning satellite using the decimal part and the difference.
  • step S506 the plurality of differences are compared to calculate the overall width of the difference.
  • step S507 it is detected whether or not the difference width is within a specified range. If the difference width is less than the threshold value THd (S507: YES), the process proceeds to step S508. If the difference width is equal to or greater than the threshold THd (S507: NO), the process proceeds to step S521.
  • step S508 an average value of correction values of all positioning satellites set in step S505 is calculated. Then, the average value is set to a correction value common to each positioning satellite.
  • step S521 it is determined that the current correction value setting is invalid.
  • the correction value can be set with higher accuracy by using the average value of the correction values of all positioning satellites.
  • FIG. 13 is a flowchart of a specific calculation method of the analog delay difference according to the fifth embodiment of the present invention.
  • step S551 the positioning satellite with the highest elevation angle is set as the reference satellite.
  • the elevation angle of each positioning satellite can be obtained from the demodulated navigation message.
  • step S552 the difference between the decimal part of each positioning satellite being tracked and the decimal part of the reference satellite is calculated.
  • step S553 the difference is compared with a reference value (0.5 in this embodiment). If the difference is 0.5 or more (S553: YES), the process proceeds to step S554. If the difference is less than 0.5 (S553: NO), the process proceeds to step S555. In step S554, (decimal part) -1 is set as the correction value. In step S555, if the difference is less than ⁇ 0.5 (S555: YES), the process proceeds to step S556. If the difference is ⁇ 0.5 or more (S555: NO), the process proceeds to step S557.
  • step S556 (decimal part) +1 is set as the correction value.
  • step S557 (decimal part) is set as a correction value as it is.
  • step S558 it is confirmed whether correction values have been calculated for all positioning satellites being tracked. If the correction value is not calculated even for one of the tracking positioning satellites (S558: NO), the above-described correction value calculation process is repeated. If correction values have been calculated for all positioning satellites, the correction value setting process is terminated, and the process proceeds to another process.
  • the correction value based on the analog delay difference can be accurately calculated.
  • a reference value for the decimal part is provided, and the decimal part is corrected by one of +1, 0 (substantially no correction) or ⁇ 1 based on the magnitude relationship with the reference value.
  • the correction value can be set with higher accuracy.
  • the correction values are unified for all positioning satellites that are being tracked. This utilizes the fact that the frequency of the carrier phase transmitted from each positioning satellite is the same in the case of GPS. By unifying correction values in this way, it becomes easy to store correction values.
  • FIG. 14 is a flowchart of an analog delay difference calculation method and a positioning method in a positioning system in which a carrier frequency differs for each positioning satellite.
  • step S561 the single phase difference between the antennas is acquired for each positioning satellite being tracked, and the time average value of the single phase difference between the antennas is calculated.
  • step S562 a positioning satellite that transmits a positioning signal having a frequency close to the center frequency of the positioning system among the tracking positioning satellites is set as a reference satellite.
  • step S563 the decimal part of the single phase difference between the antennas of the reference satellite is set as the reference correction value.
  • correction values of other positioning satellites are estimated using the reference correction value. Specifically, for example, the difference between the carrier frequency of the positioning signal of the reference satellite and the frequency of the positioning signal of the positioning satellite for estimating the correction value is calculated. Then, the correction value of the other positioning satellite is estimated by correcting the reference correction value using the difference. For this estimation, weighting may be performed according to the elevation angle or signal level of the positioning satellite.
  • step S565 it is verified whether or not the estimated correction value of each positioning satellite is valid. Specifically, switching to the relative positioning calculation state, it is determined that the estimated value is valid if the difference between the single phase difference corrected by the estimated value and the observed single phase difference is not greater than or equal to a predetermined threshold. To do.
  • step S565: YES If the estimated correction value is valid (S565: YES), the process proceeds to step S566. If the estimated correction value is not valid (S565: NO), the process proceeds to step S567.
  • step S566 the estimated correction value is adopted and used for relative positioning calculation as a correction value for each positioning satellite.
  • step S567 it is determined that the estimated correction value is invalid, and the correction value is set again.
  • an analog delay difference can be calculated even for a positioning system in which the carrier frequency differs for each positioning satellite, and highly accurate relative positioning can be realized.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a positioning signal receiving apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving device 10E according to the sixth embodiment is different from the positioning signal receiving device 10D according to the fifth embodiment in the configuration of the delay difference calculating unit 22E.
  • the delay difference calculation unit 22E of the positioning signal receiving apparatus 10E includes a single phase difference calculation unit 221, a delay difference determination unit 22E, and a baseline vector storage unit 223.
  • the configuration and processing of the single phase difference calculation unit 221 are the same as those of the positioning signal reception device 10D according to the fifth embodiment.
  • the baseline vector storage unit 223 stores a baseline vector between the antennas 100A and 100B calculated by the relative positioning performed previously.
  • the baseline vector is updated each time the relative positioning calculation is repeated, and stored in the baseline vector storage unit 223.
  • the delay difference determination unit 222E sets a correction value based on the analog delay difference according to the following principle.
  • a single phase difference calculated by the single phase difference calculation unit 221 is ⁇ Z 12 B
  • a single difference in geometric distance is ⁇ 12 B
  • an analog delay difference is ⁇ AD 12 B
  • an integer value bias is ⁇ Z 12 B
  • ⁇ N 12 B is the single difference
  • ⁇ e ⁇ is the single difference of the observation error.
  • ⁇ Z 12 B ( ⁇ 12 B + ⁇ AD 12 B ) / ⁇ B + ⁇ N 12 B + ⁇ e ⁇ ⁇ (Equation 9)
  • ⁇ B is the wavelength of the positioning signal.
  • ⁇ Z 12 B ⁇ e ( ⁇ ee + ⁇ AD 12 B ) / ⁇ B + ⁇ N 12 B + ⁇ e ⁇ -(Formula 10)
  • ⁇ ee is an estimation error of the single phase difference of the geometric distance.
  • Estimation error ⁇ ee and observation error ⁇ e singlet phase difference geometric distance ⁇ can be assumed to be sufficiently small. Under this condition, the remainder when the values on both sides are divided by the wavelength ⁇ B of the carrier phase can be regarded as a fractional part of the analog delay difference.
  • the single phase difference ⁇ Z 12 B on the left side is an observed value, and the estimated single phase difference of the geometric distance ⁇ e is a value that can be calculated from a known baseline vector. Therefore, the decimal part of the analog delay difference can be calculated by calculating the remainder when the left side of (Equation 10) is divided by the wavelength of the carrier phase.
  • the delay difference determination unit 222E acquires the single phase difference ⁇ Z 12 B from the single phase difference calculation unit 221.
  • the delay difference determination unit 222E reads the baseline vector from the baseline vector storage unit 223, estimates the single phase difference of the geometric distance, and calculates the estimated value ⁇ e.
  • the delay difference determination unit 222E subtracts the single phase difference ⁇ Z 12 B from the estimated single-difference value ⁇ e of the geometric distance, and divides the difference value by the wavelength ⁇ B of the carrier phase, thereby obtaining the decimal part of the analog delay difference.
  • the correction value is determined.
  • the delay difference determination unit 222E outputs this correction value to the positioning unit 21.
  • a filter operation such as a Kalman filter may be used to determine the analog delay difference.
  • the filter may be configured such that the difference value between the single phase difference ⁇ Z 12 B and the estimated single-difference value ⁇ e of the geometric distance is included in the observation vector, and the fractional part of the analog delay difference is included in the state vector.
  • FIG. 16 is a flowchart of an analog delay difference calculation method and positioning method according to the sixth embodiment of the present invention.
  • step S601 it is determined whether a baseline vector is stored. If the baseline vector is stored (S601: YES), the process proceeds to step S602. If the baseline vector is not stored (S601: NO), the baseline vector is acquired from the result of the relative positioning calculation using the method shown in the other embodiment.
  • step S602 the single-point difference ⁇ e of the geometric distance is estimated using the baseline vector.
  • step S603 the single phase difference (observation single difference) ⁇ Z 12 B of the positioning signal is calculated.
  • the antennas connected to the plurality of receiving units are the same.
  • step S604 a difference value between the single difference (observation single difference) ⁇ Z 12 B of the positioning signal carrier phase and the single difference ⁇ e of the geometric distance is calculated.
  • step S605 the remainder obtained by dividing the difference value by the carrier frequency ⁇ B is calculated as a correction value based on the analog delay difference.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a positioning signal receiving apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving device 10F includes antennas 100A and 100B, receiving units 11A and 11B, a calculating unit 20, and a clock generating unit 40.
  • the calculation unit 20 includes a phase difference change amount calculation unit 23 and an estimation unit 24.
  • the antenna 100A is the “first antenna” of the present invention
  • the antenna 100B is the “second antenna” of the present invention.
  • the antennas 100A and 100B receive positioning signals from the positioning satellite SV.
  • the receiving unit 11A is the “first receiving unit” of the present invention, and the receiving unit 11B is the “second receiving unit” of the present invention.
  • the receiving unit 11A is connected to the antenna 100A.
  • the receiving unit 11B is connected to the antenna 100B.
  • a clock signal is input from the clock generator 40 to the receivers 11A and 11B.
  • the receivers 11A and 11B are synchronized by this clock signal.
  • the receiving unit 11A captures and tracks the positioning signal by performing correlation processing between the positioning signal received by the antenna 100A and a replica signal of the positioning signal.
  • the receiving unit 11A outputs the code demodulated by the correlation processing to the estimating unit 24.
  • the receiving unit 11A detects the carrier phase of the positioning signal (the “first carrier phase” of the present invention) by correlation processing, and outputs it to the phase difference calculating unit 23 and the estimating unit 24. At this time, the receiving unit 11A associates the positioning satellite SV that is the transmission source of the positioning signal from which the carrier phase has been acquired, and outputs the carrier phase.
  • the receiving unit 11B captures and tracks the positioning signal by performing correlation processing between the positioning signal received by the antenna 100B and the replica signal of the positioning signal.
  • the receiving unit 11B outputs the code demodulated by the correlation processing to the estimating unit 24.
  • the receiving unit 11B detects the carrier phase of the positioning signal (the “second carrier phase” of the present invention) by correlation processing, and outputs it to the phase difference calculating unit 23 and the estimating unit 24.
  • the receiving unit 11B associates the positioning satellite SV that is the transmission source of the positioning signal from which the carrier phase has been acquired, and outputs the carrier phase.
  • the phase difference calculator 23 calculates the phase difference between the carrier phase output from the receiver 11A and the carrier phase output from the receiver 11B.
