JPH0781869B2 - Vehicle guidance device - Google Patents
Vehicle guidance deviceInfo
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- JPH0781869B2 JPH0781869B2 JP60239794A JP23979485A JPH0781869B2 JP H0781869 B2 JPH0781869 B2 JP H0781869B2 JP 60239794 A JP60239794 A JP 60239794A JP 23979485 A JP23979485 A JP 23979485A JP H0781869 B2 JPH0781869 B2 JP H0781869B2
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- JP
- Japan
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- satellite
- vehicle
- positioning
- current position
- predetermined value
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Landscapes
- Navigation (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高精度に車両の現在位置を把握でき、より正
確な車両走行誘導を行えるようにした車両用走行誘導装
置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vehicle running guidance device capable of grasping the current position of a vehicle with high accuracy and performing more accurate vehicle running guidance.
従来、例えば実公昭58−2620号公報に開示されているよ
うに、ある基準となる地点からの車両の走行距離および
方位を検出し、モニタスクリーンに映し出された地図に
車両の現在位置と目標位置とを表示し、その車両が目標
位置に到達できる経路等を行う車両用走行誘導装置が知
られている。しかしながら、このような従来の車両用走
行誘導装置では、車両の現在位置が、いわば、基準とさ
れた地点との相対位置として把握されているので、走行
距離や方位の測定誤差による精度の低下を生じる。Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 58-2620, the vehicle's current distance and target position are detected on the map displayed on the monitor screen by detecting the traveling distance and direction of the vehicle from a certain reference point. BACKGROUND ART There is known a vehicle travel guidance device that displays and displays a route through which the vehicle can reach a target position. However, in such a conventional vehicle travel guidance device, the current position of the vehicle is grasped as, so to speak, a relative position with respect to a reference point. Occurs.
そこで、衛星から発射される電波を利用して、車両の現
在位置を、いわば絶対位置として測定することが考えら
れる。例えば、現在開発中の全世界測位衛星システム
(Global Positioning System、以下、GPSという)を利
用して、車両の現在位置を絶対位置として測定すること
が考えられる。このGPSは、4つの人工衛星(NAVSTARと
呼ばれる)から発射される電波により、各衛星からの距
離をそれぞれ求め、これらの距離を半径とし、各衛星の
位置を中心とする球面の交点位置を求めることで、車両
の現在位置が測位される。Therefore, it is conceivable to measure the current position of the vehicle as, so to speak, an absolute position using radio waves emitted from a satellite. For example, it is conceivable to measure the current position of the vehicle as an absolute position by using a global positioning satellite system (hereinafter, referred to as GPS) currently under development. This GPS finds the distance from each satellite by the radio waves emitted from four artificial satellites (called NAVSTAR), and finds the intersection point of a spherical surface centered on the position of each satellite with these distances as the radius. As a result, the current position of the vehicle is measured.
なお、各衛星からの受信電波により求められる距離デー
タには、例えば電離層遅延等の誤差が含まれる。これら
の距離データに含まれる誤差、いわゆる測距誤差は、車
両の現在位置の測位誤差に影響することになるが、その
影響度合いは、各衛星と車両との幾何学的位置関係によ
って変化する。例えば、地球上空をそれぞれ周回してい
る各衛星が広く分散しているようなときには、各測距誤
差の測位誤差への影響は小さく、充分な測位精度が得ら
れる一方、衛星が互いに接近しているようなときには測
位精度は低下する。Note that the distance data obtained from the radio waves received from each satellite includes an error such as ionospheric delay. The error included in these distance data, so-called distance measurement error, affects the positioning error of the current position of the vehicle, but the degree of the effect changes depending on the geometrical positional relationship between each satellite and the vehicle. For example, when satellites orbiting the earth are widely dispersed, the influence of each ranging error on the positioning error is small, and sufficient positioning accuracy can be obtained, while the satellites approach each other. If so, the positioning accuracy decreases.
このような幾何学的位置関係に依る測距誤差の測位誤差
に対する影響度は、例えば「NAVIGATION」;Journal of
The Institute of Navigation.,Vol.25(1978),No.2,S
ummer,pp.102−125や、「GLOBAL POSITIONING SYSTE
M」;THE INSTITUTE OF NAVIGATON.,Vol.1(1980),pp10
−11等の文献に記載されているように、劣化係数(Geom
etrical Dilution Of Precision;GDOP)として算出され
る。このGDOPの値が大きいほど、測位誤差は大きくなる 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、上記のように衛星からの受信電波を利用して
測位する方式では、各衛星の位置や地上の受信障害物に
よって受信状態が悪化したり、受信不能になることがあ
る。例えば、車両がトンネル内を走行する場合等に、人
工衛星からの電波の受信が不可能になることがある。ま
た、前記したように、各衛星と車両との幾何学的位置関
係によっても、車両の現在位置を精度良く把握できない
場合が生じる。The degree of influence of the ranging error due to such a geometrical positional relationship on the positioning error is, for example, “NAVIGATION”; Journal of
The Institute of Navigation., Vol.25 (1978), No.2, S
ummer, pp.102-125 and `` GLOBAL POSITIONING SYSTE
M ''; THE INSTITUTE OF NAVIGATON., Vol.1 (1980), pp10
As described in the literature such as −11, the degradation coefficient (Geom
It is calculated as etrical Dilution Of Precision (GDOP). The larger the GDOP value, the larger the positioning error. [Problems to be solved by the invention] However, in the method of positioning by using the received radio waves from the satellites as described above, the position of each satellite and the reception on the ground are Obstacles may deteriorate the reception status or make it impossible to receive. For example, when a vehicle travels in a tunnel, reception of radio waves from an artificial satellite may not be possible. Further, as described above, there are cases where the current position of the vehicle cannot be accurately grasped due to the geometrical positional relationship between each satellite and the vehicle.
本発明は、上記の実情を考慮してなされたものであっ
て、その目的は、常に高精度に車両の現在位置と把握で
き、より正確な車両走行誘導を行える車両用走行誘導装
置を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to provide a vehicle travel guidance device that can always grasp the current position of a vehicle with high accuracy and can perform more accurate vehicle travel guidance. Especially.
本発明に係る車両用走行誘導装置は、上記の課題を解決
するために、複数の衛星からの受信電波により各衛星か
らの距離に相当する距離データをそれぞれ求め、これら
距離データに基づいて車両の現在位置を測位し、この現
在位置に対応する現在位置信号を出力する第1の測位手
段と、基準位置からの車両の走行距離及び方位を検出す
て現在位置を求め、この現在位置に対応する現在位置信
号を出力する第2の測位手段と、上記第1の測位手段で
受信する電波の電界強度と、各衛星と車両との幾何学的
位置関係から、上記各距離データの誤差に基づく測位誤
差の増大化の度合いを表す値として求められる劣化係数
とについて、各々の所定値を越えるか否かを判別する判
別手段と、上記判別手段により電界強度が所定値を越え
且つ劣化係数が所定値以下と判別されたときに上記第1
の測位手段の出力を選択し、電界強度が所定値を越え且
つ劣化係数が所定値を越えていると判別されたとき、お
よび電界強度が所定値以下と判別されたときに上記第2
の測位手段の出力を選択する切換手段とを備えているこ
とを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the vehicle travel guidance device according to the present invention obtains distance data corresponding to the distance from each satellite by the received radio waves from a plurality of satellites, and based on these distance data, the vehicle A first positioning unit that measures the current position and outputs a current position signal corresponding to this current position, and a current position is obtained by detecting the traveling distance and azimuth of the vehicle from the reference position, and corresponds to this current position. Positioning based on an error of each of the above distance data from the second positioning means that outputs the current position signal, the electric field intensity of the radio wave received by the first positioning means, and the geometrical positional relationship between each satellite and the vehicle. With respect to the deterioration coefficient obtained as a value indicating the degree of increase in error, it is possible to determine whether or not each of the deterioration coefficients exceeds a predetermined value, and the above determination means determines that the electric field strength exceeds the predetermined value and the deterioration coefficient Above when it is determined that the value less than the first
When the output of the positioning means is selected and it is determined that the electric field strength exceeds a predetermined value and the deterioration coefficient exceeds a predetermined value, and when the electric field strength is determined to be less than the predetermined value, the second
And switching means for selecting the output of the positioning means.
