ナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラム
【課題】マルチパス波の影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行う。
【解決手段】ナビゲーション装置１０は、速度ベクトル算出器３３と、マスク処理部２３と、位置及び速度算出器２２と、マッチング部３５とを備える。マスク処理部２３は、受信無線信号に基づいて、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位と、各ＧＰＳ衛星の仰角とを算出し、算出された相対方位及び仰角に基づいて当該各ＧＰＳ衛星を測位算出に使用しないようにマスクする。位置及び速度算出器２２は、マスクされない各ＧＰＳ衛星から受信した無線信号に基づいて自車位置を算出する。マッチング部３５は、所定の地図データと、速度ベクトル算出器３３により算出された速度ベクトルと、位置及び速度算出器２２により算出された自車位置とに基づいて現在位置を特定する。
【解決手段】ナビゲーション装置１０は、速度ベクトル算出器３３と、マスク処理部２３と、位置及び速度算出器２２と、マッチング部３５とを備える。マスク処理部２３は、受信無線信号に基づいて、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位と、各ＧＰＳ衛星の仰角とを算出し、算出された相対方位及び仰角に基づいて当該各ＧＰＳ衛星を測位算出に使用しないようにマスクする。位置及び速度算出器２２は、マスクされない各ＧＰＳ衛星から受信した無線信号に基づいて自車位置を算出する。マッチング部３５は、所定の地図データと、速度ベクトル算出器３３により算出された速度ベクトルと、位置及び速度算出器２２により算出された自車位置とに基づいて現在位置を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムに関する。特に、本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の衛星測位システムからの受信無線信号に基づいて位置を測定するナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
利用者を目的地まで案内する車載用ナビゲーションシステムにおいては、ＧＰＳ等の衛星測位システムからの受信無線信号に基づいて位置計算及び速度計算を含む測位計算を行っている。しかし、ビル街等では反射によるマルチパス波の影響を受けるため、衛星からの無線信号の伝搬距離を正しく測定できず、測位計算の計算結果に大きな誤差を生じることがあった。その対策として、特許文献１に、従来例のＧＰＳ受信装置が開示されている。従来例のＧＰＳ受信装置は、一般的に、ＧＰＳ衛星の仰角が小さいほどマルチパス波の影響を受けやすくなることを利用して、受信した電波に基づいて各衛星の仰角θｎを算出し、算出された仰角θｎと、所定の基準仰角角度θｒｅｆとを比較し、仰角θｎが所定の基準仰角角度θｒｅｆよりも大きい衛星からの電波のみを選択的に利用して位置を計測する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７７５２７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例のＧＰＳ受信装置では、例えば、ＧＰＳ衛星の衛星配置に偏りがあり、ＧＰＳ衛星が比較的小さい仰角範囲に集中している場合、位置計算に利用できるＧＰＳ衛星の数が大幅に減少するという問題があった。位置計算に利用できるＧＰＳ衛星の数が減少すると、位置計算の精度が悪くなり、最悪の場合、位置計算に必要なＧＰＳ衛星数が確保できず、位置計算が行えない。位置計算に利用できるＧＰＳ衛星の数を増やすために基準仰角角度θｒｅｆを小さく設定すると、マルチパス波の影響を受けやすくなるので、最適な基準仰角角度θｒｅｆに設定することが困難であった。
【０００５】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、マルチパス波の影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の劣化を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができるナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るナビゲーション装置は、所定の測位システムの各送信局からの無線信号を受信して現在位置を測位するナビゲーション装置において、少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理手段と、前記マスク処理手段によりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位手段と、所定の地図データと、前記算出された速度ベクトルと、前記算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチング手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、受信した無線信号に基づいて、ナビゲーション装置の進行方向に対する各送信局の相対方位と、ナビゲーション装置に対する各送信局の仰角とを算出し、算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理手段を備えるので、マルチパスの影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【０００８】
上記ナビゲーション装置において、前記マスク処理手段は、前記ナビゲーション装置の進行方向に対して直角の方向の位置において所定の最大マスク仰角となるマスク仰角範囲を設定し、各送信局が当該設定されたマスク仰角範囲にあるか否かを判断し、当該マスク仰角範囲にあるとき当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクすることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、上記マスク処理手段は、ナビゲーション装置の進行方向に対して直角の方向の位置において所定の最大マスク仰角となるマスク仰角範囲を設定し、各送信局が当該設定されたマスク仰角範囲にあるか否かを判断し、当該マスク仰角範囲にあるとき当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするので、マルチパスの影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００１０】
また、上記ナビゲーション装置において、前記マスク処理手段は、ナビゲーション装置の移動速度が所定のしきい値速度を越えるか否かを判定し、移動速度が前記しきい値速度を越えると判定されたとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更し、移動速度が前記しきい値速度以下であると判定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ナビゲーション装置の移動速度がしきい値速度以下であると判定されたとき、上記マスク処理手段は、最大マスク仰角を大きくするように変更するので、特にマルチパスの影響を受けやすい停車時や低速移動中において、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００１２】
さらに、上記ナビゲーション装置において、前記マッチング手段は、前記現在位置が前記地図データ上で特定されたか否かを判定し、前記マスク処理手段は、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データ上で特定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データ上で特定されなかったとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、マッチング手段により現在位置が地図データ上で特定されなかったときは、上記マスク処理手段は、最大マスク仰角を小さくするように変更し、マスクされない測位システムの各送信局の数を増加させるので、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００１４】
またさらに、上記ナビゲーション装置において、前記地図データはマルチパス頻発領域に関する情報を含み、前記マッチング手段は、前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域であるか否かを判定し、前記マスク処理手段は、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域であると判定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域でないと判定されたとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、現在位置がマルチパス頻発領域であると判定されたときは、上記マスク処理手段は、最大マスク仰角を大きくするように変更するので、特にマルチパスの影響を受けやすい環境において、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００１６】
また、上記ナビゲーション装置において、前記マスク処理手段は、電源投入後所定時間が経過したか否かを判定し、電源投入後所定時間が経過したとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、電源投入後所定時間が経過していないとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、電源投入後所定時間が経過するまでの間、上記マスク処理手段は、最大マスク仰角を小さくするように変更するので、初期状態等において精度が低下することを防止し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００１８】
第２の発明に係るナビゲーション方法は、所定の測位システムの各送信局からの無線信号を受信して現在位置を測位するナビゲーション装置のためのナビゲーション方法であって、少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出ステップと、前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理ステップと、前記マスク処理ステップによりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位ステップと、所定の地図データと、前記速度ベクトル算出ステップにより算出された速度ベクトルと、前記測位ステップにより算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチングステップとを含むことを特徴とする。
【００１９】
第３の発明に係るナビゲーションプログラムは、コンピュータによって実行され、衛星測位システムからの受信無線信号を用いて、現在位置を地図上に表示するナビゲーション装置のためのナビゲーションプログラムであって、少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出ステップと、前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理ステップと、前記マスク処理ステップによりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位ステップと、所定の地図データと、前記速度ベクトル算出ステップにより算出された速度ベクトルと、前記測位ステップにより算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチングステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムによれば、受信した無線信号に基づいて、ナビゲーション装置の進行方向に対する各送信局の相対方位と、ナビゲーション装置に対する各送信局の仰角とを算出し、算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理手段を備えるので、マルチパスの影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２２】
以下、本発明の一実施形態に係るナビゲーション装置１０について、図面を用いて説明する。本実施形態に係るナビゲーション装置１０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの受信無線信号に基づいて車両の現在位置を測定してユーザに知らせることを目的とする車載用ナビゲーション装置である。図１は、本実施形態に係るナビゲーション装置１０の構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置１０は、速度ベクトル算出器３３と、マスク処理部２３と、位置及び速度算出器２２と、マッチング部３５とを備えたことを特徴とする。速度ベクトル算出器３３は、ジャイロセンサ３１及び車速パルス発生器３２からの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する。マスク処理部２３は、受信した無線信号に基づいて、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位と、ナビゲーション装置１０に対する各ＧＰＳ衛星の仰角とを算出し（図３のステップＳ５及びＳ６）、算出された各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角に基づいて、当該各ＧＰＳ衛星を測位算出に使用しないようにマスクする（図３のステップＳ７〜Ｓ９）。位置及び速度算出器２２は、マスク処理部２３によりマスクされない各ＧＰＳ衛星から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する。マッチング部３５は、地図データベースメモリ３４内に格納された所定の地図データと、速度ベクトル算出器３３により算出された速度ベクトルと、位置及び速度算出器２２により算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力する。
【００２３】