  • the phase difference calculation unit 23 refers to the positioning satellite SV associated with the carrier phase, and the phase difference (single phase difference between antennas) with respect to the positioning signal of the positioning satellite SV common to the carrier phase output from the receiving units 11A and 11B. ) Is calculated.
  • the phase difference calculation unit 23 calculates a single phase difference between antennas for a plurality of positioning satellites.
  • the phase difference calculation unit 23 outputs the single phase difference between the antennas to the estimation unit 24.
  • the estimation unit 24 sets a filter operation including the analog delay difference ⁇ AD between the reception unit 11A and the reception unit 11B in the state vector, and estimates the analog delay difference ⁇ AD.
  • a Kalman filter is used as the filter.
  • the state vector usually includes a position, a speed, and an attitude angle in addition to the analog delay amount ⁇ AD.
  • the observation vector of the Kalman filter includes a difference value between the single phase difference between antennas calculated from the previously estimated attitude angle and the single phase difference between antennas from the phase difference calculation unit 23.
  • the observation vector usually includes a position, velocity, and attitude angle obtained from a positioning result based on the code phase difference.
  • the analog delay difference ⁇ AD can be estimated. Thereby, the relative positioning using the single phase difference between the antennas can be reliably realized, and a highly accurate positioning result can be obtained.
  • FIG. 18 is a flowchart of an analog delay difference estimation method according to the seventh embodiment of the present invention.
  • step S701 a single phase difference between antennas is sequentially acquired over time.
  • step S702 a difference value (observation error of the single phase difference between antennas) between the single phase difference between antennas calculated in step S701 and the single phase difference between antennas based on the result of the previous filter calculation is calculated.
  • This difference value is set as an element of the observation vector of the filter operation.
  • step S703 the analog delay difference is set as an element of the state vector.
  • step S704 a filter operation in which the observation vector and the state vector are set in steps S702 and S703 is executed to estimate the analog delay difference.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a positioning signal receiving apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving device 10G according to the present embodiment is different from the positioning signal receiving device 10F according to the seventh embodiment in the configuration and processing of the arithmetic unit 20G.
  • the calculation unit 20G includes a phase difference calculation unit 23G, an estimation unit 24G, and an integration processing unit 25G.
  • the phase difference calculation unit 23G has the same configuration as the phase difference calculation unit 23F of the positioning signal reception device 10F according to the seventh embodiment, and executes the same processing.
  • the estimation unit 24G performs a filter operation.
  • a Kalman filter is used as the filter.
  • the state vector of this filter calculation includes the analog delay difference ⁇ AD between the receiving unit 11A and the receiving unit 11B and the correction value for the integration process.
  • the correction value for the integration process includes an estimated value of sensor error with respect to the output of the IMU sensor 50, a position correction value, a speed correction value, and a posture angle correction value.
  • the observation vector of the filter calculation is a difference value (single-to-antenna single-phase difference between the single-phase phase difference between the antennas output from the phase difference calculation unit 23G and the single-phase difference between antennas calculated from the attitude angle output from the integration processing unit 25G. Phase difference error). Further, the output value of the IMU sensor 50 is included in the observation vector of the filter calculation.
  • the estimation unit 24G executes this filter operation to estimate the analog delay difference ⁇ AD and the correction value for the integration process. By performing such processing, the analog delay difference ⁇ AD can be estimated.
  • the estimation unit 24G outputs the correction value for the integration process to the integration processing unit 25G.
  • the sensor output from the IMU sensor 50 is input to the integrated processing unit 25G.
  • Examples of the sensor output include acceleration and angular velocity.
  • the integrated processing unit 25G calculates the speed, position, and posture angle based on the sensor output. At this time, the integration processing unit 25G uses the correction value for the integration processing for calculating the speed, position, and posture angle. Thereby, a speed, a position, and an attitude angle can be calculated with high accuracy.
  • FIG. 20 is a flowchart of an analog delay difference estimation method according to the eighth embodiment of the present invention.
  • step S801 single phase differences between antennas are sequentially acquired over time.
  • step S802 the sensor output of the IMU sensor 50 is sequentially acquired.
  • step S803 a difference value (observation error of the single phase difference between the antennas) between the single phase difference between the antennas calculated in step S801 and the single phase difference between the antennas based on the result of the previous integration process is calculated.
  • This difference value is set as an element of the observation vector of the filter operation.
  • step S804 the analog delay difference is set as an element of the state vector.
  • step S805 a filter operation in which the observation vector and the state vector are set in steps S803 and S804 is executed to estimate the analog delay difference.
  • the calculation (including estimation) of the analog delay difference ⁇ AD may be executed at all timings (all epochs) at which the single phase difference between the antennas is calculated. You may go on.
  • FIG. 21 is a flowchart for calculating the analog delay difference based on the operating time.
  • step S911 the operation time is counted.
  • the operating time may be counted using a timepiece provided in the positioning signal receiving device or using a time that can be demodulated from the positioning signal.
  • step S912 the operating time is compared with the threshold time THh for calculating the analog delay difference. If the operation time does not satisfy the threshold time THh (S912: NO), the operation time is continuously counted. If the operating time reaches the threshold time THh (S912: YES), the process proceeds to step S913.
  • step S913 an analog delay difference ⁇ AD is calculated.
  • the analog delay difference ⁇ AD can be calculated with high accuracy even if the analog delay difference ⁇ AD changes due to a change with time of the receiving unit. Further, the processing load for calculating the analog delay difference ⁇ AD can be reduced as compared with the aspect of calculating the analog delay difference ⁇ AD for all epochs.
  • FIG. 22 is a flowchart for calculating an analog delay difference based on temperature.
  • step S921 the temperature is measured.
  • step S922 the amount of change in temperature is compared with an analog delay difference calculation threshold value TH ⁇ T. If the temperature change amount does not reach the threshold value TH ⁇ T (S922: NO), the temperature measurement is continued. If the temperature change amount reaches the threshold value TH ⁇ T (S922: YES), the process proceeds to step S923.
  • step S923 an analog delay difference ⁇ AD is calculated.
  • the analog delay difference ⁇ AD can be calculated with high accuracy even if the analog delay difference ⁇ AD changes due to a change in the temperature of the receiving unit.
  • FIG. 23 is a flowchart for calculating the analog delay difference based on the altitude.
  • step S931 the altitude is measured.
  • step S932 the amount of change in altitude and the threshold value TH ⁇ Ta for calculating the analog delay difference are compared. If the change amount of the altitude is less than the threshold value TH ⁇ Ta (S932: NO), the altitude measurement is continued. If the amount of change in altitude reaches the threshold value TH ⁇ Ta (S932: YES), the process proceeds to step S933.
  • step S933 an analog delay difference ⁇ AD is calculated.
  • the analog delay difference ⁇ AD can be calculated with high accuracy even if the analog delay difference ⁇ AD changes due to a change in the altitude of the receiving unit.
  • FIG. 24 is a flowchart for calculating the analog delay difference based on the speed and the rotation amount.
  • step S941 the speed is calculated.
  • the speed is calculated based on, for example, the change amount of the pseudo distance based on the code phase difference.
  • step S942 the azimuth is calculated.
  • the azimuth is calculated, for example, from the position and posture angle obtained from the result of independent positioning using the code phase difference.
  • step S943 the amount of change in speed is compared with the threshold THv for analog delay difference calculation. Also, the amount of change in azimuth and the threshold value TH ⁇ for analog delay difference calculation are compared. If the amount of change in speed is less than the threshold value THv, or if the amount of change in direction is less than the threshold value TH ⁇ (S943: NO), the calculation of the speed and direction is continued. If the speed change amount reaches the threshold value THv and the azimuth change amount (rotation amount) reaches the threshold value TH ⁇ (S943: YES), the process proceeds to step S944.
  • step S944 the elapsed time is measured. If the elapsed time does not reach the preset threshold time (S944: NO), the calculation of the speed and direction is continued. That is, the calculation of the speed and direction is continued in the period in which the change in speed and direction continues or in the period in which the speed and direction do not change for a short time. If the elapsed time has reached the threshold time (S944: YES), the process proceeds to step S945. That is, when it is detected that the change in speed and direction has not changed over a predetermined time, the process proceeds to step S945.
  • step S945 an analog delay difference ⁇ AD is calculated.

