JP3557024B2 - 測位装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ衛星を利用する測位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来のＧＰＳ衛星を利用する測位装置を説明するための図であり、図において、１はＧＰＳ衛星、２はＧＰＳアンテナ、３はＧＰＳ受信部、４はＧＰＳ測位計算部である。
図２に示すようなＧＰＳ衛星を利用する測位装置の動作は良く知られているが、ＧＰＳ衛星１からの電波はＧＰＳアンテナ２で受信され、ＧＰＳ受信部３で疑似距離と呼ばれる衛星・測位装置間の距離の情報と、測位装置（測位装置を搭載している移動体）の移動により生じる衛星・測位装置間のドップラ速度の情報とが出力され、ＧＰＳ測位計算部４で四つ以上の衛星からの疑似距離とドップラ速度とから、測位装置（測位装置を搭載している移動体）の絶対位置および移動速度が演算により求められる。
このＧＰＳ衛星を利用して移動体の絶対位置および速度を求める方法は良く知られているが、例えば日本測量協会発行，日本測地学会編著「ＧＰＳ−人工衛星による精密測位システム」等に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来のＧＰＳ衛星を利用する測位装置では、ＧＰＳ衛星からの電波だけで位置および速度を求めているため、得られる情報の精度および信頼性には限界がある。
上述のように従来のＧＰＳ衛星を利用する測位装置は、四つ以上の衛星から得た疑似距離により測位を行っているが、衛星からの電波の受信状態等が原因で全く誤った位置を出力してしまう場合があり、そのため、この種の測位装置の中には、計測される速度と時間の関係からその時間に位置し得る範囲を限定して正確な測位情報を出力する演算、例えば速度情報を非定常信号の観測値に用いたカルマンフィルタ（Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ） を構成する微分方程式を用いて演算を行い、位置情報を出力しているが、従来の装置ではこの速度情報も衛星から受信する電波で計測したドップラ速度を用いているため、その信頼性には限界がある。
【０００４】
また、例えばカーナビゲーション装置等の場合、衛星からの電波を受信できない間は推測航法に切り換えて測位情報を出力しているが、この場合に従来の測位装置では外部からの情報が全く得られないため、測位精度や信頼性が低下する。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、常時衛星以外からの情報も取得して衛星からの電波を受信している間も推測航法を行っている間も高精度で信頼性の高い測位情報が得られる測位装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる測位装置は、ＦＭ放送，ＴＶ放送，携帯電話基地局信号，ＰＨＳ基地局信号などの地上無線信号の無線周波数のドップラ速度を測定する手段を備え、この地上無線信号のドップラ速度も演算因子の１つに用いることで、ＧＰＳ衛星や推測航法で得た位置および速度情報の精度および信頼性を担保させることとした。
【０００７】
すなわち、ＧＰＳ衛星からの電波を受信してＧＰＳ衛星・装置間の疑似距離情報とドップラ速度情報（このドップラ速度情報を第１のドップラ速度情報と仮称する）とを得、これらの疑似距離情報と第１のドップラ速度情報とを演算因子として用いた演算により装置（装置を搭載した移動体）の位置および速度の情報を出力する測位装置において、
地上無線信号を受信してこの地上無線信号の周波数変位から装置（装置を搭載した移動体）のドップラ速度情報（このドップラ速度情報を第２のドップラ速度情報と仮称する）を得る手段、
上記疑似距離情報と上記第１のドップラ速度情報と上記第２のドップラ速度情報とを演算因子として用いた演算により装置（装置を搭載した移動体）の位置および速度の情報を出力する手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、地上無線信号を受信してこの地上無線信号の周波数変位から装置（装置を搭載した移動体）の第２のドップラ速度情報を得る手段は、
地上無線信号の周波数を装置内に備えた発振器からの基準周波数と比較して周波数変位を計測する構成とし、上記発振器はＧＰＳ衛星から受信した電波の周波数で発振制御される構成としたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の測位装置は上述のような構成とすることにより、ＧＰＳ衛星からの電波以外の情報も演算因子として用いることができ、演算因子数の増加およびＧＰＳ衛星からの電波の受信状態に左右されない演算因子で測位情報の演算が行えるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態を説明するためのブロック図であり、図において、１はＧＰＳ衛星、２はＧＰＳアンテナ、３はＧＰＳ受信部、４はＧＰＳ測位計算部であり、これらの構成は従来の測位装置と同様である。
