WO2018110011A1 - 測位方法および測位端末 - Google Patents

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WO2018110011A1
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positioning
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moving body
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一幸 吉野
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • G01S19/44Carrier phase ambiguity resolution; Floating ambiguity; LAMBDA [Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment] method

Definitions

  • the present invention relates to a positioning method and a positioning terminal that perform interference positioning of a moving body using signals from positioning satellites (hereinafter, artificial satellites that can be used for positioning are collectively referred to as “satellite”).
  • positioning satellites hereinafter, artificial satellites that can be used for positioning are collectively referred to as “satellite”.
  • Patent Document 1 discloses a positioning device that can realize highly accurate Doppler positioning by improving the Doppler frequency measurement accuracy in positioning calculation using signals from satellites.
  • One aspect of the present disclosure discloses a positioning method and a positioning terminal capable of suppressing the cumulative expansion of positioning errors and realizing highly accurate positioning of a moving body when positioning the moving body by dead reckoning navigation.
  • the positioning method is a positioning method in which the positioning terminal determines the coordinates of the moving body by performing a positioning calculation based on information transmitted from a plurality of satellites.
  • the positioning terminal calculates a fixed solution that is a solution obtained by the positioning operation or a float solution that is a solution obtained by the positioning operation and has a lower accuracy than the fixed solution, and the amount of movement of the fixed solution and the A speed bias is calculated based on the speed of the moving object.
  • the speed of the moving body is calibrated by removing the speed bias from the speed of the moving body, and DR (Dead) which is an estimated value of the coordinates of the moving body based on the calibrated speed of the moving body. Reckoning) Calculate the solution.
  • the DR solution is output as the coordinates of the moving body.
  • a positioning terminal determines a coordinate of a moving body by performing a positioning operation based on a reception unit that receives positioning signals transmitted from a plurality of satellites and information included in the positioning signals. And a processor.
  • the processor calculates a fixed solution that is a solution obtained by the positioning operation or a float solution that is a solution obtained by the positioning operation and has a lower accuracy than the fixed solution.
  • a speed bias is calculated based on the moving amount of the fixed solution and the speed of the moving body, the speed of the moving body is calibrated by removing the speed bias from the speed of the moving body, and the calibrated Based on the speed of the moving body, a DR (Dead Reckoning) solution that is an estimated value of the coordinates of the moving body is calculated.
  • the DR solution is output as the coordinates of the moving body.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a positioning system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the base station according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a positioning terminal according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calibrating the speed of the moving body according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a coordinate output in which the speed of the moving body is not calibrated.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the coordinate output of the positioning terminal according to the embodiment.
  • FIG. 7A is a flowchart showing a positioning process according to an embodiment.
  • FIG. 7B is a flowchart showing a positioning process according to an embodiment.
  • the positioning system 1 includes a base station 10 and a positioning terminal 20.
  • the base station 10 is installed at a location where the coordinates on the earth are known.
  • the positioning terminal 20 is installed in a moving body (for example, a vehicle) that is a target for which coordinates are to be obtained.
  • the positioning system 1 measures the position of the positioning terminal 20 and obtains the coordinates of the positioning terminal 20 on the earth.
  • the coordinates are generally three-dimensional coordinates of latitude, longitude, and altitude, but may be two-dimensional coordinates such as latitude and longitude.
  • Base station 10 and positioning terminal 20 receive a positioning signal from a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite (not shown).
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the positioning signal includes an L1 signal (1575.42 MHz), an L2 signal (1227.60 MHz) transmitted from a GPS satellite.
  • the base station 10 generates positioning data of the base station 10 (hereinafter referred to as “base station positioning data”) based on the received positioning signal, and transmits it to the positioning terminal 20. Details of the positioning data will be described later.
  • the positioning terminal 20 generates positioning data of the positioning terminal 20 (hereinafter referred to as “positioning terminal positioning data”) based on the received positioning signal, and RTK for each epoch using the base station positioning data and the positioning terminal positioning data. Interference positioning processing by the method is performed and the coordinates of the moving object are output.
  • An epoch is a data acquisition time
  • an epoch interval is a time unit that represents a time interval (cycle) of the data acquisition time. For example, when the positioning terminal 20 operates at 5 Hz, since five data are acquired per second, the epoch interval is 0.2 seconds.
  • the positioning terminal 20 includes a dedicated terminal for positioning, a personal computer having a positioning function, a smartphone, a tablet, a server for performing a positioning service, and the like.
  • the base station 10 includes a processor 201, a storage unit 202, an input unit 203, an output unit 204, a communication unit 205, a reception unit 206, and a bus 210. .
  • the processor 201 controls other elements of the base station 10 via the bus 210.
  • a general-purpose CPU Central Processing Unit
  • the processor 201 generates base station positioning data based on the positioning signal by executing a predetermined program.
  • the storage unit 202 acquires various information from other elements and holds the information temporarily or permanently.
  • the storage unit 202 is a generic term for so-called primary storage devices and secondary storage devices.
  • a plurality of storage units 202 may be physically arranged.
  • As the storage unit 202 for example, a DRAM (Direct Random Access Memory), an HDD (Hard Disk Drive), or an SSD (Solid State Drive) is used.
  • the input unit 203 receives information from the outside.
  • Information from the outside that is accepted by the input unit 203 includes information related to input from the operator of the base station 10.
  • the input unit 203 can be configured by using an input interface such as a keyboard.
  • the output unit 204 presents information to the outside.
  • the information presented by the output unit 204 includes information related to positioning.
  • the output unit 204 can be configured by using an existing output interface such as a display.
  • the communication unit 205 communicates with an external device via a communication path.
  • the target device (communication target) with which the communication unit 205 communicates includes the positioning terminal 20.
  • the communication unit 205 can be configured by using a communication interface capable of communicating with an existing communication network such as a wireless LAN communication network or a 3G communication network.
  • the receiving unit 206 receives the positioning signal from the satellite and outputs the positioning signal to the processor 201 via the bus 210.
  • the configuration of the base station 10 described above is an example. A part of each component of the base station 10 may be integrated and configured. A part of each component of the base station 10 may be divided into a plurality of components. Some of the constituent elements of the base station 10 may be omitted. The base station 10 may be configured by adding other elements. Further, the base station 10 of the present disclosure includes a reference station installed by a local government such as a country.
  • the positioning terminal 20 includes a processor 301, a storage unit 302, an input unit 303, an output unit 304, a communication unit 305, a reception unit 306, and a bus 310.
  • the processor 301 controls other elements of the positioning terminal 20 via the bus 310.
  • the processor 301 for example, a general-purpose CPU is used.