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Abstract

【課題】複数の受信部で生じるアナログ遅延量の差を算出する。 【解決手段】測位信号受信装置１０は、測位信号を受信するアンテナ１００Ａおよびアンテナ１００Ｂ、受信部１１Ａ，１１Ｂ、および演算部２０を備える。受信部１１Ａは、アンテナ１００Ａ，１００Ｂのいずれかに接続し、測位信号の第１搬送波位相を検出する。受信部１１Ｂは、アンテナ１００Ｂに接続し、測位信号の第２搬送波位相を検出する。演算部２０は、受信部１１Ａと受信部１１Ｂとがアンテナ１００Ｂに接続した態様における第１搬送波位相と第２搬送波位相との位相差を算出する。演算部２０は、この位相差（受信部間の位相差）を用いて、受信部１１Ａと受信部１１Ｂとのアナログ遅延量の差ΔＡＤを算出する。

Description

測位信号受信装置
　本発明は、船舶、飛行体、自動車等の移動体に配置され、測位信号を受信して移動体の測位等を行う測位信号受信装置に関する。
　特許文献１、特許文献２には、ＧＰＳ衛星からの測位信号を受信して、装置の方位、位置、速度を算出する構成が記載されている。特許文献１、特許文献２に記載の装置は、２基のアンテナを備える。各アンテナは、ＧＰＳ衛星からの測位信号を受信する。
　特許文献１、特許文献２に記載の装置は、ＧＰＳデータ処理部を備える。ＧＰＳデータ処理部は、各アンテナで受信した測位信号から搬送波位相の一重位相差を算出する。ＧＰＳデータ処理部は、一重位相差を用いて、測位、方位の算出を行っている。
特開２０１０－１９７３５３号公報 米国特許第６０６１６３１号明細書
　特許文献１に示すような一重位相差を用いて測位等を行う方法では、複数の受信部を用いることになる。しかしながら、各受信部のアナログ遅延量は、一般的に異なる。これにより、受信部間でアナログ遅延量の差が生じる。
　アナログ遅延量の差は、一重位相差の誤差に含まれる。したがって、アナログ遅延量が生じることによって、一重位相差の誤差は大きくなる。このため、アナログ遅延量を補正しなければ、測位等の算出精度は劣化してしまう。
　したがって、本発明の目的は、複数の受信部で生じるアナログ遅延量の差を算出することにある。
　この発明の測位信号受信装置は、測位信号を受信する第１アンテナおよび第２アンテナ、第１、第２受信部、および演算部を備える。第１受信部は、第１アンテナに接続し、測位信号の第１搬送波位相を検出する。第２受信部は、第２アンテナに接続し、測位信号の第２搬送波位相を検出する。演算部は、第１搬送波位相と第２搬送波位相との差を用いて、第１受信部と第２受信部とのアナログ遅延量の差を算出する。
　この構成では、第１搬送波位相と第２搬送波位相の差が第１受信部と第２受信部とのアナログ遅延量の差に応じて変化することを利用している。したがって、第１搬送波位相と第２搬送波位相の差を用い、この位相の差に基づく演算を行うことによって、アナログ遅延量の差が算出される。
　また、この発明の測位信号受信装置は、第１アンテナおよび第２アンテナのいずれかを第１受信部に選択的に接続するスイッチを備える。演算部は、スイッチによって第１受信部と第２受信部が第２アンテナに接続された際に検出する第１搬送波位相と第２搬送波位相からアナログ遅延量の差を算出する遅延差算出部を備える。
　この構成では、第１受信部と第２受信部に対して同じアンテナで受信した測位信号が入力される。したがって、第１受信部が接続するアンテナと第２受信部が接続するアンテナが異なる場合に生じるアンテナ間の位相差が、この構成では生じない。これにより、アナログ遅延量の差が、より精度良く算出される。
　また、この発明の測位信号受信装置では、第１受信部は第２アンテナにも接続されている。演算部は、第２アンテナで受信した測位信号に対する第１受信部が検出した第１搬送波位相と第２受信部が検出した第２搬送波位相とからアナログ遅延量の差を算出する遅延差算出部を備える。
　この構成では、第１受信部と第２受信部に対して同じアンテナで受信した測位信号が入力される。したがって、第１受信部が接続するアンテナと第２受信部が接続するアンテナが異なる場合に生じるアンテナ間の位相差が、この構成では生じない。これにより、アナログ遅延量の差が、より精度良く算出される。さらに、スイッチを用いないため、測位信号受信装置の構成要素を少なくすることができる。
　また、この発明の測位信号受信装置では、演算部は、一重位相差算出部および遅延量決定部を備える。一重位相差算出部は、第１搬送波位相と第２搬送波位相との一重位相差を、互いに異なる複数の測位信号について算出する。遅延量決定部は、複数の測位信号に対する一重位相差を互いに比較し、比較結果からアナログ遅延量の差を決定する。
　この構成では、複数の測位信号に対しても、アンテナ間の一重位相差が第１受信部と第２受信部とのアナログ遅延量の差に応じて変化することを利用している。したがって、複数の測位信号に対するアンテナ間の一重位相差に対して統計的な処理を行うことによって、アナログ遅延量の差が精度良く算出される。特に、ＧＰＳでは複数の測位信号の搬送波周波数は同じであるので、各一重位相差に対して周波数の違いによる補正を行わなくても、アナログ遅延量の差が精度良く算出される。
　また、この発明の測位信号受信装置では、演算部は、一重位相差算出部、基線ベクトル記憶部、および、遅延量決定部を備える。一重位相差算出部は、第１搬送波位相と第２搬送波位相との一重位相差を算出する。基線ベクトル記憶部は、第１アンテナと第２アンテナを結ぶ基線ベクトルを記憶する。遅延量決定部は、基線ベクトルから幾何距離の一重差を算出し、幾何距離の一重差と一重位相差との差分を観測ベクトルに含み、第１受信部と第２受信部のアナログ遅延量の差を状態ベクトルに含むフィルタ演算を用いて、アナログ遅延量の差を決定する。
　この構成では、アナログ遅延量の影響を受けない方法で算出された基線ベクトルによる幾何距離の一重差を用いることによって、アナログ遅延量の差が高精度に算出される。
　また、この発明の測位信号受信装置では、演算部は、一重位相差算出部および推定部を備える。一重位相差算出部は、第１搬送波位相と第２搬送波位相の一重位相差を同一の測位信号について複数の時刻で算出する。推定部は、一重位相差の観測誤差を観測ベクトルに含み、第１受信部と第２受信部のアナログ遅延量の差を状態ベクトルに含むフィルタ演算を用いて、アナログ遅延量の差を推定する。
　また、この発明の測位信号受信装置では、演算部は、一重位相差算出部、推定部、および、統合処理部を備える。一重位相差算出部は、第１搬送波位相と第２搬送波位相の一重位相差を複数の時刻で算出する。推定部は、統合処理部で補正された測位データに基づく一重位相差と一重位相差算出部によって得られる一重位相差との差分を観測ベクトルに含み、第１受信部と第２受信部のアナログ遅延量の差および慣性センサの出力に含まれる誤差を状態ベクトルに含むフィルタ演算を用いて、アナログ遅延量の差および慣性センサの出力に含まれる誤差を推定する。統合処理部は、推定部で推定された慣性センサの出力に含まれる誤差を用いて、慣性センサからの出力を補正する。
　これらの構成では、状態推定のフィルタ演算によって、アナログ遅延量の差が高精度に算出される。
　この発明によれば、複数の受信部間で生じるアナログ遅延量の差を算出できる。これにより、アンテナ間一重位相差を用いた測位や方位の算出を高精度に行うことができる。
本発明の第１の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る測位信号受信装置のアナログ遅延差の算出時の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る測位信号受信装置の相対測位時の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係るアナログ遅延差算出方法および測位方法のフローチャート 補正値の算出タイミングを決定する処理を示すフローチャート 補正値の算出タイミングを決定する処理を示すフローチャート 補正値の算出タイミングを決定する処理を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図 本発明の第３の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図 本発明の第４の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図 本発明の第５の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図 本発明の第５の実施形態に係るアナログ遅延差算出方法および測位方法のフローチャート 本発明の第５の実施形態に係るアナログ遅延差の具体的な算出方法のフローチャート 測位衛星毎に搬送波の周波数が異なる測位システムにおけるアナログ遅延差算出方法および測位方法のフローチャート 本発明の第６の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図 本発明の第６の実施形態に係るアナログ遅延差算出方法および測位方法のフローチャート 本発明の第７の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図 本発明の第７の実施形態に係るアナログ遅延差推定方法のフローチャート 本発明の第８の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図 本発明の第８の実施形態に係るアナログ遅延差の推定方法のフローチャート 稼働時間に基づいてアナログ遅延差を算出するフローチャート 温度に基づいてアナログ遅延差を算出するフローチャート 高度に基づいてアナログ遅延差を算出するフローチャート 速度、回動量に基づいてアナログ遅延差を算出するフローチャート
　本発明の第１の実施形態に係る測位信号受信装置について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る測位信号受信装置のアナログ遅延差の算出時の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る測位信号受信装置の相対測位時の構成を示すブロック図である。
　測位信号受信装置１０は、アンテナ１００Ａ，１００Ｂ、受信部１１Ａ，１１Ｂ、演算部２０、スイッチ３０、およびクロック発生部４０を備える。演算部２０は、測位部２１および遅延差算出部２２を備える。
　アンテナ１００Ａは本発明の「第１アンテナ」であり、アンテナ１００Ｂは本発明の「第２アンテナ」である。受信部１１Ａは本発明の「第１受信部」であり、受信部１１Ｂは本発明の「第２受信部」である。