また、１０はＦＭ放送，ＴＶ放送，携帯電話基地局信号，ＰＨＳ基地局信号などの地上無線信号を受信するための受信アンテナ、１１は地上無線信号を受信してそのドップラ周波数変位を計測し測位装置（移動体）のドップラ速度を検出するための放送受信部、１２は放送受信部１１でドップラ周波数を検出するために使用する基準周波数を出力する発振器であり、これらで本実施形態の測位装置が構成される。
また、１３は発振器，１４は放送送信部，１５は送信アンテナで、地上無線信号を送信する例えばＦＭ放送局等の地上無線局のうち、本実施形態と関連する構成部分を示す。
【００１１】
次に動作について説明する。従来の装置と同様にＧＰＳ衛星１からの電波はＧＰＳアンテナ２で受信され、ＧＰＳ受信部３で疑似距離と呼ばれる衛星・測位装置間の距離の情報と、測位装置（この測位装置を搭載している移動体）の移動により生じる衛星・測位装置間のドップラ速度の情報（これを第１のドップラ速度情報と称する）とが出力され、ＧＰＳ測位計算部４へ送られる。
一方、１３〜１５で構成される地上無線局からは、一般的にルビジウムあるいはセシウムを用いた正確な発振器１３を備えているので、送信アンテナ１５を介して送信される地上無線信号は、１０−９以下の相対誤差精度を有する正確な周波数の信号が送信されており、例えば９０ＭＨｚのキャリアー周波数標準値を持つ放送局から送信される地上無線信号の周波数誤差は、わずか０．０９Ｈｚとなる。
【００１２】
この地上無線信号は、受信アンテナ１０を介して本実施形態の測位装置で受信され、放送受信部１１で発振器１２からの基準周波数を基にこの地上無線信号から測位装置（この測位装置を搭載している移動体）の移動に伴う周波数変位であるドップラ速度を検出し（第２のドップラ速度情報）、ＧＰＳ測位計算部４へ出力する。
ＧＰＳ測位計算部４では、ＧＰＳ受信部３からの疑似距離と呼ばれる衛星・測位装置間の距離の情報と、測位装置の移動により生じる衛星・測位装置間の第１のドップラ速度の情報とに加えて、放送受信部１１からの出力である第２のドップラ速度の情報を用いて測位装置（この測位装置を搭載している移動体）の位置および速度を出力する。
この場合、放送受信部１１からの第２のドップラ速度の情報は、地上無線局を、地上に固定したＧＰＳ衛星と見做すことにより、ＧＰＳ衛星からの疑似距離やドップラ速度と同様に非定常信号の観測値とし、測位装置の絶対位置および速度を状態変数とした、カルマン・フィルタを構成する逐次式とすることにより、従来の装置より多くの演算因子を用いた演算で測位情報を出力することができ、より高精度で信頼性の高い測位情報が得られる。
なお、複数の地上無線信号を用いれば、さらにより多くの演算因子を用いて測位情報を出力することができ、出力する測位情報の精度および信頼性を更に向上させることができることは言うまでもない。
【００１３】
なお放送受信部１１で地上無線信号から正確な第２のドップラ速度情報を得るためには、その検出のために用いる基準周波数が正確である必要があり、このため発振器１２にもルビジウムやセシウムを用いた高精度の発振器が必要になるが、ＧＰＳ衛星１から受信する受信周波数は非常に正確に得られることが良く知られており、この周波数を制御信号として、例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ） 制御により発振器１２を制御する構成とすれば、発振器５に安価な水晶発振器等を用いてもその相対誤差が１０−９以下の正確な周波数を基準周波数として得ることができ、例えば時速１０ｋｍで測位装置が地上無線局から遠ざかる場合、９０ＭＨｚのキャリアー周波数標準値での周波数変位は０．８３Ｈｚとなり、周波数誤差０．０９Ｈｚに比べ十分に大きな値となるため測位計算に十分な速度情報が得られることになる。
【００１４】
なお、発振器１２にルビジウムやセシウム等の高精度の発振器を用いた場合、必ずしもＧＰＳ衛星を受信する必要はなく、推測航法を行う場合に利用できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の測位装置は、ＧＰＳ衛星からの受信情報だけでなく地上無線信号から得たドップラ速度も演算因子とする演算を行って、位置および速度の測位情報を出力する構成としたので、測位精度を向上させることができると共に、信頼性の高い測位情報を出力できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測位装置の一実施形態を説明するための図である。