  • the processor 301 generates positioning terminal positioning data based on the positioning signal by executing a predetermined program.
  • the processor 301 has a function of outputting the coordinates of the moving object. Details of the function of the processor 301 will be described later.
  • the storage unit 302 acquires various information from other elements and holds the information temporarily or permanently.
  • the storage unit 302 is a general term for a so-called primary storage device and secondary storage device.
  • a plurality of storage units 302 may be physically arranged.
  • a DRAM, HDD, or SSD is used as the storage unit 302.
  • the input unit 303 receives information from the outside.
  • Information from the outside received by the input unit 303 includes information related to input from the operator of the positioning terminal 20.
  • the input unit 303 can be configured by using an input interface such as a keyboard.
  • the output unit 304 presents information to the outside.
  • Information presented by the output unit 304 includes information related to positioning.
  • the output unit 304 can be configured by using an existing output interface such as a display.
  • the communication unit 305 communicates with an external device via a communication path.
  • the target device (communication target) with which the communication unit 305 communicates includes the base station 10.
  • the communication unit 305 can be configured by using a communication interface capable of communicating with an existing communication network such as a wireless LAN communication network or a 3G communication network.
  • the receiving unit 306 receives a positioning signal from the satellite and outputs the positioning signal to the processor 301 via the bus 310.
  • the above-described configuration of the positioning terminal 20 is an example. A part of each component of the positioning terminal 20 may be integrated and configured. A part of each component of the positioning terminal 20 can be divided into a plurality of components. Some of the components of the positioning terminal 20 may be omitted. The positioning terminal 20 may be configured by adding other elements.
  • the processor 301 executes interference positioning by the RTK method for each epoch based on the base station positioning data and the positioning terminal positioning data, and calculates a fixed solution or a float solution.
  • the processor 301 measures the time during which the fixed solution is continuously obtained (hereinafter referred to as “first time”), and the first time is a predetermined time T1 (for example, 20 seconds). ) Is reached. Further, when the fixed solution cannot be obtained, the processor 301 measures the time (hereinafter referred to as “second time”) after the latest fixed solution is obtained, and the second time is a predetermined time T2 (for example, 60). Second) is determined. The processor 301 may count the number of positioning processes (data acquisition) corresponding to the first time and the second time.
  • the epoch interval is 0.2 seconds
  • the processor 301 calculates a vector difference between a unit time conversion amount of the movement amount of the fixed solution obtained by the RTK calculation (obtained by dividing the displacement of the fixed solution before and after one epoch by the epoch interval) and the speed of the moving object. Calculate as bias.
  • the speed of the moving object is calculated from, for example, the Doppler frequency included in the positioning terminal positioning data, or is output from a speed detection module (not shown) provided in the moving object.
  • the speed information is information defined by a movement amount per unit time with respect to a predetermined dimension, such as “X meter per second in the south direction, Y meter per second in the east direction, Z meter per second in the height direction”, and the like.
  • the processor 301 calculates an average value of the speed bias (hereinafter referred to as “average speed bias”) in a state where the first time has reached the predetermined time T1.
  • average speed bias an average value of the speed bias
  • the processor 301 determines that the predetermined time T1 ends at the time when the latest fixed solution is obtained. Calculate the average speed bias.
  • the processor 301 holds the average speed bias until the second time reaches the predetermined time T2 in the time zone in which the fixed solution cannot be obtained, and after the second time reaches the predetermined time T2, the average speed is maintained. Clear (initialize) the bias.
  • the processor 301 clears the average velocity bias even when the satellite combination used for the velocity calculation is changed. If the fixed solution is obtained again after clearing the average speed bias, the processor 301 recalculates the speed bias.
  • the processor 301 adds the inverse vector of the average speed bias to the speed of the moving body, thereby removing the speed bias from the speed and calibrating the speed of the moving body.
  • the processor 301 estimates the current coordinates of the moving object based on the previous coordinates of the moving object and information on the speed after the calibration of the moving object.
  • the previous coordinates of the moving object are, for example, coordinates output last time (that is, before one epoch).
  • the term “current coordinates of the moving object” is used to compare with the previous coordinates of the moving object.
  • the “current coordinates of the moving object” is later than the “previous coordinates of the moving object”. This means the coordinates where the moving body is assumed to exist, and “current” in this case does not necessarily mean the time when the coordinate output device is operating.
  • the processor 301 estimates the current coordinates of the moving object by adding the moving amount for one epoch interval obtained from the speed after the calibration of the moving object to the coordinates one epoch before the moving object.
  • the estimated coordinates are also called dead reckoning coordinates or DR solution (DeadDeReckoning solution).
  • the processor 301 outputs the current coordinates of the moving object to the output unit 304 for each epoch. Specifically, the processor 301 performs a quality check using an AR (Ambiguity Ratio) value obtained by RTK calculation, and outputs a fixed solution when the AR value is a predetermined threshold value (for example, 3.0) or more. When the AR value is less than a predetermined threshold (eg, 3.0), the DR solution is output until the second time (the time from when the latest fixed solution is obtained) reaches the predetermined time T2, After 2 hours reach the predetermined time T2, the float solution is output.
  • a predetermined threshold for example, 3.0
  • the positioning data includes pseudorange information, carrier phase information, and Doppler frequency information.
  • the pseudo-range information is information related to the distance between the satellite and the own station (base station 10 or positioning terminal 20).
  • the processor (the processor 201 or the processor 301) can calculate the distance between the satellite and the local station by analyzing the positioning signal. Specifically, the processor first includes (1) the difference between the code pattern carried by the positioning signal and the code pattern generated by itself, and (2) the message (NAVDATA) included in the positioning signal. The arrival time of the positioning signal is obtained based on two pieces of information: the signal generation time of the satellite to be received and the signal reception time of the local station. And a processor calculates
  • Carrier phase information is the phase of the positioning signal received by the local station.
  • the positioning signal is a predetermined sine wave.
  • the processor can calculate the phase of the positioning signal by analyzing the received positioning signal.
  • Doppler frequency information is information regarding the relative speed between the satellite and the local station.
  • the processor can generate Doppler frequency information by analyzing the positioning signal.
  • the positioning data is generated by the processor 201 of the base station 10 and the processor 301 of the positioning terminal 20, respectively.
  • the RTK calculation is an operation for executing the RTK method which is one of interference positioning.
  • the RTK method is to perform positioning at a predetermined point using the carrier phase integrated value of the positioning signal transmitted by the satellite.