　アンテナ１００Ａ，１００Ｂは、測位衛星ＳＶからの測位信号を受信する。測位信号は、例えばＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）信号である。なお、他のＧＮＳＳ（Ｇｒｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）で用いられる信号（ＧＮＳＳ信号）であっても、本実施形態の構成は適用される。
　受信部１１Ａ，１１Ｂには、クロック発生部４０からクロック信号が入力されている。受信部１１Ａ，１１Ｂは、このクロック信号によって同期されている。
　受信部１１Ａは、スイッチ３０によって、アンテナ１００Ａとアンテナ１００Ｂに対して選択的に接続されている。受信部１１Ａは、アナログ遅延量の差（アナログ遅延差）の算出時には、図２に示すように、アンテナ１００Ｂに接続されている。受信部１１Ａは、相対測位時には、図３に示すように、アンテナ１００Ａに接続されている。受信部１１Ｂは、アンテナ１００Ｂに接続されている。
　受信部１１Ａは、アンテナ１００Ａに接続されている態様では、アンテナ１００Ａで受信された測位信号と測位信号のレプリカ信号とを相関処理することによって、測位信号を捕捉、追尾する。受信部１１Ａは相関処理によって復調されたコードを測位部２１に出力する。
　受信部１１Ａは、アンテナ１００Ｂに接続されている態様では、アンテナ１００Ｂで受信された測位信号と測位信号のレプリカ信号とを相関処理することによって、測位信号を捕捉、追尾する。
　受信部１１Ａは、アンテナ１００Ａ，１００Ｂのいずれに接続される態様においても、相関処理によって測位信号の搬送波位相（本発明の「第１搬送波位相」である。）を検出して、測位部２１および遅延差算出部２２に出力する。この際、受信部１１Ａは、搬送波位相を取得した測位信号の送信元の測位衛星ＳＶを関連付けして、搬送波位相を出力する。
　受信部１１Ｂは、アンテナ１００Ｂで受信された測位信号と測位信号のレプリカ信号とを相関処理することによって、測位信号を捕捉、追尾する。受信部１１Ｂは相関処理によって復調されたコードを測位部２１に出力する。受信部１１Ｂは、相関処理によって搬送波位相（本発明の「第２搬送波位相」である。）を検出して、測位部２１および遅延差算出部２２に出力する。この際、受信部１１Ｂは、搬送波位相を取得した測位信号の送信元の測位衛星ＳＶを関連付けして、搬送波位相を出力する。
　測位部２１は、受信部１１Ａ，１１Ｂからのコードを用いて航法メッセージを復調する。測位部２１は、アンテナ１００Ａで受信して受信部１１Ａで取得した搬送波位相（相対測位用の第１搬送波位相）と、アンテナ１００Ｂで受信して受信部１１Ｂで取得した搬送波位相（相対測位用の第２搬送波位相）とを取得する。測位部２１は、搬送波位相に関連付けられた測位衛星ＳＶに基づいて、測位衛星ＳＶからの測位信号に対応する相対測位用の第１搬送波位相と相対測位用の第２搬送波位相とを組み合わせる。
　測位部２１は、組み合わせた相対測位用の第１搬送波位相と相対測位用の第２搬送波位相とを用いて、相対測位を実行する。具体的には、測位部２１は、相対測位用の第１搬送波位相と相対測位用の第２搬送波位相とのアンテナ間一重位相差を算出する。測位部２１は、アンテナ間一重位相差から、アンテナ１００Ａと測位衛星ＳＶとの距離と、アンテナ１００Ｂと測位衛星ＳＶとの距離との差である行路差を算出する。測位部２１は、復調された航法メッセージから測位衛星ＳＶの位置を取得する。測位部２１は、受信部１１Ａ，１１Ｂにおける相関処理によって得られたコード擬似距離を用いて既知の方法からアンテナ１００Ａ，１００Ｂの位置を算出する。測位部２１は、測位衛星ＳＶの位置とアンテナ１００Ａ，１００Ｂの位置を用いて、行路差に対する方向余弦ベクトルを算出する。測位部２１は、行路差と方向余弦ベクトルとからアンテナ１００Ａ，１００Ｂの相対ベクトルを算出する。測位部２１は、相対ベクトルを、３個以上の測位衛星を用いて算出する。測位部２１は、相対ベクトルから、アンテナ１００Ａ，１００Ｂが配置される測位信号受信装置１０および当該測位信号受信装置１０が搭載される移動体の姿勢または方位を算出する。
　測位部２１は、このような相対測位の演算において、遅延差算出部２２によって算出されたアナログ遅延差を用いる。アナログ遅延差とは、第１受信部１１Ａ内での測位信号の伝送遅延量と、第２受信部１１Ｂ内での測位信号の伝送遅延量との差である。
　遅延差算出部２２は、アンテナ１００Ｂで受信して受信部１１Ａで取得した搬送波位相（遅延差算出用の第１搬送波位相）と、アンテナ１００Ｂで受信して受信部１１Ｂで取得した搬送波位相（遅延差算出用の第２搬送波位相）とを取得する。遅延差算出用の第１搬送波位相を取得した測位信号と遅延差算出用の第２搬送波位相を取得した測位信号は同じ測位信号である。
　遅延差算出部２２は、次の原理によってアナログ遅延差ΔＡＤを算出する。
　Φ１ Ｂは、測位衛星ＳＶの測位信号に対する受信部１１Ａで検出した搬送波位相である。Φ２ Ｂは、測位衛星ＳＶの測位信号に対する受信部１１Ｂで検出した搬送波位相である。ρ２ Ｂは、測位衛星ＳＶとアンテナ１００Ｂとの幾何学距離である。ｔｕ１は、受信部１１Ａのクロック誤差であり、ｔｕ２は、受信部１１Ｂのクロック誤差である。Ｔ２ Ｂは、測位衛星ＳＶの測位信号をアンテナ１００Ｂで受信する際の対流圏遅延である。Ｉ２ Ｂは、測位衛星ＳＶの測位信号をアンテナ１００Ｂで受信する際の電離層遅延である。
　ｅΦＢ１は、受信部１１Ａに対する搬送波位相の回路遅延量である。ｅΦＢ２は、受信部１１Ｂに対する搬送波位相の回路遅延量である。
　受信部１１Ａがアンテナ１００Ｂに接続している時、搬送波位相Φ１ Ｂは、次の（式１）で表される。
　Φ１ Ｂ＝ρ２ Ｂ＋ｔｕ１＋Ｔ２ Ｂ＋Ｉ２ Ｂ＋ｅΦＢ１　　　　－（式１）
　搬送波位相Φ２ Ｂは、次の（式２）で表される。
　Φ２ Ｂ＝ρ２ Ｂ＋ｔｕ２＋Ｔ２ Ｂ＋Ｉ２ Ｂ＋ｅΦＢ２　　　　－（式２）
　同一アンテナを用いた受信部間での搬送波位相の差ΔΦ１２は、（式１）、（式２）から次の（式３）で表される。
　ΔΦ１２＝Φ１ Ｂ－Φ２ Ｂ＝（ｔｕ１－ｔｕ２）＋（ｅΦＢ１－ｅΦＢ２）　　　　－（式３）
　受信部１１Ａ，１１Ｂは同期されているので、（ｔｕ１－ｔｕ２）＝０である。
　したがって、搬送波位相の差ΔΦ１２は、次の（式４）で表される。
　ΔΦ１２＝Φ１ Ｂ－Φ２ Ｂ＝（ｅΦＢ１－ｅΦＢ２）　　　　－（式４）
　ここで、回路遅延量の差（ｅΦＢ１－ｅΦＢ２）は、アンテナ１００Ｂと受信部１１Ａとの電気長と、アンテナ１００Ｂと受信部１１Ｂとの電気長との差ΔｅＣＨと、アナログ遅延差ΔＡＤとの加算である。
　（ｅΦＢ１－ｅΦＢ２）＝ΔｅＣＨ＋ΔＡＤ　　　　－（式５）
　したがって、搬送波位相の差ΔΦ１２は、次の（式６）で表される。
　ΔΦ１２＝Φ１ Ｂ－Φ２ Ｂ＝ΔｅＣＨ＋ΔＡＤ　　　　－（式６）
　この（式６）を変形すると、アナログ遅延差ΔＡＤは、次の（式７）で表される。
　ΔＡＤ＝ΔΦ１２－ΔｅＣＨ　　　　－（式７）
　アンテナ１００Ｂと受信部１１Ａとの電気長とアンテナ１００Ｂと受信部１１Ｂとの電気長は、測定および所望値に設定することができる。したがって、差ΔｅＣＨは既知である。なお、アンテナ１００Ｂと受信部１１Ａとの間の電気長と、アンテナ１００Ｂと受信部１１Ｂとの間の電気長と同じであることが好ましい。この場合、差ΔｅＣＨを０にすることができる。
　また、搬送波位相Φ１ Ｂ，Φ２ Ｂは、上述のように遅延差算出部２２において測定されており、搬送波位相の差ΔΦ１２は測位信号の観測によって取得できる。
　これら既知または観測によって得られる経路の電気長の差ΔｅＣＨおよび搬送波位相の差ΔΦ１２を（式７）に代入することによって、アナログ遅延差ΔＡＤは算出される。
　このように、本実施形態の構成を用いることによって、受信部１１Ａ，１１Ｂ間のアナログ遅延差ΔＡＤを算出することができる。
　遅延差算出部２２は、アナログ遅延差ΔＡＤを測位部２１に出力する。測位部２１は、上述のように、遅延差算出部２２からのアナログ遅延差ΔＡＤによってアンテナ間一重位相差を補正する。測位部２１は、補正されたアンテナ間一重位相差を用いて相対測位の演算を行う。これにより、測位部２１は、高精度な相対測位を実行することができる。さらに、測位部２１は、既知である経路の電気長の差ΔｅＣＨを加味して補正を行うことによって、より高精度な相対測位を行うことができる。
　このようなアナログ遅延差の算出および測位演算は、プログラム化しておき、コンピュータ等の情報処理装置で実行することも可能である。図４は、本発明の第１の実施形態に係るアナログ遅延差算出方法および測位方法のフローチャートである。
　ステップＳ１０１では、受信部１１Ａ，１１Ｂをアンテナ１００Ｂに接続する。
　ステップＳ１０２では、受信部１１Ａで追尾している測位衛星と受信部１１Ｂで追尾している測位衛星とをマッチングする。受信部１１Ａで追尾している測位衛星と受信部１１Ｂで追尾している測位衛星とが同じでなければ（Ｓ１０２：ＮＯ）、マッチングを繰り返す。受信部１１Ａで追尾している測位衛星と受信部１１Ｂで追尾している測位衛星が同じであれば（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３の処理に移行する。
　ステップＳ１０３では、受信部１１Ａで検出した搬送波位相と受信部１１Ｂで検出した搬送波位相を用いて、受信部間における搬送波位相の差ΔΦ１２を算出する。
　ステップＳ１０４では、アンテナ１００Ｂと受信部１１Ａとの間の電気長（経路長）と、アンテナ１００Ｂと受信部１０Ｂとの間の電気長（経路長）との差（経路差）ΔｅＣＨを取得する。
　ステップＳ１０５では、受信部間の搬送波位相の差ΔΦ１２と経路差ΔｅＣＨとを（式７）に代入して、アナログ遅延差ΔＡＤを算出する。このアナログ遅延差ΔＡＤを用いて、相対測位の演算用の補正値に設定する。この際、補正値に経路差ΔｅＣＨを含むとよりよい。
　ステップＳ１０６では、受信部１１Ａをアンテナ１００Ａに接続し、受信部１１Ｂをアンテナ１００Ｂに接続する。この接続変更によって、受信部１１Ａでは、アンテナ１００Ａで受信した測位信号に対する搬送波位相を検出する。受信部１１Ｂでは、アンテナ１００Ｂで受信した測位信号に対する搬送波位相を検出する。演算部２０の測位部２１では、これらの搬送波位相の差から、アンテナ間一重位相差を算出する。
　ステップＳ１０７では、補正値によって補正されたアンテナ間一重位相差を用いて、相対測位を行う。
　このような方法を用いることによって、受信部間のアナログ遅延差を算出することができ、高精度な相対測位を実現することができる。
　なお、補正値の算出は、搬送波位相を取得する全てのタイミングで行う必要はない。例えば、次の図５、図６、図７に示す処理にしたがって補正値の算出を行ってもよい。図５、図６、図７は、補正値の算出タイミングを決定する処理を示すフローチャートである。
　（図５の方法）