【図２】従来の測位装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１ ＧＰＳ衛星
２ ＧＰＳアンテナ
３ ＧＰＳ受信部
４ ＧＰＳ測位計算部
１０ 受信アンテナ
１１ 放送受信部
１２ 発振器
１３ 発振器
１４ 放送送信部
１５ 送信アンテナ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ衛星を利用する測位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来のＧＰＳ衛星を利用する測位装置を説明するための図であり、図において、１はＧＰＳ衛星、２はＧＰＳアンテナ、３はＧＰＳ受信部、４はＧＰＳ測位計算部である。
図２に示すようなＧＰＳ衛星を利用する測位装置の動作は良く知られているが、ＧＰＳ衛星１からの電波はＧＰＳアンテナ２で受信され、ＧＰＳ受信部３で疑似距離と呼ばれる衛星・測位装置間の距離の情報と、測位装置（測位装置を搭載している移動体）の移動により生じる衛星・測位装置間のドップラ速度の情報とが出力され、ＧＰＳ測位計算部４で四つ以上の衛星からの疑似距離とドップラ速度とから、測位装置（測位装置を搭載している移動体）の絶対位置および移動速度が演算により求められる。
このＧＰＳ衛星を利用して移動体の絶対位置および速度を求める方法は良く知られているが、例えば日本測量協会発行，日本測地学会編著「ＧＰＳ−人工衛星による精密測位システム」等に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来のＧＰＳ衛星を利用する測位装置では、ＧＰＳ衛星からの電波だけで位置および速度を求めているため、得られる情報の精度および信頼性には限界がある。
上述のように従来のＧＰＳ衛星を利用する測位装置は、四つ以上の衛星から得た疑似距離により測位を行っているが、衛星からの電波の受信状態等が原因で全く誤った位置を出力してしまう場合があり、そのため、この種の測位装置の中には、計測される速度と時間の関係からその時間に位置し得る範囲を限定して正確な測位情報を出力する演算、例えば速度情報を非定常信号の観測値に用いたカルマンフィルタ（Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ） を構成する微分方程式を用いて演算を行い、位置情報を出力しているが、従来の装置ではこの速度情報も衛星から受信する電波で計測したドップラ速度を用いているため、その信頼性には限界がある。
【０００４】
また、例えばカーナビゲーション装置等の場合、衛星からの電波を受信できない間は推測航法に切り換えて測位情報を出力しているが、この場合に従来の測位装置では外部からの情報が全く得られないため、測位精度や信頼性が低下する。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、常時衛星以外からの情報も取得して衛星からの電波を受信している間も推測航法を行っている間も高精度で信頼性の高い測位情報が得られる測位装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる測位装置は、ＦＭ放送，ＴＶ放送，携帯電話基地局信号，ＰＨＳ基地局信号などの地上無線信号の無線周波数のドップラ速度を測定する手段を備え、この地上無線信号のドップラ速度も演算因子の１つに用いることで、ＧＰＳ衛星や推測航法で得た位置および速度情報の精度および信頼性を担保させることとした。
【０００７】
すなわち、ＧＰＳ衛星からの電波を受信してＧＰＳ衛星・装置間の疑似距離情報とドップラ速度情報（このドップラ速度情報を第１のドップラ速度情報と仮称する）とを得、これらの疑似距離情報と第１のドップラ速度情報とを演算因子として用いた演算により装置（装置を搭載した移動体）の位置および速度の情報を出力する測位装置において、
地上無線信号を受信してこの地上無線信号の周波数変位から装置（装置を搭載した移動体）のドップラ速度情報（このドップラ速度情報を第２のドップラ速度情報と仮称する）を得る手段、
上記疑似距離情報と上記第１のドップラ速度情報と上記第２のドップラ速度情報とを演算因子として用いた演算により装置（装置を搭載した移動体）の位置および速度の情報を出力する手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、地上無線信号を受信してこの地上無線信号の周波数変位から装置（装置を搭載した移動体）の第２のドップラ速度情報を得る手段は、