  • the carrier wave phase integrated value is the sum of (1) the number of positioning signal waves from the satellite to a predetermined point and (2) the phase. If the carrier phase integrated value is obtained, since the frequency (and wavelength) of the positioning signal is known, the distance from the satellite to a predetermined point can be obtained. Since the number of waves in the positioning signal is unknown, it is called integer ambiguity or integer value bias.
  • the double difference is the difference (single difference) between the carrier phase integrated values of one receiver for two satellites, calculated between the two receivers (base station 10 and positioning terminal 20 in this embodiment).
  • the difference in values.
  • four or more satellites are used for positioning using the RTK method. Accordingly, the double difference is calculated by the number of combinations of four or more satellites. In this calculation, base station positioning data and positioning terminal positioning data are used.
  • integer ambiguity can be estimated by various methods.
  • integer ambiguity can be estimated by executing the procedures of (1) estimating a float solution by the least square method and (2) testing a fixed solution based on the float solution.
  • the estimation of the float solution by the least square method is executed by creating a simultaneous equation using a combination of double differences generated for each time unit and solving the created simultaneous equation by the least square method. Simultaneous equations are generated for each epoch. In this calculation, base station positioning data, positioning terminal positioning data, and known coordinates of the base station 10 are used. The real number estimated value of the integer ambiguity thus obtained is called a float solution.
  • the true value of the integer ambiguity is an integer. Therefore, it is necessary to make an integer value by rounding the float solution. However, there are several possible combinations for rounding the float solution. Therefore, it is necessary to test a correct integer value among candidates.
  • a solution that has been confirmed to be somewhat certain as an integer bias by the test is called a fixed solution.
  • a quality check is performed using an AR value obtained by RTK calculation, and a correct integer value is tested based on the result of the quality check. Note that base station positioning data is used in order to efficiently narrow down integer value candidates.
  • the positioning terminal 20 calculates a vector difference 503 between the unit time conversion amount 501 of the movement amount of the fixed solution by the RTK calculation and the velocity 502 of the moving object as the velocity bias Vb.
  • the unit time conversion amount 501 of the movement amount of the fixed solution is the current fixed solution (the coordinates of the moving object at time t i ) and the previous fixed solution (one epoch before) the fixed solution (the coordinates of the moving object at time t i ⁇ 1 ).
  • the positioning terminal 20 calculates an average value of the speed bias Vb at a predetermined time T1 when the fixed solutions are continuously obtained.
  • the positioning terminal 20 calibrates the moving body speed 502 by adding the inverse vector 504 of the average value of the speed bias Vb to the moving body speed 502.
  • This calibration removes the speed bias Vb from the speed 502 of the moving body, and a speed 505 after calibration is obtained.
  • FIGS. 5 and 6 an example of the coordinate output (FIG. 6) of the positioning terminal 20 according to the present embodiment will be described in comparison with the case where the speed of the moving body is not calibrated (FIG. 5).
  • the fixed solution is indicated by a square mark
  • the float solution is indicated by a triangle mark
  • the DR solution is indicated by a circle mark.
  • the output solution is shown in black
  • the non-output solution is shown in white.
  • 5 and 6 show an example in which a fixed solution is obtained from time t0 to t2, a fixed solution is not obtained from time t3 to t12, and a fixed solution is obtained again at time t13 in the RTK calculation. .
  • the positioning terminal 20 outputs the DR solution as the current coordinates of the moving object in the time zone when the fixed solution cannot be obtained.
  • the speed bias is not removed from the speed of the moving body, as shown in FIG. 5, the positioning error increases cumulatively, and the difference in the DR solution with respect to the actual moving trajectory increases with the passage of time.
  • the positioning terminal 20 calibrates the speed of the moving body so as to remove the speed bias, calculates a DR solution based on the speed after the calibration, and at least a time zone in which a fixed solution cannot be obtained.
  • the DR solution based on the speed after calibration is output as the current coordinates of the moving body.
  • the positioning terminal 20 when calculating the speed of the moving object from the Doppler frequency with the satellite, the positioning terminal 20 outputs the DR solution when the combination of the satellites used for the speed calculation is changed. Instead, a float solution may be output.
  • the positioning terminal 20 performs a positioning process.
  • the positioning process of the present disclosure is not limited to that performed by the positioning terminal 20, and may be executed by, for example, a general-purpose computer added to the positioning system 1.
  • the timing for starting the positioning process There is no particular limitation on the timing for starting the positioning process.
  • the positioning process may be started when the power of the positioning terminal 20 is turned on. Further, the positioning process may be started when a command for starting the positioning process is input by the input unit 303 of the positioning terminal 20.
  • the processor 301 acquires positioning data of the base station 10 and the positioning terminal 20.
  • the processor 301 acquires base station positioning data via the communication unit 305 and stores it in the storage unit 302.
  • the base station positioning data is generated by the processor 201 of the base station 10.
  • the processor 301 generates positioning terminal positioning data based on the positioning signal received by the receiving unit 306, and stores the generated positioning terminal positioning data in the storage unit 302.
  • the processor 301 calculates the speed of the moving object from the Doppler frequency with the satellite.
  • the processor 301 determines whether or not an average speed bias is calculated. If the combination of satellites has not been changed (ST803: NO), the flow proceeds to ST806.
  • the “speed” to be subjected to bias removal is not limited to the speed calculated from the Doppler frequency, and includes speeds output from other measuring instruments.
  • the processor 301 executes an RTK calculation process to calculate a fixed solution or a float solution. Further, in ST806, processor 301 determines whether or not an integer ambiguity of the carrier phase is determined, that is, whether or not a fixed solution is obtained. In the present embodiment, it is assumed that the ambiguity is determined (fixed solution is calculated) if the AR value of the solution obtained by the RTK calculation is 3.0 or more, for example.
  • the processor 301 determines the fixed solution as a positioning solution (current Output as the coordinates of the moving object.
  • the processor 301 starts measuring the first time. Thereafter, the flow proceeds to ST813.
  • processor 301 calculates a speed bias that is a vector difference between the unit time conversion amount of the moving amount of the fixed solution and the speed of the moving object. To do.
  • the processor 301 calculates an average speed bias in ST812. Even when the average speed bias has already been calculated, the processor 301 calculates the average speed bias again at a predetermined time T2 that ends at the time when the latest fixed solution is output. Thereafter, the flow proceeds to ST813.
  • processor 301 clears the second time (DR solution continuous selection time) (sets the second time to “0”). Then, in ST814, processor 301 determines whether or not the positioning process end instruction has interrupted. If the positioning process end command has not interrupted (ST814: NO), the flow returns to ST801. On the other hand, when the positioning process end command is interrupted, the positioning process is ended.