　ステップＳ２０１では、補正値が予め記憶されているか否かを検出する。補正値が予め記憶されていれば（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ステップＳ２０３に移行する。補正値が記憶されていなければ（Ｓ２０１：ＮＯ）、ステップＳ２０２に移行する。
　ステップＳ２０２では、上述の方法によって、アナログ遅延差ΔＡＤを算出して、補正値を計算する。
　ステップＳ２０３では、記憶されている補正値または今回算出された補正値によって補正されたアンテナ間一重位相差を用いて相対測位を行う。
　この方法を用いることによって、電源投入直後等の補正値が記憶されていない時のみに、アナログ遅延差ΔＡＤを含む補正値を算出すればよい。したがって、測位信号受信装置の全体の処理負荷を軽減することができる。
　（図６の方法）
　ステップＳ３０１では、補正値の計算タイミングであるか否かを検出する。計算タイミングは、測位信号から取得できる時刻、装置内に備え付けられたクロック等によって検出できる。補正値の計算タイミングであれば（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ステップＳ３０２に移行する。補正値の計算タイミングでなければ（Ｓ３０１：ＮＯ）、ステップＳ３０３に移行する。
　ステップＳ３０２では、上述の方法を用いて補正値を計算する。
　ステップＳ３０３では、今回計算した補正値、または、既に記憶されている補正値によって補正されたアンテナ間一重位相差を用いて相対相違を行う。
　この方法を用いることによって、予め設定された時刻のみで、アナログ遅延差ΔＡＤを含む補正値を算出すればよい。したがって、測位信号受信装置の全体の処理負荷を軽減することができる。
　（図７の方法）
　ステップＳ４０１では、記憶されている補正値が正常値であるか異常値であるかを検出する。補正値の異常検出方法としては、例えば、一重位相差を算出する測位衛星とは別のもう１基の測位衛星の測位信号を受信して、これら２基の測位衛星からの測位信号の搬送波位相を受信部１１Ａ，１１Ｂで検出して、二重位相差を算出する。また、補正値によって補正した一重位相差を用いて二重位相差を算出する。これら二つの二重位相差の差を算出し、二重位相差の差が所定閾値以上であった場合、補正値が以上であると判定する。異常判定用の閾値は、実験またはシミュレーションによって予め設定することができる。
　補正値が異常であれば（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、ステップＳ４０２に移行する。補正値が正常であれば（Ｓ４０１：ＮＯ）、ステップＳ４０３に移行する。
　ステップＳ４０２では、上述の方法を用いて補正値を計算する。
　ステップＳ４０３では、今回計算した補正値、または、既に記憶されており正常と判定されている補正値によって補正されたアンテナ間一重位相差を用いて相対相違を行う。
　次に、本発明の第２の実施形態に係る測位信号受信装置について、図を参照して説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図である。
　第２の実施形態に係る測位信号受信装置１０Ａは、第１の実施形態に係る測位信号受信装置１０に対して、受信部１１Ａが演算部２０Ａに一体化された点で異なる。なお、受信部１１Ｂも演算部２０Ａに一体化することも可能である。
　このような構成とすることで、測位信号受信装置１０Ａの構成要素を少なくすることができる。
　次に、本発明の第３の実施形態に係る測位信号受信装置について、図を参照して説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図である。
　第３の実施形態に係る測位信号受信装置１０Ｂは、第１の実施形態に係る測位信号受信装置１０に対して、スイッチ３０が省略されている点で異なる。
　測位信号受信装置１０Ｂでは、受信部１１Ａ'は、アンテナ１００Ａ，１００Ｂに接続されている。受信部１１Ａ'は、例えばソフトウエアスイッチ等によって、アンテナ１００Ａで受信した測位信号の捕捉追尾と、アンテナ１００Ｂで受信した測位信号の捕捉追尾を切り替える。受信部１１Ａは、いずれのアンテナで受信した測位信号の搬送波位相であるかを、搬送波位相に関連付けして出力する。
　このような構成とすることで、スイッチ３０が省略され、測位信号受信装置１０Ｂの構成要素を少なくすることができる。また、スイッチ３０を介さないことによって、アンテナ１００Ｂと受信部１０Ａ'との電気長を、より精確に取得することができる。
　次に、本発明の第４の実施形態に係る測位信号受信装置について、図を参照して説明する。図１０は、本発明の第４の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図である。
　第４の実施形態に係る測位信号受信装置１０Ｃは、第１の実施形態に係る測位信号受信装置１０に対して、アンテナ、受信部、スイッチの個数が増加した点で異なる。
　測位信号受信装置１０Ｃは、３基のアンテナ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、３個の受信部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、２個のスイッチ３０Ａ，３０Ｂを備える。受信部１１Ａは、スイッチ３０Ａによって、アンテナ１００Ａ，１００Ｂに選択的に接続される。受信部１１Ｃは、スイッチ３０Ｂによって、アンテナ１００Ｂ，１００Ｃに選択的に接続される。
　スイッチ３０Ａによって受信部１１Ａをアンテナ１００Ｂに接続することで、受信部１１Ａと受信部１１Ｂとのアナログ遅延差ΔＡＤ１２を算出することができる。スイッチ３０Ｂによって受信部１１Ｃをアンテナ１００Ｂに接続することによって、受信部１１Ｂと受信部１１Ｃとのアナログ遅延差ΔＡＤ２３を算出することができる。アナログ遅延差ΔＡＤ１２とアナログ遅延差ΔＡＤ２３との差分を用いることで、受信部１１Ａと受信部１１Ｃとのアナログ遅延差ΔＡＤ１３を算出することができる。
　このようにアンテナおよび受信部が３個であっても、上述の実施形態と同様に、受信部間のアナログ遅延差を算出することができ、高精度な相対測位を実現することができる。
　次に、本発明の第５の実施形態に係る測位信号受信装置について、図を参照して説明する。図１１は、本発明の第５の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図である。
　第５の実施形態に係る測位信号受信装置１０Ｄは、遅延差算出部２２Ｄの構成が第１の実施形態に係る測位信号受信装置１０と異なる。
　遅延差算出部２２Ｄは、一重位相差算出部２２１、および遅延差決定部２２２を備える。
　一重位相差算出部２２１は、受信部１１Ａからの搬送波位相と受信部１１Ｂからの搬送波位相から、アンテナ間一重位相差を算出する。この時点では、このアンテナ間一重位相差は、アンテナの配置位置関係による位相差と受信部のアナログ遅延差を含む。一重位相差算出部２２１は、衛星毎にアンテナ間一重位相差を算出する。なお、一重位相差算出部２２１を省略して、測位部２１で算出される補正前のアンテナ間一重位相差を用いてもよい。
　遅延差決定部２２２は、次の原理に基づいてアナログ遅延差に基づく相対測位用の補正値を算出する。
　一重位相差算出部２２１で算出される一重位相差をΔΦＺ１２ Ｂとし、アナログ遅延差の整数部をΔＡＤｎ１２ Ｂとし、アナログ遅延差の小数部をΔＡＤｆ１２ Ｂとし、搬送波位相の整数値バイアスをΔＮ１２ Ｂとすると、一重位相差ΔΦＺ１２ Ｂは次の（式８）で表すことができる。
　ΔΦＺ１２ Ｂ＝ΔＡＤｎ１２ Ｂ＋ΔＡＤｆ１２ Ｂ＋ΔＮ１２ Ｂ＋ΔｅΦ　　　　－（式８）
　なお、ΔｅΦは観測誤差であり、他の要素に対して極小さく無視できるものとする。
　ここで、アナログ遅延差の整数部ΔＡＤｎ１２ Ｂと搬送波位相の整数値バイアスΔＮ１２ Ｂはともに整数であるので、新たな整数値バイアスΔＮ１２ Ｂ'＝ΔＡＤｎ１２ Ｂ＋ΔＮ１２ Ｂとして、推定演算に用いることができる。
　したがって、相対測位の推定演算用の補正値としては、アナログ遅延差の小数部ΔＡＤｆ１２ Ｂが分かれば、高精度の相対測位の推定演算を行うことができる。
　この原理を利用し、遅延差決定部２２２は、一重位相差算出部２２１からのアンテナ間一重位相差の小数部を抽出する。遅延差決定部２２２は、小数部をアナログ遅延差に設定する。遅延差決定部２２２は、アナログ遅延差を相対測位演算用の補正値に設定し、測位部２１に出力する。
　この際、遅延差決定部２２２は、追尾中の複数の測位衛星に対して、継続的にアンテナ間一重位相差を取得し、それぞれに小数部を抽出する。遅延差決定部２２２は、小数部の時間平均値を算出する。遅延差決定部２２２は、追尾中の複数の測位衛星から基準衛星を設定する。遅延差決定部２２２は、基準衛星の小数部と他の測位衛星の小数部との差を算出し、小数部の差の幅を算出する。遅延差決定部２２２は、測位衛星毎に小数部と差とを用いて、補正値を設定する。遅延差決定部２２２は、小数部の差の幅を基準にして、今回設定した補正値を、相対測位演算に採用するか否かを決定する。
　測位部２１は、遅延差決定部２２２から出力された補正値を用い、一重位相差を補正して、既知のカルマンフィルタ等によって方位、位置を推定する。
　このような構成であっても、上述の実施形態と同様に、高精度な相対測位を実現することができる。
　本実施形態に示したアナログ遅延差の算出および測位演算は、プログラム化しておき、コンピュータ等の情報処理装置で実行することも可能である。図１２は、本発明の第５の実施形態に係るアナログ遅延差算出方法および測位方法のフローチャートである。
　ステップＳ５０１では、測位衛星毎にアンテナ間一重位相差を継続的に取得する。この処理は、予め規定した時間長に亘って継続的にアンテナ間一重位相差を取得できるまで繰り返される（Ｓ５０１：ＮＯ，Ｓ５１１：ＮＯ）。この際、所定時間に亘って継続的に、規定数の測位衛星のアンテナ間一重位相差を取得できなければ（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、ステップＳ５２１に移行する。
　規定した時間長に亘って継続的にアンテナ間一重位相差が取得できれば（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、ステップＳ５０２に移行する。
　ステップＳ５０２では、各測位衛星に対するアンテナ間一重位相差の小数部を抽出する。
　ステップＳ５０３では、追尾している複数の測位衛星、すなわち、アンテナ間一重位相差を取得している複数の測位衛星から、基準衛星を設定する。
　ステップＳ５０４では、基準衛星の小数部と、基準衛星以外の測位衛星の小数部との差を算出する。
　ステップＳ５０５では、測位衛星毎に小数部と差とを用いて補正値を設定する。
　ステップＳ５０６では、複数の差を比較して差の全体の幅を算出する。