また、マスク処理部２３は、ナビゲーション装置１０の進行方向に対して直角の方向の位置において所定の最大マスク仰角Ａｍａｘとなるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋを設定し、各ＧＰＳ衛星が当該設定されたマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋにあるか否かを判断し、当該マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋにあるとき当該各ＧＰＳ衛星を測位算出に使用しないようにマスクする（図４のステップＳ２９）。
【００２４】
さらに、マスク処理部２３は、ナビゲーション装置１０の移動速度が所定のしきい値速度を越えるか否かを判定し、移動速度がしきい値速度を越えると判定されたとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更し、移動速度がしきい値速度以下であると判定されたとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更する（図４のステップＳ２４〜Ｓ２８）。
【００２５】
またさらに、マッチング部３５は、現在位置が地図データ上で特定されたか否かを判定し、マスク処理部２３は、マッチング部３５により現在位置が地図データ上で特定されたとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更し、マッチング手段３５により現在位置が地図データ上で特定されなかったとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更する（図４のステップＳ２２、Ｓ２６〜Ｓ２８）。
【００２６】
また、地図データはマルチパス頻発領域に関する情報を含み、マッチング部３５は、現在位置が地図データのマルチパス頻発領域であるか否かを判定し、マスク処理部２３は、マッチング部３５により現在位置が地図データのマルチパス頻発領域であると判定されたとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更し、マッチング部３５により現在位置が地図データのマルチパス頻発領域でないと判定されたとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更する（図４のステップＳ２３、Ｓ２６〜Ｓ２８）。
【００２７】
さらに、マスク処理部２３は、電源投入後所定時間が経過したか否かを判定し、電源投入後所定時間が経過したとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更し、電源投入後所定時間が経過していないとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更する（図４のステップＳ２１、Ｓ２６〜Ｓ２８）。
【００２８】
ＧＰＳ衛星測位システムは、一般的に、高度約２００００Ｋｍの軌道面で地球を周回し、測位用の無線信号を放送する複数のＧＰＳ衛星と、それらＧＰＳ衛星を監視する地上局と、ＧＰＳ衛星から受信無線信号に基づいて位置、速度及び時刻を測定する受信機とで構成されている。ＧＰＳ衛星は、現在２８個打ち上げられており、６つの軌道面をそれぞれ軌道周期約１２時間で周回し、地球上どこでもほぼ２４時間衛星からの無線信号を受信することができる。以下、このようなＧＰＳ衛星測位システムにおいて用いられ、ＧＰＳ衛星からの無線信号を受信する受信機としてのナビゲーション装置１０について説明する。
【００２９】
図１において、ナビゲーション装置１０は、アンテナ１と、ＧＰＳ受信装置２と、ロケーション装置３と、ディスプレイ４とを備えて構成される。ＧＰＳ受信装置２は、信号復調器２１と、位置及び速度算出器２２と、マスク処理部２３とを備えて構成される。ＧＰＳ受信装置２は、図示しない１２チャンネルの受信回路を備え、１２個のＧＰＳ衛星からの信号を同時に受信することができる。アンテナ１は、ＧＰＳ衛星からの無線信号を受信する。ＧＰＳ衛星測位システムにおいて、ＧＰＳ衛星は、１．５７５４２ＧＨｚのＬ１帯と１．２２７６ＧＨｚのＬ２帯とを利用して無線信号を放送し、現在Ｌ１帯が民生用に利用されている。全てのＧＰＳ衛星からの無線信号は、同一のＬ１帯の周波数を用いて放送されるが、各ＧＰＳ衛星に固有の擬似ランダムノイズ符号（Pseudo Random Noise：ＰＲＮ符号）でスペクトラム拡散されるため、同一周波数を用いた場合でも互いに干渉することなくそれぞれ受信できる。Ｌ１帯で用いられるＰＲＮ符号は１０２３ビットの符号系列であり、このＰＲＮ符号と、それを所定のビットだけシフトした符号とを比較したときの自己相関（信号強度）特性は、２つの符号の位相差が０ビットのとき、つまり２つの符号の位相が完全に一致するとき、自己相関値が最大のピーク値となる。２つの符号の位相差が±１ビット以内のとき、その位相差に比例して相関値が変動し、２つの符号の位相差が＋１ビットより大きい、もしくは、２つの符号の位相差が−１ビットよりも小さいとき、相関値はほぼ０に近い値となる。
【００３０】
信号復調器２１は、このＰＲＮ符号の自己相関特性を利用して、無線信号を受信したい衛星のＰＲＮ符号と同一のＰＲＮ符号（以下、レプリカ信号と言う。）を発生し、そのレプリカ信号を用いて、アンテナ１により受信された無線信号に対して逆拡散処理を行うことで当該無線信号を復調する。また、信号復調器２１は、ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージと呼ばれるデータに基づいて、ＧＰＳ衛星の詳細な時刻情報及び詳細な軌道情報を取得する。具体的には、ＧＰＳ衛星からは、５０ｂｐｓの速度で航法メッセージが送られる。航法メッセージは、３００ビットずつのサブフレームと呼ばれる単位で構成され、５つのサブフレームが１つのメインフレームを構成する。メインフレームは全部で２５ページ存在し、順次送信される。サブフレームは、先頭を示すプリアンブルパターンと、所定の位置に格納されたサブフレームＩＤを含むので、プリアンブルパターンを検出することでサブフレームを受信し、サブフレームＩＤからその種別を判別できる。従って、信号復調器２１は、各サブフレームのプリアンブルパターンを検出することで、６秒（３００ビット÷５０ｂｐｓ）単位の時刻情報を取得できる。また、航法メッセージの伝送速度が既知であるので、サブフレーム先頭からの航法メッセージのビット数をカウントすることで、６秒以下の時刻が２０ｍｓｅｃ単位で取得され得る。さらに、ＰＲＮ符号の先頭と航法メッセージビットが同期しており、ＰＲＮ符号は１ｍｓｅｃ毎に繰り返されているので、信号復調処理２１で航法メッセージビットの先頭からレプリカ信号を繰り返した回数をカウントすることで、２０ｍｓｅｃ以下の時刻が１ｍｓｅｃ単位で取得され得る。１ｍｓｅｃ以下の時刻は、ＰＲＮ符号の値から取得され得る。信号復調器２１は、このようにして、レプリカ信号から詳細な時刻情報を取得する。なお、航法メッセージの内容は、あらかじめ規定されており、各ＧＰＳ衛星の詳細な軌道情報及び他の衛星の概略軌道情報等は、そのＧＰＳ衛星からの航法メッセージの所定のメインフレーム及びサブフレーム内に格納されたデータを読み出すことによって取得され得る。
【００３１】
マスク処理部２３は、信号復調器２１によって復調された各ＧＰＳ衛星からの受信無線信号と、ロケーション装置３の速度ベクトル算出部３３によって算出された速度ベクトルと、マッチング部３５からのマッチング結果とを入力する。マスク処理部２３は、各ＧＰＳ衛星に対して以下のモードを備え、図３及び図４に示すマスク処理を実行することによって、各ＧＰＳ衛星を各モードに設定する。
（１）測位モード：位置及び速度算出器２２にそのＧＰＳ衛星からの受信無線信号を用いた位置計算及び速度計算を実行させるモード。本明細書においては、そのＧＰＳ衛星がマスクされていないことを意味する。
（２）非測位モード：位置及び速度算出器２２にそのＧＰＳ衛星からの受信無線信号を用いた位置計算及び速度計算を実行させないモード。本明細書においては、そのＧＰＳ衛星がマスクされていることを意味する。
【００３２】
ＧＰＳ衛星からの無線信号は、電離層や対流圏による電波遅延、衛星軌道誤差、周囲の建物等に電波が反射することにより発生する反射波によるマルチパス伝搬波等により影響を受け、その結果、ナビゲーション装置１０で測定される現在位置に大きな誤差を含む場合がある。図２（ａ）は、ＧＰＳ衛星ＳＡから直接波信号を受信し、ＧＰＳ衛星ＳＢからマルチパス合成信号を受信する一般的なマルチパス環境を説明するための平面図であり、図２（ｂ）は、上記マルチパス環境を説明するための正面図である。図２において、道路Ｌ上をナビゲーション装置１０を搭載した車両Ｖが走行している場合について考える。車両Ｖの現在位置をＯとする。道路Ｌ沿いにはビルＢが配置されている。このとき、車両Ｖの進行方向である方向Ｙとほぼ同じ方向又はその反対方向に存在するＧＰＳ衛星ＳＡからの無線信号は、ビル等の障害物が少ないため、直接波信号として車両Ｖで受信される。一方、車両Ｖの進行方向とほぼ直角の方向である方向Ｘに存在するＧＰＳ衛星ＳＢからの無線信号は、ビルＢで反射し、複数の反射波の合成信号であるマルチパス合成信号として車両Ｖで受信される。また、仰角が小さいＧＰＳ衛星である程、そのＧＰＳ衛星からの無線信号がマルチパス波の影響を受けやすい。さらに、このようなマルチパス合成信号は、住宅街等の障害物があまりないところでは発生しにくいが、建築物が道路の両脇に配置された高層ビル街や細街路等の環境において頻発する。
【００３３】
上記のように、ＧＰＳ衛星からの無線信号は、そのＧＰＳ衛星がナビゲーション装置１０の進行方向に対して直角の方向に存在する場合に、マルチパス波の影響を受けやすい。マスク処理部２３は、このことを考慮し、各ＧＰＳ衛星からの無線信号を位置計算及び速度計算に用いるか否かを判断するためのマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋを設定する。
【００３４】
図６は、図１のマスク処理部２３で設定されるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの第１の例を示す、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角を示す投影平面図である。図６において、ナビゲーション装置１０の現在位置を原点とし、Ｙ軸をナビゲーション装置１０の進行方向とし、Ｘ軸をナビゲーション装置１０の進行方向に対して直角の方向とする。図６の投影平面図は、各ＧＰＳ衛星を、ナビゲーション装置１０を含む地上平面に投影したときの各ＧＰＳ衛星の位置を、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位で表しており、さらに、図６の最大直径円を仰角０度としかつ原点を仰角９０度として各ＧＰＳ衛星の仰角を表している。ここで、Ｘ軸上で仰角０度である２つの位置（仰角０度の最大直径円上のＸ軸上の位置）から原点に向かう２つの方向でそれぞれ所定の２つの最大マスク仰角Ａｍａｘを設定し、相対方位をＸ軸からＹ軸に近づくように変化したときに、図６の第１象限において、マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの境界線を最大マスク仰角Ａｍａｘの位置から仰角０度の位置（最大直径円上の位置）まで例えば曲線で延在するように形成して、当該境界線と上記最大直径円とにより囲む領域をマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋとして設定する。また、図６の第２乃至４象限においても同様に、マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋを設定する。ここで、マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋは図６の投影平面図に示す形状に限らず、図７及び図８の各投影平面図に示すような、マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの第２の例及び第３の例に類似する他の形状であっても良い。図７及び図８の投影平面図では、上記境界線は、最大マスク仰角Ａｍａｘの位置から仰角０度の位置（最大直径円上の位置）まで直線（図７では、Ｘ軸に対して傾斜した直線であり、図８では、Ｘ軸に対して垂直な直線である。）で延在するように形成して、当該境界線と上記最大直径円とにより囲む領域をマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋとして設定している。
【００３５】
マスク処理部２３は、各ＧＰＳ衛星からの受信無線信号に基づいて、ナビゲーション装置１０の進行方向Ｙに対する各ＧＰＳ衛星の相対方位と、ナビゲーション装置１０に対する各ＧＰＳ衛星の仰角とを算出する。マスク処理部２３は、算出された相対方位に基づいてマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋから算出されるマスク仰角と、算出された各ＧＰＳ衛星の仰角とを比較して、各ＧＰＳ衛星の仰角がマスク仰角以下である場合、各ＧＰＳ衛星がマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋ内であると判断してそのＧＰＳ衛星を非測位モードに設定し（以下、マスクするという。）、各ＧＰＳ衛星の仰角がマスク仰角を越える場合、各ＧＰＳ衛星がマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋ外であると判断してそのＧＰＳ衛星を測位モードに設定する（以下、マスクしないという。）。図６において、複数の衛星５０及び５１が、各算出された相対方位及び仰角に基づいて模式的に表示され、複数の衛星５０はマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋ外であり、複数の衛星５１はマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋ内である。従って、マスク処理部２３は、複数の衛星５０をマスクせず、複数の衛星５１をマスクする。図６におけるマスクされない衛星５０の数は、図９に示す従来技術におけるマスク仰角範囲を示す投影平面図におけるマスクされない衛星５０の数よりも多い。
【００３６】
また、マスク処理部２３は、ナビゲーション装置１０の電源投入後所定時間が経過するまでの間は、上記最大マスク仰角Ａｍａｘを小さく（例えば５度）するよう変更することにより、マスクされない、即ち測位モードであるＧＰＳ衛星の数を増やして、初期状態における精度の低下を防止する。さらに、マスク処理部２３は、マッチング部３５によりナビゲーション装置１０の現在位置が特定されなかったときは、マッチングの精度が悪化しているとして、上記最大マスク仰角Ａｍａｘを小さく（例えば５度）するよう変更する。これにより、マスクされないＧＰＳ衛星の数を増やして、マッチング精度を向上する。またさらに、マスク処理部２３は、マッチング部３５を介して地図データベースメモリ３４からナビゲーション装置１０の現在位置に対応するマルチパス頻発領域情報を入力し、現在位置がビル街等のマルチパス頻発領域であるときは、マルチパスの影響を低減するために、上記最大マスク仰角Ａｍａｘを大きく（例えば１５〜３０度）するよう変更する（図３及び図４参照）。