  • the processor 301 performs the first time Is cleared (the first time is set to “0”).
  • the processor 301 starts measuring the second time. Thereafter, the flow proceeds to ST818. If the previous positioning solution is not a fixed solution (ST816: NO), the flow proceeds to ST818.
  • the processor 301 determines whether or not the second time has reached the predetermined time T2.
  • processor 301 clears the average speed bias, and in ST820, the float solution is output as a positioning solution (coordinates of the current moving body). . Thereafter, the flow proceeds to ST813.
  • the processor 301 determines whether or not an average speed bias has been calculated.
  • the processor 301 When the average speed bias has not been calculated (ST821: YES), in ST820, the processor 301 outputs the float solution as a positioning solution (current mobile object coordinates). Thereafter, the flow proceeds to ST813.
  • the processor 301 calibrates the speed of the moving object using the average speed bias.
  • the processor 301 calculates a DR solution based on the previous positioning solution and the speed of the moving body after calibration.
  • the processor 301 outputs the DR solution as a positioning solution (current mobile object coordinates). Thereafter, the flow proceeds to ST814.
  • the speed bias is obtained from the difference vector between the moving amount of the fixed solution and the speed of the moving body in the time zone in which the fixed solution is obtained in the RTK calculation, and the speed bias is removed.
  • the speed of the moving body can be calibrated, the error of the speed bias in the speed of the moving body can be suppressed.
  • the vector difference between the unit time conversion amount of the moving amount of the fixed solution and the speed of the moving body is calculated as a speed bias
  • the moving speed is calculated by adding the reverse vector of the speed bias to the speed of the moving body. Calibrate body speed. Thereby, the speed of the moving body can be calibrated with high accuracy with a small amount of calculation.
  • the average value of the speed bias is calculated, and the speed of the moving object is calibrated by adding the inverse vector of the average value of the speed bias to the speed of the moving object.
  • the average value of the speed bias is calculated in the first time that ends at the time when the latest fixed solution is obtained.
  • the target section of the average value calculation process can always be kept up-to-date, so that the accuracy of the average speed bias can be kept high.
  • the average value of the speed bias is cleared when the combination of the satellites used for the speed calculation is changed. . Thereby, it is possible to prevent the deterioration of the accuracy of the average speed bias due to the change of the combination of the satellites.
  • the float solution is output as the coordinates of the moving object. As a result, it is possible to prevent the degradation of positioning accuracy due to the output of the DR solution for a long time.
  • the speed of the moving body may be calibrated by simply adding the inverse vector of the speed bias to the speed of the moving body without calculating the average value of the speed bias.
  • the speed bias if the speed bias is an outlier exceeding a predetermined range, it may be excluded in the calculation of the average speed bias. Thereby, since the abnormal value can be removed, the accuracy of the average speed bias can be kept high.
  • the fixed solution when the fixed solution is calculated, the fixed solution is output as the coordinates of the moving body, and when the fixed solution is not calculated, the DR solution is output as the coordinates of the moving body.