　ステップＳ５０７では、差の幅が規定範囲内であるか否かを検出する。差の幅が閾値ＴＨｄ未満であれば（Ｓ５０７：ＹＥＳ）、ステップＳ５０８に移行する。差の幅が閾値ＴＨｄ以上であれば（Ｓ５０７：ＮＯ）、ステップＳ５２１に移行する。
　ステップＳ５０８では、ステップＳ５０５で設定した全測位衛星の補正値の平均値を算出する。そして、平均値を、各測位衛星に共通の補正値に設定する。
　なお、ステップＳ５２１では、今回の補正値の設定は無効であると判定する。
　このような処理を行うことによって、アナログ遅延差に基づく相対測位演算用の補正値を算出することができる。さらに、ステップＳ５０８に示すように全測位衛星の補正値の平均値を用いることによって、より高精度に補正値を設定することができる。
　上述のステップＳ５０３，Ｓ５０４，Ｓ５０５は、より具体的に次の処理からなる。図１３は、本発明の第５の実施形態に係るアナログ遅延差の具体的な算出方法のフローチャートである。
　ステップＳ５５１では、最も仰角の高い測位衛星を基準衛星に設定する。各測位衛星の仰角は、復調した航法メッセージから得ることができる。
　ステップＳ５５２では、追尾中の各測位衛星の小数部と基準衛星の小数部との差を算出する。
　ステップＳ５５３，Ｓ５５４，Ｓ５５５，Ｓ５５６，Ｓ５５７では、差と基準値とを比較して、補正値を設定する。具体的には、ステップＳ５５３では、差を基準値（本実施形態では、０．５）と比較して、差が０．５以上であれば（Ｓ５５３：ＹＥＳ）、ステップＳ５５４に移行する。差が０．５未満であれば（Ｓ５５３：ＮＯ）、ステップＳ５５５に移行する。ステップＳ５５４では、（小数部）－１を補正値に設定する。ステップＳ５５５では、差が－０．５未満であれば（Ｓ５５５：ＹＥＳ）、ステップＳ５５６に移行する。差が－０．５以上であれば（Ｓ５５５：ＮＯ）、ステップＳ５５７に移行する。
　ステップＳ５５６では、（小数部）＋１を補正値に設定する。ステップＳ５５７では、（小数部）をそのまま補正値に設定する。
　ステップＳ５５８では、追尾中の全ての測位衛星に対して補正値を算出したか確認する。追尾中の測位衛星の一つでも補正値が算出されていなければ（Ｓ５５８：ＮＯ）、上述の補正値の算出処理を繰り返す。全ての測位衛星に対して補正値が算出されていれば、補正値の設定処理を終了し、他の処理に移行する。
　このような処理を行うことによって、アナログ遅延差に基づく補正値を精確に算出することができる。また、本実施形態構成を用いることによって、測位衛星毎に異なる整数値バイアスの影響を抑圧できる。具体的には、小数部に対する基準値を設けて、当該基準値との大小関係から小数部を、＋１，０（実質的には補正無し），－１のいずれかで補正する。この補正によって、アナログ遅延差の整数部が＋１または－１変化することによって生じる小数部の離散的で非線形な変化の影響を抑圧できる。したがって、補正値をより高精度に設定することができる。また、本実施形態の構成では、追尾中の測位衛星の全てに対して補正値を統一している。これは、ＧＰＳの場合、各測位衛星から送信される搬送波位相の周波数は同じであることを利用している。このように補正値を統一していることによって、補正値の記憶が容易になる。
　なお、他のＧＮＳＳで用いられる搬送波位相毎に周波数が異なる場合には、次の方法を用いればよい。図１４は、測位衛星毎に搬送波の周波数が異なる測位システムにおけるアナログ遅延差算出方法および測位方法のフローチャートである。
　ステップＳ５６１では、追尾中の測位衛星毎にアンテナ間一重位相差を取得して、アンテナ間一重位相差の時間平均値を算出する。
　ステップＳ５６２では、追尾中の測位衛星のうちで測位システムの中心周波数に近い周波数の測位信号を送信する測位衛星を基準衛星に設定する。
　ステップＳ５６３では、基準衛星のアンテナ間一重位相差の小数部を基準補正値に設定する。
　ステップＳ５６４では、基準補正値を用いて他の測位衛星の補正値を推定する。具体的には、例えば、基準衛星の測位信号の搬送波周波数と、補正値を推定する測位衛星の測位信号の周波数との差を算出する。そして、当該差を用いて基準補正値を補正することによって、他の測位衛星の補正値を推定する。この推定には、測位衛星の仰角や信号レベルに応じた重み付けを行ってもよい。
　ステップＳ５６５では、各測位衛星の補正値の推定値が妥当であるか否かを検定する。具体的には、相対測位演算の状態に切り替えて、推定値によって補正した一重位相差と、観測された一重位相差との差が所定の閾値以上でなければ、推定値が妥当であると判定する。
　推定した補正値が妥当であれば（Ｓ５６５：ＹＥＳ）、ステップＳ５６６に移行し、推定した補正値が妥当でなければ（Ｓ５６５：ＮＯ）、ステップＳ５６７に移行する。
　ステップＳ５６６では、推定した補正値を採用し、各測位衛星に対する補正値として、相対測位演算に利用する。
　ステップＳ５６７では、推定した補正値を無効と判定し、補正値の設定を再度行う。
　このような方法を用いることで、測位衛星毎に搬送波の周波数が異なる測位システムに対しても、アナログ遅延差を算出でき、高精度な相対測位を実現することができる。
　次に、本発明の第６の実施形態に係る測位信号受信装置について、図を参照して説明する。図１５は、本発明の第６の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図である。
　第６の実施形態に係る測位信号受信装置１０Ｅは、遅延差算出部２２Ｅの構成が第５の実施形態に係る測位信号受信装置１０Ｄと異なる。
　測位信号受信装置１０Ｅの遅延差算出部２２Ｅは、一重位相差算出部２２１、遅延差決定部２２Ｅ、および基線ベクトル記憶部２２３を備える。一重位相差算出部２２１の構成及び処理は、第５の実施形態に係る測位信号受信装置１０Ｄと同じである。
　基線ベクトル記憶部２２３は、以前に実行された相対測位によって算出されたアンテナ１００Ａ，１００Ｂ間の基線ベクトルが記憶されている。基線ベクトルは、相対測位演算が繰り返される毎に更新されて、基線ベクトル記憶部２２３に記憶される。
　遅延差決定部２２２Ｅは、次に示す原理にしたがって、アナログ遅延差に基づく補正値を設定する。
　一重位相差算出部２２１で算出される一重位相差をΔΦＺ１２ Ｂとし、幾何距離の一重差をΔρ１２ Ｂとし、アナログ遅延差（アナログ遅延量の一重差）をΔＡＤ１２ Ｂとし、整数値バイアスの一重差をΔＮ１２ Ｂとし、観測誤差の一重差をΔｅΦとすると、一重位相差ΔΦＺ１２ Ｂは次の（式９）で表すことができる。
　ΔΦＺ１２ Ｂ＝（Δρ１２ Ｂ＋ΔＡＤ１２ Ｂ）／λＢ＋ΔＮ１２ Ｂ＋ΔｅΦ　　　　－（式９）
　ここで、λＢは、測位信号の波長である。
　基線ベクトルが予め推定できている場合、幾何距離の一重位相差の推定値も算出することができる。幾何距離の一重位相差の推定値をΔρｅとすると、（式９）は次の（式１０）に変形することができる。
　ΔΦＺ１２ Ｂ－Δρｅ＝（Δρｅｅ＋ΔＡＤ１２ Ｂ）／λＢ＋ΔＮ１２ Ｂ＋ΔｅΦ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　－（式１０）
　ここで、Δρｅｅは、幾何距離の一重位相差の推定誤差である。
　幾何距離の一重位相差の推定誤差Δρｅｅおよび観測誤差ΔｅΦは十分に小さいと仮定できる。この条件下において、両辺の値を搬送波位相の波長λＢで除算した時の余りは、アナログ遅延差の小数部と見なすことができる。左辺にある一重位相差ΔΦＺ１２ Ｂは観測値であり、幾何距離の一重位相差の推定値をΔρｅは既知の基線ベクトルから算出可能な値である。したがって、（式１０）の左辺を搬送波位相の波長で除算した時の余りを算出することによって、アナログ遅延差の小数部を算出することができる。
　遅延差決定部２２２Ｅは、一重位相差ΔΦＺ１２ Ｂを一重位相差算出部２２１から取得する。遅延差決定部２２２Ｅは、基線ベクトル記憶部２２３から基線ベクトルを読み出し、幾何距離の一重位相差を推定し、推定値Δρｅを算出する。遅延差決定部２２２Ｅは、一重位相差ΔΦＺ１２ Ｂと幾何距離の一重差の推定値Δρｅを差分して、差分値を搬送波位相の波長λＢで除算することによって、アナログ遅延差の小数部からなる補正値を決定する。遅延差決定部２２２Ｅは、この補正値を測位部２１に出力する。
　これにより、第５の実施形態に係る測位信号受信装置１０Ｄと同様の相対測位演算に利用することが可能になる。
　なお、アナログ遅延差の決定に、カルマンフィルタ等のフィルタ演算を用いてもよい。この場合、一重位相差ΔΦＺ１２ Ｂと幾何距離の一重差の推定値Δρｅの差分値を観測ベクトルに含み、アナログ遅延差の小数部を状態ベクトルに含むように、フィルタを構成すればよい。
　本実施形態に示したアナログ遅延差の算出および測位演算は、プログラム化しておき、コンピュータ等の情報処理装置で実行することも可能である。図１６は、本発明の第６の実施形態に係るアナログ遅延差算出方法および測位方法のフローチャートである。
　ステップＳ６０１では、基線ベクトルを記憶しているか判定する。基線ベクトルを記憶していれば（Ｓ６０１：ＹＥＳ）、ステップＳ６０２に移行する。基線ベクトルを記憶していなければ（Ｓ６０１：ＮＯ）、他の実施形態に示した方法を用いて相対測位演算を行った結果から基線ベクトルを取得する。
　ステップＳ６０２では、基線ベクトルを用いて、幾何距離の一重差Δρｅを推定する。
　ステップＳ６０３では、測位信号の搬送波位相の一重差（観測一重差）ΔΦＺ１２ Ｂを算出する。この際、複数の受信部が接続するアンテナは同じである。
　ステップＳ６０４では、測位信号の搬送波位相の一重差（観測一重差）ΔΦＺ１２ Ｂと幾何距離の一重差Δρｅとの差分値を算出する。
　ステップＳ６０５では、差分値を搬送波周波数λＢで除算した余りを、アナログ遅延差に基づく補正値として算出する。
　次に、本発明の第７の実施形態に係る測位信号受信装置について、図を参照して説明する。図１７は、本発明の第７の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図である。
　測位信号受信装置１０Ｆは、アンテナ１００Ａ，１００Ｂ、受信部１１Ａ，１１Ｂ、演算部２０、およびクロック発生部４０を備える。演算部２０は、位相差変化量算出部２３、および推定部２４を備える。
　アンテナ１００Ａは本発明の「第１アンテナ」であり、アンテナ１００Ｂは本発明の「第２アンテナ」である。アンテナ１００Ａ，１００Ｂは、測位衛星ＳＶからの測位信号を受信する。
　受信部１１Ａは本発明の「第１受信部」であり、受信部１１Ｂは本発明の「第２受信部」である。受信部１１Ａはアンテナ１００Ａに接続されている。受信部１１Ｂはアンテナ１００Ｂに接続されている。受信部１１Ａ，１１Ｂには、クロック発生部４０からクロック信号が入力されている。受信部１１Ａ，１１Ｂは、このクロック信号によって同期されている。
　受信部１１Ａは、アンテナ１００Ａで受信された測位信号と測位信号のレプリカ信号とを相関処理することによって、測位信号を捕捉、追尾する。受信部１１Ａは相関処理によって復調されたコードを推定部２４に出力する。