上記の構成によれば、衛星からの受信電波の電界強度が
所定値を越え、かつ、その劣化係数が所定値以下の場
合、第1の測位手段の測位により、高精度に車両の現在
位置が把握される。一方、衛星からの受信電波の電界強
度が所定値を越えて、第1の測位手段による測位可能状
態であっても、その劣化係数が大きく、第1の測位手段
における測位誤差が許容範囲を越えるような場合であれ
ば、この第1の測位手段に代えて第2の測位手段の出力
により車両の現在位置を把握するように切換えられるの
で、車両の現在位置を所要の精度で測位することができ
る。According to the above configuration, when the electric field strength of the radio wave received from the satellite exceeds a predetermined value and the deterioration coefficient is equal to or less than the predetermined value, the current position of the vehicle can be accurately determined by the positioning by the first positioning means. To be grasped. On the other hand, even if the electric field strength of the radio wave received from the satellite exceeds a predetermined value and the positioning can be performed by the first positioning means, the deterioration coefficient is large and the positioning error in the first positioning means exceeds the allowable range. In such a case, it is possible to switch to grasp the current position of the vehicle by the output of the second positioning means instead of the first positioning means, so that the current position of the vehicle can be positioned with required accuracy. it can.
このように、受信電波の電界強度に加えて劣化係数を判
別して、第1・第2の測位手段の出力のいずれか一方を
選択する切換えを行うことにより、車両の現在位置をよ
り正確に把握することができ、例えば衛星からの受信電
波の電界強度のみにより第1・第2の測位手段の出力の
いずれか一方を選択する場合に比べて、より正確に車両
の走行を誘導することができる。In this way, by discriminating the deterioration coefficient in addition to the electric field strength of the received radio wave and performing switching to select one of the outputs of the first and second positioning means, the current position of the vehicle can be more accurately determined. It can be grasped and, for example, it is possible to guide the traveling of the vehicle more accurately than in the case where either one of the outputs of the first and second positioning means is selected only by the electric field strength of the radio wave received from the satellite. it can.
本発明の一実施例を第1図ないし第9図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9.
第1図は本発明の一実施例の概略を示すブロック図であ
り、これに示された車両用走行誘導装置は、第1の測位
手段としての衛星利用測位装置1と、第2の測位手段と
しての地磁気利用測位装置2とを備えている。FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an embodiment of the present invention. The vehicle travel guidance device shown in this FIG. 1 is a satellite-based positioning device 1 as a first positioning means and a second positioning means. And a positioning device 2 using geomagnetism.
衛星利用測位装置1は、例えば第2図に概略的に示すよ
うに、地上の主制御局1aが、適当に分散配置された例え
ば4基の地上アンテナ1bを介して制御する18〜21個の衛
星のうち、受信可能領域(視野)内の4個の衛星S1〜S4
から送信される電波に基づいて車両の現在位置を判別す
るGPSの利用者部分によって構成される。As shown schematically in FIG. 2, for example, the satellite-based positioning device 1 includes 18 to 21 units of terrestrial main control stations 1a which are controlled via, for example, four terrestrial antennas 1b appropriately distributed. Of the satellites, four satellites S1 to S4 within the receivable area (field of view)
It consists of the user part of the GPS that determines the current position of the vehicle based on the radio waves transmitted from.
この衛星利用測位装置1は、衛星の位置、衛星の摂動、
電離層の状態等によって測位精度が低下したり、ごく短
時間ではあるが地域的に測位不能になったりすることが
知られている。また、例えばトンネル内走行等、地上の
障害物によって必要な電波の受信が困難になったり、不
可能になったりすることも知られている。This satellite-based positioning device 1 uses the satellite position, satellite perturbation,
It is known that the positioning accuracy may be deteriorated due to the state of the ionosphere, or that positioning may become impossible locally for a very short time. It is also known that obstacles on the ground, such as traveling in a tunnel, make it difficult or impossible to receive necessary radio waves.
また、上記測位精度は、前記のように、測位の際の利用
衛星と測位点(車両)との間の幾何学的位置関係で決ま
る測位誤差の増大化の度合いを表す劣化係数(Geometri
cal Dilution Of Precision.略してGDOPと呼ばれる)に
よっても影響される。即ち、所要の衛星からの信号の強
さが所定値を下回るとき或いはGDOPが所定値を大きく上
回るときには、測位誤差が許容量を超える。Further, as described above, the positioning accuracy is a deterioration coefficient (Geometri) that represents the degree of increase in positioning error determined by the geometrical positional relationship between the satellite used for positioning and the positioning point (vehicle).
cal Dilution Of Precision. Also called GDOP for short). That is, when the strength of the signal from the required satellite falls below the predetermined value or when GDOP greatly exceeds the predetermined value, the positioning error exceeds the allowable amount.
そこで、この車両用走行誘導装置には、受信信号の強さ
(電界強度)を検出すると共に、測位の際の各利用衛星
の位置と、このときに計算された車両の現在位置とに基
づいてGDOPを算出し、それぞれ所定値と比較する判別手
段としてのGDOP判定手段3が設けられる。Therefore, the traveling guidance device for a vehicle detects the strength of the received signal (electric field strength), and based on the position of each satellite used for positioning and the current position of the vehicle calculated at this time. A GDOP judging means 3 is provided as a judging means for calculating the GDOP and comparing it with a predetermined value.
そして、受信信号の強さが所定値以下のとき、また、GD
OPがその所定値を越えていると上記GDOP判定手段3で判
別されたときに、活用する位置信号を衛星利用測位装置
1のそれから地磁気利用測位装置2のそれに切り換える
切換手段4が設けられる。即ち、衛星利用測位装置1か
らの受信信号の強さが所定値を越え、かつ、測位誤差が
所定の範囲以内であるときには、衛星利用測位装置1の
位置信号が選択され、それ以外のときには、地磁気利用
測位装置2の位置信号が選択されて、切換手段4からそ
の位置信号が車両の走行を誘導する誘導手段5に出力さ
れるように構成されている。When the strength of the received signal is less than the specified value, GD
When the GDOP determining means 3 determines that the OP exceeds the predetermined value, a switching means 4 is provided for switching the position signal to be used from that of the satellite-based positioning device 1 to that of the geomagnetic positioning device 2. That is, when the strength of the received signal from the satellite-based positioning device 1 exceeds a predetermined value and the positioning error is within a predetermined range, the position signal of the satellite-based positioning device 1 is selected, and otherwise, The position signal of the geomagnetic utilizing positioning device 2 is selected, and the position signal is output from the switching unit 4 to the guiding unit 5 that guides the traveling of the vehicle.
この誘導手段5は、例えば表面が透明マトリックススイ
ッチで覆われたビデオスクリーンを有し、そのスクリー
ンに表示される地図に目的地、車両の現在位置を表示
し、また、運転者に現在位置から目的地への道順、方
向、走行距離等を教えることにより、車両の走行を誘導
するように構成されている。尚、上記誘導手段5にその
他の公知の構成のものを使用することも勿論可能であ
る。This guiding means 5 has, for example, a video screen whose surface is covered with a transparent matrix switch, displays the destination and the current position of the vehicle on a map displayed on the screen, and also informs the driver of the current position. It is configured to guide the traveling of the vehicle by teaching the route to the ground, the direction, the traveling distance, and the like. Of course, it is also possible to use another known structure for the guiding means 5.
GPSによる測位の原理は次の通りである。The principle of positioning by GPS is as follows.
即ち、電波の送信点と受信点に完全に同期した時計があ
って、送信信号がその時計で制御されていたとすると、
受信点でその受信のタイミングを測定すれば送受信点間
の電波の伝搬時間を求めることができ、それに光速度を
乗ずれば送受信点間の距離を求めることができる。That is, if there is a clock that is completely synchronized with the transmission point and the reception point of the radio wave, and the transmission signal is controlled by that clock,
By measuring the reception timing at the receiving point, the propagation time of the radio wave between the transmitting and receiving points can be obtained, and by multiplying it by the speed of light, the distance between the transmitting and receiving points can be obtained.
今、第3図に示すように、利用者の視野(受信可能領
域)に3個の衛星S1,S2,S3があり、それぞれの衛星S1,S
2,S3が互いに同期した時計によって測距信号を送信して
いたとする。受信点Pでこれら信号の受信時間を測定す
れば各衛星S1,S2,S3と受信点P間の距離が求まり、受信
点Pは各衛星S1,S2,S3を中心とする三つの球面を交点と
して求めることができる。しかし、受信点Pの時計を送
信点のものに同期させることは、技術的に問題があるう
え、受信機を安価にする上でも不利である。この問題は
信号を受信する衛星の数をもう1個増加することにより
解決される。Now, as shown in FIG. 3, there are three satellites S1, S2, S3 in the user's field of view (receivable area).
It is assumed that the S2 and S3 are transmitting the distance measurement signals by the clocks synchronized with each other. By measuring the reception time of these signals at the reception point P, the distance between each satellite S1, S2, S3 and the reception point P can be obtained, and the reception point P intersects three spherical surfaces centering on each satellite S1, S2, S3. Can be asked as However, synchronizing the clock of the receiving point P with that of the transmitting point is technically problematic and disadvantageous in reducing the cost of the receiver. This problem is solved by increasing the number of satellites receiving the signal by one more.
