WO2020017307A1 - 移動体測位システム及び移動体測位方法 - Google Patents

移動体測位システム及び移動体測位方法 Download PDF

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冨田　仁志
幹雄 板東
敏 菅原
めぐみ 末廣
誠 谷川原
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株式会社日立産機システム
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Definitions

  • the present invention relates to a mobile positioning system and a mobile positioning method.
  • PPP Precise Point Positioning
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • PPP Precise Point Positioning
  • a positioning transmitted from a plurality of positioning satellites is disclosed in Patent Document 1.
  • the position is estimated in advance by a navigation message or offline processing included in the positioning signal.
  • Satellite information detecting means for observing the orbital information and satellite clock error of the positioning satellite from the obtained value, ionospheric delay information obtaining means for obtaining ionospheric delay amount information, and tropospheric delay information obtaining means for obtaining tropospheric delay amount information,
  • the receiver position is linearly approximated using the past receiver position estimation result and the orbit information of the positioning satellite, and the linearly approximated receiver position as an unknown number Integer value bias, receiver clock error, satellite clock error, ionospheric delay, and tropospheric delay are explanatory variables, and carrier phase, code pseudorange, satellite clock error, ionospheric delay information, and tropospheric delay are observed values.
  • a single positioning device comprising: a regression equation having information as a target variable, and a position calculation unit that estimates and calculates at least the receiver position by applying a parameter estimation algorithm to the regression equation. Has been described.
  • Patent Document 2 discloses a method of receiving a plurality of navigation signals from a plurality of artificial satellites that broadcast a navigation signal for GNSS, and acquiring a precise history and correction information.
  • a known process that is not based on the navigation signal.
  • an object of the present invention is to provide a mobile object positioning system and a mobile object positioning method capable of converging a positioning error in a short time in precise single positioning.
  • One embodiment of the present invention for achieving the above object is a mobile positioning system for receiving a positioning signal from a positioning satellite and measuring a position coordinate of the mobile, and a positioning system for receiving from a plurality of positioning satellites.
  • An on-board device that calculates the position coordinates of the moving object based on the carrier wave phase of the signal, and correction data for calculating the position coordinates are sent to the on-board device in response to a request from the on-board device.
  • the on-board device includes the first processing sequence and the second processing Among the position coordinates calculated in the sequence, the position coordinate with the smaller data error is selected as the position coordinate of the moving body.
  • Another aspect of the present invention is a mobile positioning system for receiving a positioning signal from a positioning satellite and measuring the position coordinates of the mobile, wherein a carrier phase of a positioning signal received from a plurality of positioning satellites is provided.
  • On-board device that calculates the position coordinates of the moving object based on the data, and ground management that transmits correction data for calculating the position coordinates to the on-board device in response to a request from the on-board device
  • a first device that obtains data indicating a precise orbit of the positioning satellite from the positioning satellite or the ground management device, performs a precise single positioning calculation, and calculates the position coordinates.
  • a processing sequence, a pseudorange and a carrier wave obtained by a positioning satellite selected from the positioning satellites, and the position coordinates of the moving object are transmitted to the ground management device and calculated by the ground management device.
  • a second processing sequence for obtaining the obtained position coordinates from the ground management device is obtained by a positioning satellite selected from the positioning satellites.
  • the pseudo-range and the carrier, and the position coordinates of the moving object estimated based on the pseudo-range or the carrier are transmitted to the ground management device, and the ground management device receives from the on-board device the While calculating the correction data based on the pseudo distance and the carrier, and the estimated position coordinates of the moving object, perform a precise single positioning operation using the correction data to calculate the position coordinates.
  • the on-board device has a small data error among the position coordinates calculated in the first processing sequence and the second processing sequence.
  • the position coordinates of the have ways to choose as the position coordinates of the moving object.
  • a mobile positioning system and a mobile positioning method capable of converging a positioning error in a short time in precise single positioning.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a mobile positioning system.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating functional blocks of a branching device 220 included in the on-vehicle device 102.
  • FIG. 3 is a diagram exemplifying functional blocks of a GNSS reception device 240 included in the on-board device 102.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating functional blocks of a vehicle control device 260 included in the on-vehicle device 102. It is a figure which illustrates the functional block of the reinforcement data distribution server 420 which comprises the ground server 104.
  • FIG. 3 is a diagram exemplifying functional blocks of an assist data distribution server 440 constituting the ground server 104.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating functional blocks of a management server 470 configuring the ground server 104.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a processing procedure of a first position data generation sequence. It is a figure which shows the data structural example of observation data typically. It is a figure which illustrates observation data generation processing. It is a figure which illustrates observation data selection processing.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a data configuration example of assist data.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of assist data generation processing.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a first position data generation process.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a processing procedure of a second position data generation sequence.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a second position data generation process.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a processing procedure of a second position data generation sequence.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a second position data generation process.
  • a moving object in which autonomous traveling control is performed using the moving object positioning system will be described as a well-known autonomous traveling vehicle (hereinafter, simply referred to as “vehicle”).
  • vehicle autonomous traveling vehicle
  • an actuator that physically performs operations such as braking, shifting, steering, etc., may be appropriately controlled based on positioning data received from a sensor or an antenna. If it has a control device for instructing the operation, it may be, for example, an agricultural machine or a construction machine.
  • the mobile object positioning system utilizes a satellite positioning technique called the above-mentioned precise single positioning, and uses data (hereinafter referred to as “geodesional coordinate system”) indicating vehicle position coordinates in a predetermined three-dimensional orthogonal coordinate system (hereinafter, referred to as “geographical coordinate system”).
  • position data this is referred to as “position data”.
  • Position data can be generated by obtaining carrier phases between four or more positioning satellites and a vehicle, respectively, and calculating their intersections.
  • the carrier phase is obtained by observing the phase of the carrier when the positioning satellite transmits the positioning signal.
  • the above carrier phase is caused by the orbit of each positioning satellite, the accuracy of the clock used in the receiving device and the positioning satellite, the delay of the carrier generated when passing through the ionosphere and the troposphere, the bias included in the phase of the carrier, and the like. Contains errors. Therefore, in the mobile positioning system, the carrier phase is refined by correcting these errors.
  • a generic value of these values for correcting an error is referred to as a correction value.
  • the mobile positioning system performs precise independent positioning based on JGS2011 (Japan satellite navigation Geodetic System 2011) using ITRF2008 (International Terrestrial Reference Frame 2008) as a geodetic coordinate system.
  • the geodetic system with which the mobile positioning system conforms may be another geodetic system such as WGS84 (World Geodetic System 1984) or PE90.11 (Parameters of the Earth 1990).
  • the mobile positioning system performs a precise single positioning calculation using the following calculation device to generate position data of a vehicle to be positioned.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a hardware configuration of the mobile positioning system 1.
  • a server device including a plurality of general-purpose servers installed on the ground hereinafter, also referred to as “ground server 104”
  • ground server 104 a server device including a plurality of general-purpose servers installed on the ground
  • on-board device 102 hereinafter collectively referred to as “on-vehicle device 102” when collectively referred to or not particularly distinguished
  • the on-board device 102 in the present embodiment is assumed to be a general-purpose computer mounted on a vehicle.
  • the on-board device 102 may be a general-purpose computer such as a laptop PC, or may be a configuration including a portable device such as a smartphone or tablet.
  • the on-board device 102 is wirelessly connected to a communication network 108 such as the Internet.
  • the ground server 104 and the Internet 108 are connected via a known communication device (hereinafter, also referred to as a “communication device 106”) by wire, but may be connected by wireless.
  • Each vehicle that uses the mobile positioning system 1 is provided with a user ID, which is an ID for uniquely identifying each vehicle, in advance.
  • the ground server 104 provides positioning data or correction data for correcting the positioning data to the on-board device 102 of each vehicle.
  • the monitor station 114 is provided in an area where a positioning signal from the positioning satellite 100 can be received. In order to estimate a precise orbit and time of each positioning satellite 100, the monitoring station 114 receives and collects positioning signals, and collects signals. This is a ground facility for verifying quality. Information such as the orbit data of each positioning satellite 100 is transmitted to the ground server 104 via the communication network 108.
  • the mobile positioning system 1 includes an on-board device 102 mainly including a demultiplexer 220, a GNSS receiver 240, and a vehicle controller 260, and a reinforcement data distribution server. 420, an assist data distribution server 440, and a ground server 104 including a management server 470. As illustrated in FIG.
  • the components of the on-board device 102 and the ground server 104 are used to input / output a CPU (Central processing unit), an arithmetic unit 10 such as various coprocessors, a memory 20, and data.
  • the computer program may be configured by a device driver, an operating system, various application programs located in an upper layer thereof, and a library that provides a common function to these programs.
  • Each block described below is not a configuration in a hardware unit but a block in a functional unit.
  • the on-board device 102 may have a configuration including a general-purpose computer such as a laptop PC and a web browser installed therein, and the ground server 104 may have a configuration including a web server. Further, it may be provided integrally with a known car navigation system.
  • the on-board device 102 includes a demultiplexer 220, a GNSS receiver 240, and a vehicle controller 260. (Demultiplexer 220) As shown in FIG. 2, the demultiplexer 220 includes a communication unit 222, a data processing unit 224, and a data storage unit 236.
  • the communication unit 222 is in charge of a communication process with the GNSS receiving device 240 and the vehicle control device 260 via the internal wiring of the on-board device 102.
  • the data storage unit 236 stores various data.
  • the data processing unit 224 performs various processes based on a positioning signal acquired from the positioning satellite 100 via the GNSS antenna 112 and data stored in the data storage unit 236.
  • the GNSS antenna 112 is an antenna device for satellite communication for receiving a positioning signal from the positioning satellite 100.
  • the data processing unit 224 includes an analog signal ⁇ digital signal conversion unit 226, a code correlation unit 228, a navigation message demodulation unit 230, a pseudo distance calculation unit 232, and an observation data transmission unit 234.
  • Analog signal ⁇ digital signal converter 226 converts a positioning signal, which is an analog signal, into a digital signal.
  • a positioning signal that is an analog signal is called an analog positioning signal
  • a positioning signal converted into a digital signal is called a digital positioning signal.
  • the code correlation unit 228 performs a correlation operation between a pseudorandom noise (Pseudorandom noise; PRN) code included in the digital positioning signal and a replica of the pseudorandom noise code stored in the replica code data storage unit 238.
  • PRN pseudorandom noise
  • the navigation message demodulator 230 demodulates a navigation message received from the positioning satellite 100.
  • the navigation message is obtained by phase-modulating data relating to the orbit information of the positioning satellite 100 with a pseudo random noise code.
  • the pseudo distance calculation unit 232 calculates a pseudo distance between the positioning satellite 100 and the own vehicle.
  • the observation data transmission unit 234 transmits observation data obtained by adding data indicating a pseudorange or the like to the carrier of the positioning signal to the vehicle control device 260 via the communication unit 222. Details of the observation data will be described later with reference to FIGS.
  • the data processing unit 224 also functions as an interface between the communication unit 222 and the data storage unit 236.
  • Data storage unit 236 includes a replica code data storage unit 238.
  • the replica code data storage unit 238 stores replica code data of a pseudo random noise code.
  • the replica code data is a replica of a navigation message (pseudo-random noise code) transmitted from a positioning satellite used by the on-board device 102, and is a source of the navigation message received by the correlation operation in the code correlation unit 228. It is used to specify the reception time from a certain positioning satellite.
  • GNSS receiver 240 As shown in FIG. 3, the GNSS receiving device 240 includes a communication unit 242, a data processing unit 244, and a data storage unit 254.
  • the communication unit 242 performs communication processing with the branching device 220 and the vehicle control device 260 via the internal wiring of the on-board device 102.
  • the data storage unit 254 stores various data.
  • the data processing unit 244 executes various processes based on the data acquired by the communication unit 242 and the data stored in the data storage unit 254.
  • the data processing unit 244 also functions as an interface between the communication unit 242 and the data storage unit 254.
  • the data processing unit 244 includes a positioning signal receiving unit 246, an assist data receiving unit 248, a precise single positioning calculation unit 250, and a fine single positioning calculation result transmitting unit 252.
  • the positioning signal receiving section 246 receives the analog positioning signal from the demultiplexer 220 via the communication section 242 and converts it into a digital signal.
  • the assist data receiving unit 248 receives, via the communication unit 242, from the assist data distribution server 440, which will be described later, correction data used for correcting a carrier phase called “assist data”.
  • the precise single positioning calculation unit 250 performs the fine single positioning calculation, and generates position data indicating the position coordinates.
  • the position data generated by the precise single positioning calculation unit 250 is called first position data.
  • the precise single positioning calculation result transmitting unit 252 transmits the first position data to the vehicle control device 260 via the communication unit 242.
  • the ⁇ data storage unit 254 includes a positioning signal data storage unit 256, a replica code data storage unit 257, an assist data storage unit 258, and a precise single positioning calculation result data storage unit 259.
  • the positioning signal data storage unit 256 stores the digital positioning signal as data.
  • the replica code data storage unit 257 stores replica code data of a pseudo random noise code.
  • the assist data storage unit 258 stores the assist data received from the assist data distribution server 440.
  • the precise single positioning calculation result data storage unit 259 stores the first position data generated by the precise single positioning calculation unit 250.
  • the communication unit 262 is responsible for communication processing with the demultiplexer 220 and the GNSS receiver 240 via the internal wiring of the on-board device 102.
  • the data storage unit 278 stores various data.
  • the data processing unit 264 performs various processes based on the data acquired by the communication unit 262 and the data stored in the data storage unit 278.
  • the data processing unit 264 also functions as an interface between the communication unit 262 and the data storage unit 278.
  • the data processing unit 264 includes an observation data transmission unit 266, an external precision single positioning calculation result receiving unit 268, a precision single positioning calculation unit 270, a convergence determination / positioning selection unit 272, a positioning integration unit 274, and a traveling trajectory generation / vehicle control.
  • Unit 276 is included.