地上無線信号の周波数を装置内に備えた発振器からの基準周波数と比較して周波数変位を計測する構成とし、上記発振器はＧＰＳ衛星から受信した電波の周波数で発振制御される構成としたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の測位装置は上述のような構成とすることにより、ＧＰＳ衛星からの電波以外の情報も演算因子として用いることができ、演算因子数の増加およびＧＰＳ衛星からの電波の受信状態に左右されない演算因子で測位情報の演算が行えるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態を説明するためのブロック図であり、図において、１はＧＰＳ衛星、２はＧＰＳアンテナ、３はＧＰＳ受信部、４はＧＰＳ測位計算部であり、これらの構成は従来の測位装置と同様である。
また、１０はＦＭ放送，ＴＶ放送，携帯電話基地局信号，ＰＨＳ基地局信号などの地上無線信号を受信するための受信アンテナ、１１は地上無線信号を受信してそのドップラ周波数変位を計測し測位装置（移動体）のドップラ速度を検出するための放送受信部、１２は放送受信部１１でドップラ周波数を検出するために使用する基準周波数を出力する発振器であり、これらで本実施形態の測位装置が構成される。
また、１３は発振器，１４は放送送信部，１５は送信アンテナで、地上無線信号を送信する例えばＦＭ放送局等の地上無線局のうち、本実施形態と関連する構成部分を示す。
【００１１】
次に動作について説明する。従来の装置と同様にＧＰＳ衛星１からの電波はＧＰＳアンテナ２で受信され、ＧＰＳ受信部３で疑似距離と呼ばれる衛星・測位装置間の距離の情報と、測位装置（この測位装置を搭載している移動体）の移動により生じる衛星・測位装置間のドップラ速度の情報（これを第１のドップラ速度情報と称する）とが出力され、ＧＰＳ測位計算部４へ送られる。
一方、１３〜１５で構成される地上無線局からは、一般的にルビジウムあるいはセシウムを用いた正確な発振器１３を備えているので、送信アンテナ１５を介して送信される地上無線信号は、１０−９以下の相対誤差精度を有する正確な周波数の信号が送信されており、例えば９０ＭＨｚのキャリアー周波数標準値を持つ放送局から送信される地上無線信号の周波数誤差は、わずか０．０９Ｈｚとなる。
【００１２】
この地上無線信号は、受信アンテナ１０を介して本実施形態の測位装置で受信され、放送受信部１１で発振器１２からの基準周波数を基にこの地上無線信号から測位装置（この測位装置を搭載している移動体）の移動に伴う周波数変位であるドップラ速度を検出し（第２のドップラ速度情報）、ＧＰＳ測位計算部４へ出力する。
ＧＰＳ測位計算部４では、ＧＰＳ受信部３からの疑似距離と呼ばれる衛星・測位装置間の距離の情報と、測位装置の移動により生じる衛星・測位装置間の第１のドップラ速度の情報とに加えて、放送受信部１１からの出力である第２のドップラ速度の情報を用いて測位装置（この測位装置を搭載している移動体）の位置および速度を出力する。
この場合、放送受信部１１からの第２のドップラ速度の情報は、地上無線局を、地上に固定したＧＰＳ衛星と見做すことにより、ＧＰＳ衛星からの疑似距離やドップラ速度と同様に非定常信号の観測値とし、測位装置の絶対位置および速度を状態変数とした、カルマン・フィルタを構成する逐次式とすることにより、従来の装置より多くの演算因子を用いた演算で測位情報を出力することができ、より高精度で信頼性の高い測位情報が得られる。
なお、複数の地上無線信号を用いれば、さらにより多くの演算因子を用いて測位情報を出力することができ、出力する測位情報の精度および信頼性を更に向上させることができることは言うまでもない。
【００１３】
なお放送受信部１１で地上無線信号から正確な第２のドップラ速度情報を得るためには、その検出のために用いる基準周波数が正確である必要があり、このため発振器１２にもルビジウムやセシウムを用いた高精度の発振器が必要になるが、ＧＰＳ衛星１から受信する受信周波数は非常に正確に得られることが良く知られており、この周波数を制御信号として、例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ） 制御により発振器１２を制御する構成とすれば、発振器５に安価な水晶発振器等を用いてもその相対誤差が１０−９以下の正確な周波数を基準周波数として得ることができ、例えば時速１０ｋｍで測位装置が地上無線局から遠ざかる場合、９０ＭＨｚのキャリアー周波数標準値での周波数変位は０．８３Ｈｚとなり、周波数誤差０．０９Ｈｚに比べ十分に大きな値となるため測位計算に十分な速度情報が得られることになる。
【００１４】
なお、発振器１２にルビジウムやセシウム等の高精度の発振器を用いた場合、必ずしもＧＰＳ衛星を受信する必要はなく、推測航法を行う場合に利用できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の測位装置は、ＧＰＳ衛星からの受信情報だけでなく地上無線信号から得たドップラ速度も演算因子とする演算を行って、位置および速度の測位情報を出力する構成としたので、測位精度を向上させることができると共に、信頼性の高い測位情報を出力できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測位装置の一実施形態を説明するための図である。