第3図は、このことを理解し易いように二次元的に示し
ている。もし、受信点の時計がΔtuだけ各衛星の時計よ
りも遅れていたとすると、測定される三つの円の半径は
実際のものよりもΔtuc(cは光速度)だけ大きくな
り、本来1点で交わるべき三つの円は交わらなくなる
(実線図)。この三つの円が1点で交わるようにΔtuc
の値を調整して行えば、受信点Pの位置と同時にΔtuも
求めることができる。FIG. 3 is shown two-dimensionally for easy understanding. If the clock of the receiving point is delayed by Δtu from the clock of each satellite, the radius of the three circles measured will be Δtuc (c is the speed of light) larger than the actual one, and they will intersect at one point originally. The three power circles will not intersect (solid line diagram). Δtuc so that these three circles intersect at one point
If the value of is adjusted, then Δtu can be obtained at the same time as the position of the reception point P.
GPSではこのように衛星iに対する真の距離Ri(*)に
対してΔtucだけ異なる距離の測定値を疑似距離と呼
ぶ。衛星iに対する疑似距離Riは、Ri=Ri(*)+cΔ
tai+c(Δtu−Δtsvi)で表される。In GPS, a measured value of a distance that differs by Δtuc from the true distance Ri (*) with respect to the satellite i is called a pseudo distance. The pseudorange Ri for satellite i is Ri = Ri (*) + cΔ
It is represented by t ai + c (Δtu−Δt svi ).
ここで、Δtaiは電離層と対流圏における電波の遅延時
間、Δtsviは衛星iの時計の時間オフセットである。衛
星上の原子時計は互いに同期させる代わりにそのオフセ
ット値を測定し、その予測を行い、Δtsviの値を計算で
きる形にして衛星から送信する形をとる。Here, Δt ai is the delay time of radio waves in the ionosphere and the troposphere, and Δt svi is the time offset of the clock of satellite i. Instead of synchronizing the atomic clocks on the satellite with each other, the offset value is measured, the value is predicted, and the value of Δt svi is calculated and transmitted from the satellite.
三次元測位をするにはi=1〜4の4個の衛星について
四つの疑似距離の測定値を使って位置座標三つとΔtuと
いう合計四つの未知数を解くことができる。同様にし
て、衛星からの信号のドップラー周波数、即ち、疑似距
離変化率の測定値を使えば、利用者の三次元の速度の測
定ができる。なお、衛星の位置を基準にして利用者の位
置を求める場合、時々刻々変化する衛星の位置および衛
星上の時計の状態を利用者が知らなければならず、これ
らのデータも後述のようにして衛星から放送される。In order to perform three-dimensional positioning, it is possible to solve a total of four unknowns of three position coordinates and Δtu using four pseudorange measurement values for four satellites with i = 1 to 4. Similarly, if the Doppler frequency of the signal from the satellite, that is, the measured value of the pseudorange change rate is used, the three-dimensional velocity of the user can be measured. If the user's position is calculated based on the satellite's position, the user must know the position of the satellite and the state of the clock on the satellite, which changes from moment to moment. Broadcast from satellite.
各衛星には主制御局1aから地上アンテナ1bを介して送信
される電波を受信するための図示しない受信回路と、第
4図に示す送信回路10とが搭載される。この送信回路10
は、例えば12.23MHzの基準周波数信号を出力する基準周
波数発振回路11と、これから出力される基準周波数信号
の周波数を154倍に逓倍して第1の搬送波であるL1搬送
波(1575.42MHz)を形成するL1逓倍器12と、基準周波数
信号の周波数を120倍に逓倍して第2の搬送波であるL2
搬送波(1227.6MHz)を形成するL2逓倍器13とを有して
いる。Each satellite is equipped with a receiver circuit (not shown) for receiving radio waves transmitted from the main control station 1a via the ground antenna 1b, and a transmitter circuit 10 shown in FIG. This transmitter circuit 10
Is, for example, a reference frequency oscillation circuit 11 that outputs a reference frequency signal of 12.23 MHz, and the frequency of the reference frequency signal that is output from this is multiplied by 154 times to form a first carrier L 1 carrier (1575.42 MHz). L 1 multiplier 12 and the frequency of the reference frequency signal multiplied by 120 to generate the second carrier L 2
And an L 2 multiplier 13 forming a carrier wave (1227.6 MHz).
また、この送信回路10は、基準周波数信号から所定周期
のクロック信号を形成するクロック形成回路14と、基準
周波数信号およびクロック信号から測距信号としてPコ
ードとC/Aコードと呼ばれる2種類のコード信号を形成
するコード発生回路15と、上記クロック信号によりタイ
ミング制御され、時々刻々変化する衛星の位置および衛
星上の時計の状態に関するデータを出力するコンピュー
タ16を有する。The transmitting circuit 10 includes a clock forming circuit 14 that forms a clock signal of a predetermined cycle from a reference frequency signal, and two types of codes called a P code and a C / A code as a ranging signal from the reference frequency signal and the clock signal. It has a code generation circuit 15 which forms a signal, and a computer 16 which outputs data relating to the position of a satellite and the state of a clock on the satellite which are time-controlled by the clock signal.
Pコードは高精度で、軍と特に認められた利用者しか利
用できない秘密のコードであり、コンピュータ16から出
力されるデータと重畳されてから、上記L1,L2両搬送波
を直交変調する形で送信され、繰り返し速度が10.23Mbi
t/s、長さが1週間続く長いコードである。C/Aコードは
粗測位(標準測位)とPコードの捕捉用とに使われ、か
つ、一般に公開されるコードである。このC/Aコード信
号は、コンピュータ16から出力されるデータと重畳され
た後、L1,L2両搬送波を変調する形で送信され、繰り返
し速度が1.023Mbit/sで、長さは1023ビット、即ち、1ms
ごとに繰り返される。なお、上記C/Aコード発生回路
は、例えば、10段のシフトレジスタ2個を用いるゴール
ド符号発生回路で構成される。The P-code is a high-precision secret code that can be used only by users who are especially authorized by the military. It is a form of quadrature-modulating both L 1 and L 2 carriers after superimposing it on the data output from the computer 16. Sent at a repetition rate of 10.23Mbi
t / s, a long code that lasts for a week. The C / A code is a code that is used for rough positioning (standard positioning) and for capturing the P code, and is open to the public. This C / A code signal, after being superimposed on the data output from the computer 16, is transmitted in the form of modulating both L 1 and L 2 carrier waves, the repetition rate is 1.023 Mbit / s, and the length is 1023 bits. , That is, 1ms
Repeated every time. The C / A code generating circuit is composed of, for example, a Gold code generating circuit using two 10-stage shift registers.
上記コンピュータ16が出力するデータは、地上の制御部
分で測定および予測をして、衛星の図示しない記憶回路
に納めておき、順次読み出される。これらのデータは例
えば50bit/sの送信速度で、所定のタイミングで伝送さ
れる。なお、このデータ中には、テレメータ語、ハンド
オーバ語、電離層補正用パラメータ、1周波受信機用遅
延補正、時計補正データの年代、時計補正用基準時間、
GPSシステム時間、軌道予測の年代、軌道要素の基準時
間、軌道要素基準時間における平均近点角、離心率、長
半径の2乗根、昇交点赤径、軌道傾斜角、近地点引数、
昇交点の摂動、平均運動の補正、傾斜角補正用パラメー
タ、軌道淫れの補正項、衛星の識別番号、データサブフ
レームの基準時間、衛星の健康状態等のデータが含まれ
ている。The data output by the computer 16 is measured and predicted by a control unit on the ground, stored in a storage circuit (not shown) of the satellite, and sequentially read. These data are transmitted at a predetermined timing with a transmission rate of 50 bits / s, for example. In this data, telemeter words, handover words, ionosphere correction parameters, 1-frequency receiver delay correction, clock correction data age, clock correction reference time,
GPS system time, orbit prediction age, orbit element reference time, average near point angle at orbit element reference time, eccentricity, long radius square root, ascending node red radius, orbit inclination angle, perigee argument,
It contains data such as perturbations at ascending and descending points, correction of average motion, parameters for tilt angle correction, orbit correction items, satellite identification numbers, data subframe reference times, and satellite health conditions.
また、利用者の受信機が各衛星の信号を受信し得る期間
の予知、視野の中の衛星から最高の測位精度が得られる
衛星の組み合わせの選択、衛星からの信号をできるだけ
早く捕捉するための受信回路の事前設定等ができるよう
に、システムに属する他の衛星の暦(almanac)データ
も含まれている。In addition, to predict the period during which the user's receiver can receive the signals of each satellite, select the combination of satellites that gives the best positioning accuracy from the satellites in the field of view, and acquire the signals from the satellites as soon as possible. The almanac data of other satellites belonging to the system are also included so that the receiver circuitry can be preconfigured and so on.