【００３７】
位置及び速度算出器２２は、信号復調器２１によって復調され、マスク処理部２３を介して入力された受信無線信号に基づく各データを用いて、位置計算及び速度計算を実行して自車位置及び自車速度を算出する測位部である。信号復調器２１により取得されたＧＰＳ衛星の詳細な時刻情報は、ＧＰＳ衛星からアンテナまでの無線信号の伝搬時間だけ遅延することになるため、位置及び速度算出器２２は、ナビゲーション装置１０が無線信号を受信した瞬間の受信時刻と、信号復調器２１により取得されたＧＰＳ衛星の信号送信時刻との差分を算出し、その差分に光速をかけることで無線信号の伝搬距離を算出する。また、信号復調器２１により取得されたＧＰＳ衛星の詳細な軌道情報を用いて、上記ＧＰＳ衛星の信号送信時刻におけるＧＰＳ衛星の詳細な座標位置を算出する。位置及び速度算出器２２は、算出されたＧＰＳ衛星の詳細な座標位置を中心とし、算出された伝搬距離を半径とする以下の球の方程式を少なくとも３つである複数のＧＰＳ衛星について求め、その連立方程式を解くことにより、ナビゲーション装置１０のアンテナ１の位置を計算できる。以下の式（１）において、ＧＰＳ衛星ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ；Ｎは使用する衛星の数）の座標を（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）とし、ナビゲーション装置１０のアンテナ１の座標を（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）とし、ＧＰＳ衛星ｉからナビゲーション装置１０のアンテナ１までの伝搬距離をＬｉとする。なお、当該明細書において、数式がイメージ入力された墨付き括弧の数番号と、数式が文字入力された大括弧の数式番号とを混在して用いており、また、当該明細書での一連の数式番号として「式（１）」の形式を用いて数式番号を式の最後部に付与して（付与していない数式も存在する）用いることとする。
【００３８】
【数１】
【００３９】
また、ＧＰＳ衛星からは、Ｌ１帯の固定のキャリア周波数（１．５７５４２ＧＨｚ）で無線信号が放送されるが、ＧＰＳ衛星の移動とナビゲーション装置１０の移動による相対的な位置の変化（速度）により、実際に受信された無線信号のキャリア周波数には最大で±５０００Ｈｚ程度のドップラーシフト周波数が発生する。従って、位置及び速度算出器２２は、受信無線信号のキャリア周波数の測定値から、このドップラーシフト周波数を算出することで、ＧＰＳ衛星とナビゲーション装置１０間の相対速度を求めることができる。また、信号復調器２１によって取得されたＧＰＳ衛星の軌道情報からＧＰＳ衛星の正確な移動速度が算出され得る。位置及び速度算出器２２は、算出された相対速度から算出されたＧＰＳ衛星の移動速度を減算することで、ナビゲーション装置１０の各ＧＰＳ衛星方向の速度の大きさを算出する。従って、位置及び速度算出器２２は、以下に示す式（２）を、少なくとも３つである複数のＧＰＳ衛星について求め、その連立方程式を解くことにより、ナビゲーション装置１０のアンテナ１の速度を計算する。以下の式（２）において、ナビゲーション装置１０のアンテナ１の各座標方向速度を（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とし、ナビゲーション装置１０のアンテナ１からＧＰＳ衛星ｉを見た場合の各座標方向角度を（αｉ，βｉ，γｉ）とし、ドップラーシフト周波数から算出された相対速度をＶｄｏｐとし、ＧＰＳ衛星の軌道情報から算出されたアンテナ方向速度をＶｓｖとする。
【００４０】
【数２】
【００４１】
位置及び速度算出器２２は、上記位置計算及び速度計算において、マスク処理部２３から入力される各ＧＰＳ衛星のマスク情報、即ち、各ＧＰＳ衛星が測位モード及び非測位モードのいずれのモードに設定されているかに基づいて、各ＧＰＳ衛星からの受信無線信号を位置計算及び速度計算に利用するか否かを決定する（図５参照）。具体的には、位置及び速度算出器２２は、各ＧＰＳ衛星が測位モードに設定されているとき、そのＧＰＳ衛星からの受信無線信号を用いて位置計算及び速度計算を実行し、各ＧＰＳ衛星が非測位モードに設定されているとき、そのＧＰＳ衛星からの受信無線信号を位置計算及び速度計算に用いない。位置及び速度算出器２２は、以上のようにして算出された自車位置及び自車速度を、それぞれロケーション装置３のマッチング部３５及び速度ベクトル算出器３３に送信する。
【００４２】
ロケーション装置３は、地図データベースメモリ３４と、マッチング部３５と、速度ベクトル算出器３３と、ジャイロセンサ３１と、車速パルス発生器３２とを備えて構成される。地図データベースメモリ３４は、例えば日本国内における、少なくとも道路形状、及び、ビル街等のマルチパス頻発領域に関する情報を含む地図データを格納する。ジャイロセンサ３１は、振動センサ等を用いてコリオリの力を検出し、角速度を検出する。車速パルス発生器３２は、一般的にＡＢＳ（Anti Lock Brake System）等にも利用され、タイヤの回転等から、車両の速度に応じたパルス信号を出力する。このような自立センサを用いることで、トンネル内等においてＧＰＳ衛星からの無線信号が受信できない場合でも、自立センサの出力値の変化から位置を求めることができる。なお、図１において、自立センサとしてジャイロセンサ３１及び車速パルス発生器３２のみ図示しているが、それ以外にも２軸又は３軸の加速度センサや地磁気センサ等を備えていてもよい。
【００４３】
速度ベクトル算出器３３は、基準となる初期方位と、ジャイロセンサ３１から算出される角速度を積分することにより算出される車両の相対角度とに基づいて、車両の絶対方位を算出し、さらに、車速パルス発生器３２によって求められた車両の速度と、算出された車両の絶対方位とに基づいて、車両の速度ベクトルを算出して出力する。初期方位については、位置及び速度計算器２２で算出された自車速度の変化、及び、マッチング部３５を介して読み出した地図データベースメモリ３４内の地図情報等から推定する。これらの自立センサを用いることにより、トンネル等で一時的にＧＰＳ衛星からの信号が受信できない場合でも、速度ベクトルの変化から位置を決定することができるが、一般に、ジャイロセンサ３１及び車速パルス発生器３２は誤差を含んでいるため、長時間の間に誤差が蓄積されて大きな位置誤差になる可能性がある。このような理由から、速度ベクトル算出器３３は、ジャイロセンサ３１と、車速パルス発生器３２とを定期的に補正する。具体的には、速度ベクトル算出器３３は、位置及び速度算出器２２で算出された自車速度の方位変化から求めた角度と、ジャイロセンサ３１の出力値を積分した角度とを比較して、ジャイロセンサ３１の感度特性を補正する。また、速度ベクトル算出器３３は、単位時間当たりの車速パルス数を計測し、位置及び速度算出器２２で算出された自車速度と比較して、車速パルス発生器３２の１パルス当たりの距離変換係数を補正する。
【００４４】
マッチング部３５は、位置及び速度算出器２２により算出された自車位置の誤差を補償するために、地図データベースメモリ３４に格納されている地図データに含まれる道路形状、速度ベクトル算出器３３により求められた速度ベクトルを積分することで求められる相対位置、及び、位置及び速度算出器２２により算出された自車位置を用いて総合的にマッチング処理を行い、現在位置を地図データ上で特定し、その現在位置に関する情報をディスプレイ４に出力する。このとき、マッチング部３５は、上記マッチング処理においてナビゲーション装置１０の現在位置が特定されたか否かを判定し、この判定結果を含むマッチング結果をマスク処理部２３に出力する。ディスプレイ５は、マッチング部４で決定されたナビゲーション装置の現在位置を地図上に表示する。
【００４５】
なお、以上説明したマスク処理部２３、位置及び速度算出器２２、速度ベクトル算出器３３及びマッチング部３５における各処理は、１つのコンピュータが上述の各処理を含むプログラムを実行することにより実行される。
【００４６】
図３は、図１のマスク処理部２３で実行されるマスク処理を示すフローチャートである。
【００４７】
図３のステップＳ１において、マスク処理部２３は、信号復調器２１によって復調された受信信号が入力されたか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ２に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１に戻って処理を繰り返す。ステップＳ２において、入力した受信信号をＧＰＳ衛星毎に各チャンネルに割り当てる。前述のように、ＧＰＳ受信装置２は、１２チャンネルの受信回路を備え、最大１２個のＧＰＳ衛星から受信した無線信号を同時に処理できる。ＧＰＳ衛星からの無線信号は、ＰＲＮ符号を用いた逆拡散処理を行い、一定レベル以上の信号が検出された場合、衛星からの航法メッセージのデータエッジを検出した場合、航法メッセージのプリアンブルパターンを検出した場合に受信したと判断される。但し、ＧＰＳ衛星の詳細な軌道情報を保持していない場合については、測位処理に利用できないため、受信したと判断しない。ステップＳ３において、マスク範囲設定処理（図４参照）を実行する。ステップＳ４において、チャンネル数Ｎを１に初期化する。ステップＳ５において、速度ベクトル算出器３３から入力された速度ベクトルから車両の進行方向を算出し、上記復調された受信信号に含まれるＧＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、算出された車両の進行方向に対する、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星の相対方位を算出する。ステップＳ６において、上記復調された受信信号に含まれるＧＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星の仰角を算出する。ステップＳ７において、算出された相対方位及び仰角に基づいて、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星がステップＳ３のマスク範囲設定処理で設定されたマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋ内か否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ９に進む。ステップＳ８において、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星を非測位モードに設定する。ステップＳ９において、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星を測位モードに設定する。ステップＳ１０において、チャンネル数Ｎを１だけ増やす。ステップＳ１１において、チャンネル数Ｎが、ＧＰＳ衛星が割り当てられたチャンネルの数より大きいか否かを判定し、ＹＥＳのときは処理を終了する一方、ＮＯのときはステップＳ５に戻って処理を繰り返す。
【００４８】
図４は、図３のステップＳ３のマスク範囲設定処理を詳述するフローチャートである。図４に示すマスク範囲設定処理において、速度ベクトル算出器３３によって算出された速度ベクトルの大きさ（速度）を所定の第１のしきい値速度Ｓ（ｋｍ／ｈ）（例えば３０ｋｍ／ｈ）及び所定の第２のしきい値速度Ｔ（ｋｍ／ｈ）（例えば１０ｋｍ／ｈ）と比較することによって、マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの最大マスク仰角Ａｍａｘを変更する。第１のしきい値速度Ｓ（ｋｍ／ｈ）及び第２のしきい値速度Ｔ（ｋｍ／ｈ）は、以下の式（３）を満たすように設定され、最大マスク仰角Ａｍａｘは、以下の式（４）を満たす所定の仰角値ａ，ｂ，ｃのいずれか１つから図４を参照して後述するように選択される。
【００４９】
［数１］
Ｓ＞Ｔ （３）
［数２］
ａ＜ｂ＜ｃ （４）
【００５０】
図４のステップＳ２１において、電源投入後Ｍ分（例えば５分）以上経過したか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ２２に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２２において、マッチング部３５によってナビゲーション装置１０を搭載した車両の現在位置が特定されたか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ２３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２３において、特定された車両の現在位置がビル街等のマルチパス頻発領域であるか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ２４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２４において、速度ベクトル算出器３３によって算出された速度ベクトルの大きさ（速度）が所定の第１のしきい値速度Ｓｋｍ／ｈ（例えば３０ｋｍ／ｈ）を越えるか否かを判定し、ＮＯのときはステップＳ２５に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２５において、速度ベクトル算出器３３によって算出された速度ベクトルの大きさ（速度）が所定の第２のしきい値速度Ｔｋｍ／ｈ（例えば１０ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判定し、ＮＯのときはステップＳ２７に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ２８に進む。ステップＳ２６において、最大マスク仰角Ａｍａｘを所定の仰角値ａ（度）（例えば５度）に設定する。ステップＳ２７において、最大マスク仰角Ａｍａｘを所定の仰角値ｂ（度）（例えば１５度）に設定する。ステップＳ２８において、最大マスク仰角Ａｍａｘを所定の仰角値ｃ（度）（例えば３０度）に設定する。ステップＳ２９において、最大マスク仰角をＡｍａｘとするマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋを設定した後、図３の元のルーチンに戻る。
【００５１】