  • it is sufficient to output the DR solution as the coordinates of the moving object at least when the fixed solution is not calculated. Even when the fixed solution is calculated, the DR solution is output as the coordinates of the moving object. You may do it.
  • the case where the RTK calculation is performed is described as an example of the positioning calculation.
  • the present disclosure is not limited to this, and the positioning calculation other than the RTK calculation may be performed.
  • This disclosure is suitable for use in a positioning method and a positioning terminal that perform interference positioning using a signal from a satellite.
  • positioning system 10 base station 20 positioning terminal 201 processor 202 storage unit 203 input unit 204 output unit 205 communication unit 206 reception unit 210 bus 301 processor 302 storage unit 303 input unit 304 output unit 305 communication unit 306 reception unit 310 bus

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Abstract

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

Description

測位方法および測位端末
 本発明は、測位衛星(以下、測位に利用できる人工衛星を総称して「衛星」とする)からの信号を利用して移動体の干渉測位を行う測位方法および測位端末に関する。
 従来、静止状態の対象物を高精度に測量するために、RTK(Real Time Kinematic)法による干渉測位が利用されている。このRTK法による干渉測位を、移動体の測位に適用することにより、移動体の高精度な測位を実現することが期待されている。
 特許文献1には、衛星からの信号を利用した測位演算において、ドップラー周波数の測定精度の向上を図ることにより高精度なドップラー測位を実現できる測位装置が開示されている。
特開平10-253732号公報
 RTK演算でアンビギュイティ(Ambiguity)未決定の低精度な測位解(フロート解)が算出された場合に、移動体の速度を用いた推測航法(Dead Reckoning Navigation)により移動体の測位(座標の推測)を行うことが検討されている。
 本開示の一態様は、推測航法により移動体の測位を行う場合に、測位誤差の累積的な拡大を抑え、高精度な移動体の測位を実現できる測位方法および測位端末を開示する。
 本開示の一態様に係る測位方法は、測位端末が複数の衛星から送信される情報に基づいて測位演算を行うことで、移動体の座標を決定する測位方法である。前記測位端末は、前記測位演算によって得られる解であるフィックス解、あるいは、前記測位演算によって得られる解であって前記フィックス解より精度が低いフロート解を算出し、前記フィックス解の移動量と前記移動体の速度に基づいて速度バイアスを算出する。そして、前記移動体の速度から前記速度バイアスを除去することにより前記移動体の速度を校正し、前記校正された移動体の速度に基づいて、前記移動体の座標の推測値であるDR(Dead Reckoning)解を算出する。そして、前記測位演算において、少なくとも前記フィックス解が算出されなかった場合には前記DR解を前記移動体の座標として出力する。
 本開示の一態様に係る測位端末は、複数の衛星から送信される測位信号を受信する受信部と、前記測位信号に含まれる情報に基づいて測位演算を行うことで、移動体の座標を決定するプロセッサと、を具備する。前記プロセッサは、前記測位演算によって得られる解であるフィックス解、あるいは、前記測位演算によって得られる解であって前記フィックス解より精度が低いフロート解を算出する。そして、前記フィックス解の移動量と前記移動体の速度に基づいて速度バイアスを算出し、前記移動体の速度から前記速度バイアスを除去することにより前記移動体の速度を校正し、前記校正された移動体の速度に基づいて、前記移動体の座標の推測値であるDR(Dead Reckoning)解を算出する。そして、前記測位演算において、少なくとも前記フィックス解が算出されなかった場合には前記DR解を前記移動体の座標として出力する。
 本開示の一態様によれば、推測航法により移動体の測位を行う場合に、測位誤差の累積的な拡大を抑え、高精度な移動体の測位を実現できる。
図1は、一実施の形態に係る測位システムの構成を示す図である。 図2は、一実施の形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。 図3は、一実施の形態に係る測位端末の構成を示すブロック図である。 図4は、一実施の形態に係る移動体の速度の校正方法を説明する図である。 図5は、移動体の速度の校正を行わない座標出力の一例を示す図である。 図6は、一実施の形態に係る測位端末の座標出力の一例を示す図である。 図7Aは、一実施の形態に係る測位処理を示すフロー図である。 図7Bは、一実施の形態に係る測位処理を示すフロー図である。
 以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
 なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
 <測位システムの構成>
 まず、本実施の形態に係る測位システム1の構成について図1を用いて説明する。図1に示すように、測位システム1は、基地局10と、測位端末20と、から構成される。基地局10は、地球上の座標が既知である箇所に設置される。測位端末20は、座標を求める対象である移動体(例えば車両など)に設置される。
 測位システム1は、測位端末20の位置を計測し、測位端末20の地球上の座標を求める。座標は、例えば、緯度・経度・高度の三次元座標が一般的であるが、緯度・経度などの二次元座標であってもよい。
 基地局10および測位端末20は、GNSS(Global Navigation Satellite System)衛星(図示せず)からの測位信号を受信する。なお、GNSSとは、GPS(Global Positioning System)、GLONASS、Galileo等の民間航空航法に使用可能な性能(精度・信頼性)を持つ衛星航法システムの総称である。測位信号には、GPS衛星から送信されるL1信号(1575.42MHz)、L2信号(1227.60MHz)等がある。
 基地局10は、受信した測位信号に基づいて基地局10の測位データ(以下、「基地局測位データ」という)を生成し、測位端末20に送信する。なお、測位データの詳細については後述する。
 測位端末20は、受信した測位信号に基づいて測位端末20の測位データ(以下、「測位端末測位データ」という)を生成し、基地局測位データ及び測位端末測位データを用いて1エポック毎にRTK法による干渉測位処理を行い、移動体の座標を出力する。エポックは、データ取得時刻のことであり、エポック間隔はデータ取得時刻の時間間隔(周期)を表す時間単位である。例えば、測位端末20が5Hzで動作する場合、1秒間に5つのデータが取得されるため、エポック間隔は0.2秒となる。なお、測位端末20には、測位用の専用端末、測位機能を有するパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、測位サービスを行うサーバー等が含まれる。