上記制御部分は主制御局1aと、地上の複数(4箇所以上
が予定されている)の定点に配置された地上アンテナ1b
と、地上の複数(4箇所以上が予定されている)の定点
に配置されるモニタ局1cを有している。主制御局1aは地
上アンテナ1bを介して衛星を追跡し、その結果によって
衛星上の時計と衛星の軌道とを予測し、それらを衛星か
ら放送するように衛星のメモリ中に入れるためのデータ
の送信をするとともに、その他、衛星の制御に必要とす
るテレメータの受信、コマンドの受信を行うために設け
られ、大型計算機と一連の運用管制制御卓を備えた有人
施設である。モニタ局1cは衛星からの信号の受信機、原
子時計及び対流圏遅延計算のための気象測器を備えた無
人局である。The control part is the main control station 1a and the ground antennas 1b arranged at a plurality of fixed points (four or more are planned) on the ground.
And a monitor station 1c arranged at a plurality of fixed points (four or more are planned) on the ground. The main control station 1a tracks the satellite via the terrestrial antenna 1b, predicts the clock on the satellite and the orbit of the satellite according to the result, and stores the data for putting them in the memory of the satellite so that they are broadcast from the satellite. It is a manned facility equipped with a large-scale computer and a series of operation control consoles, which are provided to receive the telemeters and commands required for satellite control as well as to transmit. The monitor station 1c is an unmanned station equipped with a satellite signal receiver, an atomic clock, and a meteorological instrument for calculating the tropospheric delay.
利用者部分である衛星利用測位装置1は、第1図に示す
ように、所要の衛星の信号を受信する受信機6とその受
信信号から車両の現在位置を判別し、現在位置に対応す
る位置信号を出力する信号処理手段7とを有する。ま
た、第5図に示すように、衛星利用測位装置1には、全
体的なタイミング制御信号である基準周波数信号を出力
する水晶発振器8と、この基準周波数信号から信号処理
手段7の動作タイミングを制御するクロック信号を形成
するクロック発振回路9を備えるとともに、受信機6の
前段に接続されたアンテナ17、プリアンプ18および帯域
フィルタ19を有する。As shown in FIG. 1, the satellite-based positioning device 1 which is the user portion determines the current position of the vehicle from the receiver 6 which receives the signal of the required satellite and the received signal, and the position corresponding to the current position. And a signal processing means 7 for outputting a signal. Further, as shown in FIG. 5, the satellite-based positioning device 1 is provided with a crystal oscillator 8 which outputs a reference frequency signal which is an overall timing control signal, and an operation timing of the signal processing means 7 from the reference frequency signal. It has a clock oscillation circuit 9 for forming a clock signal to be controlled, and has an antenna 17, a preamplifier 18, and a bandpass filter 19 connected to the front stage of the receiver 6.
上記受信機6は、水晶発振器8が発振する基準周波数信
号に基づいて衛星の送信機10の搬送波および衛星の位置
および衛星上の時計の状態に関するデータと同じパター
ンの信号を作り出す周波数合成回路61と、クロック発振
回路9が出力するクロック信号を入力し、測距信号と同
じパターンを有するコード信号を形成するコード発生回
路62と、上記周波数合成回路61およびコード信号発生回
路62の出力信号によって衛星上の時計と衛星の軌道に関
するデータおよび搬送波を相関検波するデータおよび搬
送波検波器63と、上記コード発生回路62が出力するコー
ド信号により上記測距信号を相関検波するコードロック
検波器64を有している。また、上記信号処理手段7はク
ロック発振回路9の出力するクロック信号によってタイ
ミング制御される。The receiver 6 includes a frequency synthesizing circuit 61 for producing a signal having the same pattern as the data on the carrier of the transmitter 10 of the satellite, the position of the satellite and the state of the clock on the satellite based on the reference frequency signal oscillated by the crystal oscillator 8. The code generation circuit 62 which receives the clock signal output from the clock oscillation circuit 9 and forms a code signal having the same pattern as the distance measurement signal and the output signals of the frequency synthesis circuit 61 and the code signal generation circuit 62 Data and carrier wave detector 63 for correlation detection of data relating to the clock and satellite orbit and carrier wave, and a code lock detector 64 for performing correlation detection of the distance measurement signal by the code signal output from the code generation circuit 62. There is. The timing of the signal processing means 7 is controlled by the clock signal output from the clock oscillation circuit 9.
なお、第5図には受信チャンネルが1チャンネルの受信
機6が示されているが、受信チャンネルを2チャンネル
設け、第1の受信チャンネルは視野内の4つの衛星から
の信号の順次切換え受信用に専念させ、第2の受信チャ
ンネルは各衛星からの放送データの取得と次に受信する
予定の衛星からの信号の予備的な捕捉などに当て、第1
の受信チャンネルの衛星からのデータ取得のための順次
受信停止による測位の中断をなくすことが可能である。
また、5チャンネル受信機の場合には、4チャンネルで
4個の衛星の同時連続追尾を行い、これと並行して他の
1チャンネルで次の衛星の予備捕捉を行い、使用衛星の
切り換えを瞬時に行うことが可能である。Although FIG. 5 shows a receiver 6 having one reception channel, two reception channels are provided, and the first reception channel is for sequentially switching and receiving signals from four satellites within the field of view. The second reception channel is used to acquire broadcast data from each satellite and to preliminarily capture signals from the satellite to be received next.
It is possible to eliminate the interruption of positioning due to the sequential stoppage of reception for data acquisition from the satellite of the reception channel.
In the case of a 5-channel receiver, 4 satellites are simultaneously and continuously tracked on 4 channels, and in parallel with this, the next satellite is pre-acquired on another channel, and the satellite used is switched instantaneously. It is possible to
ところで、GPSでは、前記のように、各衛星について四
つの疑似距離を距離データとして測定し、これら距離デ
ータに基づいて車両の測位が行われる。このとき、上記
疑似距離の測定に伴う誤差は全て距離に換算され、利用
者等価測距離差(User Equivalent Range Error;UEREと
略称される)と呼ばれる。このUEREの原因とPコードに
おける原因別の大きさの公称値は後掲の第1表の通りで
ある。C/AコードにおけるUEREは電離層の誤差と受信機
の誤差がともに数倍になると考えられている。By the way, in the GPS, as described above, four pseudo distances are measured as distance data for each satellite, and the vehicle is positioned based on these distance data. At this time, all the errors involved in the measurement of the pseudo distance are converted into a distance, which is called a user equivalent distance difference (abbreviated as UERE). The nominal values of the cause of the UERE and the cause of each P code are shown in Table 1 below. UERE in C / A code is believed to have several times the error in the ionosphere and the error in the receiver.
そして、GPSの測位誤差値(測位精度)は上記のUERE
に、前述の劣化係数GDOPを乗ずることで求まり、C/Aコ
ードでは測位精度が確率誤差用の半径(CEP)で公称40m
(50%)とされている。And the positioning error value (positioning accuracy) of GPS is the above UERE.
It can be obtained by multiplying the deterioration coefficient GDOP described above, and the positioning accuracy of the C / A code is nominally 40 m in radius for probability error (CEP).
(50%).
一方、上記地磁気利用測位装置2は、第1図に示すよう
に、車速センサ2aと、磁気コンパス2bとこれらの出力か
ら車両の現在位置を判別し、その現在位置に対応する位
置信号を出力する信号処理手段2cとを有する。 On the other hand, as shown in FIG. 1, the geomagnetic utilizing positioning device 2 determines the current position of the vehicle from the vehicle speed sensor 2a, the magnetic compass 2b and their outputs, and outputs a position signal corresponding to the current position. And signal processing means 2c.
上記車速センサ2aは、リードスイッチ式、光電式、電磁
式等の公知の回転数センサを用いればよく、例えばスピ
ードメータケーブル取出口、スピードメータ内等に設け
られ、走行距離に対応して、例えば1km当たり2548パル
スあるいは12740パルスのパルス信号を出力するように
構成される。The vehicle speed sensor 2a may be a reed switch type, a photoelectric type, a known rotational speed sensor such as an electromagnetic type, for example, a speedometer cable outlet, is provided in the speedometer, etc., corresponding to the traveling distance, for example, It is configured to output a pulse signal of 2548 pulses or 12740 pulses per km.