電源投入直後の初期状態においては、速度ベクトル３５において算出される速度ベクトルが正確に特定されていないため、測位計算の精度が低下する。上記マスク処理によれば、ナビゲーション装置１０の電源投入後所定時間Ｍ分（例えば５分）が経過するまでの間は、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更することによって、マスクされない（測位モードである）ＧＰＳ衛星の数を増やして、初期状態における精度の低下を防止する。また、車両の現在位置がビル街等のマルチパス頻発領域である場合は、マルチパス波の影響を受ける可能性が高いので、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更することにより、マルチパス波の影響を低減する。さらに、マルチパス等の反射波は、車両の移動速度が遅い場合に継続して発生するため、その影響が大きく、車両が高速で移動している場合は、反射波を受信したとしても車両の移動により受信環境がすばやく変化するため、その影響が小さい。したがって、車両の移動速度が小さいときは、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更することにより、特にマルチパス波の影響を受けやすい停車時や低速移動中において、マルチパス波による影響を低減する。
【００５２】
図５は、図１の位置及び速度算出器２２で実行される位置及び速度算出処理を示すフローチャートである。
【００５３】
図５のステップＳ３１において、図３に示したマスク処理をマスク処理部２３に実行させる。ステップＳ３２において、チャンネル数Ｎを１に初期化し、測位モードであるＧＰＳ衛星の数Ｍを１に初期化する。ステップＳ３３において、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星が測位モードであるか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ３４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３６に進む。チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星からの受信信号に基づいて、ＧＰＳ衛星の信号送信時刻及び軌道、並びに、そのＧＰＳ衛星からの信号の伝搬距離を算出する。ステップＳ３５において、測位モードであるＧＰＳ衛星の数Ｍを１だけ増やす。ステップＳ３６において、チャンネル数Ｎを１だけ増やす。ステップＳ３７において、チャンネル数ＮがＧＰＳ衛星が割り当てられたチャンネルの数を超えるか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ３８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３３に戻って処理を繰り返す。ステップＳ３８において、測位モードであるＧＰＳ衛星の数Ｍが３以上であるか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ３９に進む一方、ＮＯのときは処理を終了する。ステップＳ３９において、測位モードに設定された各ＧＰＳ衛星の算出された信号送信時刻、軌道、信号の伝搬距離に基づいて、位置計算及び速度計算を実行して自車位置及び自車速度を算出した後、処理を終了する。
【００５４】
なお、本実施形態において、米国が運用するＧＰＳ衛星からの無線信号を受信する場合について説明した。しかし、本発明はこの構成に限らず、ロシアが運用するＧＬＯＮＡＳＳ(Global Navigation Satellite System)や欧州が計画しているガリレオ（Galileo）システム等のＧＰＳ以外の衛星測位システムにおいて適用してもよい。
【００５５】
以上詳述したように、本発明に係るナビゲーション装置１０によれば、受信した無線信号に基づいて、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位と、ナビゲーション装置１０に対する各ＧＰＳ衛星の仰角とを算出し、算出された各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角に基づいて、当該各ＧＰＳ衛星を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理部２３を備えるので、マルチパスの影響を低減するとともに、ＧＰＳ衛星の衛星配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００５６】
また、上記マスク処理部２３は、ナビゲーション装置１０の進行方向に対して直角の方向の位置において所定の最大マスク仰角Ａｍａｘとなるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋを設定し、各ＧＰＳ衛星が当該設定されたマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋにあるか否かを判断し、当該マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋにあるとき当該各ＧＰＳ衛星を測位算出に使用しないようにマスクするので、マルチパスの影響を低減するとともに、ＧＰＳ衛星の衛星配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００５７】
さらに、ナビゲーション装置１０の移動速度がしきい値速度以下であると判定されたとき、上記マスク処理部２３は、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更するので、特にマルチパスの影響を受けやすい停車時や低速移動中において、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００５８】
またさらに、マッチング部３５により現在位置が地図データ上で特定されなかったときは、上記マスク処理部２３は、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更し、マスクされない測位システムの各ＧＰＳ衛星の数を増加させるので、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００５９】
また、現在位置がマルチパス頻発領域であると判定されたときは、上記マスク処理部２３は、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更するので、特にマルチパスの影響を受けやすい環境において、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００６０】
さらに、電源投入後所定時間が経過するまでの間、上記マスク処理部２３は、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更するので、初期状態等において精度が低下することを防止し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係るナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムは、受信した無線信号に基づいて、ナビゲーション装置の進行方向に対する各送信局の相対方位と、ナビゲーション装置に対する各送信局の仰角とを算出し、算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理手段を備えるので、マルチパスの影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。本発明に係るナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムは、例えばＧＰＳ衛星測位システムを利用した車載用ナビゲーション装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係るナビゲーション装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、ＧＰＳ衛星ＳＡから直接波信号を受信し、ＧＰＳ衛星ＳＢからマルチパス合成信号を受信する一般的なマルチパス環境を説明するための平面図であり、（ｂ）は、上記マルチパス環境を説明するための正面図である。
【図３】図１のマスク処理部２３において実行されるマスク処理を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ３におけるマスク範囲設定処理を詳述するフローチャートである。
【図５】図１の位置及び速度算出器２２において実行される位置及び速度算出処理を示すフローチャートである。
【図６】図１のマスク処理部２３で設定されるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの第１の例を示す、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角を示す投影平面図である。
【図７】図１のマスク処理部２３で設定されるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの第２の例を示す、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角を示す投影平面図である。
【図８】図１のマスク処理部２３で設定されるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの第３の例を示す、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角を示す投影平面図である。
【図９】従来技術におけるマスク仰角範囲を示す、ナビゲーション装置の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角を示す投影平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…アンテナ、
２…ＧＰＳ受信装置、
３…ロケーション装置、
４…ディスプレイ、
１０…ナビゲーション装置、
２１…信号復調器、
２２…位置及び速度算出器、
２３…マスク処理部、
３１…ジャイロセンサ、
３２…車速パルス発生器、
３３…速度ベクトル算出器、
３４…地図データベースメモリ、
３５…マッチング部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムに関する。特に、本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の衛星測位システムからの受信無線信号に基づいて位置を測定するナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
利用者を目的地まで案内する車載用ナビゲーションシステムにおいては、ＧＰＳ等の衛星測位システムからの受信無線信号に基づいて位置計算及び速度計算を含む測位計算を行っている。しかし、ビル街等では反射によるマルチパス波の影響を受けるため、衛星からの無線信号の伝搬距離を正しく測定できず、測位計算の計算結果に大きな誤差を生じることがあった。その対策として、特許文献１に、従来例のＧＰＳ受信装置が開示されている。従来例のＧＰＳ受信装置は、一般的に、ＧＰＳ衛星の仰角が小さいほどマルチパス波の影響を受けやすくなることを利用して、受信した電波に基づいて各衛星の仰角θｎを算出し、算出された仰角θｎと、所定の基準仰角角度θｒｅｆとを比較し、仰角θｎが所定の基準仰角角度θｒｅｆよりも大きい衛星からの電波のみを選択的に利用して位置を計測する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７７５２７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例のＧＰＳ受信装置では、例えば、ＧＰＳ衛星の衛星配置に偏りがあり、ＧＰＳ衛星が比較的小さい仰角範囲に集中している場合、位置計算に利用できるＧＰＳ衛星の数が大幅に減少するという問題があった。位置計算に利用できるＧＰＳ衛星の数が減少すると、位置計算の精度が悪くなり、最悪の場合、位置計算に必要なＧＰＳ衛星数が確保できず、位置計算が行えない。位置計算に利用できるＧＰＳ衛星の数を増やすために基準仰角角度θｒｅｆを小さく設定すると、マルチパス波の影響を受けやすくなるので、最適な基準仰角角度θｒｅｆに設定することが困難であった。
【０００５】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、マルチパス波の影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の劣化を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができるナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るナビゲーション装置は、所定の測位システムの各送信局からの無線信号を受信して現在位置を測位するナビゲーション装置において、少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理手段と、前記マスク処理手段によりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位手段と、所定の地図データと、前記算出された速度ベクトルと、前記算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチング手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、受信した無線信号に基づいて、ナビゲーション装置の進行方向に対する各送信局の相対方位と、ナビゲーション装置に対する各送信局の仰角とを算出し、算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理手段を備えるので、マルチパスの影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【０００８】
上記ナビゲーション装置において、前記マスク処理手段は、前記ナビゲーション装置の進行方向に対して直角の方向の位置において所定の最大マスク仰角となるマスク仰角範囲を設定し、各送信局が当該設定されたマスク仰角範囲にあるか否かを判断し、当該マスク仰角範囲にあるとき当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクすることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、上記マスク処理手段は、ナビゲーション装置の進行方向に対して直角の方向の位置において所定の最大マスク仰角となるマスク仰角範囲を設定し、各送信局が当該設定されたマスク仰角範囲にあるか否かを判断し、当該マスク仰角範囲にあるとき当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするので、マルチパスの影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００１０】