 <基地局の構成>
 次に、本実施の形態に係る基地局10の構成について図2を用いて説明する。図2に示すように、基地局10は、プロセッサ201と、記憶部202と、入力部203と、出力部204と、通信部205と、受信部206と、バス210と、を有している。
 プロセッサ201は、バス210を介して基地局10の他の要素を制御する。プロセッサ201として、例えば、汎用CPU(Central Processing Unit)が用いられる。また、プロセッサ201は、所定のプログラムを実行することにより、測位信号に基づいて基地局測位データを生成する。
 記憶部202は、他の要素から様々な情報を取得し、一時的あるいは恒久的にその情報を保持する。記憶部202は、いわゆる一次記憶装置と二次記憶装置の総称である。記憶部202は、物理的に複数配置されても良い。記憶部202として、例えば、DRAM(Direct Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)が用いられる。
 入力部203は、外部からの情報を受け付ける。入力部203が受け付ける外部からの情報には、基地局10の操作者からの入力に関する情報などが含まれる。一例としてキーボード等の入力インターフェースを用いることで入力部203を構成することができる。
 出力部204は、外部へ情報を提示する。出力部204が提示する情報には、測位に関する情報などが含まれる。一例としてディスプレイ等の既存の出力インターフェースを用いることで出力部204を構成することができる。
 通信部205は、通信路を介して外部の機器と通信を行う。通信部205が通信する対象(通信対象)の機器には、測位端末20が含まれる。一例として無線LAN通信網、3G通信網など既存の通信網と通信可能な通信インターフェースを用いることで通信部205を構成することができる。
 受信部206は、衛星からの測位信号を受信し、バス210を介して測位信号をプロセッサ201に出力する。
 なお、上記の基地局10の構成は一例である。基地局10の各構成要素の一部を統合して構成することもできる。基地局10の各構成要素の一部を複数の要素に分割して構成することもできる。基地局10の各構成要素の一部を省略することもできる。基地局10に他の要素を付加して構成することもできる。また、本開示の基地局10は国等の自治体が設置した基準局を含む。
 <測位端末の構成>
 次に、本実施の形態に係る測位端末20の構成について図3を用いて説明する。図3に示すように、測位端末20は、プロセッサ301と、記憶部302と、入力部303と、出力部304と、通信部305と、受信部306と、バス310と、を備えている。
 プロセッサ301は、バス310を介して測位端末20の他の要素を制御する。プロセッサ301として、例えば、汎用CPUが用いられる。また、プロセッサ301は、所定のプログラムを実行することにより、測位信号に基づいて測位端末測位データを生成する。また、本実施の形態では、プロセッサ301が、移動体の座標を出力する機能を備えている。このプロセッサ301の機能の詳細については後述する。
 記憶部302は、他の要素から様々な情報を取得し、一時的あるいは恒久的にその情報を保持する。記憶部302は、いわゆる一次記憶装置と二次記憶装置の総称である。記憶部302は、物理的に複数配置されても良い。記憶部302として、例えば、DRAM、HDD、SSDが用いられる。
 入力部303は、外部からの情報を受け付ける。入力部303が受け付ける外部からの情報には、測位端末20の操作者からの入力に関する情報などが含まれる。一例としてキーボード等の入力インターフェースを用いることで入力部303を構成することができる。
 出力部304は、外部へ情報を提示する。出力部304が提示する情報には、測位に関する情報などが含まれる。一例としてディスプレイ等の既存の出力インターフェースを用いることで出力部304を構成することができる。
 通信部305は、通信路を介して外部の機器と通信を行う。通信部305が通信する対象(通信対象)の機器には、基地局10が含まれる。一例として無線LAN通信網、3G通信網など既存の通信網と通信可能な通信インターフェースを用いることで通信部305を構成することができる。
 受信部306は、衛星からの測位信号を受信し、バス310を介して測位信号をプロセッサ301に出力する。
 なお、上記の測位端末20の構成は一例である。測位端末20の各構成要素の一部を統合して構成することもできる。測位端末20の各構成要素の一部を複数の要素に分割して構成することもできる。測位端末20の各構成要素の一部を省略することもできる。測位端末20に他の要素を付加して構成することもできる。
 <測位端末のプロセッサの移動体座標出力機能>
 次に、測位端末20のプロセッサ301の移動体の座標を出力する機能について詳細に説明する。
 プロセッサ301は、基地局測位データと測位端末測位データとに基づいて1エポック毎にRTK法による干渉測位を実行し、フィックス解またはフロート解を算出する。
 また、プロセッサ301は、フィックス解が得られた場合、フィックス解が連続して得られている時間(以下、「第1時間」という)を計時し、第1時間が所定時間T1(例えば20秒)に達したか否かを判定する。また、プロセッサ301は、フィックス解が得られなかった場合、直近のフィックス解が得られてからの時間(以下、「第2時間」という)を計時し、第2時間が所定時間T2(例えば60秒)に達したか否かを判定する。なお、プロセッサ301は、第1時間、第2時間に相当する測位処理(データ取得)の回数をカウントしても良い。例えば、エポック間隔が0.2秒である場合、フィックス解が100回連続して得られると第1時間が所定時間T1(=20秒)に達したことになり、フィックス解が得られた後300回連続してフィックス解が得られないと第2時間が所定時間T2(=60秒)に達したことになる。
 また、プロセッサ301は、RTK演算によるフィックス解の移動量の単位時間換算量(フィックス解の1エポック前後での変位をエポック間隔で除算して求める)と移動体の速度とのベクトル差分を、速度バイアスとして算出する。移動体の速度は、例えば、測位端末測位データに含まれるドップラー周波数から算出される、または、移動体に備えられた速度検出モジュール(図示せず)から出力される。速度の情報は、例えば「南方向に秒速Xメートル、東方向に秒速Yメートル、高さ方向に秒速Zメートル」等、所定の次元に対する単位時間当たりの移動量で定義される情報である。
 そして、プロセッサ301は、第1時間が所定時間T1に達した状態において、速度バイアスの平均値(以下、「平均速度バイアス」という)を算出する。なお、プロセッサ301は、第1時間が所定時間T1に達した後もフィックス解が連続して得られている場合には、最新のフィックス解が得られた時刻を終端とする所定時間T1において、平均速度バイアスを算出する。また、プロセッサ301は、フィックス解が得られない時間帯において、第2時間が所定時間T2に達するまでは、平均速度バイアスを保持し、第2時間が所定時間T2に達した後には、平均速度バイアスをクリア(初期化)する。また、ドップラー周波数から速度を算出する場合、プロセッサ301は、速度算出に使用する衛星組み合わせが変更された場合にも平均速度バイアスをクリアする。また、平均速度バイアスをクリアした後に再びフィックス解が得られた場合、プロセッサ301は、速度バイアスを再計算する。
 そして、プロセッサ301は、移動体の速度に平均速度バイアスの逆ベクトルを加算することにより、速度から速度バイアスを除去し、移動体の速度を校正する。
 そして、プロセッサ301は、移動体の以前の座標と、移動体の校正後の速度に関する情報とに基づいて、移動体の現在の座標を推測する。移動体の以前の座標とは、例えば、前回(すなわち、1エポック前に)出力された座標である。なお、本開示において移動体の以前の座標と対比する意味で「移動体の現在の座標」という語を用いるが、「移動体の現在の座標」とは「移動体の以前の座標」より後に移動体が存在すると推測される座標を意味し、この場合の「現在」とは必ずしも座標出力装置が動作している時刻を意味するものではない。プロセッサ301は、移動体の1エポック前の座標に、移動体の校正後の速度から得られる1エポック間隔分の移動量を加算して、移動体の現在の座標を推測する。推測された座標は、推測航法座標あるいはDR解(Dead Reckoning解)とも呼ばれる。