  • the observation data transmission unit 266 transmits observation data to the assist data distribution server 440 via the communication unit 262.
  • the external precise single positioning calculation result receiving unit 268 receives, via the communication unit 262, data indicating a calculation result of the fine single positioning calculation performed by the GNSS receiving device 240 or the assist data distribution server 440.
  • the precise single positioning calculation unit 270 performs a fine single positioning calculation to generate position data.
  • the position data generated by the precise single positioning calculation unit 270 is called second position data.
  • the convergence determination / positioning selection unit 272 includes the first position data received from the precise single positioning calculation result transmission unit 252 of the GNSS receiver 240 via the communication unit 262, and the second position data generated by the precise single positioning calculation unit 270. Is selected as the position data of the own vehicle.
  • the positioning integration unit 274 generates integrated positioning data by integrating the position data received from the convergence determination / positioning selection unit 272 with the positioning data acquired from various sensors installed on the vehicle body.
  • the running trajectory generation / vehicle control unit 276 generates running trajectory data based on the integrated positioning data received from the positioning integrating unit 274, and controls the running of the vehicle.
  • the ⁇ data storage unit 278 includes a positioning supplementary data storage unit 280 and a vehicle control map data storage unit 282.
  • the positioning supplementary data storage unit 280 stores the positioning supplementary data, that is, data indicating the correction value received from the precise single positioning calculation result distribution unit 454 of the assist data distribution server 440 via the communication unit 262.
  • the vehicle control map data storage unit 282 stores high-precision map data used for vehicle travel control.
  • each function of the on-board device 102 has been described as being realized by three interconnected devices of the demultiplexer 220, the GNSS receiver 240, and the vehicle controller 260. Each function of may be realized integrally by one device.
  • the ground server 104 includes a reinforcement data distribution server 420, an assist data distribution server 440, and a management server 470.
  • the augmented data distribution server 420 includes a communication unit 422, a data processing unit 424, and a data storage unit 432.
  • the communication unit 422 handles communication processing with the assist data distribution server 440 and the management server 470 via the internal wiring of the ground server 104.
  • the data storage unit 432 stores various data.
  • the data processing unit 424 performs various processes based on the data acquired by the communication unit 422 and the data stored in the data storage unit 432.
  • the data processing unit 424 also functions as an interface between the communication unit 422 and the data storage unit 432.
  • the data processing unit 424 includes a precise trajectory / clock estimation unit 426, an augmented data generation unit 428, and an augmented data distribution unit 430.
  • the precise orbit / clock estimating unit 426 receives the observation data generated by the monitor station 114, and among the errors included in the carrier wave phase, the accuracy of the clock of the positioning satellite 100, the deviation of the orbit of the positioning satellite 100, the phase of the carrier wave. Of the error caused by the bias included in.
  • the reinforcement data generation unit 428 generates data called reinforcement data based on the estimation result of the precise trajectory / clock estimation unit 426.
  • the augmentation data is data indicating a value for correcting an error caused by a clock accuracy of the positioning satellite 100, a deviation of the orbit of the positioning satellite 100, and a bias included in the phase of the carrier wave among errors included in the carrier phase. is there.
  • the reinforcement data distribution unit 430 distributes the reinforcement data to the assist data distribution server 440 via the communication unit 422.
  • the data storage section 432 includes an observation data storage section 434 of the monitor station.
  • the monitoring data storage unit 434 of the monitoring station stores the observation data obtained from the monitoring station 114.
  • Observation data acquired from the monitor station 114 includes a pseudo distance between the positioning satellite 100 and the monitor station 114, a carrier wave, a signal strength, and the like.
  • the assist data distribution server 440 includes a communication unit 442, a data processing unit 444, and a data storage unit 458.
  • the assist data distribution server 440 is a communication device for communicating with the vehicle control devices 260a, 260b, 260c,... 260n (hereinafter, collectively referred to as “vehicle control device 260” as necessary) of each vehicle and the monitor station 114.
  • the device 106 is connected to the device 106 and transmits and receives various data to and from these devices via the Internet 108.
  • the communication unit 442 is in charge of communication processing with the augmented data distribution server 420 and the management server 470 via the internal wiring of the ground server 104.
  • the data storage unit 458 stores various data.
  • the data processing unit 444 executes various processes based on the data acquired by the communication unit 442 and the data stored in the data storage unit 458.
  • the data processing unit 444 also functions as an interface between the communication unit 442 and the data storage unit 458.
  • the data processing unit 444 includes an observation data receiving unit 446, an augmented data receiving unit 448, a troposphere / ionosphere delay area correction unit 450, a precise single positioning calculation unit 452, a precise single positioning calculation result distribution unit 454, and an assist data distribution unit of each vehicle. 456.
  • the observation data receiving unit 446 of each vehicle receives the observation data generated by each vehicle from the vehicle control device 260 via the communication unit 442.
  • the reinforcement data receiving unit 448 receives the reinforcement data from the reinforcement data distribution server 420 via the communication unit 442.
  • the troposphere / ionosphere delay area correction unit 450 calculates the carrier delay in the troposphere and the ionosphere based on the elevation angle formed by the line connecting the positioning satellite 100 and the GNSS antenna 112 at the shortest distance and the horizontal line in each vehicle. Then, assist data is generated based on the calculation result and the reinforcement data.
  • the precise single positioning calculation unit 452 calculates the above-described correction value using the assist data.
  • the carrier phase between the positioning satellite 100 and the positioning target vehicle is corrected, and the second position data is calculated by the carrier positioning.
  • the precise single positioning calculation result distribution unit 454 distributes the data indicating the correction value calculated by the precise single positioning calculation unit 452 or the second position data to the vehicle control device 260 of each vehicle via the communication unit 442.
  • the assist data distribution unit distributes the assist data to the GNSS receiving device 240 or the vehicle control device 260 of each vehicle via the communication unit 442.
  • the data storage unit 458 includes an observation data storage unit 460 and an assist data storage unit 462 of each vehicle.
  • the observation data storage unit 460 of each vehicle stores observation data received from each vehicle.
  • the assist data storage unit 462 stores the assist data generated by the troposphere / ionosphere delay area correction unit 450.
  • the management server 470 includes a communication unit 472, a data processing unit 474, and a data storage unit 486.
  • the communication unit is in charge of communication processing with the reinforcement data distribution server 420 and the assist data distribution server 440 via the internal wiring of the ground server 104.
  • the data storage unit 486 stores various data.
  • the data processing unit 474 executes various processes based on the data acquired by the communication unit 472 and the data stored in the data storage unit 486.
  • the data processing unit 474 also functions as an interface between the communication unit 472 and the data storage unit 486.
  • the data processing unit 474 includes a terminal management unit 476, an authentication and billing unit 478, a software management updating unit 480, an operation monitoring unit 482, and a data accumulation analysis unit 484.
  • the terminal management unit 476 manages communication between each vehicle and the assist data distribution server 440.
  • the authentication charging unit 478 receives the data indicating the user ID from the vehicle control device 260 of each vehicle, performs authentication, and based on the authentication result, sends the data to the driver of each vehicle using the mobile positioning system 1a. A usage fee is levied on it.
  • the software management update unit 480 manages and updates software that controls each function of the ground server 104.
  • the operation monitoring unit 482 monitors the operation status of the positioning satellite 100 in a satellite positioning system such as GPS (Global Positioning System) or GLONASS (Global Navigation System) that can be used by the mobile positioning system 1a.
  • the data storage analysis unit 484 analyzes the storage status of various data stored in the data storage units (432, 458, 486) of each server.
  • the data storage unit 486 includes a terminal data storage unit 488, an authentication and billing data storage unit 490, a software data storage unit 492, an observation data storage unit 494 of each vehicle, an observation data storage unit 496 of the monitor station, a reinforcement data storage unit 498, and an assist.
  • a data storage unit 499 is included.
  • the terminal data storage unit 488 stores terminal data such as a user ID acquired from each vehicle.
  • the authentication charging data storage unit 490 stores data indicating a user ID assigned to each vehicle and data indicating a charging status for each vehicle.
  • the software data storage unit 492 stores various data used by software that controls each function of the on-board device 102 and the ground server 104.
  • the observation data storage unit 494 of each vehicle stores the observation data received from the vehicle control device 260 of each vehicle.
  • the monitoring data storage unit 496 of the monitoring station stores the observation data received from the monitoring station 114.
  • the reinforcement data storage unit 498 stores the reinforcement data received from the reinforcement data distribution server 420.
  • the assist data storage unit 499 stores the assist data received from the assist data distribution server 440.
  • the management server 470 of the present embodiment has the usage fee collecting function of the mobile positioning system 1 as described above, such functions that have little relation to the essential functions of the positioning system are transmitted to the external system. It is also possible to take a configuration such as entrusting the processing. Further, the specific fee collection function may be appropriately designed according to the system specifications.
  • each function of the ground server 104 has been described as being realized by three interconnected servers, namely, the reinforcement data distribution server 420, the assist data distribution server 440, and the management server 470. Each function of may be realized integrally by one server.
  • the mobile positioning system 1a of the present embodiment performs the precise single positioning calculation using the components described above, generates the first position data and the second position data of the mobile to be positioned, and generates the generated position data.
  • One of the first position data and the second position data is selected to provide the position data to the positioning target moving body.
  • the carrier phase can be represented by the following observation equation.
  • each variable and constant in the above observation equation is as follows.
  • the carrier phase is shown as an observed value on the left side.
  • the pseudo distance is shown in the upper right side, and the correction value is shown in the lower right side.
  • the correction value is, as shown in the lower right side, (a) a value derived from the clock accuracy of the receiving device (220, 240), (b) a value derived from the clock accuracy of the positioning satellite 100, (c) ) Due to the carrier delay occurring when passing through the ionosphere, (d) due to the carrier delay occurring when passing through the troposphere, (e) due to the carrier phase shift, (f) The phase windup effect is caused by a change in the relative positional relationship between the positioning signal transmitting antenna of the positioning satellite 100 and the GNSS antenna 112, and (g) the incident position of the positioning signal from the phase center of the GNSS antenna 112. And (h) due to noise at the time of observation.
  • the position data is obtained by solving simultaneous equations based on carrier phases (observation equations) between the vehicle and four or more positioning satellites (100a, 100b, 100c).
  • the mobile positioning system 1a separately generates position data represented by the above-described observation equation using two arithmetic processing systems.
  • a system in which the GNSS receiver 240 performs the precise single positioning calculation is referred to as a first position data generation sequence
  • a system in which the assist data distribution server 440 and the vehicle control device 260 perform the precise single positioning calculation is referred to as a second position data generation sequence.
  • FIG. 8 shows an example of the first position data generation sequence.
  • FIG. 15 shows an example of the second position data generation sequence.
  • the first position data generation sequence will be specifically described with reference to FIG.
  • the description of the second position data generation sequence will be described later with reference to FIG. ⁇ Generation process of first position data>
  • the first position data is generated through the following process.
  • the on-board device 102 Upon receiving the positioning signal transmitted by the positioning satellite 100 (S810a), the on-board device 102 generates observation data (S814) and transmits it to the ground server 104 (S820).
  • the ground server 104 that has received the observation data generates reinforcement data and assist data (S826, S830), and transmits the assist data to the on-board device 102 (S832).
  • the on-board device 102 that has received the assist data performs the precise single positioning calculation and generates the first position data (S834).
  • the demultiplexer 220 that has received the positioning signal from the positioning satellite 100 via the GNSS antenna 112 generates observation data.
  • FIG. 9 schematically shows a data configuration example of observation data.
  • the observation data includes the reception time of the positioning signal, the pseudo random noise code, the signal strength, and the like, in addition to the pseudo distance and the carrier.
  • the pseudo random noise code is used as a code when the positioning satellite 100 performs spread spectrum modulation on the positioning signal. Further, since the pseudo random noise code differs for each positioning satellite 100 that has transmitted the positioning signal, it is used as an identification number when the demultiplexer 220 specifies the source of the positioning signal.
  • FIG. 10 shows an example of the observation data generation process.
  • the demultiplexer 220 transmits a positioning signal to the GNSS receiver 240 via the communication unit 222 (S1012).
  • the demultiplexer 220 converts the positioning signal received by the analog-to-digital signal converter 226 into a digital signal by sampling and quantizing (S1014).
  • This digital signal is a navigation message that has been subjected to binary phase shift keying (binary phase shift keying) in the positioning satellite 100 and then spread spectrum modulated by a pseudo random noise code.
  • navigation message demodulation section 230 demodulates the pseudo-random noise code stored in replica code data storage section 238 using a replica of the pseudo-random noise code, and demodulates the signal subjected to the binary phase shift keying.
  • the message is demodulated (S1016).
  • the pseudo distance calculation unit 232 calculates the pseudo distance between the positioning satellite 100 and the own vehicle by the above-described method using the pseudo random noise code (S1018).
  • the pseudorange can be calculated by measuring the time required for the positioning signal transmitted by the positioning satellite 100 to reach the GNSS antenna 112 from data included in the positioning signal, and multiplying the measured value by the speed of light.
  • the observation data transmission unit 234 adds a carrier wave or the like to the pseudo distance, converts the pseudo distance into the RTCM format, generates observation data (S1020), and transmits the observation data to the vehicle control device 260 (S1022).
  • the observation data is divided into packets when transmitted and received, and is held as variable-length data for each packet.
  • the vehicle control device 260 when receiving the observation data from the demultiplexer 220, transmits the observation data to the assist data distribution server 440 via the communication unit 262. Due to the principle of satellite positioning, the demultiplexer 220 receives positioning signals from the plurality of positioning satellites 100, generates observation data, and transmits the generated data to the vehicle control device 260. Therefore, the vehicle control device 260 selects the observation data and transmits it to the assist data distribution server 440.
  • FIG. 11 shows an example of the observation data selection process. As shown in FIG. 11, first, the data processing unit 264 of the vehicle control device 260 divides the observation data received from the demultiplexer 220 for each positioning satellite 100 (S1110, S1112).