上記磁気コンパス2bは、第6図に示すように、検知コイ
ル21を有し、この検知コイル21はパーマロイ薄板を積層
したリング状の磁芯21aと、この磁芯21aの全周にわたっ
てその断面中心線をコイル中心線として巻回された励磁
コイル21bと、磁芯21aが描く円の一直径に沿って磁芯21
aの外側に巻回されたu軸コイル21uと、磁芯21aが描く
円の上記一直径に直交する他の直径に沿って磁芯21aの
外側に巻回されたv軸コイル21vからなる。As shown in FIG. 6, the magnetic compass 2b has a detection coil 21. The detection coil 21 has a ring-shaped magnetic core 21a formed by laminating permalloy thin plates and a center of a cross section of the magnetic core 21a over the entire circumference thereof. Excitation coil 21b wound around a wire as a coil center line and magnetic core 21b along a diameter of a circle drawn by magnetic core 21a.
The u-axis coil 21u is wound on the outside of a, and the v-axis coil 21v is wound on the outside of the magnetic core 21a along another diameter orthogonal to the one diameter of the circle drawn by the magnetic core 21a.
また、この磁気コンパス2bには励磁発振器22が設けら
れ、この励磁発振器22から与えられる周波数fの信号に
よって上記検知コイル21のB−H特性が飽和される。上
記検知コイル21のB−H特性が飽和された状態では、外
部磁場H0(地磁気の水平成分)に対応してu軸コイル21
uおよびv軸コイル21vに電磁誘導による交流信号が発生
する。An excitation oscillator 22 is provided in the magnetic compass 2b, and the BH characteristic of the detection coil 21 is saturated by the signal of the frequency f given from the excitation oscillator 22. In the state where the BH characteristic of the detection coil 21 is saturated, the u-axis coil 21 corresponds to the external magnetic field H 0 (horizontal component of geomagnetism).
An AC signal is generated in the u and v axis coils 21v by electromagnetic induction.
この磁気コンパス2bには、更に、これらの出力を濾波す
る各倍周フィルタ回路23u,23vと、濾波された出力電圧
を増幅する交流増幅器24u,24vと、励磁発振器22の出力
する周波数を2倍に逓倍する周波数逓倍器25と、位相器
26と、この位相器26を介して周波数2fの位相信号を入力
し、交流増幅器24u,24vの出力を位相検波することによ
り方位に対応する直流信号を出力する各位相検波器27u,
27vと、これらの直流信号を増幅する直流増幅器28u,28v
とを有する。この増幅器28u,28vの出力u,vが次段の信号
処理手段2cに出力される。The magnetic compass 2b further includes frequency dividing filter circuits 23u and 23v for filtering these outputs, AC amplifiers 24u and 24v for amplifying the filtered output voltage, and a frequency output from the excitation oscillator 22 is doubled. Frequency multiplier 25 and phase shifter
26, each phase detector 27u, which inputs the phase signal of frequency 2f via this phase shifter 26, outputs the DC signal corresponding to the azimuth by phase-detecting the output of the AC amplifiers 24u, 24v,
27v and DC amplifiers 28u, 28v that amplify these DC signals
Have and. The outputs u and v of the amplifiers 28u and 28v are output to the signal processing means 2c at the next stage.
上記検知コイル21をu、v両軸に直交する検知コイル21
の中心軸心のまわりに回転させると、第7図(A)に示
すように、地磁気の方向と上記u軸出力コイル21uの交
角αに対応してu軸出力コイル21uからの出力電圧uはH
0sinαとなり、上記v軸出力コイル21vからの出力電圧
vはH0cosαとなる。The detection coil 21 is a detection coil 21 which is orthogonal to both u and v axes.
When it is rotated about the central axis of, the output voltage u from the u-axis output coil 21u corresponds to the direction of geomagnetism and the intersection angle α of the u-axis output coil 21u, as shown in FIG. 7 (A). H
0 sin α, and the output voltage v from the v-axis output coil 21v becomes H 0 cos α.
従って、理論的には各出力電圧u,vの平均値は零となる
はずであるが、実際には、車体への着磁、外的異常磁場
等の影響で、各出力電圧の平均値u0,v0は零とならずに
オフセットしており、また、センサ感度によってu軸方
向とv軸方向のゲインが異なってくるので、両出力電圧
u,vが描くリサージュ曲線は第7図(B)に示すよう
に、原点からオフセットした楕円を描くことになる。Therefore, theoretically, the average value of each output voltage u, v should be zero, but in reality, the average value u of each output voltage is affected by the magnetization of the vehicle body, the external abnormal magnetic field, etc. 0 and v 0 do not become zero but are offset, and the gains in the u-axis direction and the v-axis direction differ depending on the sensor sensitivity.
The Lissajous curve drawn by u and v draws an ellipse offset from the origin, as shown in FIG. 7 (B).
そこで、上記信号処理手段2cには、磁気コンパス2bの出
力信号u,vから次のようにして真北を+y方向とする車
両の方位を、原点からこれを中心とする円上の1点(x,
y)に向くベクトルの方向として測定できる方位判別手
段(図示せず)が設けられる。Therefore, in the signal processing means 2c, from the output signals u and v of the magnetic compass 2b, the direction of the vehicle whose true north is the + y direction is set as follows from the origin, and one point on a circle centered on the direction ( x,
An azimuth discriminating means (not shown) is provided which can be measured as the direction of the vector toward y).
この方位判別手段は、まず、車体への着磁、外的異常磁
場等の影響を取り除くために、u軸,v軸各方向への出力
電圧u,vの平均値u0,v0をその最高値umax,xmaxと最低値
値umin,vminから次の(1)(2)式に従って求め、そ
の楕円のオフセット分が除かれた(3)(4)式で表さ
れるオフセット補正電圧U,Vを求めるオフセット補正手
段(図示せず)を有する。The azimuth determining means first determines the average values u 0 , v 0 of the output voltages u, v in the u-axis and v-axis directions in order to remove the influence of magnetization on the vehicle body, external abnormal magnetic field, etc. The offsets represented by the equations (3) and (4) obtained by obtaining the maximum values u max , x max and the minimum values u min , v min according to the following equations (1) and (2), and removing the offset of the ellipse. It has an offset correction means (not shown) for obtaining the correction voltages U and V.
U=u−u0 ……(3) V=v−v0 ……(4) このオフセット補正手段から出力されるオフセット補正
電圧U,Vにより描かれるリサージュ曲線は、第7図
(C)に示すように原点を中心とする楕円形を描く。 U = u−u 0 (3) V = v−v 0 (4) The Lissajous curve drawn by the offset correction voltages U and V output from this offset correction means is shown in FIG. 7 (C). Draw an ellipse centered on the origin as shown.
また、上記方位判別手段には、センサの感度の不均一性
から生じるオフセット補正電圧U,Vの不揃いを取り除く
ために、両オフセット補正電圧U,Vの最高値と最低値か
ら、(5)式に従って楕円率Kを演算し、この楕円率K
をV軸方向のオフセット補正電圧Vに乗じて、V軸方向
の電圧Vを(6)式に従って更に補正するセンサ感度楕
円補正手段(図示せず)を有する。The azimuth discriminating means uses the formula (5) from the maximum and minimum values of the offset correction voltages U and V in order to eliminate the unevenness of the offset correction voltages U and V caused by the nonuniformity of the sensitivity of the sensor. The ellipticity K is calculated according to
And a sensor sensitivity ellipse correction means (not shown) for multiplying the offset correction voltage V in the V-axis direction to further correct the voltage V in the V-axis direction according to the equation (6).
V=K(v−v0) ……(6) このセンサ感度楕円補正手段の出力電圧U,Vが描くリサ
ージュ曲線は、第7図(D)に示すように原点を中心と
する円形になる。このリサージュ曲線の中心である原点
から該リサージュ曲線上の1点(U,V)に至るベクトル
の方向によって、+U方向を磁北とするU,V座標系にお
ける車両の方位を判別することができる。 V = K (v−v 0 ) ... (6) The Lissajous curve drawn by the output voltages U and V of this sensor sensitivity ellipse correction means becomes a circle centered on the origin as shown in FIG. 7 (D). . The direction of the vector in the U, V coordinate system with the magnetic north in the + U direction can be determined by the direction of the vector from the origin, which is the center of the Lissajous curve, to one point (U, V) on the Lissajous curve.
しかし、上記方位判別手段には、+U方向を磁北とする
U,V座標系における車両の方位を+x方向を真北方向と
するx,y座標系の地図の上でその方位に対応する真の方
位として処理するために、後述するようにして得た偏角
補正量θを用いて、上記点(U,V)の座標を(7)
(8)式に従って、(x,y)座標に換算する偏角補正手
段が設けられる。However, the direction discriminating means uses the magnetic north in the + U direction.