 そして、プロセッサ301は、1エポック毎に移動体の現在の座標を出力部304に出力する。具体的には、プロセッサ301は、RTK演算によって得られるAR(Ambiguity Ratio)値を用いて品質チェックを行い、AR値が所定の閾値(例えば3.0)以上の場合にはフィックス解を出力し、AR値が所定の閾値(例えば3.0)未満の場合には、第2時間(直近のフィックス解が得られてからの時間)が所定時間T2に達するまではDR解を出力し、第2時間が所定時間T2に達した後にはフロート解を出力する。
 <測位データ>
 次に、測位データについて説明する。本実施の形態において測位データには擬似距離情報、搬送波位相情報およびドップラー周波数情報が含まれる。
 擬似距離情報とは、衛星と自局(基地局10あるいは測位端末20)との距離に関する情報である。プロセッサ(プロセッサ201あるいはプロセッサ301)は、測位信号を解析することにより衛星と自局との距離を算出することができる。具体的には、プロセッサは、まず、(1)測位信号が搬送したコードのパターンと自局が生成したコードのパターンとの相違、および、(2)測位信号に含まれるメッセージ(NAVDATA)に含まれる衛星の信号生成時刻と自局の信号受信時刻、の2つの情報に基づいて測位信号の到達時間を求める。そして、プロセッサは、当該到達時間に光速を乗ずることにより衛星と自局との擬似距離を求める。この距離には衛星のクロックと自局のクロックとの相違等に起因する誤差が含まれる。通常、この誤差を軽減させるために4つ以上の衛星に対して擬似距離情報が生成される。
 搬送波位相情報とは、自局が受信した測位信号の位相である。測位信号は所定の正弦波である。プロセッサは、受信した測位信号を解析することにより測位信号の位相を算出することができる。
 ドップラー周波数情報とは、衛星と自局との相対的な速度に関する情報である。プロセッサは、測位信号を解析することによりドップラー周波数情報を生成することができる。
 以上のようにして、基地局10のプロセッサ201および測位端末20のプロセッサ301によって、それぞれ測位データが生成される。
 <RTK演算>
 RTK演算について説明する。RTK演算は干渉測位の一つであるRTK法を実行する演算である。
 RTK法とは、衛星が送信する測位信号の搬送波位相積算値を用いて所定の地点の測位を行うものである。搬送波位相積算値とは、衛星から所定の地点までの(1)測位信号の波の数と(2)位相との和である。搬送波位相積算値が求まれば、測位信号の周波数(および波長)が既知であるので、衛星から所定の地点までの距離を求めることができる。測位信号の波の数は、未知数であるので整数アンビギュイティまたは整数値バイアスと呼ばれる。
 RTK法を実行するにあたって重要なことはノイズの除去と、整数アンビギュイティの推定(決定)である。
 RTK法では、二重差と呼ばれる差を演算することにより、ノイズの除去を行うことができる。二重差とは2つの衛星に対する1つの受信機の搬送波位相積算値の差(一重差)を2つの受信機(本実施の形態においては基地局10と測位端末20)の間でそれぞれ算出した値の差である。本実施の形態においてはRTK法を用いた測位のために4つ以上の衛星を使用する。従って、4つ以上の衛星の組み合わせの数だけ二重差を演算することになる。この演算では、基地局測位データおよび測位端末測位データが用いられる。
 RTK法では、整数アンビギュイティの推定を様々な方法で行うことができる。例えば、(1)最小二乗法によるフロート解の推定、および、(2)フロート解に基づくフィックス解の検定という手順を実行することにより整数アンビギュイティの推定を行うことができる。
 最小二乗法によるフロート解の推定は、時間単位毎に生成した二重差の組み合わせを用いて連立方程式を作成し、作成した連立方程式を最小二乗法によって解くことにより実行される。連立方程式はエポック毎に生成される。この演算では、基地局測位データ、測位端末測位データおよび基地局10の既知の座標が用いられる。このようにして求められた整数アンビギュイティの実数推定値をフロート解と呼ぶ。
 以上のようにして求められたフロート解は実数であるのに対して、整数アンビギュイティの真の値は整数である。よって、フロート解を丸めることにより整数値にする作業が必要になる。しかし、フロート解を丸める組み合わせには複数通りの候補が考えられる。従って、候補の中から正しい整数値を検定する必要がある。検定によって整数値バイアスとしてある程度確からしいとされた解をフィックス解と呼ぶ。本実施の形態ではRTK演算によって得られるAR値を用いて品質チェックを行い、品質チェックの結果に基づいて正しい整数値を検定する。なお、整数値の候補の絞込みを効率化するために基地局測位データが用いられる。
 <移動体の速度の校正方法>
 次に、本実施の形態に係る移動体の速度の校正方法について、図4を用いて説明する。
 測位端末20は、RTK演算によるフィックス解の移動量の単位時間換算量501と移動体の速度502とのベクトル差分503を、速度バイアスVbとして算出する。なお、フィックス解の移動量の単位時間換算量501は、現在のフィックス解(時刻tの移動体の座標)と前回(1エポック前)のフィックス解(時刻ti-1の移動体の座標)との差分をエポック間隔で除算したベクトル量である。
 測位端末20は、フィックス解が連続して得られている所定時間T1において、速度バイアスVbの平均値を算出する。
 測位端末20は、移動体の速度502に速度バイアスVbの平均値の逆ベクトル504を加算することにより、移動体の速度502を校正する。
 この校正により、移動体の速度502から速度バイアスVbが除去され、校正後の速度505が得られる。
 <座標出力の一例>
 次に、本実施の形態に係る測位端末20の座標出力の一例(図6)について、移動体の速度の校正を行わない場合(図5)と対比して説明する。なお、図5および図6では、フィックス解は四角印、フロート解は三角印、DR解は丸印で図示される。また、出力される解は黒塗り、出力されない解は白塗りで図示される。
 図5および図6では、RTK演算において、時刻t0からt2ではフィックス解が得られ、時刻t3からt12ではフィックス解が得られず、時刻t13では再びフィックス解が得られている例を示している。
 RTK演算による干渉測位を移動体の測位に単に適用し、フィックス解が得られない時間帯(時刻t3からt12)においてフロート解を出力すると、実際の移動軌跡に対して数十cmから数mの大きな測位誤差(飛び)が生じてしまう。
 これを改善するために、フィックス解が得られない時間帯において、測位端末20は、DR解を移動体の現在の座標として出力する。ただし、移動体の速度から速度バイアスを除去しないと、図5に示すように、測位誤差が累積的に拡大し、時間の経過と供に実際の移動軌跡に対するDR解の差が拡がる。
 そこで、本実施の形態では、測位端末20が、速度バイアスを除去するように移動体の速度を校正し、校正後の速度に基づいてDR解を算出し、少なくともフィックス解が得られない時間帯において、校正後の速度に基づくDR解を移動体の現在の座標として出力する。これにより、測位誤差の累積的な拡大が抑えられるので、図6に示すように、時間が経過しても実際の移動軌跡に対するDR解の差が拡がらない。
 なお、本実施の形態において、衛星とのドップラー周波数から移動体の速度を算出する場合には、測位端末20は、速度算出に使用する衛星の組み合わせが変更された時点で、DR解を出力せず、フロート解を出力するようにしても良い。
 <測位処理のフロー>
 次に、本実施の形態に係る測位処理のフローについて図7A、図7Bを用いて説明する。なお、本実施の形態では、測位端末20が測位処理を行う例を説明する。ただし、本開示の測位処理は、測位端末20によって行われるものに限定されず、例えば、測位システム1の内部に追加された汎用コンピュータによって実行されても良い。測位処理を開始するタイミングについては特に限定は無い。例えば、測位端末20の電源が投入された際に、測位処理を開始しても良い。また、測位端末20の入力部303によって測位処理を開始するコマンドが入力された際に、測位処理を開始しても良い。
 まず、ST801において、プロセッサ301は、基地局10および測位端末20の測位データを取得する。プロセッサ301は、通信部305を介して基地局測位データを取得し、記憶部302に記憶させる。基地局測位データは、基地局10のプロセッサ201が生成したものである。また、プロセッサ301は、受信部306が受信した測位信号に基づいて測位端末測位データを生成し、記憶部302に記憶させる。