【図２】従来の測位装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１ ＧＰＳ衛星
２ ＧＰＳアンテナ
３ ＧＰＳ受信部
４ ＧＰＳ測位計算部
１０ 受信アンテナ
１１ 放送受信部
１２ 発振器
１３ 発振器
１４ 放送送信部
１５ 送信アンテナ
Claims (2)
- ＧＰＳ衛星からの電波を受信してＧＰＳ衛星・装置間の疑似距離情報とドップラ速度情報（このドップラ速度情報を第１のドップラ速度情報と仮称する）とを得、これらの疑似距離情報と第１のドップラ速度情報とを演算因子として用いた演算により装置（装置を搭載した移動体）の位置および速度の情報を出力する測位装置において、
地上無線信号を受信してこの地上無線信号の周波数変位から装置（装置を搭載した移動体）のドップラ速度情報（このドップラ速度情報を第２のドップラ速度情報と仮称する）を得る手段、
上記疑似距離情報と上記第１のドップラ速度情報と上記第２のドップラ速度情報とを演算因子として用いた演算により装置（装置を搭載した移動体）の位置および速度の情報を出力する手段、
を備えたことを特徴とする測位装置。 - 上記地上無線信号を受信してこの地上無線信号の周波数変位から装置（装置を搭載した移動体）の第２のドップラ速度情報を得る手段は、
地上無線信号の周波数を装置内に備えた発振器からの基準周波数と比較して周波数変位を計測する構成とし、上記発振器はＧＰＳ衛星から受信した電波の周波数で発振制御される構成としたことを特徴とする請求項第１項記載の測位装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34756195A JP3557024B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34756195A JP3557024B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 測位装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166655A JPH09166655A (ja) | 1997-06-24 |
| JP3557024B2 true JP3557024B2 (ja) | 2004-08-25 |
Family
ID=18391059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34756195A Expired - Fee Related JP3557024B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 測位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3557024B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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| US6420999B1 (en) * | 2000-10-26 | 2002-07-16 | Qualcomm, Inc. | Method and apparatus for determining an error estimate in a hybrid position determination system |
| JP4151677B2 (ja) | 2005-06-20 | 2008-09-17 | セイコーエプソン株式会社 | 測位システム、端末装置、端末装置の制御方法及び端末装置の制御プログラム |
| JP5077054B2 (ja) * | 2008-05-07 | 2012-11-21 | トヨタ自動車株式会社 | 移動体用測位システム |
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-
1995
- 1995-12-18 JP JP34756195A patent/JP3557024B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09166655A (ja) | 1997-06-24 |
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