In order to process the azimuth of the vehicle in the U and V coordinate systems as the true azimuth corresponding to that azimuth on the map of the x and y coordinate system where the + x direction is the true north direction, the deviation obtained as described below is used. Using the angle correction amount θ, set the coordinates of the above point (U, V) to (7)
A declination correction means for converting to (x, y) coordinates is provided according to the equation (8).
x=Vcosθ+Usinθ ……(7) y=Ucosθ+Vsinθ ……(8) このx,y座標系の原点と座標(x,y)を結ぶベクトルの方
向によって+x方向を真北方向とするx,y座標系の地図
の上での車両の真の方位が判別されることになる。x = Vcosθ + Usinθ (7) y = Ucosθ + Vsinθ (8) The x, y coordinate system in which the + x direction is the true north direction depending on the direction of the vector connecting the origin of this x, y coordinate system and the coordinates (x, y). The true direction of the vehicle on the map will be determined.
ここで判別された方位に連続して単位走行距離ΔL走行
したと仮定すれば、その方位に走行した車両のx軸方向
への移動量ΔXとy軸方向への移動量ΔYとは(9)
(10)式によって求めることができる。Assuming that the vehicle has traveled the unit travel distance ΔL continuously in the direction determined here, the movement amount ΔX in the x-axis direction and the movement amount ΔY in the y-axis direction of the vehicle traveling in that direction are (9)
It can be calculated by equation (10).
従って、座標が(X0,Y0)の出発地から単位走行距離Δ
L走行したときの推測現在位置(X,Y)は、 X=X0+ΔX ……(11) Y=Y0+ΔY ……(12) である。また、ここでx2+y2=ΔL2と仮定すれば、出発
地(X0,Y0)から時々刻々方位を変えながら走行してい
る車両の推測現在位置(X,Y)は、 となる。 Therefore, the unit travel distance Δ from the departure point whose coordinates are (X 0 , Y 0 ).
The estimated current position (X, Y) when traveling L is: X = X 0 + ΔX (11) Y = Y 0 + ΔY (12) If x 2 + y 2 = ΔL 2 is assumed here, the estimated current position (X, Y) of the vehicle traveling while changing the direction from the starting point (X 0 , Y 0 ) momentarily is Becomes
ところで、実際の走行距離および方位と検出値に基づく
推定走行距離および推定方位との間には種々の原因によ
って誤差が生じる。この誤差の原因を逐一究明し、その
原因ごとに誤差を解消することは極めて困難である。By the way, an error occurs between the actual traveling distance and azimuth and the estimated traveling distance and estimated azimuth based on the detected value due to various causes. It is extremely difficult to investigate the cause of this error one by one and eliminate the error for each cause.
そこで、実際に任意の区間にわたり車両を走行させ、そ
の区間の推定直線距離および推定方位と実際の走行区間
の直線距離および方位から、次のようなプログラムに従
って走行距離補正係数Rと偏角補正量θとを演算する機
能と、これによって実際の走行位置に対応する疑似現在
位置を演算する機能が、信号処理手段2cに与えられてい
る。Therefore, the vehicle is actually driven over an arbitrary section, and from the estimated linear distance and estimated azimuth of the section and the linear distance and azimuth of the actual traveling section, the traveling distance correction coefficient R and the declination correction amount are calculated according to the following program. The signal processing means 2c is provided with a function of calculating θ and a function of calculating a pseudo current position corresponding to an actual traveling position.
即ち、第8図に示すように、これら走行距離補正係数R
と偏角補正量θとを設定するサブルーチンは信号処理手
段2cの裏メニューとしてプログラムされ、サブルーチン
開始後、まず、出発地点の現在位置(x0,y0)と目的地
(x1,y1)が設定される(F1)。That is, as shown in FIG. 8, these travel distance correction coefficients R
And a declination correction amount θ are programmed as a back menu of the signal processing means 2c. After the subroutine is started, first, the current position (x 0 , y 0 ) of the departure point and the destination (x 1 , y 1 ) Is set (F1).
これらの地点の設定は、地名を入力し、この地名に対応
する座標値を図示しないメモリに記憶させる方式、ある
いは、後述する表示装置Dに表示された地図の所要の点
をそのスクリーン前面に設けた透明マトリックススイッ
チの上から押されることにより、その透明マトリックス
スイッチの(x0,y0)点と(x1,y1)点を順にオンにして
それらの座標を図示しないメモリに記憶させる等の方式
で実行できる。These points are set by inputting a place name and storing coordinate values corresponding to the place name in a memory (not shown), or by providing a desired point of a map displayed on a display device D described later on the front surface of the screen. By pressing from above the transparent matrix switch, the (x 0 , y 0 ) point and the (x 1 , y 1 ) point of the transparent matrix switch are turned on in order and their coordinates are stored in a memory not shown, etc. It can be executed by the method.
次いで、表示装置Dに“目的地まで走行して下さい”の
メッセージを例えばスーパーインポーズ方式で表示する
(F2)。その後、運転者がその目的地に向かって走行す
る間、表示装置Dには地図と車両の推定現在位置が表示
される(F3)。Then, the message "Please drive to the destination" is displayed on the display device D, for example, by the superimpose method (F2). Then, while the driver travels toward the destination, the map and the estimated current position of the vehicle are displayed on the display device D (F3).
車両が実際に目的地(x1,y1)に到着したときには、表
示装置Dに表示されている推定現在位置が到達地(x2,y
2)として表示されており、目的地と到達地が一致して
いるか否かが確認される(F4)。一致しておれば、到達
したものとして表示装置Dに‘到達’のメッセージが例
えばスーパーインポーズ方式で表示される。一致してい
なければ、まず走行距離補正係数Rが(15)〜(17)式
に従って演算され(F5)、次いで偏角補正量θが(18)
〜(20)式に従って演算される(F6)。When the vehicle actually arrives at the destination (x 1 , y 1 ), the estimated current position displayed on the display device D is the destination (x 2 , y 1).
It is displayed as 2 ), and it is confirmed whether the destination and the destination match (F4). If they coincide with each other, a message of “arrival” is displayed on the display device D by the superimpose method, for example, as indicating that it has arrived. If they do not match, the mileage correction coefficient R is first calculated according to the equations (15) to (17) (F5), and then the declination correction amount θ is (18).
~ Calculated according to equation (20) (F6).
L={(x2−x0)2+(y2−y0)2}1/2 ……(15) L0={(x1−x0)2+(y1−y0)2}1/2 ……(16) θ=θ2−θ1 ……(20) 更に、前回に演算された走行距離補正係数Rに対する今
回の走行距離補正係数Rの偏差パーセンテージΔRが演
算されて表示装置Dに表示され(F7)、その偏差パーセ
ンテージΔRが許容範囲内か否かが判別される(F8)。 L = {(x 2 -x 0 ) 2 + (y 2 -y 0) 2} 1/2 ...... (15) L 0 = {(x 1 -x 0) 2 + (y 1 -y 0) 2 } 1/2 …… (16) θ = θ 2 −θ 1 (20) Further, the deviation percentage ΔR of the current mileage correction coefficient R with respect to the previously calculated mileage correction coefficient R is calculated and displayed on the display device D (F7), It is determined whether the deviation percentage ΔR is within the allowable range (F8).
偏差パーセンテージΔRが許容範囲を超えているときに
は、表示装置Dをみながら偏差パーセンテージΔRを適
当に、カーソル移動キー(←,→印のキー)を操作し
て、選択した桁の数値をカウントアップキー(↑印のキ
ー)またはカウントダウンキー(↓印のキー)を操作し
て置数し(F9)、走行距離補正係数Rを、1にこの置数
ΔRの1/100を加えた数に置換する(F10)。When the deviation percentage ΔR exceeds the permissible range, the deviation percentage ΔR is appropriately operated while observing the display device D, and the cursor movement key (←, → mark keys) is operated to count up the numerical value of the selected digit. Operate the (↑ mark key) or the countdown key (↓ mark key) to enter the number (F9), and replace the travel distance correction coefficient R with 1 plus 1/100 of this number ΔR. (F10).
そして、変更された走行距離補正係数Rの変更前の走行
距離補正係数Rに対する偏差パーセンテージΔRを表示
し(F7)、許容範囲内であることが確認されたら(F
8)、前回の偏角補正量θに対する今回の偏差角度Δθ
が表示され(F11)、許容範囲内か否かが判別される(F
12)。許容範囲を超えていれば、走行距離補正係数Rの
変更と同様にして偏差角度Δθが適当に置数され(F1
3)、変更された偏差角度Δθを再表示し(F11)、これ
が許容範囲内であることを確認した上で(F12)、この
サブルーチンの裏メニュープログラムは終了される。Then, the deviation percentage ΔR of the changed mileage correction coefficient R with respect to the mileage correction coefficient R before the change is displayed (F7), and when it is confirmed that it is within the allowable range (F7)
8), current deviation angle Δθ with respect to the previous deviation angle correction amount θ
Is displayed (F11), and it is determined whether it is within the allowable range (F11
12). If it exceeds the allowable range, the deviation angle Δθ is appropriately registered as in the case of changing the mileage correction coefficient R (F1
3) Then, the changed deviation angle Δθ is displayed again (F11), and after confirming that it is within the allowable range (F12), the back menu program of this subroutine is ended.