  • a pseudo-random noise code is used to identify the positioning satellite 100.
  • the observation data transmission unit 266 selects observation data to be transmitted to the assist data distribution server 440 from the observation data divided for each positioning satellite 100 (S1114), converts the data format, and then transmits the data to the communication unit 262. Is transmitted to the assist data distribution server 440 via the server (S1116).
  • the observation data selected by the observation data transmission unit 266 may be related to one positioning satellite 100, or may be related to two or more positioning satellites 100.
  • the data format of the observation data transmitted to the assist data distribution server 440 may be an RTCM format or a unique data format.
  • the mobile positioning system 1a has different satellite positioning, for example, two NAVSTAR (Navigation satellites with time and ranging) Block III satellites constituting GPS and one GLONASS-K satellite constituting GLONASS.
  • the positioning signals can be respectively received from the positioning satellites 100 constituting the system, and the precise single positioning can be performed.
  • the pseudo distance calculation unit 232 of the demultiplexer 220 uses the mobile positioning system 1a to determine the positioning system of the GPS positioning signal compliant with WGS84 and the GLONASS positioning signal compliant with PE90.11. The pseudo distance can be calculated by converting to a compliant JGS2011 geodetic system.
  • the observation data is generated by the monitor station 114 in a similar process.
  • the observation data generated by the monitor station 114 is transmitted to the reinforcement data distribution server 420 (S824), and is used for generating data called reinforcement data.
  • the augmented data includes, among the positioning errors included in the carrier phase, deviations of the orbits traveled by the positioning satellite 100, the accuracy of the clocks mounted on the positioning satellite 100 and the receiving devices (220, 240), and the bias of the carrier phase.
  • the data is used to correct the error caused by the above, and is generated by a calculation process called precise trajectory / clock estimation (S826).
  • the reinforcement data distribution server 420 transmits the generated reinforcement data to the assist data distribution server 440 via the communication unit 422 (S828).
  • the assist data distribution server 440 When receiving the observation data from the vehicle control device 260 (S820) and receiving the augmentation data from the augmentation data distribution server 420 (S828), the assist data distribution server 440 generates data used for correcting the carrier phase called the assist data. (S830).
  • FIG. 12 schematically shows an example of a data configuration of the assist data.
  • the assist data includes the deviation of the orbit that the positioning satellite 100 travels, the accuracy of the clock mounted on the GNSS receiver 240 of the positioning satellite 100 and the onboard device 102, and the bias of the carrier wave phase.
  • the type of ranging accuracy index, satellite time, pseudo random noise code, etc. It is configured.
  • FIG. 13 shows an example of the assist data generation process.
  • the observation data receiving unit 446 of each vehicle receives the observation data from the vehicle control device 260 of each vehicle via the communication unit 442 (S1310)
  • the observation data receiving unit 446 transmits the observation data to the troposphere / ionospheric delay area correction unit 450.
  • the troposphere / ionosphere delay area correction unit 450 compares the position data with the position coordinates based on the observation data of each vehicle stored in the observation data storage unit 462 of each vehicle, and performs positioning near the vehicle. It is determined whether there is another vehicle in which the error has converged (S1312).
  • the troposphere / ionosphere delay area correction unit 450 extracts the troposphere / ionosphere delay correction data of the vehicle.
  • the data is used as the troposphere / ionosphere delay correction data of the vehicle (S1314) and transmitted to the assist data distribution unit 456.
  • the troposphere / ionosphere-delayed area correction unit 450 uses the troposphere based on the observation data acquired from the vehicle.
  • the assist data distribution unit 456 generates assist data using the troposphere / ionosphere delay correction data received from the troposphere / ionosphere delay area correction unit 450 and the augmentation data received from the augmentation data reception unit 448 (S1318). After the format is converted to the RTCM format, it is transmitted to the GNSS receiver 240 of the vehicle via the communication unit 442 (S1320).
  • the GNSS receiving device 240 of each vehicle that has received the assist data from the assist data distribution server 440 performs the precise single positioning calculation based on the above-described observation equation (S832, (S834), position data (first position data) of the vehicle is generated and transmitted to the vehicle control device 260 (S836).
  • FIG. 14 shows an example of a process of generating the first position data.
  • the positioning signal receiving unit 246 of the GNSS receiving device 240 receives the positioning signal from the demultiplexing device 220 via the communication unit 242 (S1410), it converts this into a digital signal (S1412). Then, the navigation message is demodulated using the replica of the pseudo-random code (S1414) and transmitted to the precise single positioning calculation unit 250.
  • the assist data receiving unit transmits the assist data to the precise single positioning calculation unit 250.
  • the precise single positioning calculation unit 250 which has received the navigation message from the positioning signal receiving unit 246 and the assist data from the assist data receiving unit 248, respectively, performs the precise single positioning calculation based on these data to generate the first position data. (S1418), and transmits the result to the precise single positioning calculation result transmission unit 252.
  • the first position data is generated by correcting the carrier wave phase between the positioning satellite 100 and the vehicle using the assist data and solving a simultaneous equation.
  • the precise single positioning calculation result transmission unit 252 transmits the first position data received from the fine single positioning calculation unit 250 to the vehicle control device 260 via the communication unit 242 (S1420).
  • the above-described first position data generation sequence is repeatedly executed at a predetermined time period during the operation after the on-board device 102 is activated.
  • the mobile positioning system 1a performs the first position calculation in the second position data generation sequence, which is an arithmetic processing system different from the first position data generation sequence, in parallel with the precise single positioning calculation in the first position data generation sequence.
  • a precise single positioning operation is performed using the same observation equation as the data generation sequence to generate position data.
  • the position data generated by the second position data generation sequence is called second position data.
  • FIG. 15 shows an example of the second position data generation sequence. As shown in FIG. 15, in the present embodiment, the second position data is generated through the following process.
  • the on-board device 102 that has received the positioning signal from the positioning satellite 100 generates observation data (S1510a, S1512) and transmits it to the ground server 104 (S1518).
  • the ground server 104 that has received the observation data generates reinforcement data and assist data (S1524, S1528), and calculates a correction value for correcting the carrier phase between the positioning satellite 100 and the vehicle using these (S1524, S1528). S1530).
  • the ground server 104 transmits the calculated correction value to the on-board device 102 (S1532).
  • the on-vehicle device 102 that has received the correction value completes the precise single positioning calculation and generates the second position data (S1534).
  • the second position data generation sequence is different from the first position data generation sequence.
  • the main differences are a device for performing the arithmetic processing of the precise single positioning calculation and a transmission / reception path of data used for the precise single positioning calculation. Therefore, the second position data generation sequence will be described below with reference to FIGS. (Generation and selection of observation data)
  • the demultiplexer 220 acquires a positioning signal from the positioning satellite 100 (S1510a), generates observation data by the observation data generation processing shown in FIG. 10 (S1512), and controls the vehicle.
  • the information is transmitted to the device 260 (S1514).
  • the vehicle control device 260 that has received the observation data selects the observation data regarding the positioning satellite 100 to be calculated from the observation data regarding the plurality of positioning satellites 100 by the observation data selection processing illustrated in FIG. 11 (S1516), and the assist data distribution server 440 (S1518).
  • the monitor station 114 receives the positioning signal from the positioning satellite 100 to generate observation data by the same process (S1510b, S1520), and transmits it to the augmented data distribution server 420 (S1522).
  • the augmented data distribution server 440 receives the observation data from the monitor station 114, generates augmented data (S1524), and transmits it to the assist data distribution server 440 (S1526).
  • the generation processing of the reinforcement data is the same as the first position data generation sequence.
  • the assist data distribution server 440 When receiving the observation data from the vehicle control device 260 and the reinforcement data from the reinforcement data distribution server 420, the assist data distribution server 440 generates the assist data by the assist data generation process illustrated in FIG. 13 (S1528).
  • the assist data generation process is the same as the first position data generation sequence.
  • the precise single positioning calculation is performed by the GNSS receiver 240.
  • the precise single positioning calculation is executed by the vehicle control device 260.
  • the transmission destination of the assist data is the vehicle control device 260.
  • the third is the path through which the device that performs the precise single positioning operation obtains observation data.
  • the vehicle control device 260 performs a precise single positioning calculation. For this reason, the vehicle control device 260 uses the carrier wave included in the observation data received from the demultiplexing device 240 for the precise single positioning calculation.
  • the GNSS receiver 240 that performs the precise single positioning operation performs the precise single positioning operation using the positioning signal received from the positioning satellite 100 via the demultiplexer 220.
  • the first position data generation sequence for performing precise independent positioning calculation based on the positioning signal received exclusively by the GNSS antenna 112 of the own vehicle for example, a situation in which the positioning signal from the positioning satellite 100 is blocked by a shield such as a tunnel. Immediately after is resolved, it is not possible to calculate a correction value and perform precise single positioning.
  • the second position data generation sequence since the position coordinates of each vehicle can be individually grasped by the assist data distribution server 440, even in the above-described situation, the vehicle was obtained from another vehicle traveling near the exit of the tunnel. A correction value can be generated using the observation data. Thus, the precise single positioning calculation can be performed immediately after the vehicle exits the tunnel.
  • the assist data distribution server 440 calculates a correction value for correcting the carrier phase (S1530), and transmits the correction value to the vehicle control device 260 (S1532).
  • the vehicle control device 260 performs the precise single positioning calculation using the received correction value, and generates the second position data (S1534).
  • FIG. 16 shows an example of the second position data generation processing.
  • the assist data distribution server 440 calculates a correction value using the generated assist data. (S1612).
  • the assist data distribution server 440 converts the data format of the calculated correction value and transmits the data format to the vehicle control device 260 (S1614).
  • the data format of the correction value may be an RTCM format or a unique data format.
  • the precision single positioning calculation result receiving unit 268 outside the vehicle control device 260 transmits the received correction value to the precision single positioning calculation unit 270.
  • the precise single positioning calculation unit 270 having received the correction value corrects the carrier phase included in the observation data received from the demultiplexer 220 using the correction value, and generates the second position data by the fine single positioning (S1616). ).
  • the above-described second position data generation sequence is repeatedly executed at a predetermined time period during the operation after the on-board device 102 is activated.
  • the assist data distribution server 440 calculates a correction value. For this reason, for example, it is possible to use observation data stored in the observation data storage unit 462 of each vehicle and received from vehicles other than the positioning target vehicle for estimating the clock error on the receiving device (220, 240) side. it can. As a result, the effect of increasing the number of observation points can be obtained.
  • FIG. 17 schematically shows a method for estimating the clock error on the receiving device (220, 240) side with high accuracy. The estimation of the clock error on the receiving device (220, 240) side is performed as part of the precise single positioning calculation. That is, in the first position data generation sequence, as shown in FIG.
  • the estimation of the clock error on the receiving device (220, 240) side is performed by the precise single positioning calculation unit 259 of the GNSS receiving device 240.
  • the data storage unit 254 of the GNSS receiver 240 has no observation data generated by another vehicle, and estimates the clock error of the own vehicle based exclusively on observation data generated by the own vehicle. This situation is illustrated on the left side of FIG. In this case, since only the observation data p1 obtained from the vehicle to be measured is used, the estimation of the clock error on the receiving device (220, 240) side requires the calculation of the GNSS receiving device 240 as shown on the left side of FIG. It takes time depending on the processing capacity. On the other hand, in the second position data generation sequence, as shown in the right side of FIG.
  • the observation is performed by using the observation data p2 to p4 of the other vehicles stored in the observation data storage unit 462 of each vehicle. Since the number of points increases, the numerical value of a vehicle with a small clock error can be used as a variable when correcting the carrier phase between the positioning satellite 100 and the own vehicle. The time required for calculating the correction value can be reduced as compared with the case of. Alternatively, as described above, a plurality of position data obtained by adding random noise such as a normal distribution to the latest position data are generated, the number of observation points is increased, and parallel calculation is performed, thereby shortening the convergence time of the positioning accuracy. can do.
  • observation data received from a vehicle other than the positioning target vehicle for estimating the clock error of the receiving device (220, 240) has been described with reference to FIG. Even in the case of calculating a variable for another error factor constituting a value, observation data received from another vehicle other than the positioning target vehicle, which is stored in the observation data storage unit 462 of each vehicle, can be used. Needless to say.
  • the vehicle control device 260 compares the first position data and the second position data calculated by different arithmetic processing systems, and outputs higher-precision position data of the own vehicle. Can be selected as data.
  • FIG. 18 shows an example of a process of selecting position data. As shown in FIG. 18, when the convergence determination / positioning selection unit 272 of the vehicle control device 260 receives the first position data from the GNSS receiving device 240 via the communication unit 262 (S1810), the acquired first position data Is compared with the error variation of the second position data generated by the precise single positioning calculation unit 270 (S1812).
  • the second position data is set as the position coordinates of the own vehicle (S1814).
  • the convergence determination / positioning determination unit 272 sets the first position data as the position coordinates of the own vehicle (S1816).
  • the convergence determination / positioning selection unit 272 calculates, for example, the standard deviation of each piece of position data within a predetermined time for the generated first position data and second position data, and calculates the standard deviation of the first position data and the second position data. By comparing the standard deviation, it is possible to determine which of the first position data and the second position data is to be used as the position data of the own vehicle from the convergence state of the positioning.
  • the convergence determination / positioning selection unit 272 outputs the first position data indicating the same position as the second position data within a predetermined time, for example, 5 seconds after receiving the second position data from the precise single positioning calculation unit 270. Is not received, the second position data is set as the position data of the own vehicle. Similarly, the convergence determination / positioning selection unit 272 cannot receive the second position data indicating the same position as the first position data within a predetermined time after receiving the first position data from the GNSS receiver 240. In this case, the first position data is set as the position data of the own vehicle. As a result, stable positioning can be realized as compared with the case where the position data acquisition path is one.