また、上記ナビゲーション装置において、前記マスク処理手段は、ナビゲーション装置の移動速度が所定のしきい値速度を越えるか否かを判定し、移動速度が前記しきい値速度を越えると判定されたとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更し、移動速度が前記しきい値速度以下であると判定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ナビゲーション装置の移動速度がしきい値速度以下であると判定されたとき、上記マスク処理手段は、最大マスク仰角を大きくするように変更するので、特にマルチパスの影響を受けやすい停車時や低速移動中において、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００１２】
さらに、上記ナビゲーション装置において、前記マッチング手段は、前記現在位置が前記地図データ上で特定されたか否かを判定し、前記マスク処理手段は、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データ上で特定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データ上で特定されなかったとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、マッチング手段により現在位置が地図データ上で特定されなかったときは、上記マスク処理手段は、最大マスク仰角を小さくするように変更し、マスクされない測位システムの各送信局の数を増加させるので、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００１４】
またさらに、上記ナビゲーション装置において、前記地図データはマルチパス頻発領域に関する情報を含み、前記マッチング手段は、前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域であるか否かを判定し、前記マスク処理手段は、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域であると判定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域でないと判定されたとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、現在位置がマルチパス頻発領域であると判定されたときは、上記マスク処理手段は、最大マスク仰角を大きくするように変更するので、特にマルチパスの影響を受けやすい環境において、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００１６】
また、上記ナビゲーション装置において、前記マスク処理手段は、電源投入後所定時間が経過したか否かを判定し、電源投入後所定時間が経過したとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、電源投入後所定時間が経過していないとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、電源投入後所定時間が経過するまでの間、上記マスク処理手段は、最大マスク仰角を小さくするように変更するので、初期状態等において精度が低下することを防止し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００１８】
第２の発明に係るナビゲーション方法は、所定の測位システムの各送信局からの無線信号を受信して現在位置を測位するナビゲーション装置のためのナビゲーション方法であって、少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出ステップと、前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理ステップと、前記マスク処理ステップによりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位ステップと、所定の地図データと、前記速度ベクトル算出ステップにより算出された速度ベクトルと、前記測位ステップにより算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチングステップとを含むことを特徴とする。
【００１９】
第３の発明に係るナビゲーションプログラムは、コンピュータによって実行され、衛星測位システムからの受信無線信号を用いて、現在位置を地図上に表示するナビゲーション装置のためのナビゲーションプログラムであって、少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出ステップと、前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理ステップと、前記マスク処理ステップによりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位ステップと、所定の地図データと、前記速度ベクトル算出ステップにより算出された速度ベクトルと、前記測位ステップにより算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチングステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムによれば、受信した無線信号に基づいて、ナビゲーション装置の進行方向に対する各送信局の相対方位と、ナビゲーション装置に対する各送信局の仰角とを算出し、算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理手段を備えるので、マルチパスの影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２２】
以下、本発明の一実施形態に係るナビゲーション装置１０について、図面を用いて説明する。本実施形態に係るナビゲーション装置１０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの受信無線信号に基づいて車両の現在位置を測定してユーザに知らせることを目的とする車載用ナビゲーション装置である。図１は、本実施形態に係るナビゲーション装置１０の構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置１０は、速度ベクトル算出器３３と、マスク処理部２３と、位置及び速度算出器２２と、マッチング部３５とを備えたことを特徴とする。速度ベクトル算出器３３は、ジャイロセンサ３１及び車速パルス発生器３２からの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する。マスク処理部２３は、受信した無線信号に基づいて、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位と、ナビゲーション装置１０に対する各ＧＰＳ衛星の仰角とを算出し（図３のステップＳ５及びＳ６）、算出された各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角に基づいて、当該各ＧＰＳ衛星を測位算出に使用しないようにマスクする（図３のステップＳ７〜Ｓ９）。位置及び速度算出器２２は、マスク処理部２３によりマスクされない各ＧＰＳ衛星から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する。マッチング部３５は、地図データベースメモリ３４内に格納された所定の地図データと、速度ベクトル算出器３３により算出された速度ベクトルと、位置及び速度算出器２２により算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力する。
【００２３】
また、マスク処理部２３は、ナビゲーション装置１０の進行方向に対して直角の方向の位置において所定の最大マスク仰角Ａｍａｘとなるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋを設定し、各ＧＰＳ衛星が当該設定されたマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋにあるか否かを判断し、当該マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋにあるとき当該各ＧＰＳ衛星を測位算出に使用しないようにマスクする（図４のステップＳ２９）。
【００２４】
さらに、マスク処理部２３は、ナビゲーション装置１０の移動速度が所定のしきい値速度を越えるか否かを判定し、移動速度がしきい値速度を越えると判定されたとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更し、移動速度がしきい値速度以下であると判定されたとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更する（図４のステップＳ２４〜Ｓ２８）。
【００２５】
またさらに、マッチング部３５は、現在位置が地図データ上で特定されたか否かを判定し、マスク処理部２３は、マッチング部３５により現在位置が地図データ上で特定されたとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更し、マッチング手段３５により現在位置が地図データ上で特定されなかったとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更する（図４のステップＳ２２、Ｓ２６〜Ｓ２８）。
【００２６】
また、地図データはマルチパス頻発領域に関する情報を含み、マッチング部３５は、現在位置が地図データのマルチパス頻発領域であるか否かを判定し、マスク処理部２３は、マッチング部３５により現在位置が地図データのマルチパス頻発領域であると判定されたとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更し、マッチング部３５により現在位置が地図データのマルチパス頻発領域でないと判定されたとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更する（図４のステップＳ２３、Ｓ２６〜Ｓ２８）。
【００２７】
さらに、マスク処理部２３は、電源投入後所定時間が経過したか否かを判定し、電源投入後所定時間が経過したとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更し、電源投入後所定時間が経過していないとき、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更する（図４のステップＳ２１、Ｓ２６〜Ｓ２８）。
【００２８】
ＧＰＳ衛星測位システムは、一般的に、高度約２００００Ｋｍの軌道面で地球を周回し、測位用の無線信号を放送する複数のＧＰＳ衛星と、それらＧＰＳ衛星を監視する地上局と、ＧＰＳ衛星から受信無線信号に基づいて位置、速度及び時刻を測定する受信機とで構成されている。ＧＰＳ衛星は、現在２８個打ち上げられており、６つの軌道面をそれぞれ軌道周期約１２時間で周回し、地球上どこでもほぼ２４時間衛星からの無線信号を受信することができる。以下、このようなＧＰＳ衛星測位システムにおいて用いられ、ＧＰＳ衛星からの無線信号を受信する受信機としてのナビゲーション装置１０について説明する。
【００２９】
図１において、ナビゲーション装置１０は、アンテナ１と、ＧＰＳ受信装置２と、ロケーション装置３と、ディスプレイ４とを備えて構成される。ＧＰＳ受信装置２は、信号復調器２１と、位置及び速度算出器２２と、マスク処理部２３とを備えて構成される。ＧＰＳ受信装置２は、図示しない１２チャンネルの受信回路を備え、１２個のＧＰＳ衛星からの信号を同時に受信することができる。アンテナ１は、ＧＰＳ衛星からの無線信号を受信する。ＧＰＳ衛星測位システムにおいて、ＧＰＳ衛星は、１．５７５４２ＧＨｚのＬ１帯と１．２２７６ＧＨｚのＬ２帯とを利用して無線信号を放送し、現在Ｌ１帯が民生用に利用されている。全てのＧＰＳ衛星からの無線信号は、同一のＬ１帯の周波数を用いて放送されるが、各ＧＰＳ衛星に固有の擬似ランダムノイズ符号（Pseudo Random Noise：ＰＲＮ符号）でスペクトラム拡散されるため、同一周波数を用いた場合でも互いに干渉することなくそれぞれ受信できる。Ｌ１帯で用いられるＰＲＮ符号は１０２３ビットの符号系列であり、このＰＲＮ符号と、それを所定のビットだけシフトした符号とを比較したときの自己相関（信号強度）特性は、２つの符号の位相差が０ビットのとき、つまり２つの符号の位相が完全に一致するとき、自己相関値が最大のピーク値となる。２つの符号の位相差が±１ビット以内のとき、その位相差に比例して相関値が変動し、２つの符号の位相差が＋１ビットより大きい、もしくは、２つの符号の位相差が−１ビットよりも小さいとき、相関値はほぼ０に近い値となる。
【００３０】
信号復調器２１は、このＰＲＮ符号の自己相関特性を利用して、無線信号を受信したい衛星のＰＲＮ符号と同一のＰＲＮ符号（以下、レプリカ信号と言う。）を発生し、そのレプリカ信号を用いて、アンテナ１により受信された無線信号に対して逆拡散処理を行うことで当該無線信号を復調する。また、信号復調器２１は、ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージと呼ばれるデータに基づいて、ＧＰＳ衛星の詳細な時刻情報及び詳細な軌道情報を取得する。具体的には、ＧＰＳ衛星からは、５０ｂｐｓの速度で航法メッセージが送られる。航法メッセージは、３００ビットずつのサブフレームと呼ばれる単位で構成され、５つのサブフレームが１つのメインフレームを構成する。メインフレームは全部で２５ページ存在し、順次送信される。サブフレームは、先頭を示すプリアンブルパターンと、所定の位置に格納されたサブフレームＩＤを含むので、プリアンブルパターンを検出することでサブフレームを受信し、サブフレームＩＤからその種別を判別できる。従って、信号復調器２１は、各サブフレームのプリアンブルパターンを検出することで、６秒（３００ビット÷５０ｂｐｓ）単位の時刻情報を取得できる。また、航法メッセージの伝送速度が既知であるので、サブフレーム先頭からの航法メッセージのビット数をカウントすることで、６秒以下の時刻が２０ｍｓｅｃ単位で取得され得る。さらに、ＰＲＮ符号の先頭と航法メッセージビットが同期しており、ＰＲＮ符号は１ｍｓｅｃ毎に繰り返されているので、信号復調処理２１で航法メッセージビットの先頭からレプリカ信号を繰り返した回数をカウントすることで、２０ｍｓｅｃ以下の時刻が１ｍｓｅｃ単位で取得され得る。１ｍｓｅｃ以下の時刻は、ＰＲＮ符号の値から取得され得る。信号復調器２１は、このようにして、レプリカ信号から詳細な時刻情報を取得する。なお、航法メッセージの内容は、あらかじめ規定されており、各ＧＰＳ衛星の詳細な軌道情報及び他の衛星の概略軌道情報等は、そのＧＰＳ衛星からの航法メッセージの所定のメインフレーム及びサブフレーム内に格納されたデータを読み出すことによって取得され得る。