　受信部１１Ａは、相関処理によって測位信号の搬送波位相（本発明の「第１搬送波位相」である。）を検出して、位相差算出部２３および推定部２４に出力する。この際、受信部１１Ａは、搬送波位相を取得した測位信号の送信元の測位衛星ＳＶを関連付けして、搬送波位相を出力する。
　受信部１１Ｂは、アンテナ１００Ｂで受信された測位信号と測位信号のレプリカ信号とを相関処理することによって、測位信号を捕捉、追尾する。受信部１１Ｂは相関処理によって復調されたコードを推定部２４に出力する。受信部１１Ｂは、相関処理によって測位信号の搬送波位相（本発明の「第２搬送波位相」である。）を検出して、位相差算出部２３および推定部２４に出力する。この際、受信部１１Ｂは、搬送波位相を取得した測位信号の送信元の測位衛星ＳＶを関連付けして、搬送波位相を出力する。
　位相差算出部２３は、受信部１１Ａから出力される搬送波位相と受信部１１Ｂから出力される搬送波位相との位相差を算出する。位相差算出部２３は、搬送波位相に関連付けられた測位衛星ＳＶを参照して、受信部１１Ａ，１１Ｂから出力される搬送波位相に共通の測位衛星ＳＶの測位信号に対する位相差（アンテナ間一重位相差）を算出する。位相差算出部２３は、複数の測位衛星に対してアンテナ間一重位相差を算出する。位相差算出部２３は、アンテナ間一重位相差を推定部２４に出力する。
　推定部２４は、受信部１１Ａと受信部１１Ｂとのアナログ遅延差ΔＡＤを状態ベクトルに含むフィルタ演算を設定し、アナログ遅延差ΔＡＤを推定する。フィルタとしては、例えば、カルマンフィルタが用いられる。なお、状態ベクトルには、通常、アナログ遅延量ΔＡＤとともに、さらに、位置、速度、姿勢角を含む。また、カルマンフィルタの観測ベクトルには、以前に推定した姿勢角から算出したアンテナ間一重位相差と、位相差算出部２３からのアンテナ間一重位相差との差分値を含む。また、観測ベクトルには、通常、コード位相差に基づく測位結果等によって得られた位置、速度、姿勢角も含む。
　以上のような構成および処理を用いることによって、アナログ遅延差ΔＡＤを推定することができる。これにより、アンテナ間一重位相差を用いた相対測位を確実に実現し、高精度な測位結果を得ることができる。
　本実施形態に示したアナログ遅延差の推定は、プログラム化しておき、コンピュータ等の情報処理装置で実行することも可能である。図１８は、本発明の第７の実施形態に係るアナログ遅延差推定方法のフローチャートである。
　ステップＳ７０１では、アンテナ間一重位相差を経時的に順次取得する。
　ステップＳ７０２では、ステップＳ７０１で算出したアンテナ間一重位相差と、以前のフィルタ演算の結果に基づくアンテナ間一重位相差との差分値（アンテナ間一重位相差の観測誤差）を算出する。この差分値をフィルタ演算の観測ベクトルの要素に設定する。
　ステップＳ７０３では、アナログ遅延差を状態ベクトルの要素に設定する。ステップＳ７０４では、ステップＳ７０２，Ｓ７０３にて観測ベクトルと状態ベクトルが設定されたフィルタ演算を実行して、アナログ遅延差を推定する。
　次に、本発明の第８の実施形態に係る測位信号受信装置について、図を参照して説明する。図１９は、本発明の第８の実施形態に係る測位信号受信装置の構成を示すブロック図である。
　本実施形態に係る測位信号受信装置１０Ｇは、第７の実施形態に係る測位信号受信装置１０Ｆに対して、演算部２０Ｇの構成および処理が異なる。
　演算部２０Ｇは、位相差算出部２３Ｇ、推定部２４Ｇ、および、統合処理部２５Ｇを備える。位相差算出部２３Ｇは、第７の実施形態に係る測位信号受信装置１０Ｆの位相差算出部２３Ｆと同じ構成であり、同じ処理を実行する。
　推定部２４Ｇは、フィルタ演算を実行する。フィルタとしては、例えば、カルマンフィルタが用いられる。このフィルタ演算の状態ベクトルは、受信部１１Ａと受信部１１Ｂとのアナログ遅延差ΔＡＤ、および統合処理用の補正値を含む。統合処理用の補正値には、ＩＭＵセンサ５０の出力に対するセンサ誤差の推定値、位置の補正値、速度の補正値、および姿勢角の補正値を含む。
　フィルタ演算の観測ベクトルは、位相差算出部２３Ｇから出力されるアンテナ間一重位相差と、統合処理部２５Ｇから出力される姿勢角から算出されるアンテナ間一重位相差との差分値（アンテナ間一重位相差の誤差）を含む。また、フィルタ演算の観測ベクトルには、ＩＭＵセンサ５０の出力値を含む。
　推定部２４Ｇは、このフィルタ演算を実行して、アナログ遅延差ΔＡＤ、および統合処理用の補正値を推定する。このような処理を行うことによって、アナログ遅延差ΔＡＤを推定することができる。推定部２４Ｇは、統合処理用の補正値を統合処理部２５Ｇに出力する。
　統合処理部２５Ｇには、ＩＭＵセンサ５０からのセンサ出力が入力される。センサ出力としては、例えば、加速度、角速度である。統合処理部２５Ｇは、センサ出力に基づいて、速度、位置、および姿勢角を算出する。この際、統合処理部２５Ｇは、統合処理用の補正値を、速度、位置、および姿勢角の算出処理に用いる。これにより、速度、位置、および姿勢角を高精度に算出することができる。
　本実施形態に示したアナログ遅延差および統合処理用の補正値の推定は、プログラム化しておき、コンピュータ等の情報処理装置で実行することも可能である。図２０は、本発明の第８の実施形態に係るアナログ遅延差の推定方法のフローチャートである。
　ステップＳ８０１では、アンテナ間一重位相差を経時的に順次取得する。
　ステップＳ８０２では、ＩＭＵセンサ５０のセンサ出力を順次取得する。
　ステップＳ８０３では、ステップＳ８０１で算出したアンテナ間一重位相差と、以前の統合処理の結果に基づくアンテナ間一重位相差との差分値（アンテナ間一重位相差の観測誤差）を算出する。この差分値をフィルタ演算の観測ベクトルの要素に設定する。
　ステップＳ８０４では、アナログ遅延差を状態ベクトルの要素に設定する。ステップＳ８０５では、ステップＳ８０３，Ｓ８０４にて観測ベクトルと状態ベクトルが設定されたフィルタ演算を実行して、アナログ遅延差を推定する。
　以上の各実施形態において、アナログ遅延差ΔＡＤの算出（推定も含む）は、アンテナ間一重位相差が算出される全てのタイミング（全てのエポック）で実行してもよいが、次に示す各タイミングで行ってもよい。
　（ｉ）稼働時間に基づくアナログ遅延差ΔＡＤの算出
　図２１は、稼働時間に基づいてアナログ遅延差を算出するフローチャートである。
　ステップＳ９１１では、稼働時間をカウントする。稼働時間のカウントは、測位信号受信装置内に装備された時計を用いても、測位信号から復調できる時刻を用いてもよい。
　ステップＳ９１２では、稼働時間とアナログ遅延差算出用の閾値時間ＴＨｈとを比較する。稼働時間が閾値時間ＴＨｈに満たなければ（Ｓ９１２：ＮＯ）、稼働時間のカウントを継続する。稼働時間が閾値時間ＴＨｈに達すれば（Ｓ９１２：ＹＥＳ）、ステップＳ９１３に移行する。
　ステップＳ９１３では、アナログ遅延差ΔＡＤを算出する。
　このような処理を用いることによって、受信部の経時変化によってアナログ遅延差ΔＡＤが変化しても、アナログ遅延差ΔＡＤを高精度に算出することができる。また、全てのエポックに対してアナログ遅延差ΔＡＤを算出する態様と比較して、アナログ遅延差ΔＡＤの算出に対する処理負荷を軽減することができる。
　（ｉｉ）温度に基づくアナログ遅延差ΔＡＤの算出
　図２２は、温度に基づいてアナログ遅延差を算出するフローチャートである。
　ステップＳ９２１では、温度を測定する。
　ステップＳ９２２では、温度の変化量とアナログ遅延差算出用の閾値ＴＨΔＴとを比較する。温度の変化量が閾値ＴＨΔＴに満たなければ（Ｓ９２２：ＮＯ）、温度の測定を継続する。温度の変化量が閾値ＴＨΔＴに達すれば（Ｓ９２２：ＹＥＳ）、ステップＳ９２３に移行する。
　ステップＳ９２３では、アナログ遅延差ΔＡＤを算出する。
　このような処理を用いることによって、受信部の温度の変化によってアナログ遅延差ΔＡＤが変化しても、アナログ遅延差ΔＡＤを高精度に算出することができる。
　（ｉｉｉ）高度に基づくアナログ遅延差ΔＡＤの算出
　図２３は、高度に基づいてアナログ遅延差を算出するフローチャートである。
　ステップＳ９３１では、高度を測定する。
　ステップＳ９３２では、高度の変化量とアナログ遅延差算出用の閾値ＴＨΔＴａとを比較する。高度の変化量が閾値ＴＨΔＴａに満たなければ（Ｓ９３２：ＮＯ）、高度の測定を継続する。高度の変化量が閾値ＴＨΔＴａに達すれば（Ｓ９３２：ＹＥＳ）、ステップＳ９３３に移行する。
　ステップＳ９３３では、アナログ遅延差ΔＡＤを算出する。
　このような処理を用いることによって、受信部の高度の変化によってアナログ遅延差ΔＡＤが変化しても、アナログ遅延差ΔＡＤを高精度に算出することができる。
　（ｉｖ）速度、回動量に基づくアナログ遅延差ΔＡＤの算出
　図２４は、速度、回動量に基づいてアナログ遅延差を算出するフローチャートである。
　ステップＳ９４１では、速度を算出する。速度の算出は、例えば、コード位相差に基づく擬似距離の変化量等によって算出される。
　ステップＳ９４２では、方位を算出する。方位の算出は、例えば、コード位相差を用いた単独測位の結果から得られる位置、姿勢角によって算出される。
　ステップＳ９４３では、速度の変化量とアナログ遅延差算出用の閾値ＴＨｖとを比較する。また、方位の変化量とアナログ遅延差算出用の閾値ＴＨψとを比較する。速度の変化量が閾値ＴＨｖに満たない、もしくは、方位の変化量が閾値ＴＨψに満たなければ（Ｓ９４３：ＮＯ）、速度および方位の算出を継続する。速度の変化量が閾値ＴＨｖに達し、且つ、方位の変化量（回動量）が閾値ＴＨψに達すれば（Ｓ９４３：ＹＥＳ）、ステップＳ９４４に移行する。
　ステップＳ９４４では、経過時間を計測する。経過時間が予め設定した閾値時間に達していなければ（Ｓ９４４：ＮＯ）、速度および方位の算出を継続する。すなわち、速度および方位の変化が継続している期間、または、速度および方位が短時間だけ変化していない期間では、速度および方位の算出を継続する。経過時間が閾値時間に達していれば（Ｓ９４４：ＹＥＳ）、ステップＳ９４５に移行する。すなわち、速度および方位の変化が所定時間に亘って変化していないことを検出すると、ステップＳ９４５に移行する。
　ステップＳ９４５では、アナログ遅延差ΔＡＤを算出する。
　このような処理を用いることによって、測位信号受信装置が装備される移動体の姿勢が安定している期間に、アナログ遅延差ΔＡＤを算出することができる。これにより、アナログ遅延差ΔＡＤの算出誤差を軽減でき、アナログ遅延差ΔＡＤをさらに高精度に算出することができる。
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ：測位信号受信装置
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ：アンテナ
１１Ａ，１１Ａ'，１１Ｂ，１１Ｃ：受信部