  • the convergence determination / positioning selection unit 272 compares the position data selected by the above processing with the position coordinates of the own vehicle estimated using a known Kalman filter, for example, and calculates the x component of both position coordinates in the same geodetic coordinate system. When the total value of the differences between the y component, the y component, and the z component is within a predetermined range, it may be determined that the positioning error has converged.
  • the positioning integration unit 274 of the vehicle control device 260 acquires the position data from the convergence determination / positioning selection unit 272
  • the positioning integration unit 274 generates integrated positioning data by integrating with the various sensor data received via the communication unit 262, and generates a traveling trajectory. It is transmitted to the generation / vehicle control unit 276.
  • the traveling trajectory generation / vehicle control unit 276 Upon receiving the integrated positioning data, the traveling trajectory generation / vehicle control unit 276 generates traveling trajectory data based on the integrated positioning data, and travel control devices such as an actuator for controlling traveling of the own vehicle via the communication unit 262. To the control amount.
  • the precise single positioning calculation is performed by the two processing systems of the first position data generation sequence and the second position data generation sequence.
  • the assist data distribution server 440 performs the calculation of the correction value in the precise single positioning calculation, so that the observation data acquired from the monitor station 114 and the observation data received from another vehicle are corrected. It can be used in the process of calculating the value.
  • the precision is determined based on the positioning signal received by the GNSS antenna 112 of the own vehicle.
  • the precise single positioning calculation can be completed in the second position data generation sequence.
  • a positioning error can be converged in a short time, and stable positioning can be realized.
  • the processing system differs between the first position data generation sequence and the second position data generation sequence. That is, since the variables constituting the correction value and the acquisition route of the observation value are different, even if the precise single positioning calculation is performed using the same observation equation, a difference may occur in the calculation result and the calculation accuracy.
  • the mobile positioning system 1a two calculation results representing the same position can be compared and weighed, and a more accurate calculation result can be used as the position coordinates of the vehicle to be positioned. Therefore, according to the mobile positioning system 1a, highly accurate position data can be used, which can contribute to the realization of travel control of an autonomous traveling vehicle or the like that requires highly accurate positioning.
  • the precise single positioning calculation is shared between the ground server 104 and the on-board device 102.
  • the assist data distribution server 440 calculates a correction value for correcting the carrier wave phase
  • the vehicle control device 260 completes the precise single positioning calculation using the correction value, so that the second position data is calculated.
  • the configuration was generated.
  • all the processes of the precise single positioning calculation are performed by the ground server 104, and the on-board device 102 transmits the position data (corrected position coordinates) as the calculation result from the ground server 104. Was received.
  • the physical or functional configuration of the mobile positioning system 1 of this embodiment is the same as the configuration of the first embodiment shown in FIGS. Also, the processing flow of the first position data generation sequence is the same as the processing flow of the first position data generation sequence in the first embodiment shown in FIGS. Therefore, description of these duplicated elements will be omitted.
  • FIG. 19 shows an example of the second position data generation sequence.
  • the on-board device 102 that has received the positioning signal from the positioning satellite 100 generates observation data (S1910a, S1912) and transmits it to the ground server 104 (S1918).
  • the ground server 104 that has received the observation data generates the reinforcement data and the assist data (S1924, S1928), and completes the precise single positioning calculation using these (S1930). Thereby, the second position data is generated.
  • the ground server 104 transmits the generated second position data to the on-board device 102 (S1932).
  • FIG. 20 shows an example of the second position data generation processing.
  • the observation data receiving unit of each vehicle of the assist data distribution server 440 receives the observation data and the position data of the latest vehicle from the vehicle control device 260 via the communication unit 442 (S2010), This is transmitted to the precise single positioning calculation unit 452.
  • the precise single positioning calculation unit 452 performs the fine single positioning calculation using the observation data received from the observation data reception unit 446 of each vehicle and the assist data generated by the troposphere / ionosphere delay area correction unit 450, and obtains the second position data. Is generated (S2012).
  • the assist data distribution server 440 converts the data format of the calculation result and transmits the converted data to the vehicle control device 260 as the second position data (S2014).
  • the data format of the second position data may be an RTCM format or a unique data format. Thereafter, the process of selecting the first position data or the second position data is the same as in the first embodiment.
  • the precise single positioning calculation in the second position data generation sequence is performed by the assist data distribution server 440.
  • the processing load on the vehicle control device 260 can be reduced. This makes it possible for the vehicle control device 260 to execute other data processing using hardware at the same position. Alternatively, it is possible to obtain an effect such that cost reduction as hardware of the vehicle control device 260 can be achieved.
  • Reference Signs List 1 mobile positioning system 100 positioning satellite 102 on-board device 104 ground server 112 GNSS antenna 114 monitor station 220 demultiplexer 226 analog signal ⁇ digital signal converter 228 code correlator 230 navigation message demodulator 232 pseudo distance calculator 234 observation data Transmission units 238, 257 Replica code data storage unit 240 GNSS receiver 246 Positioning signal reception unit 248 Assist data reception unit 250, 270 Precision single positioning calculation unit 252 Precision single positioning calculation result transmission unit 256 Positioning signal data storage unit 258 Assist data storage Unit 259 precise single positioning calculation result data storage unit 260 vehicle control device 266 observation data transmission unit 268 external precision single positioning calculation result receiving unit 272 convergence determination / positioning selection unit 274 positioning integration unit 276 running Road generation / vehicle control unit 280 Positioning supplementary data storage unit 282 Vehicle control map data storage unit 420 Reinforcement data distribution server 426 Precise trajectory / clock estimation unit 428 Reinforcement data generation unit 430 Reinforcement data distribution unit 434 Storage of observation data of monitor stations

Abstract