【００３１】
マスク処理部２３は、信号復調器２１によって復調された各ＧＰＳ衛星からの受信無線信号と、ロケーション装置３の速度ベクトル算出部３３によって算出された速度ベクトルと、マッチング部３５からのマッチング結果とを入力する。マスク処理部２３は、各ＧＰＳ衛星に対して以下のモードを備え、図３及び図４に示すマスク処理を実行することによって、各ＧＰＳ衛星を各モードに設定する。
（１）測位モード：位置及び速度算出器２２にそのＧＰＳ衛星からの受信無線信号を用いた位置計算及び速度計算を実行させるモード。本明細書においては、そのＧＰＳ衛星がマスクされていないことを意味する。
（２）非測位モード：位置及び速度算出器２２にそのＧＰＳ衛星からの受信無線信号を用いた位置計算及び速度計算を実行させないモード。本明細書においては、そのＧＰＳ衛星がマスクされていることを意味する。
【００３２】
ＧＰＳ衛星からの無線信号は、電離層や対流圏による電波遅延、衛星軌道誤差、周囲の建物等に電波が反射することにより発生する反射波によるマルチパス伝搬波等により影響を受け、その結果、ナビゲーション装置１０で測定される現在位置に大きな誤差を含む場合がある。図２（ａ）は、ＧＰＳ衛星ＳＡから直接波信号を受信し、ＧＰＳ衛星ＳＢからマルチパス合成信号を受信する一般的なマルチパス環境を説明するための平面図であり、図２（ｂ）は、上記マルチパス環境を説明するための正面図である。図２において、道路Ｌ上をナビゲーション装置１０を搭載した車両Ｖが走行している場合について考える。車両Ｖの現在位置をＯとする。道路Ｌ沿いにはビルＢが配置されている。このとき、車両Ｖの進行方向である方向Ｙとほぼ同じ方向又はその反対方向に存在するＧＰＳ衛星ＳＡからの無線信号は、ビル等の障害物が少ないため、直接波信号として車両Ｖで受信される。一方、車両Ｖの進行方向とほぼ直角の方向である方向Ｘに存在するＧＰＳ衛星ＳＢからの無線信号は、ビルＢで反射し、複数の反射波の合成信号であるマルチパス合成信号として車両Ｖで受信される。また、仰角が小さいＧＰＳ衛星である程、そのＧＰＳ衛星からの無線信号がマルチパス波の影響を受けやすい。さらに、このようなマルチパス合成信号は、住宅街等の障害物があまりないところでは発生しにくいが、建築物が道路の両脇に配置された高層ビル街や細街路等の環境において頻発する。
【００３３】
上記のように、ＧＰＳ衛星からの無線信号は、そのＧＰＳ衛星がナビゲーション装置１０の進行方向に対して直角の方向に存在する場合に、マルチパス波の影響を受けやすい。マスク処理部２３は、このことを考慮し、各ＧＰＳ衛星からの無線信号を位置計算及び速度計算に用いるか否かを判断するためのマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋを設定する。
【００３４】
図６は、図１のマスク処理部２３で設定されるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの第１の例を示す、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角を示す投影平面図である。図６において、ナビゲーション装置１０の現在位置を原点とし、Ｙ軸をナビゲーション装置１０の進行方向とし、Ｘ軸をナビゲーション装置１０の進行方向に対して直角の方向とする。図６の投影平面図は、各ＧＰＳ衛星を、ナビゲーション装置１０を含む地上平面に投影したときの各ＧＰＳ衛星の位置を、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位で表しており、さらに、図６の最大直径円を仰角０度としかつ原点を仰角９０度として各ＧＰＳ衛星の仰角を表している。ここで、Ｘ軸上で仰角０度である２つの位置（仰角０度の最大直径円上のＸ軸上の位置）から原点に向かう２つの方向でそれぞれ所定の２つの最大マスク仰角Ａｍａｘを設定し、相対方位をＸ軸からＹ軸に近づくように変化したときに、図６の第１象限において、マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの境界線を最大マスク仰角Ａｍａｘの位置から仰角０度の位置（最大直径円上の位置）まで例えば曲線で延在するように形成して、当該境界線と上記最大直径円とにより囲む領域をマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋとして設定する。また、図６の第２乃至４象限においても同様に、マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋを設定する。ここで、マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋは図６の投影平面図に示す形状に限らず、図７及び図８の各投影平面図に示すような、マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの第２の例及び第３の例に類似する他の形状であっても良い。図７及び図８の投影平面図では、上記境界線は、最大マスク仰角Ａｍａｘの位置から仰角０度の位置（最大直径円上の位置）まで直線（図７では、Ｘ軸に対して傾斜した直線であり、図８では、Ｘ軸に対して垂直な直線である。）で延在するように形成して、当該境界線と上記最大直径円とにより囲む領域をマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋとして設定している。
【００３５】
マスク処理部２３は、各ＧＰＳ衛星からの受信無線信号に基づいて、ナビゲーション装置１０の進行方向Ｙに対する各ＧＰＳ衛星の相対方位と、ナビゲーション装置１０に対する各ＧＰＳ衛星の仰角とを算出する。マスク処理部２３は、算出された相対方位に基づいてマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋから算出されるマスク仰角と、算出された各ＧＰＳ衛星の仰角とを比較して、各ＧＰＳ衛星の仰角がマスク仰角以下である場合、各ＧＰＳ衛星がマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋ内であると判断してそのＧＰＳ衛星を非測位モードに設定し（以下、マスクするという。）、各ＧＰＳ衛星の仰角がマスク仰角を越える場合、各ＧＰＳ衛星がマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋ外であると判断してそのＧＰＳ衛星を測位モードに設定する（以下、マスクしないという。）。図６において、複数の衛星５０及び５１が、各算出された相対方位及び仰角に基づいて模式的に表示され、複数の衛星５０はマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋ外であり、複数の衛星５１はマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋ内である。従って、マスク処理部２３は、複数の衛星５０をマスクせず、複数の衛星５１をマスクする。図６におけるマスクされない衛星５０の数は、図９に示す従来技術におけるマスク仰角範囲を示す投影平面図におけるマスクされない衛星５０の数よりも多い。
【００３６】
また、マスク処理部２３は、ナビゲーション装置１０の電源投入後所定時間が経過するまでの間は、上記最大マスク仰角Ａｍａｘを小さく（例えば５度）するよう変更することにより、マスクされない、即ち測位モードであるＧＰＳ衛星の数を増やして、初期状態における精度の低下を防止する。さらに、マスク処理部２３は、マッチング部３５によりナビゲーション装置１０の現在位置が特定されなかったときは、マッチングの精度が悪化しているとして、上記最大マスク仰角Ａｍａｘを小さく（例えば５度）するよう変更する。これにより、マスクされないＧＰＳ衛星の数を増やして、マッチング精度を向上する。またさらに、マスク処理部２３は、マッチング部３５を介して地図データベースメモリ３４からナビゲーション装置１０の現在位置に対応するマルチパス頻発領域情報を入力し、現在位置がビル街等のマルチパス頻発領域であるときは、マルチパスの影響を低減するために、上記最大マスク仰角Ａｍａｘを大きく（例えば１５〜３０度）するよう変更する（図３及び図４参照）。
【００３７】
位置及び速度算出器２２は、信号復調器２１によって復調され、マスク処理部２３を介して入力された受信無線信号に基づく各データを用いて、位置計算及び速度計算を実行して自車位置及び自車速度を算出する測位部である。信号復調器２１により取得されたＧＰＳ衛星の詳細な時刻情報は、ＧＰＳ衛星からアンテナまでの無線信号の伝搬時間だけ遅延することになるため、位置及び速度算出器２２は、ナビゲーション装置１０が無線信号を受信した瞬間の受信時刻と、信号復調器２１により取得されたＧＰＳ衛星の信号送信時刻との差分を算出し、その差分に光速をかけることで無線信号の伝搬距離を算出する。また、信号復調器２１により取得されたＧＰＳ衛星の詳細な軌道情報を用いて、上記ＧＰＳ衛星の信号送信時刻におけるＧＰＳ衛星の詳細な座標位置を算出する。位置及び速度算出器２２は、算出されたＧＰＳ衛星の詳細な座標位置を中心とし、算出された伝搬距離を半径とする以下の球の方程式を少なくとも３つである複数のＧＰＳ衛星について求め、その連立方程式を解くことにより、ナビゲーション装置１０のアンテナ１の位置を計算できる。以下の式（１）において、ＧＰＳ衛星ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ；Ｎは使用する衛星の数）の座標を（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）とし、ナビゲーション装置１０のアンテナ１の座標を（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）とし、ＧＰＳ衛星ｉからナビゲーション装置１０のアンテナ１までの伝搬距離をＬｉとする。なお、当該明細書において、数式がイメージ入力された墨付き括弧の数番号と、数式が文字入力された大括弧の数式番号とを混在して用いており、また、当該明細書での一連の数式番号として「式（１）」の形式を用いて数式番号を式の最後部に付与して（付与していない数式も存在する）用いることとする。
【００３８】
【数１】
【００３９】
また、ＧＰＳ衛星からは、Ｌ１帯の固定のキャリア周波数（１．５７５４２ＧＨｚ）で無線信号が放送されるが、ＧＰＳ衛星の移動とナビゲーション装置１０の移動による相対的な位置の変化（速度）により、実際に受信された無線信号のキャリア周波数には最大で±５０００Ｈｚ程度のドップラーシフト周波数が発生する。従って、位置及び速度算出器２２は、受信無線信号のキャリア周波数の測定値から、このドップラーシフト周波数を算出することで、ＧＰＳ衛星とナビゲーション装置１０間の相対速度を求めることができる。また、信号復調器２１によって取得されたＧＰＳ衛星の軌道情報からＧＰＳ衛星の正確な移動速度が算出され得る。位置及び速度算出器２２は、算出された相対速度から算出されたＧＰＳ衛星の移動速度を減算することで、ナビゲーション装置１０の各ＧＰＳ衛星方向の速度の大きさを算出する。従って、位置及び速度算出器２２は、以下に示す式（２）を、少なくとも３つである複数のＧＰＳ衛星について求め、その連立方程式を解くことにより、ナビゲーション装置１０のアンテナ１の速度を計算する。以下の式（２）において、ナビゲーション装置１０のアンテナ１の各座標方向速度を（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とし、ナビゲーション装置１０のアンテナ１からＧＰＳ衛星ｉを見た場合の各座標方向角度を（αｉ，βｉ，γｉ）とし、ドップラーシフト周波数から算出された相対速度をＶｄｏｐとし、ＧＰＳ衛星の軌道情報から算出されたアンテナ方向速度をＶｓｖとする。
【００４０】
【数２】
【００４１】
位置及び速度算出器２２は、上記位置計算及び速度計算において、マスク処理部２３から入力される各ＧＰＳ衛星のマスク情報、即ち、各ＧＰＳ衛星が測位モード及び非測位モードのいずれのモードに設定されているかに基づいて、各ＧＰＳ衛星からの受信無線信号を位置計算及び速度計算に利用するか否かを決定する（図５参照）。具体的には、位置及び速度算出器２２は、各ＧＰＳ衛星が測位モードに設定されているとき、そのＧＰＳ衛星からの受信無線信号を用いて位置計算及び速度計算を実行し、各ＧＰＳ衛星が非測位モードに設定されているとき、そのＧＰＳ衛星からの受信無線信号を位置計算及び速度計算に用いない。位置及び速度算出器２２は、以上のようにして算出された自車位置及び自車速度を、それぞれロケーション装置３のマッチング部３５及び速度ベクトル算出器３３に送信する。
【００４２】
ロケーション装置３は、地図データベースメモリ３４と、マッチング部３５と、速度ベクトル算出器３３と、ジャイロセンサ３１と、車速パルス発生器３２とを備えて構成される。地図データベースメモリ３４は、例えば日本国内における、少なくとも道路形状、及び、ビル街等のマルチパス頻発領域に関する情報を含む地図データを格納する。ジャイロセンサ３１は、振動センサ等を用いてコリオリの力を検出し、角速度を検出する。車速パルス発生器３２は、一般的にＡＢＳ（Anti Lock Brake System）等にも利用され、タイヤの回転等から、車両の速度に応じたパルス信号を出力する。このような自立センサを用いることで、トンネル内等においてＧＰＳ衛星からの無線信号が受信できない場合でも、自立センサの出力値の変化から位置を求めることができる。なお、図１において、自立センサとしてジャイロセンサ３１及び車速パルス発生器３２のみ図示しているが、それ以外にも２軸又は３軸の加速度センサや地磁気センサ等を備えていてもよい。
【００４３】