このようにして得た走行距離補正係数Rと偏角補正量θ
とは信号処理手段2c内に記憶され、以後の地磁気利用測
位装置2による測位において、車速センサ2aおよび磁気
コンパス2bによる測定値の補正に使用される。The travel distance correction coefficient R and the declination correction amount θ thus obtained
Is stored in the signal processing means 2c and is used for correction of the measured values by the vehicle speed sensor 2a and the magnetic compass 2b in the subsequent positioning by the geomagnetic positioning device 2.
すなわち、今、実際に出発地(x0,y0)から目的地(x1,
y1)に到達したとすると、測定値による出発地と現在位
置の直線距離がLで有るときには誘導手段5に出力され
る信号地はL/R=L0に補正され、また、測定値に基づく
出発地から現在位置の方位がθ2であれば、誘導手段5
に出力される信号地はθ2−θ=θ1に補正される。そ
して、誘導手段5のスクリーンには出発地からθ1の方
位で直線距離にしてL0の地点、すなわち、上述の目的地
に車両の現在位置が表示される。That is, now from the starting point (x 0 , y 0 ) to the destination (x 1 ,
y 1 ) is reached, when the linear distance between the starting point and the current position according to the measured value is L, the signal point output to the guide means 5 is corrected to L / R = L 0 , and the measured value is changed. If the azimuth of the current position from the departure point based on the above is θ 2 , the guiding means 5
The signal point output to is corrected to θ 2 −θ = θ 1 . Then, the current position of the vehicle is displayed on the screen of the guide means 5 at the point of L 0 in a straight line distance from the departure place in the direction of θ 1 , that is, the above-mentioned destination.
目的地についてと同様に、出発地から目的地までの間の
通過地についても同様である。The same applies to the transit point between the departure point and the destination as in the case of the destination.
上述の走行距離補正係数Rおよび偏角補正量θの最初の
設定は経験上得た適当な数と量にしておけばよい。そし
て、これらの補正は、例えば、地磁気と変動、突発的な
外的異常磁場走行等による車体の着磁状態の変化等に対
応して、任意の走行において運転者が上述のサブルーチ
ンを開始する指令を地磁気利用測位装置2の信号処理手
段2cに与え、そのプログラムを進行させることにより実
行し、地磁気利用測位装置2による測位誤差のない測位
を確保できることになる。The travel distance correction coefficient R and the deviation angle correction amount θ may be initially set to appropriate numbers and amounts obtained empirically. Then, these corrections are, for example, a command for the driver to start the above-mentioned subroutine in arbitrary traveling in response to changes in the magnetized state of the vehicle body due to fluctuations in the earth's magnetism, sudden external abnormal magnetic field traveling, etc. Is given to the signal processing means 2c of the geomagnetic utilizing positioning device 2 and executed by advancing the program thereof, whereby the geomagnetic utilizing positioning device 2 can secure the positioning without a positioning error.
また、例えば、目的地で車両のキースイッチをオフにし
たときに出発地の座標(x0,y0)と目的地の測定値座標
(x2,y2)をメモリさせ、次にその目的地を出発すると
きにその目的地座標(x1,y1)を新しい出発地として入
力することにより、自動的に上述のサブルーチンの実行
が開始されるようにすることも可能である。Also, for example, when the key switch of the vehicle is turned off at the destination, the coordinates of the departure point (x 0 , y 0 ) and the measured value coordinates of the destination (x 2 , y 2 ) are stored in memory and then the It is also possible to automatically start the execution of the above-mentioned subroutine by entering the destination coordinates (x 1 , y 1 ) as a new departure point when leaving the place.
更に、第9図に示すように、例えば、任意の出発地で誘
導手段5の地図のうえで現在位置を押さえて現在位置が
一つの絶対位置として設定された後(F14)、次のよう
なプログラムに従って地磁気利用測位装置2による測位
の開始点が衛星利用測位装置1による測位の終了直前の
車両の現在位置に自動修正される。Further, as shown in FIG. 9, for example, after pressing the current position on the map of the guiding means 5 at an arbitrary departure place to set the current position as one absolute position (F14), According to the program, the starting point of positioning by the geomagnetic positioning device 2 is automatically corrected to the current position of the vehicle immediately before the positioning by the satellite positioning device 1 ends.
すなわち、最初の絶対位置の設定後(F14)、走行にと
もなって出発地から地磁気利用測位装置2によって推測
現在位置を演算し(F15)、次いで、衛星からの所定の
強度以上の電波が受信されているか否かを判別し(F1
6)、衛星からの所定の強度以上の電波が受信されてい
る時には更にGDOPが所定値以下であるか否かが判別され
る(F17)。That is, after the initial absolute position is set (F14), the estimated current position is calculated from the place of departure from the place of departure by the geomagnetic field positioning device 2 (F15), and then radio waves of a predetermined intensity or more are received from the satellite. Whether or not (F1
6) When radio waves of a predetermined intensity or more are received from the satellite, it is further determined whether GDOP is a predetermined value or less (F17).
ここでGDOPが所定値以下であると判別された時には、衛
星利用測位装置1により得た現在位置の位置情報によっ
て先に設定された絶対位置が修正(置換)される(F1
8)。この後、地磁気利用測位装置2によってこの修正
された絶対位置からの推測現在位置を演算する段階(F1
5)に戻る。When it is determined that GDOP is equal to or less than the predetermined value, the absolute position previously set is corrected (replaced) by the position information of the current position obtained by the satellite-based positioning device 1 (F1
8). After that, the step of calculating the estimated current position from the corrected absolute position by the geomagnetic positioning device 2 (F1
Return to 5).
また、上記受信電波の強度の判別の段階(F16)で受信
電波強度が所定値以下と判別された時、或いは衛星から
の電波は十分強いがGDOPの判別の段階(F17)でそのGDO
Pが所定値を上回ると判別さた時には、衛星利用測位装
置1により検出された現在位置による位置修正をせず
に、最後に設定された絶対位置からの地磁気利用測位装
置2による推測現在位置の演算の段階(F15)に戻る。In addition, when the received signal strength is determined to be less than or equal to a predetermined value in the received signal strength determination step (F16), or when the signal from the satellite is strong enough, the GDO is determined in the GDOP determination step (F17).
When it is determined that P exceeds the predetermined value, the estimated current position of the estimated position by the geomagnetic utilization positioning device 2 from the last set absolute position is not corrected by the current position detected by the satellite utilization positioning device 1. Return to the calculation stage (F15).
このように、地磁気利用測位装置2による測位の開始点
が衛星利用測位装置1による測位の終了直前の車両の現
在位置に設定される場合、地磁気利用測位装置2による
測位の開始点から現在位置までの距離を最小にでき、測
位誤差を最小に抑制することができる。また、地磁気利
用測位装置2よる推測現在位置(相対位置)の座標と衛
星利用測位装置1によって得た現在位置(絶対位置)の
座標から自動的に上記走行距離補正係数Rと偏角補正量
θとを演算するように構成してもよい。In this way, when the starting point of the positioning by the geomagnetic using positioning device 2 is set to the current position of the vehicle immediately before the end of the positioning by the satellite using positioning device 1, from the starting point of the positioning by the geomagnetic using positioning device 2 to the current position. The distance can be minimized and the positioning error can be minimized. Further, from the coordinates of the estimated current position (relative position) by the geomagnetic positioning device 2 and the coordinates of the current position (absolute position) obtained by the satellite positioning device 1, the travel distance correction coefficient R and the declination correction amount θ are automatically obtained. It may be configured to calculate and.
以上のように、本実施例の車両用走行誘導装置によれ
ば、切換手段4は、GDOP判定手段3により受信信号の強
さが所定値を越え且つ劣化係数が所定値以下であると判
別されたときに衛星利用測位装置1の出力を選択して車
両の現在位置を把握し、また、GDOP判定手段3により受
信信号の強さが所定値を越え且つ劣化係数が所定値を越
えていると判別されたとき、および受信信号の強さが所
定値以下であると判別されたときに地磁気利用測位装置
2の出力を選択して車両の現在位置を把握している。As described above, according to the vehicle travel guiding apparatus of the present embodiment, the switching means 4 determines that the strength of the received signal exceeds the predetermined value and the deterioration coefficient is less than the predetermined value by the GDOP determining means 3. When the output of the satellite-based positioning device 1 is selected and the current position of the vehicle is grasped, the strength of the received signal exceeds the predetermined value and the deterioration coefficient exceeds the predetermined value by the GDOP judging means 3. When it is determined and when the strength of the received signal is determined to be less than or equal to a predetermined value, the output of the geomagnetic utilizing positioning device 2 is selected to grasp the current position of the vehicle.