測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位システムであって、複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて移動体の位置座標を算出する車上装置と、位置座標を算出するための補正用データを車上装置に送信する地上管理装置と、を備えている。車上装置は、各測位衛星又は地上管理装置から測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算を行い、位置座標を算出する第１処理シーケンスと、測位衛星のうちから選択された測位衛星についての擬似距離、搬送波、及び当該移動体の位置座標を地上管理装置に送信すると共に、地上管理装置から補正用データを取得して精密単独測位演算を行い、位置座標を算出する第２処理シーケンスとを実行する。車上装置は、第１処理シーケンスと第２処理シーケンスで算出された各位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する。

Description

移動体測位システム及び移動体測位方法
　本発明は、移動体測位システム及び移動体測位方法に関する。
－－－参照による取り込み－－－
　本出願は、２０１８年７月２０日に出願された日本特許出願第２０１８－１３７１８２号の優先権を主張し、その内容を参照することにより、本出願に取り込む。
　近年、汎地球航法衛星システム（Global Navigation Satellite System; GNSS）を用いて高精度に測位を行うことができる、さまざまな測位方法が開発されている。その代表的な測位方法として精密単独測位（Precise Point Positioning; PPP）が知られており、この精密単独測位を利用した測位装置の例として、特許文献１に、複数の測位衛星から送信される測位用信号を用いて得られる前記複数の測位衛星のそれぞれと受信機との距離から該受信機の位置を測位する単独測位装置において、前記測位用信号に含まれる航法メッセージ又はオフライン処理によりあらかじめ推定された値から前記測位衛星の軌道情報及び衛星時計誤差を観測する衛星情報検出手段と、電離層遅延量情報を取得する電離層遅延情報取得手段と、対流圏遅延量情報を取得する対流圏遅延情報取得手段と、受信機位置を過去の受信機位置推定結果及び前記測位衛星の軌道情報を用いて線形近似化し、未知数である線形近似された受信機位置、整数値バイアス、受信機時計誤差、衛星時計誤差、電離層遅延量、及び対流圏遅延量を説明変数とし、観測値であるキャリア位相、コード擬似距離、衛星時計誤差、電離層遅延量情報、及び対流圏遅延量情報を目的変数とする回帰方程式を構成し、該回帰方程式にパラメータ推定アルゴリズムを適用することで、少なくとも受信機位置を推定演算する測位演算手段と、を備えたことを特徴とする単独測位装置が記載されている。
　また、精密単独測位を利用した高精度な測位端末の例として、特許文献２に、ＧＮＳＳ用の航法信号を放送する複数の人工衛星から複数の航法信号を受信すると共に、精密歴と補正情報を出力する情報源から精密歴と補正情報を取得し、複数の航法信号に基づく測位の精度を向上させる際に、継続観測により誤差要因の各値を収束させる処理過程で、航法信号に基づかない既知パラメータから推定された自端末位置の値を記憶領域から取得して、該推定した各値を継続観測の初期値及び／又は追加する一つの値として使用した後に、少なくともアンビギュイティに関する誤差成分をキャンセルしつつ自端末位置を算定処理する衛星測位システムの測位端末が記載されている。
特許第４１４６８７７号公報 特許第５７９４６４６号公報
　従来、精密単独測位は、主に、測量や建築などの分野で利用されてきた。それに加えて、近年は、防災や減災、環境保全などといった、他の分野における利用が急速に進展しつつある。そうした新たな用途の一つとして、自動車や農業機械、建設機械などの移動体の自律走行制御が挙げられる。
　移動体の自律走行制御には、センチメートル級の高精度な測位データが常時欠かせないとされる。一方、精密単独測位においては、受信機や測位衛星に搭載されている時計の精度、測位衛星の軌道のずれ、電離層や対流圏を通過する際の搬送波の遅延などに起因する測位誤差を事後的に収束させることによって、高精度な測位データを生成している。したがって、移動体の自律走行制御に精密単独測位を用いる場合、即時性、すなわち短時間で測位誤差を収束させることができる性能が求められる。この点、特許文献２に記載の測位端末は即時性が高められているが、端末の起動直後や、トンネルなどの遮蔽物によって衛星通信が遮断されている状況においては、搬送波位相とよばれる測位衛星と移動体との距離の近似値を補正することができず、短時間で測位誤差を収束させることが難しい。上述の場合にも短時間で測位誤差を収束させることができれば、移動体の自律走行制御に精密単独測位を用いることが可能となる。
　そこで本発明は、精密単独測位において短時間で測位誤差を収束させることができる移動体測位システム及び移動体測位方法を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するための本発明の一態様は、測位衛星からの測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位システムであって、複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する車上装置と、前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する地上管理装置とを備え、前記車上装置は、前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算により前記位置座標を算出する第１処理シーケンスと、前記測位衛星のうちから選択された測位衛星についての擬似距離、搬送波、及び当該移動体の前記位置座標を前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置から前記補正用データを取得して精密単独測位演算により前記位置座標を算出する第２処理シーケンスとを実行し、前記第２処理シーケンスにおいて、前記車上装置は、前記第１処理シーケンスと前記第２処理シーケンスで算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する。
　また、本発明の他の一態様は、測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位システムであって、複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する車上装置と、前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する地上管理装置と、を備え、前記車上装置は、前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密な軌道を示すデータを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第１処理シーケンスと、前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた擬似距離及び搬送波と、当該移動体の前記位置座標とを前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置で算出された前記位置座標を前記地上管理装置から取得する第２処理シーケンスとを実行し、前記第２処理シーケンスにおいて、前記車上装置は、前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた前記擬似距離及び前記搬送波と、前記擬似距離又は前記搬送波に基づいて概算された当該移動体の位置座標とを前記地上管理装置に送信し、前記地上管理装置は、前記車上装置から受信した前記擬似距離及び前記搬送波と、前記概算された当該移動体の位置座標とに基づいて前記補正用データを算出すると共に、前記補正用データを用いて精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出して前記車上装置に送信し、前記車上装置は、前記第１処理シーケンスと前記第２処理シーケンスで算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する。
　その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
　本発明によれば、精密単独測位において短時間で測位誤差を収束させることができる移動体測位システム及び移動体測位方法が提供される。
移動体測位システム１のハードウェア構成例を示す図である。 車上装置１０２を構成する分波装置２２０の機能ブロックを例示する図である。 車上装置１０２を構成するＧＮＳＳ受信装置２４０の機能ブロックを例示する図である。 車上装置１０２を構成する車両制御装置２６０の機能ブロックを例示する図である。 地上サーバ１０４を構成する補強データ配信サーバ４２０の機能ブロックを例示する図である。 地上サーバ１０４を構成するアシストデータ配信サーバ４４０の機能ブロックを例示する図である。 地上サーバ１０４を構成する管理サーバ４７０の機能ブロックを例示する図である。 第１位置データ生成シーケンスの処理手順を例示する図である。 観測データのデータ構成例を模式的に示す図である。 観測データ生成処理を例示する図である。 観測データ選択処理を例示する図である。 アシストデータのデータ構成例を模式的に示す図である アシストデータ生成処理の一例を示す図である。 第１位置データ生成処理の一例を示す図である。 第２位置データ生成シーケンスの処理手順を例示する図である。 第２位置データ生成処理の一例を示す図である。 車両側の時計誤差を推定する方法を模式的に示す図である。 位置データ選択処理の一例を示す図である。 第２位置データ生成シーケンスの処理手順を例示する図である。 第２位置データ生成処理の一例を示す図である。
　本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ以下で説明する。なお、説明に用いた以下の図面においては、同一又は類似の部分に同一の符号を付すことによって、重複する説明を省略することがある。また、図面によっては、説明の際に不要な符号を省略することがある。
　本実施形態においては、移動体測位システムを利用して自律的な走行制御が行われる移動体を、周知の自律走行車（以下、単に「車両」とよぶ）として説明する。しかし、本発明における移動体の用途及び機能はこれに限定されず、制動、変速、操舵などの操作を物理的に実行するアクチュエータに対して、センサやアンテナから受信した測位データに基づいて適切な動作を指示する制御装置を有していれば、たとえば農業機械であってもよいし、建設機械であってもよい。
－－－実施例１－－－
＜移動体測位システムによる測位の概要＞
　はじめに、移動体測位システムによる測位の概要について説明する。移動体測位システムは、既述の精密単独測位とよばれる衛星測位技術を利用して、所定の三次元直交座標系（以下、「測地座標系」とよぶ）における車両の位置座標を示すデータ（以下、「位置データ」とよぶ）を生成する。
　位置データは、４機以上の測位衛星と車両との間の搬送波位相をそれぞれ求め、それらの交点を計算することによって、生成することができる。搬送波位相は、測位衛星が測位信号を発信する際の搬送波の位相を観測することによって求められる。
　上記の搬送波位相は、各測位衛星の軌道、受信装置や測位衛星に使用されている時計の精度、電離層や対流圏を通過する際に生じる搬送波の遅延、搬送波の位相に含まれるバイアスなどに起因する誤差を含んでいる。このため、移動体測位システムでは、これらの誤差を補正することによって、搬送波位相を精緻化している。以下、誤差を補正するためのこれらの値の総称値を、補正値とよぶ。
　移動体測位システムでは、まず、（１）４機以上の測位衛星との間の擬似距離をそれぞれ計算し、それらを半径とする球面の交点を求めておよその位置を示すデータ（以下、「仮位置データ」とよぶ）を生成する。そして、（２）仮位置データから搬送波位相を修正する補正値をそれぞれ計算し、（３）これらの補正値を用いて搬送波測位を行うことによって、測位誤差を収束させて、位置データを生成する。以下、上記の（１）（２）（３）の処理を合わせて、精密単独測位演算とよぶ。なお、以下では説明の簡単のため、上記（１）のうち、擬似距離に基づいて仮位置データを生成する演算処理に関する説明を省略する。
　移動体測位システムは、ＩＴＲＦ２００８（International Terrestrial Reference Frame 2008）を測地座標系とするＪＧＳ２０１１（Japan satellite navigation Geodetic System 2011）に準拠して精密単独測位を行う。しかし、移動体測位システムが準拠する測地系は、たとえばＷＧＳ８４（World Geodetic System 1984）やＰＥ９０．１１（Parameters of the Earth 1990）などの他の測地系であってもよい。
　移動体測位システムは、下記の演算装置を用いて精密単独測位演算を行い、測位対象の車両の位置データを生成する。
＜移動体測位システム１について＞
　まず、移動体測位システム１の物理的な構成について説明する。図１に、移動体測位システム１のハードウェア構成の一例を模式的に示した。図１に示したように、移動体測位システム１においては地上に設置された複数の汎用サーバからなるサーバ装置（以下、「地上サーバ１０４」とも言う）に対して、複数の車両の車上装置１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・１０２ｎ（以下、まとめて言うときや特に区別しないときには「車上装置１０２」と総称する）がインターネット１０８を介して接続される。本実施形態における車上装置１０２は、車載用の汎用コンピュータを想定している。車上装置１０２は、ラップトップＰＣなどの汎用コンピュータであってもよいし、スマートフォンやタブレットなどの携帯機器を含む構成であってもよい。車上装置１０２とインターネット等の通信ネットワーク１０８と無線で接続される。また、地上サーバ１０４とインターネット１０８とは周知の通信用機器（以下、「通信装置１０６」とも言う）を介して有線で接続されるが、無線で接続されてもよい。移動体測位システム１を利用する各車両には、それぞれを一意に識別するためのＩＤである利用者ＩＤがあらかじめ付与されている。地上サーバ１０４は、各車両の車上装置１０２に測位データ又は測位データを補正する補正データを提供する。
　一方、モニタ局１１４は、測位衛星１００からの測位信号を受信可能な地域に設けられ、各測位衛星１００の精密な軌道や時刻を推定するために、測位信号を受信して収集すると共に、信号品質の検証を行う地上設備である。各測位衛星１００の軌道データ等の情報は、通信ネットワーク１０８を介して前記地上サーバ１０４に送信される。
　次に、移動体測位システム１の機能的な構成について説明する。図２～４に、車上装置１０２の機能ブロックの一例を示した。また、図５～７に、地上サーバ１０４の機能ブロックの一例を示した。図２～７に示したように、移動体測位システム１は、主に分波装置２２０、ＧＮＳＳ受信装置２４０、及び車両制御装置２６０から構成される車上装置１０２と、主に補強データ配信サーバ４２０、アシストデータ配信サーバ４４０、及び管理サーバ４７０から構成される地上サーバ１０４とを含む。車上装置１０２及び地上サーバ１０４の各構成要素は、前記の図１に例示するように、ＣＰＵ（Central processing unit）及び各種コプロセッサなどの演算器１０、メモリ２０、データの入出力を行うための入出力装置３０、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、半導体ドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ４０、それらを連結する有線又は無線の通信線を含むハードウェアと、ストレージ４０に格納され、演算器１０に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
　車上装置１０２は、ラップトップＰＣなどの汎用コンピュータと、これにインストールされたウェブブラウザを含む構成であってもよいし、地上サーバ１０４は、ウェブサーバを含む構成であってもよい。また周知のカーナビゲーションシステムと一体的に設けるようにしてもよい。
＜車上装置１０２の構成例＞
　車上装置１０２は、分波装置２２０、ＧＮＳＳ受信装置２４０及び車両制御装置２６０を含む。
（分波装置２２０）
　図２に示したように、分波装置２２０は、通信部２２２、データ処理部２２４及びデータ格納部２３６を含む。
　通信部２２２は、車上装置１０２の内部配線を介してＧＮＳＳ受信装置２４０及び車両制御装置２６０との通信処理を担当する。データ格納部２３６は各種データを格納する。データ処理部２２４は、ＧＮＳＳアンテナ１１２を介して測位衛星１００から取得した測位信号及びデータ格納部２３６に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。ＧＮＳＳアンテナ１１２は、測位衛星１００から測位信号を受信するための衛星通信用のアンテナ装置である。
　データ処理部２２４は、アナログ信号→デジタル信号変換部２２６、コード相関部２２８、航法メッセージ復調部２３０、擬似距離演算部２３２及び観測データ送信部２３４を含む。
　アナログ信号→デジタル信号変換部２２６は、アナログ信号である測位信号をデジタル信号に変換する。なお、以下では、アナログ信号である測位信号をアナログ測位信号とよび、デジタル信号に変換された測位信号をデジタル測位信号とよぶ。コード相関部２２８は、デジタル測位信号に含まれる擬似ランダムノイズ（Pseudorandom noise; PRN）コードと、レプリカコードデータ格納部２３８に格納されている上記擬似ランダムノイズコードのレプリカとの相関演算を行う。これにより、当該アナログ測位信号を発信した測位衛星１００が特定される。航法メッセージ復調部２３０は、測位衛星１００から受信する航法メッセージを復調する。航法メッセージは、測位衛星１００の軌道情報に関するデータが擬似ランダムノイズコードで位相変調されてなる。擬似距離演算部２３２は、測位衛星１００と自車との間の擬似距離を計算する。観測データ送信部２３４は、擬似距離を示すデータなどが測位信号の搬送波に加えられてなる観測データを、通信部２２２を介して車両制御装置２６０に送信する。観測データの詳細は、図９～１１に関連して後述する。データ処理部２２４は、通信部２２２及びデータ格納部２３６のインタフェースとしても機能する。