２０，２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ：演算部
２１，２１Ｃ：測位部
２２，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ：遅延差算出部
２２１：一重位相差算出部
２２２，２２２Ｅ：遅延差決定部
２２３：基線ベクトル記憶部
２３，２３Ｇ：位相差算出部
２４，２４Ｇ：推定部
３０，３０Ａ，３０Ｂ：スイッチ
４０：クロック発生部
５０：ＩＭＵセンサ

Claims (17)

  1. 　測位信号を受信する第１アンテナおよび第２アンテナと、
    　前記第１アンテナに接続し、前記測位信号の第１搬送波位相を検出する第１受信部と、
    　前記第２アンテナに接続し、前記測位信号の第２搬送波位相を検出する第２受信部と、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との差を用いて、前記第１受信部と前記第２受信部とのアナログ遅延量の差を算出する演算部と、
    　を備える、測位信号受信装置。
  2. 　請求項１に記載の測位信号受信装置であって、
    　前記第１アンテナおよび前記第２アンテナのいずれかを前記第１受信部に選択的に接続するスイッチを備え、
    　前記演算部は、
    　前記スイッチによって前記第１受信部と前記第２受信部が前記第２アンテナに接続された際に検出する前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相から前記アナログ遅延量の差を算出する遅延差算出部を備える、
    　測位信号受信装置。
  3. 　請求項１に記載の測位信号受信装置であって、
    　前記第１受信部は、前記第２アンテナにも接続されており、
    　前記演算部は、前記第２アンテナで受信した測位信号に対する前記第１受信部が検出した前記第１搬送波位相と前記第２受信部が検出した前記第２搬送波位相とから前記アナログ遅延量の差を算出する遅延差算出部を備える、
    　測位信号受信装置。
  4. 　請求項１に記載の測位信号受信装置であって、
    　前記演算部は、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との一重位相差を、互いに異なる複数の測位信号について算出する一重位相差算出部と、
    　前記複数の測位信号に対する前記一重位相差を互いに比較し、比較結果から前記アナログ遅延量の差を決定する遅延量決定部と、
    　を備える、
    　測位信号受信装置。
  5. 　請求項１に記載の測位信号受信装置であって、
    　前記演算部は、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との一重位相差を算出する一重位相差算出部と、
    　前記第１アンテナと前記第２アンテナを結ぶ基線ベクトルを記憶する基線ベクトル記憶部と、
    　前記基線ベクトルから幾何距離の一重差を算出し、前記幾何距離の一重差と前記一重位相差との差分を観測ベクトルに含み、前記第１受信部と前記第２受信部のアナログ遅延量の差を状態ベクトルに含むフィルタ演算を用いて、前記アナログ遅延量の差を決定する遅延量決定部と、
    　を備える、
    　測位信号受信装置。
  6. 　請求項１に記載の測位信号受信装置であって、
    　前記演算部は、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相の一重位相差を同一の測位信号について複数の時刻で算出する一重位相差算出部と、
    　前記一重位相差の観測誤差を観測ベクトルに含み、前記第１受信部と前記第２受信部のアナログ遅延量の差を状態ベクトルに含むフィルタ演算を用いて、前記アナログ遅延量の差を推定する推定部と、
    　を備える、測位信号受信装置。
  7. 　請求項１に記載の測位信号受信装置であって、
    　前記演算部は、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相の一重位相差を複数の時刻で算出する一重位相差算出部と、
    　統合処理部で補正された測位データから得られる一重位相差と前記一重位相差算出部によって得られる一重位相差との差分を観測ベクトルに含み、前記第１受信部と前記第２受信部のアナログ遅延量の差および慣性センサの出力に含まれる誤差を状態ベクトルに含むフィルタ演算を用いて、前記アナログ遅延量の差および前記誤差を推定する推定部と、
    　前記推定部で推定された前記誤差を用いて、前記慣性センサからの出力を補正する統合処理部と、
    　を備える、測位信号受信装置。
  8. 　第１受信部で測位信号の第１搬送波位相を検出する第１受信工程と、
    　第２受信部で前記測位信号の第２搬送波位相を検出する第２受信工程と、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との差を用いて、前記第１受信部と前記第２受信部とのアナログ遅延量の差を算出する演算工程と、
    　を有する、測位信号受信方法。
  9. 　請求項８に記載の測位信号受信方法であって、
    　第２アンテナを前記第２受信部に接続し、第１アンテナおよび前記第２アンテナのいずれかを前記第１受信部に選択的に接続する接続切り替え工程を有し、
    　前記演算工程は、
    　前記第２アンテナで受信した測位信号に対する第１受信部が検出した第１搬送波位相と第２受信部が検出した第２搬送波位相とから前記アナログ遅延量の差を算出する遅延差算出工程を有する、
    　測位信号受信方法。
  10. 　請求項８に記載の測位信号受信方法であって、
    　前記演算工程は、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との一重位相差を、互いに異なる複数の測位信号について算出する一重位相差算出工程と、
    　前記複数の測位信号に対する前記一重位相差を互いに比較し、比較結果から前記アナログ遅延量の差を決定する遅延量決定工程と、
    　を有する、
    　測位信号受信方法。
  11. 　請求項８に記載の測位信号受信方法であって、
    　前記演算工程は、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との一重位相差を算出する一重位相差算出工程と、
    　前記一重位相差に対応するアンテナを結ぶ基線ベクトルを記憶する基線ベクトル記憶工程と、
    　記憶された前記基線ベクトルから幾何距離の一重差を算出し、前記幾何距離の一重差と前記一重位相差との差分を観測ベクトルに含み、前記第１受信部と前記第２受信部のアナログ遅延量の差を状態ベクトルに含むフィルタ演算を用いて、前記アナログ遅延量の差を決定する遅延量決定工程と、
    　を有する、
    　測位信号受信方法。
  12. 　請求項８に記載の測位信号受信方法であって、
    　前記演算工程は、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相の一重位相差を同一の測位信号について複数の時刻で算出する一重位相差算出工程と、
    　前記一重位相差の観測誤差を観測ベクトルに含み、前記第１受信部と前記第２受信部のアナログ遅延量の差を状態ベクトルに含むフィルタ演算を用いて、前記アナログ遅延量の差を推定する推定工程と、
    　を有する、測位信号受信方法。
  13. 　第１受信部と第２受信部とのアナログ遅延量の差を算出する処理を情報処理装置に実行させる測位信号受信プログラムであって、
    　前記情報処理装置は、
    　第１受信部で測位信号の第１搬送波位相を検出する第１受信処理と、
    　第２受信部で前記測位信号の第２搬送波位相を検出する第２受信処理と、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との差を用いて、前記第１受信部と前記第２受信部とのアナログ遅延量の差を算出する演算処理と、
    　を実行する、測位信号受信プログラム。
  14. 　請求項１３に記載の測位信号受信プログラムであって、
    　前記情報処理装置は、
    　第２アンテナを前記第２受信部に接続し、第１アンテナおよび前記第２アンテナのいずれかを前記第１受信部に選択的に接続する接続切り替え処理をさらに実行し、
    　前記演算処理において、
    　前記第２アンテナで受信した測位信号に対する第１受信部が検出した第１搬送波位相と第２受信部が検出した第２搬送波位相とから前記アナログ遅延量の差を算出する遅延差算出処理を実行する、
    　測位信号受信プログラム。
  15. 　請求項１３に記載の測位信号受信プログラムであって、
    　前記情報処理装置は、
    　前記演算処理において、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との一重位相差を、互いに異なる複数の測位信号について算出する一重位相差算出処理と、
    　前記複数の測位信号に対する前記一重位相差を互いに比較し、比較結果から前記アナログ遅延量の差を決定する遅延量決定処理と、
    　を実行する、
    　測位信号受信プログラム。
  16. 　請求項１３に記載の測位信号受信プログラムであって、
    　前記情報処理装置は、
    　前記演算処理において、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相との一重位相差を算出する一重位相差算出処理と、
    　前記一重位相差に対応するアンテナを結ぶ基線ベクトルを記憶する基線ベクトル記憶処理と、
    　記憶された前記基線ベクトルから幾何距離の一重差を算出し、前記幾何距離の一重差と前記一重位相差との差分を観測ベクトルに含み、前記第１受信部と前記第２受信部のアナログ遅延量の差を状態ベクトルに含むフィルタ演算を用いて、前記アナログ遅延量の差を決定する遅延量決定処理と、
    　を実行する、
    　測位信号受信プログラム。
  17. 　請求項１３に記載の測位信号受信プログラムであって、
    　前記情報処理装置は、
    　前記演算処理において、
    　前記第１搬送波位相と前記第２搬送波位相の一重位相差を同一の測位信号について複数の時刻で算出する一重位相差算出処理と、
    　前記一重位相差の観測誤差を観測ベクトルに含み、前記第１受信部と前記第２受信部のアナログ遅延量の差を状態ベクトルに含むフィルタ演算を用いて、前記アナログ遅延量の差を推定する推定処理と、
    　を実行する、測位信号受信プログラム。
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