 次に、ST802において、プロセッサ301は、衛星とのドップラー周波数から移動体の速度を算出する。このとき、速度算出に使用する衛星の組み合わせが変更された場合(ST803:YES)、ST804において、プロセッサ301は、平均速度バイアスが計算されているか否かを判定する。なお、衛星の組み合わせが変更されていない場合(ST803:NO)、フローはST806に進む。なお、本開示においてバイアス除去対象となる「速度」とはドップラー周波数から算出された速度に限られず、その他測定器から出力された速度も含まれる。
 平均速度バイアスが既に計算されている場合(ST804:NO)、ST805において、プロセッサ301は、平均速度バイアスをクリアする。その後、フローはST806に進む。なお、平均速度バイアスが未計算の場合も(ST804:YES)、フローはST806に進む。
 ST806において、プロセッサ301は、RTK演算処理を実行し、フィックス解またはフロート解を算出する。さらに、ST806において、プロセッサ301は、搬送波位相の整数アンビギュイティが定まるか否か、すなわちフィックス解が求まるか否かを判定する。なお、本実施の形態では、RTK演算で得られた解のAR値が例えば3.0以上であればアンビギュイティが決定した(フィックス解を算出した)ものとする。
 ST806において、整数アンビギュイティが定まった場合、すなわち、移動体の現在の座標としてフィックス解が求められた場合には(ST806:YES)、ST807において、プロセッサ301は、フィックス解を測位解(現在の移動体の座標)として出力する。
 そして、前回の測位解がフィックス解ではない場合(ST808:NO)、ST809において、プロセッサ301は、第1時間の計時を開始する。その後、フローはST813に進む。
 一方、前回の測位解もフィックス解である場合(ST808:YES)、ST810において、プロセッサ301は、フィックス解の移動量の単位時間換算量と移動体の速度とのベクトル差分である速度バイアスを算出する。
 そして、第1時間が所定時間T1に達した場合(ST811:YES)、プロセッサ301は、ST812において、平均速度バイアスを計算する。なお、平均速度バイアスが既に計算されている場合でも、プロセッサ301は、直近のフィックス解が出力された時刻を終端とする所定時間T2において、平均速度バイアスを再度計算する。その後、フローはST813に進む。
 また、第1時間が所定時間T1に達していない場合(ST811:NO)、フローはST813に進む。
 ST813において、プロセッサ301は、第2時間(DR解の連続選択時間)をクリアする(第2時間を「0」にする)。そして、ST814において、プロセッサ301は、測位処理終了命令が割り込んだか否かを判定する。測位処理終了命令が割り込んでいない場合には(ST814:NO)、フローはST801に戻る。一方、測位処理終了命令が割り込んだ場合には、測位処理を終了する。
 また、ST806において、整数アンビギュイティが定まらなかった場合、すなわち、移動体の現在の座標としてフィックス解が求められなかった場合には(ST806:NO)、ST815において、プロセッサ301は、第1時間をクリアする(第1時間を「0」にする)。
 そして、前回の測位解がフィックス解である場合(ST816:YES)、ST817において、プロセッサ301は、第2時間の計時を開始する。その後、フローはST818に進む。また、前回の測位解がフィックス解ではない場合(ST816:NO)、フローはST818に進む。
 ST818において、プロセッサ301は、第2時間が所定時間T2に達したか否かの判定を行う。
 第2時間が所定時間T2に達した場合(ST818:YES)、ST819において、プロセッサ301は、平均速度バイアスをクリアし、ST820において、フロート解を測位解(現在の移動体の座標)として出力する。その後、フローはST813に進む。
 一方、第2時間が所定時間T2に達していない場合(ST818:NO)、ST821において、プロセッサ301は、平均速度バイアスが計算されているか否かを判定する。
 平均速度バイアスが未計算の場合(ST821:YES)、ST820において、プロセッサ301は、フロート解を測位解(現在の移動体の座標)として出力する。その後、フローはST813に進む。
 一方、平均速度バイアスが既に計算されている場合(ST821:NO)、ST822において、プロセッサ301は、平均速度バイアスを用いて移動体の速度を校正する。
 そして、ST823において、プロセッサ301は、前回の測位解と校正後の移動体の速度に基づいてDR解を算出する。
 そして、ST824において、プロセッサ301は、DR解を測位解(現在の移動体の座標)として出力する。その後、フローはST814に進む。
 なお、衛星とのドップラー周波数から移動体の速度を算出せず、他の方法により移動体の速度を算出(あるいは取得)する場合には、上記のST802からST805までのステップは省略される。
 <効果>
 このように、本実施の形態では、RTK演算においてフィックス解が得られている時間帯に、フィックス解の移動量と移動体の速度との差分ベクトルから速度バイアスを求め、速度バイアスを除去するように移動体の速度を校正することができるので、移動体の速度における速度バイアスの誤差を抑えることができる。
 これにより、RTK演算においてフィックス解が得られない時間帯において、推測航法により移動体の測位を行う場合に、測位誤差の累積的な拡大を抑え、高精度な移動体の測位を実現できる。
 また、本実施の形態では、フィックス解の移動量の単位時間換算量と移動体の速度とのベクトル差分を速度バイアスとして算出し、移動体の速度に速度バイアスの逆ベクトルを加算することにより移動体の速度を校正する。これにより、少ない演算量で高精度に移動体の速度を校正できる。
 また、本実施の形態では、速度バイアスの平均値を算出し、移動体の速度に速度バイアスの平均値の逆ベクトルを加算することにより移動体の速度を校正する。これにより、速度バイアスの変動を緩和することができ、高精度に移動体の速度を校正できる。
 また、本実施の形態では、直近のフィックス解が得られた時刻を終端とする第1時間において速度バイアスの平均値を算出する。これにより、平均値算出処理の対象区間を常に最新のものに保つことができるので、平均速度バイアスの精度を高く保つことができる。
 また、本実施の形態では、衛星とのドップラー周波数に基づいて移動体の速度が算出される場合において、速度算出に用いる衛星の組み合わせが変更された場合には、速度バイアスの平均値をクリアする。これにより、衛星の組み合わせが変更されたことによる平均速度バイアスの精度の劣化を防ぐことができる。
 また、本実施の形態では、フィックス解が算出されなかった時間が第2時間に達した場合にはフロート解を移動体の座標として出力する。これにより、長時間にわたってDR解を出力することによる測位精度の劣化を防ぐことができる。
 なお、本開示は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
 例えば、上記の実施の形態において、速度バイアスの平均値を算出せず、単に、移動体の速度に速度バイアスの逆ベクトルを加算することにより、移動体の速度を校正しても良い。
 また、上記の実施の形態において、速度バイアスが所定の範囲を超える外れ値であれば、平均速度バイアスの算出において除外しても良い。これにより、異常値を除去できるので、平均速度バイアスの精度を高く保つことができる。
 また、上記の実施の形態では、フィックス解が算出された場合にはフィックス解を移動体の座標として出力し、フィックス解が算出されなかった場合にはDR解を移動体の座標として出力する場合に説明したが、本発明は、少なくともフィックス解が算出されなかった場合にDR解を移動体の座標として出力すればよく、フィックス解が算出された場合にもDR解を移動体の座標として出力しても良い。
 また、上記の実施の形態では、測位演算の一例としてRTK演算を行う場合について説明したが、本開示はこれに限られずRTK演算以外の測位演算を行っても良い。
 本開示は、衛星からの信号を利用して干渉測位を行う測位方法および測位端末に用いるに好適である。
 1 測位システム
 10 基地局
 20 測位端末
 201 プロセッサ
 202 記憶部
 203 入力部
 204 出力部
 205 通信部
 206 受信部
 210 バス
 301 プロセッサ
 302 記憶部
 303 入力部
 304 出力部
 305 通信部
 306 受信部
 310 バス

Claims (14)

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