速度ベクトル算出器３３は、基準となる初期方位と、ジャイロセンサ３１から算出される角速度を積分することにより算出される車両の相対角度とに基づいて、車両の絶対方位を算出し、さらに、車速パルス発生器３２によって求められた車両の速度と、算出された車両の絶対方位とに基づいて、車両の速度ベクトルを算出して出力する。初期方位については、位置及び速度計算器２２で算出された自車速度の変化、及び、マッチング部３５を介して読み出した地図データベースメモリ３４内の地図情報等から推定する。これらの自立センサを用いることにより、トンネル等で一時的にＧＰＳ衛星からの信号が受信できない場合でも、速度ベクトルの変化から位置を決定することができるが、一般に、ジャイロセンサ３１及び車速パルス発生器３２は誤差を含んでいるため、長時間の間に誤差が蓄積されて大きな位置誤差になる可能性がある。このような理由から、速度ベクトル算出器３３は、ジャイロセンサ３１と、車速パルス発生器３２とを定期的に補正する。具体的には、速度ベクトル算出器３３は、位置及び速度算出器２２で算出された自車速度の方位変化から求めた角度と、ジャイロセンサ３１の出力値を積分した角度とを比較して、ジャイロセンサ３１の感度特性を補正する。また、速度ベクトル算出器３３は、単位時間当たりの車速パルス数を計測し、位置及び速度算出器２２で算出された自車速度と比較して、車速パルス発生器３２の１パルス当たりの距離変換係数を補正する。
【００４４】
マッチング部３５は、位置及び速度算出器２２により算出された自車位置の誤差を補償するために、地図データベースメモリ３４に格納されている地図データに含まれる道路形状、速度ベクトル算出器３３により求められた速度ベクトルを積分することで求められる相対位置、及び、位置及び速度算出器２２により算出された自車位置を用いて総合的にマッチング処理を行い、現在位置を地図データ上で特定し、その現在位置に関する情報をディスプレイ４に出力する。このとき、マッチング部３５は、上記マッチング処理においてナビゲーション装置１０の現在位置が特定されたか否かを判定し、この判定結果を含むマッチング結果をマスク処理部２３に出力する。ディスプレイ５は、マッチング部４で決定されたナビゲーション装置の現在位置を地図上に表示する。
【００４５】
なお、以上説明したマスク処理部２３、位置及び速度算出器２２、速度ベクトル算出器３３及びマッチング部３５における各処理は、１つのコンピュータが上述の各処理を含むプログラムを実行することにより実行される。
【００４６】
図３は、図１のマスク処理部２３で実行されるマスク処理を示すフローチャートである。
【００４７】
図３のステップＳ１において、マスク処理部２３は、信号復調器２１によって復調された受信信号が入力されたか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ２に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１に戻って処理を繰り返す。ステップＳ２において、入力した受信信号をＧＰＳ衛星毎に各チャンネルに割り当てる。前述のように、ＧＰＳ受信装置２は、１２チャンネルの受信回路を備え、最大１２個のＧＰＳ衛星から受信した無線信号を同時に処理できる。ＧＰＳ衛星からの無線信号は、ＰＲＮ符号を用いた逆拡散処理を行い、一定レベル以上の信号が検出された場合、衛星からの航法メッセージのデータエッジを検出した場合、航法メッセージのプリアンブルパターンを検出した場合に受信したと判断される。但し、ＧＰＳ衛星の詳細な軌道情報を保持していない場合については、測位処理に利用できないため、受信したと判断しない。ステップＳ３において、マスク範囲設定処理（図４参照）を実行する。ステップＳ４において、チャンネル数Ｎを１に初期化する。ステップＳ５において、速度ベクトル算出器３３から入力された速度ベクトルから車両の進行方向を算出し、上記復調された受信信号に含まれるＧＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、算出された車両の進行方向に対する、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星の相対方位を算出する。ステップＳ６において、上記復調された受信信号に含まれるＧＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星の仰角を算出する。ステップＳ７において、算出された相対方位及び仰角に基づいて、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星がステップＳ３のマスク範囲設定処理で設定されたマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋ内か否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ９に進む。ステップＳ８において、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星を非測位モードに設定する。ステップＳ９において、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星を測位モードに設定する。ステップＳ１０において、チャンネル数Ｎを１だけ増やす。ステップＳ１１において、チャンネル数Ｎが、ＧＰＳ衛星が割り当てられたチャンネルの数より大きいか否かを判定し、ＹＥＳのときは処理を終了する一方、ＮＯのときはステップＳ５に戻って処理を繰り返す。
【００４８】
図４は、図３のステップＳ３のマスク範囲設定処理を詳述するフローチャートである。図４に示すマスク範囲設定処理において、速度ベクトル算出器３３によって算出された速度ベクトルの大きさ（速度）を所定の第１のしきい値速度Ｓ（ｋｍ／ｈ）（例えば３０ｋｍ／ｈ）及び所定の第２のしきい値速度Ｔ（ｋｍ／ｈ）（例えば１０ｋｍ／ｈ）と比較することによって、マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの最大マスク仰角Ａｍａｘを変更する。第１のしきい値速度Ｓ（ｋｍ／ｈ）及び第２のしきい値速度Ｔ（ｋｍ／ｈ）は、以下の式（３）を満たすように設定され、最大マスク仰角Ａｍａｘは、以下の式（４）を満たす所定の仰角値ａ，ｂ，ｃのいずれか１つから図４を参照して後述するように選択される。
【００４９】
［数１］
Ｓ＞Ｔ （３）
［数２］
ａ＜ｂ＜ｃ （４）
【００５０】
図４のステップＳ２１において、電源投入後Ｍ分（例えば５分）以上経過したか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ２２に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２２において、マッチング部３５によってナビゲーション装置１０を搭載した車両の現在位置が特定されたか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ２３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２３において、特定された車両の現在位置がビル街等のマルチパス頻発領域であるか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ２４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２４において、速度ベクトル算出器３３によって算出された速度ベクトルの大きさ（速度）が所定の第１のしきい値速度Ｓｋｍ／ｈ（例えば３０ｋｍ／ｈ）を越えるか否かを判定し、ＮＯのときはステップＳ２５に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２５において、速度ベクトル算出器３３によって算出された速度ベクトルの大きさ（速度）が所定の第２のしきい値速度Ｔｋｍ／ｈ（例えば１０ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判定し、ＮＯのときはステップＳ２７に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ２８に進む。ステップＳ２６において、最大マスク仰角Ａｍａｘを所定の仰角値ａ（度）（例えば５度）に設定する。ステップＳ２７において、最大マスク仰角Ａｍａｘを所定の仰角値ｂ（度）（例えば１５度）に設定する。ステップＳ２８において、最大マスク仰角Ａｍａｘを所定の仰角値ｃ（度）（例えば３０度）に設定する。ステップＳ２９において、最大マスク仰角をＡｍａｘとするマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋを設定した後、図３の元のルーチンに戻る。
【００５１】
電源投入直後の初期状態においては、速度ベクトル３５において算出される速度ベクトルが正確に特定されていないため、測位計算の精度が低下する。上記マスク処理によれば、ナビゲーション装置１０の電源投入後所定時間Ｍ分（例えば５分）が経過するまでの間は、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更することによって、マスクされない（測位モードである）ＧＰＳ衛星の数を増やして、初期状態における精度の低下を防止する。また、車両の現在位置がビル街等のマルチパス頻発領域である場合は、マルチパス波の影響を受ける可能性が高いので、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更することにより、マルチパス波の影響を低減する。さらに、マルチパス等の反射波は、車両の移動速度が遅い場合に継続して発生するため、その影響が大きく、車両が高速で移動している場合は、反射波を受信したとしても車両の移動により受信環境がすばやく変化するため、その影響が小さい。したがって、車両の移動速度が小さいときは、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更することにより、特にマルチパス波の影響を受けやすい停車時や低速移動中において、マルチパス波による影響を低減する。
【００５２】
図５は、図１の位置及び速度算出器２２で実行される位置及び速度算出処理を示すフローチャートである。
【００５３】
図５のステップＳ３１において、図３に示したマスク処理をマスク処理部２３に実行させる。ステップＳ３２において、チャンネル数Ｎを１に初期化し、測位モードであるＧＰＳ衛星の数Ｍを１に初期化する。ステップＳ３３において、チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星が測位モードであるか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ３４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３６に進む。チャンネルＮに割り当てられたＧＰＳ衛星からの受信信号に基づいて、ＧＰＳ衛星の信号送信時刻及び軌道、並びに、そのＧＰＳ衛星からの信号の伝搬距離を算出する。ステップＳ３５において、測位モードであるＧＰＳ衛星の数Ｍを１だけ増やす。ステップＳ３６において、チャンネル数Ｎを１だけ増やす。ステップＳ３７において、チャンネル数ＮがＧＰＳ衛星が割り当てられたチャンネルの数を超えるか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ３８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３３に戻って処理を繰り返す。ステップＳ３８において、測位モードであるＧＰＳ衛星の数Ｍが３以上であるか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ３９に進む一方、ＮＯのときは処理を終了する。ステップＳ３９において、測位モードに設定された各ＧＰＳ衛星の算出された信号送信時刻、軌道、信号の伝搬距離に基づいて、位置計算及び速度計算を実行して自車位置及び自車速度を算出した後、処理を終了する。
【００５４】
なお、本実施形態において、米国が運用するＧＰＳ衛星からの無線信号を受信する場合について説明した。しかし、本発明はこの構成に限らず、ロシアが運用するＧＬＯＮＡＳＳ(Global Navigation Satellite System)や欧州が計画しているガリレオ（Galileo）システム等のＧＰＳ以外の衛星測位システムにおいて適用してもよい。
【００５５】
以上詳述したように、本発明に係るナビゲーション装置１０によれば、受信した無線信号に基づいて、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位と、ナビゲーション装置１０に対する各ＧＰＳ衛星の仰角とを算出し、算出された各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角に基づいて、当該各ＧＰＳ衛星を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理部２３を備えるので、マルチパスの影響を低減するとともに、ＧＰＳ衛星の衛星配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００５６】
また、上記マスク処理部２３は、ナビゲーション装置１０の進行方向に対して直角の方向の位置において所定の最大マスク仰角Ａｍａｘとなるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋを設定し、各ＧＰＳ衛星が当該設定されたマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋにあるか否かを判断し、当該マスク仰角範囲Ｒｍａｓｋにあるとき当該各ＧＰＳ衛星を測位算出に使用しないようにマスクするので、マルチパスの影響を低減するとともに、ＧＰＳ衛星の衛星配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００５７】
さらに、ナビゲーション装置１０の移動速度がしきい値速度以下であると判定されたとき、上記マスク処理部２３は、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更するので、特にマルチパスの影響を受けやすい停車時や低速移動中において、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００５８】
またさらに、マッチング部３５により現在位置が地図データ上で特定されなかったときは、上記マスク処理部２３は、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更し、マスクされない測位システムの各ＧＰＳ衛星の数を増加させるので、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００５９】
また、現在位置がマルチパス頻発領域であると判定されたときは、上記マスク処理部２３は、最大マスク仰角Ａｍａｘを大きくするように変更するので、特にマルチパスの影響を受けやすい環境において、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【００６０】