　データ格納部２３６は、レプリカコードデータ格納部２３８を含む。レプリカコードデータ格納部２３８は、擬似ランダムノイズコードのレプリカコードデータを格納する。レプリカコードデータは、車上装置１０２が利用する測位衛星から送信される航法メッセージ（擬似ランダムノイズコード）のレプリカであり、コード相関部２２８での相関演算により受信している航法メッセージの発信元である測位衛星からの受信時間を特定するために利用される。
（ＧＮＳＳ受信装置２４０）
　図３に示したように、ＧＮＳＳ受信装置２４０は、通信部２４２、データ処理部２４４及びデータ格納部２５４を含む。
　通信部２４２は、車上装置１０２の内部配線を介して分波装置２２０及び車両制御装置２６０との通信処理を担当する。データ格納部２５４は各種データを格納する。データ処理部２４４は、通信部２４２により取得されたデータ及びデータ格納部２５４に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部２４４は、通信部２４２及びデータ格納部２５４のインタフェースとしても機能する。
　データ処理部２４４は、測位信号受信部２４６、アシストデータ受信部２４８、精密単独測位演算部２５０及び精密単独測位演算結果送信部２５２を含む。
　測位信号受信部２４６は、通信部２４２を介して分波装置２２０からアナログ測位信号を受信してデジタル信号に変換する。アシストデータ受信部２４８は、通信部２４２を介して後述するアシストデータ配信サーバ４４０からアシストデータとよばれる搬送波位相の補正に用いられる補正用データを受信する。精密単独測位演算部２５０は、精密単独測位演算を行い、位置座標を示す位置データを生成する。精密単独測位演算部２５０が生成する位置データを、第１位置データとよぶ。精密単独測位演算結果送信部２５２は、通信部２４２を介して第１位置データを車両制御装置２６０に送信する。
　データ格納部２５４は、測位信号データ格納部２５６、レプリカコードデータ格納部２５７、アシストデータ格納部２５８及び精密単独測位演算結果データ格納部２５９を含む。
　測位信号データ格納部２５６は、デジタル測位信号をデータとして格納する。レプリカコードデータ格納部２５７は、擬似ランダムノイズコードのレプリカコードデータを格納する。アシストデータ格納部２５８は、アシストデータ配信サーバ４４０から受信したアシストデータを格納する。精密単独測位演算結果データ格納部２５９は、精密単独測位演算部２５０が生成した第１位置データを格納する。
（車両制御装置２６０）
　図４に示したように、車両制御装置２６０は、通信部２６２、データ処理部２６４及びデータ格納部２７８を含む。
　通信部２６２は、車上装置１０２の内部配線を介して分波装置２２０及びＧＮＳＳ受信装置２４０との通信処理を担当する。データ格納部２７８は各種データを格納する。データ処理部２６４は、通信部２６２により取得されたデータ及びデータ格納部２７８に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部２６４は、通信部２６２及びデータ格納部２７８のインタフェースとしても機能する。
　データ処理部２６４は、観測データ送信部２６６、外部での精密単独測位演算結果受信部２６８、精密単独測位演算部２７０、収束判定・測位選択部２７２、測位統合部２７４及び走行軌道生成・車両制御部２７６を含む。
　観測データ送信部２６６は、通信部２６２を介して観測データをアシストデータ配信サーバ４４０に送信する。外部での精密単独測位演算結果受信部２６８は、通信部２６２を介してＧＮＳＳ受信装置２４０又はアシストデータ配信サーバ４４０で行われた精密単独測位演算の演算結果を示すデータを受信する。精密単独測位演算部２７０は、精密単独測位演算を行い、位置データを生成する。精密単独測位演算部２７０が生成する位置データを、第２位置データとよぶ。収束判定・測位選択部２７２は、通信部２６２を介してＧＮＳＳ受信装置２４０の精密単独測位演算結果送信部２５２から受信した第１位置データと、精密単独測位演算部２７０が生成した第２位置データとのうち、いずれか一方を選択して自車の位置データとする。測位統合部２７４は、収束判定・測位選択部２７２から受信した位置データと、車体に設置されている各種センサから取得した測位データとを統合することによって、統合測位データを生成する。走行軌道生成・車両制御部２７６は、測位統合部２７４から受信した統合測位データに基づいて走行軌道データを生成し、車両の走行を制御する。
　データ格納部２７８は、測位用補完データ格納部２８０及び車両制御用地図データ格納部２８２を含む。測位用補完データ格納部２８０は、測位用補完データ、すなわち通信部２６２を介してアシストデータ配信サーバ４４０の精密単独測位演算結果配信部４５４から受信した補正値を示すデータを格納する。車両制御用地図データ格納部２８２は、車両の走行制御に使用する高精度地図データを格納する。
　なお、上記においては、車上装置１０２の各機能が、分波装置２２０、ＧＮＳＳ受信装置２４０及び車両制御装置２６０という相互に接続された３台の装置によって実現されているとして説明したが、これらの各機能は１台の装置によって一体的に実現されていてもよい。
＜地上サーバ１０４＞
　地上サーバ１０４は、補強データ配信サーバ４２０、アシストデータ配信サーバ４４０及び管理サーバ４７０を含む。
（補強データ配信サーバ４２０）
　図５に示したように、補強データ配信サーバ４２０は、通信部４２２、データ処理部４２４及びデータ格納部４３２を含む。
　通信部４２２は、地上サーバ１０４の内部配線を介してアシストデータ配信サーバ４４０及び管理サーバ４７０との通信処理を担当する。データ格納部４３２は各種データを格納する。データ処理部４２４は、通信部４２２により取得されたデータ及びデータ格納部４３２に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部４２４は、通信部４２２及びデータ格納部４３２のインタフェースとしても機能する。
　データ処理部４２４は、精密軌道・クロック推定部４２６、補強データ生成部４２８及び補強データ配信部４３０を含む。
　精密軌道・クロック推定部４２６は、モニタ局１１４が生成した観測データを受信して、搬送波位相に含まれる誤差のうち、測位衛星１００の時計の精度、測位衛星１００の軌道のずれ、搬送波の位相に含まれるバイアスに起因する誤差を推定する。補強データ生成部４２８は、精密軌道・クロック推定部４２６の推定結果に基づいて、補強データとよばれるデータを生成する。補強データは、搬送波位相に含まれる誤差のうち、測位衛星１００の時計の精度、測位衛星１００の軌道のずれ、搬送波の位相に含まれるバイアスに起因する誤差を補正するための値を示すデータである。補強データ配信部４３０は、通信部４２２を介して補強データをアシストデータ配信サーバ４４０に配信する。
　データ格納部４３２は、モニタ局の観測データ格納部４３４を含む。モニタ局の観測データ格納部４３４は、モニタ局１１４から取得した観測データを格納する。モニタ局１１４から取得する観測データは、測位衛星１００とモニタ局１１４との間の擬似距離や搬送波、信号強度などからなる。
（アシストデータ配信サーバ４４０）
　図６に示したように、アシストデータ配信サーバ４４０は、通信部４４２、データ処理部４４４及びデータ格納部４５８を含む。アシストデータ配信サーバ４４０は、各車両の車両制御装置２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ・・・２６０ｎ（以下、必要に応じて「車両制御装置２６０」と総称する）及びモニタ局１１４と通信するための通信装置１０６と接続されており、インターネット１０８を介してこれらの装置と各種データの送受信を行う。
　通信部４４２は、地上サーバ１０４の内部配線を介して補強データ配信サーバ４２０及び管理サーバ４７０との通信処理を担当する。データ格納部４５８は各種データを格納する。データ処理部４４４は、通信部４４２により取得されたデータ及びデータ格納部４５８に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部４４４は、通信部４４２及びデータ格納部４５８のインタフェースとしても機能する。
　データ処理部４４４は、各車両の観測データ受信部４４６、補強データ受信部４４８、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０、精密単独測位演算部４５２、精密単独測位演算結果配信部４５４及びアシストデータ配信部４５６を含む。
　各車両の観測データ受信部４４６は、通信部４４２を介して各車両が生成した観測データを車両制御装置２６０から受信する。補強データ受信部４４８は、通信部４４２を介して補強データを補強データ配信サーバ４２０から受信する。対流圏・電離層遅延地域補正部４５０は、対流圏及び電離層における搬送波の遅延量を、各車両における測位衛星１００とＧＮＳＳアンテナ１１２とを最短距離で結ぶ線分と水平線とによって構成される仰角に基づいて計算し、その計算結果と補強データによりアシストデータを生成する。精密単独測位演算部４５２は、アシストデータを用いて既述の補正値を計算する。また、算出した補正値を用いて、測位衛星１００と測位対象の車両との間の搬送波位相を補正し、搬送波測位により第２位置データを計算する。精密単独測位演算結果配信部４５４は、通信部４４２を介して精密単独測位演算部４５２が計算した補正値を示すデータ又は第２位置データを、各車両の車両制御装置２６０に配信する。アシストデータ配信部は、通信部４４２を介してアシストデータを各車両のＧＮＳＳ受信装置２４０又は車両制御装置２６０に配信する。
　データ格納部４５８は、各車両の観測データ格納部４６０及びアシストデータ格納部４６２を含む。各車両の観測データ格納部４６０は、各車両から受信した観測データを格納する。アシストデータ格納部４６２は、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０が生成したアシストデータを格納する。
（管理サーバ４７０）
　図７に示したように、管理サーバ４７０は、通信部４７２、データ処理部４７４及びデータ格納部４８６を含む。
　通信部は、地上サーバ１０４の内部配線を介して補強データ配信サーバ４２０及びアシストデータ配信サーバ４４０との通信処理を担当する。データ格納部４８６は各種データを格納する。データ処理部４７４は、通信部４７２により取得されたデータ及びデータ格納部４８６に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部４７４は、通信部４７２及びデータ格納部４８６のインタフェースとしても機能する。
　データ処理部４７４は、端末管理部４７６、認証課金部４７８、ソフトウェア管理更新部４８０、稼働監視部４８２及びデータ蓄積分析部４８４を含む。
　端末管理部４７６は、各車両とアシストデータ配信サーバ４４０との間の通信を管理する。認証課金部４７８は、既述の利用者ＩＤを示すデータを各車両の車両制御装置２６０から受信して認証を行い、認証結果に基づいて、移動体測位システム１ａを利用する各車両のドライバに対して利用料を賦課する。ソフトウェア管理更新部４８０は、地上サーバ１０４の各機能を司るソフトウェアの管理及び更新を行う。稼働監視部４８２は、移動体測位システム１ａが利用可能な、ＧＰＳ（Global positioning system）やＧＬＯＮＡＳＳ（Global navigation satellite system）などの衛星測位システムにおける、測位衛星１００の稼働状況を監視する。データ蓄積分析部４８４は、各サーバのデータ格納部（４３２、４５８、４８６）に格納された各種データの蓄積状況を分析する。
　データ格納部４８６は、端末データ格納部４８８、認証課金データ格納部４９０、ソフトウェアデータ格納部４９２、各車両の観測データ格納部４９４、モニタ局の観測データ格納部４９６、補強データ格納部４９８及びアシストデータ格納部４９９を含む。
　端末データ格納部４８８は、各車両から取得した利用者ＩＤなどの端末データを格納する。認証課金データ格納部４９０は、各車両に付与された利用者ＩＤを示すデータと、課金状況を示すデータを車両ごとに格納する。ソフトウェアデータ格納部４９２は、車上装置１０２や地上サーバ１０４の各機能を司るソフトウェアが利用する各種データを格納する。各車両の観測データ格納部４９４は、各車両の車両制御装置２６０から受信した観測データを格納する。モニタ局の観測データ格納部４９６は、モニタ局１１４から受信した観測データを格納する。補強データ格納部４９８は、補強データ配信サーバ４２０から受信した補強データを格納する。アシストデータ格納部４９９は、アシストデータ配信サーバ４４０から受信したアシストデータを格納する。
　本実施形態の管理サーバ４７０は、上記のように移動体測位システム１の利用料金徴収機能を備えているが、このような測位システムの本質的な機能と関係の薄い機能については、外部システムにその処理を委託する等の構成を取ることもできる。また具体的な料金徴収機能についてはシステム仕様に応じて適宜設計すればよい。
　なお、上記においては、地上サーバ１０４の各機能が、補強データ配信サーバ４２０、アシストデータ配信サーバ４４０及び管理サーバ４７０という相互に接続された３台のサーバによって実現されているとして説明したが、これらの各機能は１台のサーバによって一体的に実現されていてもよい。
＜擬似距離の補正と測位誤差の収束との関係＞
　本実施形態の移動体測位システム１ａは、以上説明した構成要素を利用して精密単独測位演算を行い、測位対象の移動体の第１位置データ及び第２位置データを生成すると共に、生成された第１位置データと第２位置データとのいずれか一方を選択して測位対象の移動体に位置データを提供する。
　既述の通り、これらの位置データはいずれも４機以上の測位衛星（１００ａ、１００ｂ、１００ｃ）と車両との間の搬送波位相に基づいて生成される。したがって、搬送波位相の測定とその補正が、移動体測位システム１ａにおける位置データ生成処理の核心である。搬送波位相は、下記の観測方程式によって表現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　上記の観測方程式における、各変数及び定数の内訳は以下の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　上記の観測方程式において、搬送波位相は観測値として左辺に示されている。また、擬似距離は右辺上段に、補正値は右辺下段に、それぞれ示されている。
　補正値は、右辺下段に示されているように、（イ）受信装置（２２０、２４０）側の時計精度に起因するもの、（ロ）測位衛星１００側の時計精度に起因するもの、（ハ）電離層を通過する際に生じる搬送波の遅延に起因するもの、（ニ）対流圏を通過する際に生じる搬送波の遅延に起因するもの、（ホ）搬送波の位相のずれに起因するもの、（ヘ）Phase windup 効果とよばれる、測位衛星１００の測位信号送信用アンテナとＧＮＳＳアンテナ１１２との相対的な位置関係の変化に起因するもの、（ト）ＧＮＳＳアンテナ１１２の位相中心からの測位信号の入射位置の変動によるもの、（チ）観測時のノイズに起因するもの、から構成されている。
　位置データは、４機以上の測位衛星（１００ａ、１００ｂ、１００ｃ）と車両との間の搬送波位相（観測方程式）による連立方程式を解くことで求められる。
　上記の誤差要因についてそれぞれ補正値を求め、補正することによって、測位対象の車両の、センチメートル級の正確な位置座標を測定することができる。したがって、以下においては搬送波位相の補正を中心に、移動体測位システム１ａの演算処理を説明する。
　移動体測位システム１ａは、上記の観測方程式によって表される位置データを、２つの演算処理系統によって別個に生成する。以下、ＧＮＳＳ受信装置２４０で精密単独測位演算を行う系統を第１位置データ生成シーケンス、アシストデータ配信サーバ４４０及び車両制御装置２６０で精密単独測位演算を行う系統を第２位置データ生成シーケンスとよぶ。
　図８に、第１位置データ生成シーケンスの一例を示した。また、図１５に、第２位置データ生成シーケンスの一例を示した。ここではまず、第１位置データ生成シーケンスを、図８を用いて具体的に説明する。第２位置データ生成シーケンスの説明は、図１５に関連して後述する。
＜第１位置データの生成過程＞
　図８に示したように、第１位置データは、下記の過程を経て生成される。
　車上装置１０２は、測位衛星１００が送信した測位信号を受信すると（Ｓ８１０ａ）、観測データを生成し（Ｓ８１４）、地上サーバ１０４に送信する（Ｓ８２０）。観測データを受信した地上サーバ１０４は、補強データ及びアシストデータを生成し（Ｓ８２６、Ｓ８３０）、アシストデータを車上装置１０２に送信する（Ｓ８３２）。アシストデータを受信した車上装置１０２は、精密単独測位演算を行い、第１位置データを生成する（Ｓ８３４）。
　次に、図９～１１を用いて、観測データの概要及び生成処理を説明する。アシストデータ生成処理の説明は、図１２～１３に関連して後述する。また、第１位置データの生成処理のうち、精密単独測位演算の演算フローについては、図１４に関連して後述する。
（観測データの生成・選択）
　測位衛星１００からＧＮＳＳアンテナ１１２を介して測位信号を受信した分波装置２２０は、観測データを生成する。図９に、観測データのデータ構成例を模式的に示した。図９に示したように、観測データは、擬似距離及び搬送波に加えて、測位信号の受信時刻と、擬似ランダムノイズコード、信号強度などを含む。擬似ランダムノイズコードは、測位衛星１００が測位信号をスペクトラム拡散変調する際に、コードとして使用する。また、擬似ランダムノイズコードは、測位信号を発信した測位衛星１００ごとに異なるため、分波装置２２０が測位信号の発信元を特定する際に、識別番号として使用する。