このように、受信信号の強さが所定値を越えて、その劣
化係数が所定値以下の場合であれば、衛星利用測位装置
1いより、高精度に車両の現在位置を把握することがで
きる。一方、衛星利用測位装置1による測位誤差が許容
範囲を越える場合、この衛星利用測位装置1に代えて値
磁気利用測位装置2により測位された車両の現在位置信
号が選択されるので、車両の測位精度を許容範囲内にす
ることができる。即ち、受信信号の強さに加えて劣化係
数によって、衛星利用測位装置1、値磁気利用測位装置
2の出力のいずれか一方を選択しているので、車両の現
在位置を高精度に把握することができる。As described above, when the strength of the received signal exceeds the predetermined value and the deterioration coefficient is equal to or less than the predetermined value, the satellite-based positioning device 1 can grasp the current position of the vehicle with high accuracy. . On the other hand, when the positioning error by the satellite-based positioning device 1 exceeds the allowable range, the current position signal of the vehicle positioned by the value-magnetic-based positioning device 2 is selected instead of the satellite-based positioning device 1, so that the vehicle positioning is performed. The accuracy can be within the allowable range. That is, since one of the outputs of the satellite-based positioning device 1 and the magneto-optical positioning device 2 is selected according to the deterioration coefficient in addition to the strength of the received signal, it is possible to grasp the current position of the vehicle with high accuracy. You can
したがって、受信信号の強さのみにより衛星利用測位装
置1、値磁気利用測位装置2の出力のいずれか一方を選
択して車両の現在位置を測位する場合に比べて、より高
精度に車両の現在位置を把握でき、これによって、より
正確な車両の走行誘導を行うことができる。Therefore, compared with the case where the current position of the vehicle is measured by selecting one of the outputs of the satellite-based positioning device 1 and the magnetic-value-based positioning device 2 based only on the strength of the received signal, the current position of the vehicle can be measured with higher accuracy. The position can be grasped, and thereby the vehicle can be guided more accurately.
本発明の車両用走行誘導装置は、以上のように、衛星か
らの信号の電界強度が所定値を越え且つ劣化係数が所定
値以下であれば第1の測位手段により高精度に現在位置
を把握できる。また、衛星からの信号の電界強度が所定
値以下、および衛星からの信号の電界強度が所定値を越
え且つ劣化係数が所定値を越えれば、即ち第1の測位手
段による測位に所要の測位精度が得られない時には切換
手段によって、第1の測位手段に代えて第2の測位手段
により現在位置の把握をして、所要の測位精度を確保す
ることができる。したがって、常に高精度に車両の現在
位置を把握でき、これによって、より正確な車両の走行
誘導を行うことができるという効果を奏する。As described above, if the electric field strength of the signal from the satellite exceeds the predetermined value and the deterioration coefficient is equal to or less than the predetermined value, the vehicle travel guidance device of the present invention grasps the current position with high accuracy by the first positioning means. it can. Further, if the electric field strength of the signal from the satellite is below a predetermined value, or if the electric field strength of the signal from the satellite exceeds a predetermined value and the deterioration coefficient exceeds a predetermined value, that is, the positioning accuracy required for positioning by the first positioning means. When the position cannot be obtained, the switching unit can grasp the current position by the second positioning unit instead of the first positioning unit, and can secure the required positioning accuracy. Therefore, there is an effect that the current position of the vehicle can always be grasped with high accuracy, and thereby the vehicle can be guided more accurately.
第1図は本発明の一実施例を概略的に示すプロック図、
第2図はGPSの概略を示す斜視図、第3図はGPSの測位の
原理の説明図、第4図は衛星の送信回路のブロック図、
第5図は衛星利用測位装置のブロック図、第6図は磁気
コンパスのブロック図、第7図(A)は地磁気に対して
水平回転する磁気コンパスの出力信号図、第7図(B)
〜(E)は地磁気利用測位装置の信号処理手段による磁
気コンパス出力の補正の手順を順に示す各リサージュ曲
線図、第8図は地磁気利用測位装置における走行距離補
正係数および偏角補正量設定サブルーチンのフロー図、
第9図は地磁気利用測位装置の測位開始点を自動設定す
る手順を示すフロー図である。 1は第1の測位手段(衛星利用測位装置)、2は第2の
測位手段(地磁気利用測位装置)、3はGDOP判定手段
(判別手段)、4は切換手段、5は誘導手段、S1〜S4は
衛星である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a perspective view showing the outline of GPS, FIG. 3 is an explanatory view of the principle of GPS positioning, and FIG. 4 is a block diagram of a satellite transmission circuit.
FIG. 5 is a block diagram of a satellite-based positioning device, FIG. 6 is a block diagram of a magnetic compass, FIG. 7 (A) is an output signal diagram of a magnetic compass horizontally rotating with respect to the earth's magnetism, and FIG. 7 (B).
(E) is a Lissajous curve diagram sequentially showing the procedure of correcting the magnetic compass output by the signal processing means of the geomagnetic utilizing positioning device, and FIG. 8 is a subroutine for setting the traveling distance correction coefficient and the declination correction amount in the geomagnetic utilizing positioning device. Flow diagram,
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for automatically setting the positioning start point of the geomagnetic utilizing positioning device. Reference numeral 1 is a first positioning means (satellite positioning apparatus), 2 is a second positioning means (geomagnetic positioning apparatus), 3 is a GDOP judging means (determining means), 4 is a switching means, 5 is a guiding means, and S1 to S4 is a satellite.
Claims (1)
らの距離に相当する距離データをそれぞれ求め、これら
距離データに基づいて車両の現在位置を測位し、この現
在位置に対応する現在位置信号を出力する第1の測位手
段と、 基準位置からの車両の走行距離及び方位を検出して現在
位置を求め、この現在位置に対応する現在位置信号を出
力する第2の測位手段と、 上記第1の測位手段で受信する電波の電界強度と、各衛
星と車両との幾何学的位置関係から、上記各距離データ
の誤差に基づく測位誤差の増大化の度合いを表す値とし
て求められる劣化係数とについて、各々の所定値を越え
るか否かを判別する判別手段と、 上記判別手段により電界強度が所定値を越え且つ劣化係
数が所定値以下と判別されたときに上記第1の測位手段
の出力を選択し、電界強度が所定値を越え且つ劣化係数
が所定値を越えていると判別されたとき、および電界強
度が所定値以下と判別されたときに上記第2の測位手段
の出力を選択する切換手段とを備えていることを特徴と
する車両用走行誘導装置。1. A distance data corresponding to a distance from each satellite is obtained from radio waves received from a plurality of satellites, a current position of a vehicle is measured based on the distance data, and a current position signal corresponding to the current position is obtained. A first positioning means for outputting the current position, a second positioning means for detecting the current distance by detecting the traveling distance and azimuth of the vehicle from the reference position, and outputting a current position signal corresponding to the current position; The deterioration coefficient obtained as a value indicating the degree of increase in the positioning error based on the error in each of the above distance data from the electric field strength of the radio wave received by the positioning device of No. 1 and the geometrical positional relationship between each satellite and the vehicle. With respect to each of the above, the determination means for determining whether or not each exceeds a predetermined value, and the output of the first positioning means when the determination means determines that the electric field strength exceeds a predetermined value and the deterioration coefficient is less than or equal to a predetermined value. And the output of the second positioning means is selected when it is determined that the electric field strength exceeds a predetermined value and the deterioration coefficient exceeds a predetermined value, and when the electric field strength is below a predetermined value. And a switching means for controlling the vehicle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60239794A JPH0781869B2 (en) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | Vehicle guidance device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60239794A JPH0781869B2 (en) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | Vehicle guidance device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6298214A JPS6298214A (en) | 1987-05-07 |
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Family
ID=17049972
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP60239794A Expired - Lifetime JPH0781869B2 (en) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | Vehicle guidance device |
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| JP (1) | JPH0781869B2 (en) |
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| JP2008228163A (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Nec Corp | Position notification system of search object using three-dimensional coordinates, method thereof and program therefor |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6190069A (en) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Japan Radio Co Ltd | Gps navigation device |
| JPS61138113A (en) * | 1984-12-11 | 1986-06-25 | Japan Radio Co Ltd | Gps navigation system |
-
1985
- 1985-10-25 JP JP60239794A patent/JPH0781869B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6298214A (en) | 1987-05-07 |
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