さらに、電源投入後所定時間が経過するまでの間、上記マスク処理部２３は、最大マスク仰角Ａｍａｘを小さくするように変更するので、初期状態等において精度が低下することを防止し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係るナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムは、受信した無線信号に基づいて、ナビゲーション装置の進行方向に対する各送信局の相対方位と、ナビゲーション装置に対する各送信局の仰角とを算出し、算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理手段を備えるので、マルチパスの影響を低減するとともに、各送信局の配置の偏りによる測位計算の精度の低下を低減し、従来技術に比較して高精度で測位計算を行うことができる。本発明に係るナビゲーション装置及び、その方法、並びにそのプログラムは、例えばＧＰＳ衛星測位システムを利用した車載用ナビゲーション装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係るナビゲーション装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、ＧＰＳ衛星ＳＡから直接波信号を受信し、ＧＰＳ衛星ＳＢからマルチパス合成信号を受信する一般的なマルチパス環境を説明するための平面図であり、（ｂ）は、上記マルチパス環境を説明するための正面図である。
【図３】図１のマスク処理部２３において実行されるマスク処理を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ３におけるマスク範囲設定処理を詳述するフローチャートである。
【図５】図１の位置及び速度算出器２２において実行される位置及び速度算出処理を示すフローチャートである。
【図６】図１のマスク処理部２３で設定されるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの第１の例を示す、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角を示す投影平面図である。
【図７】図１のマスク処理部２３で設定されるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの第２の例を示す、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角を示す投影平面図である。
【図８】図１のマスク処理部２３で設定されるマスク仰角範囲Ｒｍａｓｋの第３の例を示す、ナビゲーション装置１０の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角を示す投影平面図である。
【図９】従来技術におけるマスク仰角範囲を示す、ナビゲーション装置の進行方向に対する各ＧＰＳ衛星の相対方位及び仰角を示す投影平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…アンテナ、
２…ＧＰＳ受信装置、
３…ロケーション装置、
４…ディスプレイ、
１０…ナビゲーション装置、
２１…信号復調器、
２２…位置及び速度算出器、
２３…マスク処理部、
３１…ジャイロセンサ、
３２…車速パルス発生器、
３３…速度ベクトル算出器、
３４…地図データベースメモリ、
３５…マッチング部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の測位システムの各送信局からの無線信号を受信して現在位置を測位するナビゲーション装置において、
少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理手段と、
前記マスク処理手段によりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位手段と、
所定の地図データと、前記算出された速度ベクトルと、前記算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチング手段とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記マスク処理手段は、前記ナビゲーション装置の進行方向に対して直角の方向の位置において所定の最大マスク仰角となるマスク仰角範囲を設定し、上記各送信局が当該設定されたマスク仰角範囲にあるか否かを判断し、当該マスク仰角範囲にあるとき当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクすることを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
前記マスク処理手段は、ナビゲーション装置の移動速度が所定のしきい値速度を越えるか否かを判定し、移動速度が前記しきい値速度を越えると判定されたとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更し、移動速度が前記しきい値速度以下であると判定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更することを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
前記マッチング手段は、前記現在位置が前記地図データ上で特定されたか否かを判定し、
前記マスク処理手段は、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データ上で特定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データ上で特定されなかったとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
前記地図データはマルチパス頻発領域に関する情報を含み、
前記マッチング手段は、前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域であるか否かを判定し、
前記マスク処理手段は、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域であると判定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域でないと判定されたとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
前記マスク処理手段は、電源投入後所定時間が経過したか否かを判定し、電源投入後所定時間が経過したとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、電源投入後所定時間が経過していないとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
所定の測位システムの各送信局からの無線信号を受信して現在位置を測位するナビゲーション装置のためのナビゲーション方法であって、
少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出ステップと、
前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理ステップと、
前記マスク処理ステップによりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位ステップと、
所定の地図データと、前記速度ベクトル算出ステップにより算出された速度ベクトルと、前記測位ステップにより算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチングステップとを含むことを特徴とするナビゲーション方法。
【請求項８】
コンピュータによって実行され、衛星測位システムからの受信無線信号を用いて、現在位置を地図上に表示するナビゲーション装置のためのナビゲーションプログラムであって、
少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出ステップと、
前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理ステップと、
前記マスク処理ステップによりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位ステップと、
所定の地図データと、前記速度ベクトル算出ステップにより算出された速度ベクトルと、前記測位ステップにより算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチングステップとを含むことを特徴とするナビゲーションプログラム。
【請求項１】
所定の測位システムの各送信局からの無線信号を受信して現在位置を測位するナビゲーション装置において、
少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理手段と、
前記マスク処理手段によりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位手段と、
所定の地図データと、前記算出された速度ベクトルと、前記算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチング手段とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記マスク処理手段は、前記ナビゲーション装置の進行方向に対して直角の方向の位置において所定の最大マスク仰角となるマスク仰角範囲を設定し、上記各送信局が当該設定されたマスク仰角範囲にあるか否かを判断し、当該マスク仰角範囲にあるとき当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクすることを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
前記マスク処理手段は、ナビゲーション装置の移動速度が所定のしきい値速度を越えるか否かを判定し、移動速度が前記しきい値速度を越えると判定されたとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更し、移動速度が前記しきい値速度以下であると判定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更することを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
前記マッチング手段は、前記現在位置が前記地図データ上で特定されたか否かを判定し、
前記マスク処理手段は、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データ上で特定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データ上で特定されなかったとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
前記地図データはマルチパス頻発領域に関する情報を含み、
前記マッチング手段は、前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域であるか否かを判定し、
前記マスク処理手段は、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域であると判定されたとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、前記マッチング手段により前記現在位置が前記地図データのマルチパス頻発領域でないと判定されたとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
前記マスク処理手段は、電源投入後所定時間が経過したか否かを判定し、電源投入後所定時間が経過したとき、前記最大マスク仰角を大きくするように変更し、電源投入後所定時間が経過していないとき、前記最大マスク仰角を小さくするように変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
所定の測位システムの各送信局からの無線信号を受信して現在位置を測位するナビゲーション装置のためのナビゲーション方法であって、
少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出ステップと、
前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理ステップと、
前記マスク処理ステップによりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位ステップと、
所定の地図データと、前記速度ベクトル算出ステップにより算出された速度ベクトルと、前記測位ステップにより算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチングステップとを含むことを特徴とするナビゲーション方法。
【請求項８】
コンピュータによって実行され、衛星測位システムからの受信無線信号を用いて、現在位置を地図上に表示するナビゲーション装置のためのナビゲーションプログラムであって、
少なくとも１つの自立センサからの信号に基づいて、速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出ステップと、
前記受信した無線信号に基づいて、前記ナビゲーション装置の進行方向に対する前記各送信局の相対方位と、前記ナビゲーション装置に対する前記各送信局の仰角とを算出し、前記算出された各送信局の相対方位及び仰角に基づいて、当該各送信局を測位算出に使用しないようにマスクするマスク処理ステップと、
前記マスク処理ステップによりマスクされない前記各送信局から受信した無線信号に基づいて、自車位置を算出する測位ステップと、
所定の地図データと、前記速度ベクトル算出ステップにより算出された速度ベクトルと、前記測位ステップにより算出された自車位置とに基づいて、正確な現在位置を特定するようにマッチング処理を実行して現在位置を出力するマッチングステップとを含むことを特徴とするナビゲーションプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−５１５７３（Ｐ２００８−５１５７３Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２６０９４（Ｐ２００６−２２６０９４）
【出願日】平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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