　次に、観測データの生成処理について説明する。図１０に、観測データ生成処理の一例を示した。図１０に示したように、分波装置２２０は、ＧＮＳＳアンテナ１１２が測位信号を受信すると（Ｓ１０１０）、通信部２２２を介してＧＮＳＳ受信装置２４０に測位信号を送信する（Ｓ１０１２）。他方で、分波装置２２０は、アナログ信号→デジタル信号変換部２２６が受信した測位信号を標本化及び量子化することによってデジタル信号に変換する（Ｓ１０１４）。このデジタル信号は、測位衛星１００において二位相偏移変調（Binary phase shift keying）されたのち、擬似ランダムノイズコードによってスペクトラム拡散変調された航法メッセージである。そのため、航法メッセージ復調部２３０は、レプリカコードデータ格納部２３８に格納されている擬似ランダムノイズコードのレプリカを用いてこれを復調し、二位相偏移変調されている信号を復調することによって、航法メッセージを復調する（Ｓ１０１６）。さらに、擬似距離演算部２３２が、擬似ランダムノイズコードを用いた既述の方法によって、測位衛星１００と自車との間の擬似距離を計算する（Ｓ１０１８）。擬似距離は、測位衛星１００が発信した測位信号がＧＮＳＳアンテナ１１２に到達するまでの時間を測位信号に含まれるデータから測定し、この測定値に光速を乗じることによって算出することができる。その後、観測データ送信部２３４が、この擬似距離に搬送波などを加え、ＲＴＣＭフォーマットに変換して観測データを生成し（Ｓ１０２０）、車両制御装置２６０に送信する（Ｓ１０２２）。観測データは、送受信される際にはパケットに分割され、パケットごとに可変長データとして保持される。
　図８の第１位置データ生成シーケンスに戻ると、車両制御装置２６０は、分波装置２２０から観測データを受信すると、通信部２６２を介してアシストデータ配信サーバ４４０にその観測データを送信する。衛星測位の原理上、分波装置２２０は、複数の測位衛星１００からそれぞれ測位信号を受信して観測データを生成し、車両制御装置２６０に送信する。そこで、車両制御装置２６０は、観測データを選択してアシストデータ配信サーバ４４０に送信する。図１１に、観測データ選択処理の一例を示した。図１１に示したように、まず、車両制御装置２６０のデータ処理部２６４は、分波装置２２０から受信した観測データを、測位衛星１００ごとに分割する（Ｓ１１１０、Ｓ１１１２）。測位衛星１００の識別には、擬似ランダムノイズコードが用いられる。次に、観測データ送信部２６６は、測位衛星１００ごとに分割された観測データから、アシストデータ配信サーバ４４０に送信する観測データを選択し（Ｓ１１１４）、データフォーマットを変換したうえで、通信部２６２を介してアシストデータ配信サーバ４４０に送信する（Ｓ１１１６）。なお、観測データ送信部２６６が選択する観測データは、１機の測位衛星１００に関するものでもよいし、２機以上の測位衛星１００に関するものでもよい。また、アシストデータ配信サーバ４４０に送信される観測データのデータフォーマットは、ＲＴＣＭフォーマットでもよいし、独自のデータフォーマットでもよい。
　また、移動体測位システム１ａは、たとえばＧＰＳを構成する２機のNAVSTAR（Navigation satellites with time and ranging）Block III衛星と、ＧＬＯＮＡＳＳを構成する１機のＧＬＯＮＡＳＳ‐Ｋ衛星とのように、異なる衛星測位システムを構成する測位衛星１００からそれぞれ測位信号を受信して、精密単独測位を行うことができる。この場合、分波装置２２０の擬似距離演算部２３２は、ＷＧＳ８４に準拠しているＧＰＳの測位信号や、ＰＥ９０．１１に準拠しているＧＬＯＮＡＳＳの測位信号の測地系を、移動体測位システム１ａが準拠しているＪＧＳ２０１１測地系に変換して擬似距離を算出することができる。
（補強データの生成）
　図８の第１位置データ生成シーケンスに戻ると、観測データは、モニタ局１１４でも同様の過程により生成される。モニタ局１１４で生成された観測データは、補強データ配信サーバ４２０に送信され（Ｓ８２４）、補強データとよばれるデータの生成に用いられる。補強データは、搬送波位相に含まれる測位誤差のうち、測位衛星１００が航行する軌道のずれや、測位衛星１００及び受信装置（２２０、２４０）に搭載されている時計の精度、搬送波の位相のバイアスに起因する誤差を補正するためのデータであり、精密軌道・クロック推定とよばれる演算処理によって生成される（Ｓ８２６）。補強データ配信サーバ４２０は、生成した補強データを、通信部４２２を介してアシストデータ配信サーバ４４０に送信する（Ｓ８２８）。
（アシストデータの生成）
　アシストデータ配信サーバ４４０は、車両制御装置２６０から観測データを（Ｓ８２０）、補強データ配信サーバ４２０から補強データを受信すると（Ｓ８２８）、アシストデータとよばれる搬送波位相の補正に用いられるデータを生成する（Ｓ８３０）。
　ここで、アシストデータのデータ構成を説明する。図１２に、アシストデータのデータ構成の一例を模式的に示した。図１２に示したように、アシストデータは、測位衛星１００が航行する軌道のずれや、測位衛星１００及び車上装置１０２のＧＮＳＳ受信装置２４０に搭載されている時計の精度、搬送波の位相のバイアスに起因する誤差や、電離層や対流圏を通過する際に生じる測位信号の遅延に起因する誤差を補正するための補正値に加えて、測距精度指標の種別、衛星時刻、擬似ランダムノイズコードなどによって構成されている。
　アシストデータ生成処理を説明する。図１３に、アシストデータ生成処理の一例を示した。図１３に示したように、各車両の観測データ受信部４４６は、通信部４４２を介して各車両の車両制御装置２６０から観測データを受信すると（Ｓ１３１０）、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０に送信する。対流圏・電離層遅延地域補正部４５０は、観測データを受信すると、各車両の観測データ格納部４６２に格納されている車両ごとの観測データに基づく位置座標との比較を行い、当該車両の付近に測位誤差が収束している他の車両がいるかを判定する（Ｓ１３１２）。当該車両の付近に測位誤差が収束している他の車両がいると判定した場合（Ｓ１３１２：Ｙ）、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０は、その車両の対流圏・電離層遅延補正データを抽出して当該車両の対流圏・電離層遅延補正データとし（Ｓ１３１４）、アシストデータ配信部４５６に送信する。他方、当該車両の付近に測位誤差が収束している他の車両がいないと判定した場合（Ｓ１３１２：Ｎ）、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０は、当該車両から取得した観測データに基づいて対流圏・電離層遅延補正データを生成し（Ｓ１３１６）、アシストデータ配信部４５６に送信する。アシストデータ配信部４５６は、対流圏・電離層遅延地域補正部４５０から受信した対流圏・電離層遅延補正データと、補強データ受信部４４８から受信した補強データとを用いてアシストデータを生成し（Ｓ１３１８）、データフォーマットをＲＴＣＭフォーマットに変換したうえで、通信部４４２を介して当該車両のＧＮＳＳ受信装置２４０に送信する（Ｓ１３２０）。
（第１位置データの生成）
　図８の第１位置データ生成シーケンスに戻ると、アシストデータ配信サーバ４４０からアシストデータを受信した各車両のＧＮＳＳ受信装置２４０は、既述の観測方程式に基づいて精密単独測位演算を行い（Ｓ８３２、Ｓ８３４）、当該車両の位置データ（第１位置データ）を生成して車両制御装置２６０に送信する（Ｓ８３６）。
　ここで、第１位置データの生成処理を、ＧＮＳＳ受信装置２４０の動作に即して説明する。図１４に、第１位置データの生成処理の一例を示した。図１４に示したように、ＧＮＳＳ受信装置２４０の測位信号受信部２４６は、通信部２４２を介して測位信号を分波装置２２０から受信すると（Ｓ１４１０）、これをデジタル信号に変換し（Ｓ１４１２）、擬似ランダムコードのレプリカを用いて航法メッセージを復調し（Ｓ１４１４）、精密単独測位演算部２５０に送信する。また、アシストデータ受信部は、通信部を介してアシストデータをアシストデータ配信サーバ４４０から受信すると（Ｓ１４１６）、精密単独測位演算部２５０に送信する。測位信号受信部２４６から航法メッセージを、アシストデータ受信部２４８からアシストデータをそれぞれ受信した精密単独測位演算部２５０は、これらのデータに基づいて精密単独測位演算を行い、第１位置データを生成して（Ｓ１４１８）、精密単独測位演算結果送信部２５２に送信する。第１位置データは、当該測位衛星１００と自車との搬送波位相を、アシストデータを用いて補正し、連立方程式を解くことで生成される。精密単独測位演算結果送信部２５２は、精密単独測位演算部２５０から受信した第１位置データを、通信部２４２を介して車両制御装置２６０に送信する（Ｓ１４２０）。
　以上の第１位置データ生成シーケンスは、車上装置１０２が起動した後、その動作中、所定の時間周期で繰り返し実行される。
＜第２位置データ生成シーケンス＞
　移動体測位システム１ａは、第１位置データ生成シーケンスにおける上記の精密単独測位演算と並行して、第１位置データ生成シーケンスと異なる演算処理系統である第２位置データ生成シーケンスにおいても、第１位置データ生成シーケンスと同一の観測方程式を用いて精密単独測位演算を行い、位置データを生成する。この、第２位置データ生成シーケンスによって生成される位置データを、第２位置データとよぶ。図１５に、第２位置データ生成シーケンスの一例を示した。図１５に示したように、本実施形態では、第２位置データは、下記の過程を経て生成される。
　測位衛星１００から測位信号を受信した車上装置１０２は観測データを生成し（Ｓ１５１０ａ、Ｓ１５１２）、地上サーバ１０４に送信する（Ｓ１５１８）。観測データを受信した地上サーバ１０４は補強データ及びアシストデータを生成し（Ｓ１５２４、Ｓ１５２８）、これらを用いて測位衛星１００と当該車両との間の搬送波位相を補正するための補正値を算出する（Ｓ１５３０）。地上サーバ１０４は、算出した補正値を車上装置１０２に送信（Ｓ１５３２）する。補正値を受信した車上装置１０２は精密単独測位演算を完了し、第２位置データを生成する（Ｓ１５３４）。
　第２位置データ生成シーケンスは、上記の通り、第１位置データ生成シーケンスと異なる。主な差異点は、精密単独測位演算の演算処理を行う装置と、精密単独測位演算に用いるデータの送受信経路とである。そこで、以下では、図１６～１８を用いて、第２位置データ生成シーケンスについて説明する。
（観測データの生成・選択）
　第２位置データ生成シーケンスにおいても、分波装置２２０は、測位衛星１００から測位信号を取得し（Ｓ１５１０ａ）、図１０に示した観測データ生成処理によって観測データを生成して（Ｓ１５１２）、車両制御装置２６０に送信する（Ｓ１５１４）。観測データを受信した車両制御装置２６０は、図１１に示した観測データ選択処理によって複数の測位衛星１００に関する観測データから演算対象の測位衛星１００に関する観測データを選択し（Ｓ１５１６）、アシストデータ配信サーバ４４０に送信する（Ｓ１５１８）。
　また、モニタ局１１４も同様の過程により、測位衛星１００から測位信号を受信して観測データを生成し（Ｓ１５１０ｂ、Ｓ１５２０）、補強データ配信サーバ４２０に送信する（Ｓ１５２２）。
（補強データの生成）
　補強データ配信サーバ４４０は、モニタ局１１４から観測データを受信して補強データを生成し（Ｓ１５２４）、アシストデータ配信サーバ４４０に送信する（Ｓ１５２６）。補強データの生成処理も、第１位置データ生成シーケンスと同様である。
（アシストデータの生成）
　アシストデータ配信サーバ４４０は、車両制御装置２６０から観測データを、補強データ配信サーバ４２０から補強データをそれぞれ受信すると、図１３に示したアシストデータ生成処理によって、アシストデータを生成する（Ｓ１５２８）。アシストデータ生成処理も、第１位置データ生成シーケンスと同様である。
　しかし、第２位置データ生成シーケンスでは、アシストデータの生成と、その後の精密単独測位演算の演算処理に関連して、第１位置データ生成シーケンスとの間に差異がある。
　第１に、精密単独測位演算が実行される演算装置である。具体的には、第１位置データ生成シーケンスにおいては、精密単独測位演算はＧＮＳＳ受信装置２４０で行われる。一方、第２位置データ生成シーケンスにおいては、精密単独測位演算は車両制御装置２６０で実行される。
　第２に、アシストデータの送信先は、第１位置データ生成シーケンスの場合と異なり、車両制御装置２６０である。
　第３に、精密単独測位演算を行う装置が観測データを入手する経路である。第２位置データ生成シーケンスでは、車両制御装置２６０が精密単独測位演算を行う。このため、車両制御装置２６０は、分波装置２４０から受信した観測データに含まれる搬送波を、精密単独測位演算に使用する。一方、第１位置データ生成シーケンスでは、精密単独測位演算を行うＧＮＳＳ受信装置２４０は、測位衛星１００から分波装置２２０を介して受信した測位信号を使用して精密単独測位演算を行なう。
　第４に、精密単独測位演算を行うための補正値の生成方法である。専ら自車のＧＮＳＳアンテナ１１２で受信した測位信号に基づいて精密単独測位演算を行う第１位置データ生成シーケンスでは、たとえば、トンネルなどの遮蔽物によって測位衛星１００からの測位信号が遮断されている状況が解消された直後には、補正値を算出し、精密単独測位を行うことはできない。一方、第２位置データ生成シーケンスでは、アシストデータ配信サーバ４４０で各車両の位置座標をそれぞれ把握することができるため、上記の状況においても、トンネルの出口付近を走行中の他の車両から取得した観測データを用いて、補正値を生成することができる。これにより、自車がトンネルを出た直後から、精密単独測位演算を行うことができる。
（第２位置データの生成）
　図１５に例示する第２位置データ生成シーケンスにおいては、まず、アシストデータ配信サーバ４４０が搬送波位相を補正するための補正値を算出し（Ｓ１５３０）、車両制御装置２６０に送信する（Ｓ１５３２）。車両制御装置２６０は、受信した補正値を用いて精密単独測位演算を行い、第２位置データを生成する（Ｓ１５３４）。
　図１６に、第２位置データ生成処理の一例を示した。図１６に示したように、アシストデータ配信サーバ４４０は、車両制御装置２６０から観測データ及び測位対象車両の直近の位置データを受信すると（Ｓ１６１０）、生成したアシストデータを用いて補正値を算出する（Ｓ１６１２）。このとき、直近の位置データ及び直近の位置データに正規分布のようなランダムなノイズを加えた位置データを複数生成し、複数の補正値を算出することで、複数の精密単独測位演算を並行して行ってもよい（図１７に関連して後述）。アシストデータ配信サーバ４４０は、算出した補正値のデータフォーマットを変換して車両制御装置２６０に送信する（Ｓ１６１４）。なお、補正値のデータフォーマットはＲＴＣＭフォーマットでもよいし、独自のデータフォーマットでもよい。
　車両制御装置２６０の外部での精密単独測位演算結果受信部２６８は、通信部２６２を介して補正値をアシストデータ配信サーバ４４０から受信すると、受信した補正値を精密単独測位演算部２７０に送信する。補正値を受信した精密単独測位演算部２７０は、この補正値を用いて分波装置２２０から受信した観測データに含まれる搬送波位相を補正し、精密単独測位により第２位置データを生成する（Ｓ１６１６）。以上の第２位置データ生成シーケンスは、車上装置１０２が起動した後、その動作中、所定の時間周期で繰り返し実行される。
　上記のように、第２位置データ生成シーケンスにおいては、アシストデータ配信サーバ４４０で補正値を算出する。このため、たとえば受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差の推定に、各車両の観測データ格納部４６２に格納された、測位対象車両以外の他の車両から受信した観測データを利用することができる。その結果、観測点を増やす効果を得ることができる。図１７に、受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差を高精度に推定する方法を模式的に示した。受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差の推定は、精密単独測位演算の一環として行われる。すなわち、第１位置データ生成シーケンスにおいては、図１４に示したように、受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差の推定は、ＧＮＳＳ受信装置２４０の精密単独測位演算部２５９によって行われる。ＧＮＳＳ受信装置２４０のデータ格納部２５４は他の車両が生成した観測データをもたず、専ら自車で生成した観測データに基づいて自車の時計誤差を推定する。この状況を、図１７の左側に図示している。この場合、測定対象の車両で得られる観測データｐ１のみを利用するため、受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差の推定には、図１７の左側に示したようにＧＮＳＳ受信装置２４０の演算処理能力に応じた時間を要する。他方、第２位置データ生成シーケンスにおいては、図１７の右側に図示したように、各車両の観測データ格納部４６２に格納された他の車両の観測データｐ２～ｐ４を含めて利用することによって観測点が増えるため、時計誤差の少ない車両の数値を測位衛星１００と自車との間の搬送波位相を補正する際の変数とすることができ、自車の時計誤差を推定して変数とする場合と比較して、補正値の算出に要する時間を短縮することができる。あるいは、前記のように直近の位置データに正規分布のようなランダムなノイズを加えた位置データを複数生成し、擬似的に観測点を増やし、並列演算することにより、測位精度の収束時間を短縮することができる。
　上記の説明においては、受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差の推定に、測位対象車両以外の他の車両から受信した観測データを利用する方法を、図１７を用いて例示したが、補正値を構成する他の誤差要因についての変数を算出する場合においても、各車両の観測データ格納部４６２に格納された、測位対象車両以外の他の車両から受信した観測データを利用することができるのは言うまでもない。
＜第１位置データ又は第２位置データの選択＞
　本実施例の移動体測位システム１ａでは、車両制御装置２６０は、異なる演算処理系統によって算出された第１位置データと第２位置データとを比較し、より高精度な位置データを自車の位置データとして選択することができる。図１８に、位置データを選択する過程の一例を示した。図１８に示したように、車両制御装置２６０の収束判定・測位選択部２７２は、通信部２６２を介して第１位置データをＧＮＳＳ受信装置２４０から受信すると（Ｓ１８１０）、取得した第１位置データの誤差のばらつきを、精密単独測位演算部２７０が生成した第２位置データの誤差のばらつきと比較する（Ｓ１８１２）。第２位置データの方が誤差のばらつきが小さいと判定した場合（Ｓ１８１２：Ｙ）、第２位置データを自車の位置座標とする（Ｓ１８１４）。他方、第１位置データの方が誤差のばらつきが小さいと判定した場合（Ｓ１８１２：Ｎ）、収束判定・測位判定部２７２は第１位置データを自車の位置座標とする（Ｓ１８１６）。
　収束判定・測位選択部２７２は、生成された第１位置データと第２位置データとについて、たとえば、所定時間内の各位置データの標準偏差を計算し、第１位置データと第２位置データの標準偏差を比較することで、測位の収束状況から第１位置データと第２位置データのどちらを自車の位置データとするかを判断することができる。
　なお、収束判定・測位選択部２７２は、第２位置データを精密単独測位演算部２７０から受信してから所定の時間、たとえば５秒以内に当該第２位置データと同位置を示す第１位置データを受信できなかった場合、当該第２位置データを自車の位置データとする。同様に、収束判定・測位選択部２７２は、ＧＮＳＳ受信装置２４０から第１位置データを受信してから所定の時間内に当該第１位置データと同位置を示す第２位置データを受信できなかった場合、当該第１位置データを自車の位置データとする。これにより、位置データの取得経路が一つの場合と比較して、安定した測位を実現することができる。
　収束判定・測位選択部２７２は、たとえば上記の処理によって選択した位置データを、周知のカルマンフィルタを用いて推定した自車の位置座標と比較し、同一の測地座標系における双方の位置座標のｘ成分、ｙ成分、ｚ成分の差の合計値が所定の範囲内にある場合に、測位誤差が収束したと判定してもよい。
　車両制御装置２６０の測位統合部２７４は、収束判定・測位選択部２７２から位置データを取得すると、通信部２６２を介して受信した各種センサデータと統合することによって統合測位データを生成し、走行軌道生成・車両制御部２７６に送信する。走行軌道生成・車両制御部２７６は、統合測位データを受信すると、これに基づいて走行軌道データを生成し、通信部２６２を介して自車の走行を制御するためのアクチュエータなどの走行制御用機器に制御量を送信する。
　以上説明したように、本実施例の移動体測位システム１によれば、第１位置データ生成シーケンスと第２位置データ生成シーケンスという２つの演算処理系統によって精密単独測位演算を行う。このうち、第２位置データ生成シーケンスは、精密単独測位演算における補正値の演算をアシストデータ配信サーバ４４０で行うため、モニタ局１１４から取得した観測データや、他の車両から受信した観測データを補正値の算出過程で使用することができる。その結果、たとえば、車上装置１０２の起動直後や、トンネルなどの遮蔽物によって衛星からの信号が遮断されている状況のように、専ら自車のＧＮＳＳアンテナ１１２で受信した測位信号に基づいて精密単独測位を行う第１位置データ生成シーケンスでは補正値を算出することができない状況においても、第２位置データ生成シーケンスでは精密単独測位演算を完了することができるため、第２位置データを自車の位置データとすることによって、短時間で測位誤差を収束させることができ、安定した測位が実現できる。その結果、測位誤差の収束時間を効果的に短縮することができる移動体測位システム１ａを提供することができるようになる。
　また、本実施例の移動体測位システム１においては、第１位置データ生成シーケンスと、第２位置データ生成シーケンスとで、処理系統が異なる。即ち、補正値を構成する変数や観測値の入手経路が異なるため、同一の観測方程式を用いて精密単独測位演算を行っても、計算結果、演算精度に差異が生じうる。移動体測位システム１ａでは、同位置を表す２つの演算結果を比較衡量し、より高精度な演算結果を測位対象の車両の位置座標とすることができる。そのため、移動体測位システム１ａによれば、高精度な位置データを利用することが可能となり、高精度の測位を必要とする自律走行車等の走行制御実現に資することができる。
－－－実施例２－－－
　次に、本発明の他の実施例について説明する。実施例１で説明した移動体測位システム１では、第２位置データ生成シーケンスは、精密単独測位演算を地上サーバ１０４と車上装置１０２とで分担して行っている。具体的には、アシストデータ配信サーバ４４０が搬送波位相を補正するための補正値を算出し、車両制御装置２６０がこの補正値を用いて精密単独測位演算を完了することによって、第２位置データが生成される構成であった。本実施例では、第２位置データ生成シーケンスは、精密単独測位演算のすべての処理を地上サーバ１０４で行い、車上装置１０２はその地上サーバ１０４から演算結果である位置データ（補正後位置座標）を受信するようにした。
　本実施例の移動体測位システム１の物理的又は機能的な構成は、図１～７に示した実施例１の構成と同様である。また、第１位置データ生成シーケンスの処理フローも、図８～１４に示した実施例１における第１位置データ生成シーケンスの処理フローと同様である。このため、これらの重複した要素については、説明を省略する。
＜第２位置データ生成シーケンスについて＞
　図１９を用いて本実施例の第２位置データ生成シーケンスを説明する。図１９に、第２位置データ生成シーケンスの一例を示した。
　測位衛星１００から測位信号を受信した車上装置１０２は観測データを生成し（Ｓ１９１０ａ、Ｓ１９１２）、地上サーバ１０４に送信する（Ｓ１９１８）。観測データを受信した地上サーバ１０４は補強データ及びアシストデータを生成し（Ｓ１９２４、Ｓ１９２８）、これらを用いて精密単独測位演算を完了する（Ｓ１９３０）。これにより第２位置データが生成される。地上サーバ１０４は、生成した第２位置データを車上装置１０２に送信する（Ｓ１９３２）。
　次に、本実施例における、第２位置データ生成処理を説明する。図２０に、第２位置データ生成処理の一例を示した。図２０に示したように、アシストデータ配信サーバ４４０の各車両の観測データ受信部は、通信部４４２を介して観測データ及び直近の車両の位置データを車両制御装置２６０から受信すると（Ｓ２０１０）、精密単独測位演算部４５２に送信する。精密単独測位演算部４５２は、各車両の観測データ受信部４４６から受信した観測データと対流圏・電離層遅延地域補正部４５０が生成したアシストデータとを用いて精密単独測位演算を行い、第２位置データを生成する（Ｓ２０１２）。このとき、複数の観測点を用いて受信装置（２２０、２４０）側の時計誤差を推定する点は、実施例１の場合と同様である。アシストデータ配信サーバ４４０は、演算結果のデータフォーマットを変換し、第２位置データとして車両制御装置２６０に送信する（Ｓ２０１４）。なお、第２位置データのデータフォーマットはＲＴＣＭフォーマットでもよいし、独自のデータフォーマットでもよい。
　以後、第１位置データ又は第２位置データの選択処理については実施例１の場合と同様である。
　以上説明したように、実施例２の移動体測位システム１によれば、第２位置データ生成シーケンスにおける精密単独測位演算がアシストデータ配信サーバ４４０で行われるため、実施例１の場合と比較して、車両制御装置２６０の処理負荷を低減させることができる。これにより、同位置のハードウェアで車両制御装置２６０に他のデータ処理を実行させることが可能となる。あるいは車両制御装置２６０のハードウェアとしてのコスト低減を図ることができるなどの効果を得ることができる。
　以上、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明した。なお、上記実施形態についての説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。本発明は、上記実施形態の趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
１　移動体測位システム　　１００　測位衛星　　１０２　車上装置
１０４　地上サーバ　　１１２　ＧＮＳＳアンテナ　　１１４　モニタ局
２２０　分波装置　　２２６　アナログ信号→デジタル信号変換部
２２８　コード相関部　　２３０　航法メッセージ復調部
２３２　擬似距離演算部　　２３４　観測データ送信部
２３８，２５７　レプリカコードデータ格納部
２４０　ＧＮＳＳ受信装置　　２４６　測位信号受信部
２４８　アシストデータ受信部　　２５０，２７０　精密単独測位演算部
２５２　精密単独測位演算結果送信部　　２５６　測位信号データ格納部
２５８　アシストデータ格納部
２５９　精密単独測位演算結果データ格納部
２６０　車両制御装置　　２６６　観測データ送信部
２６８　外部での精密単独測位演算結果受信部
２７２　収束判定・測位選択部
２７４　測位統合部　　２７６　走行軌道生成・車両制御部
２８０　測位用補完データ格納部　　２８２　車両制御用地図データ格納部
４２０　補強データ配信サーバ　　４２６　精密軌道・クロック推定部
４２８　補強データ生成部　　４３０　補強データ配信部
４３４　モニタ局の観測データ格納部
４４０　アシストデータ配信サーバ　　４４６　各車両の観測データ受信部
４４８　補強データ受信部　　４５０　対流圏・電離層遅延地域補正部
４５２　精密単独測位演算部　　４５４　精密単独測位演算結果配信部
４５６　アシストデータ配信部　　４６０　各車両の観測データ格納部
４６２　アシストデータ格納部　　４７０　管理サーバ
５００　移動体（車両）

Claims (8)

  1. 　測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位システムであって、
    　複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する車上装置と、
    　前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する地上管理装置と、を備え、
    　前記車上装置は、
    　前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第１処理シーケンスと、
    　前記測位衛星のうちから選択された測位衛星についての擬似距離、搬送波、及び当該移動体の前記位置座標を前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置から前記補正用データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第２処理シーケンスとを実行し、
    　前記第２処理シーケンスにおいて、
    　前記車上装置は、前記第１処理シーケンスと前記第２処理シーケンスで算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する、
    移動体測位システム。
  2. 　測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位システムであって、
    　複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する車上装置と、
    　前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する地上管理装置とを備え、
    　前記車上装置は、
    　前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第１処理シーケンスと、
    　前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた擬似距離、搬送波、及び当該移動体の前記位置座標とを前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置で算出された前記位置座標を前記地上管理装置から取得する第２処理シーケンスとを実行し、
    　前記第２処理シーケンスにおいて、
    　前記車上装置は、前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた前記擬似距離、前記搬送波、及び前記擬似距離又は前記搬送波に基づいて算出された当該移動体の概略位置座標を前記地上管理装置に送信し、
    　前記地上管理装置は、前記車上装置から受信した前記擬似距離、前記搬送波、及び前記概略位置座標とに基づいて前記補正用データを算出すると共に、前記補正用データを用いて精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出して前記車上装置に送信し、
    　前記車上装置は、前記第１処理シーケンスと前記第２処理シーケンスで算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する、
    移動体測位システム。
  3. 　請求項１又は２に記載の移動体測位システムであって、
    　前記地上管理装置は、他の前記移動体から受信した当該移動体の位置座標を格納しており、当該位置座標が経時的に安定していると判定した場合、当該他の移動体が使用している補正用データを精密単独測位演算に使用する、移動体測位システム。
  4. 　請求項１又は２に記載の移動体測位システムであって、
    　前記補正用データは、前記測位衛星の軌道誤差を補正するための衛星軌道誤差補正データと、前記搬送波に対して、前記測位信号が対流圏を通過することによる誤差を補正するための対流圏誤差補正データと、前記測位信号が電離層を通過することによる誤差を補正するための電離層誤差補正データとを含んでいる、移動体測位システム。
  5. 　測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位方法であって、プロセッサとメモリとを有するコンピュータが、
    　複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する処理と、
    　前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する処理と、
    　前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第１処理と、
    　前記測位衛星のうちから選択された測位衛星についての擬似距離、搬送波、及び当該移動体の前記位置座標を前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置から前記補正用データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第２処理とを実行し、
    　前記第２処理において、
    　前記車上装置は、前記第１処理と前記第２処理で算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する、
    移動体測位方法。
  6. 　測位衛星から測位信号を受信して移動体の位置座標を測定するための移動体測位方法であって、プロセッサとメモリとを有するコンピュータが、
    　複数の測位衛星から受信する測位信号の搬送波位相に基づいて、前記移動体の位置座標を算出する処理と、
    　前記位置座標を算出するための補正用データを、前記車上装置からの要求に応じて前記車上装置に送信する処理と、
    　前記測位衛星又は前記地上管理装置から前記測位衛星の精密軌道データを取得して精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出する第１処理と、
    　前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた擬似距離、搬送波、及び当該移動体の位置座標を前記地上管理装置に送信すると共に、前記地上管理装置で算出された前記位置座標を前記地上管理装置から取得する第２処理とを実行し、
    　前記第２処理において、
    　前記車上装置は、前記測位衛星のうちから選択された測位衛星によって得られた前記擬似距離、前記搬送波、及び前記擬似距離又は前記搬送波に基づいて算出された当該移動体の概略位置座標を前記地上管理装置に送信し、
    　前記地上管理装置は、前記車上装置から受信した前記擬似距離、前記搬送波、及び前記概略位置座標に基づいて前記補正用データを算出すると共に、前記補正用データを用いて精密単独測位演算を行い、前記位置座標を算出して前記車上装置に送信し、
    　前記車上装置は、前記第１処理と前記第２処理で算出された各前記位置座標のうち、データの誤差が小さい方の位置座標を当該移動体の位置座標として選択する、
    移動体測位方法。
  7. 　請求項５又は６に記載の移動体測位方法であって、
    　他の前記移動体から受信した当該移動体の位置座標を格納し、当該位置座標が経時的に安定していると判定した場合、当該他の移動体が使用している前記補正用データを精密単独測位演算に使用する、移動体測位方法。
  8. 　請求項５又は６に記載の移動体測位方法であって、
    　前記補正用データは、前記測位衛星の軌道誤差を補正するための衛星軌道誤差補正データと、前記搬送波に対して、前記測位信号が対流圏を通過することによる誤差を補正するための対流圏誤差補正データと、前記測位信号が電離層を通過することによる誤差を補正するための電離層誤差補正データとを含んでいる、移動体測位方法。
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