マルチパス検出装置、測位装置、姿勢方位標定装置、マルチパス検出方法およびマルチパス検出プログラム
【課題】マルチパスの影響が無い搬送波の観測情報に基づいて高精度に位置および姿勢角を標定することを目的とする。
【解決手段】位相差算出部１３０は各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナ９５１との距離を搬送波の数で示す各搬送波位相に基づいて各ＧＰＳ衛星からの搬送波についてＧＰＳアンテナ９５１間の搬送波位相の一重差または二重差を算出する。ＬＯＳベクトル算出部１４０は航法メッセージと単独測位結果とに基づいて各ＧＰＳ衛星に対するＬＯＳベクトルを算出する。基線長算出部１５０は搬送波位相の一重差または二重差とＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ９５１間の基線長を算出する。マルチパス判定部１６０は算出した観測基線長を既知基線長と比較して観測基線長の算出に用いられた各搬送波にマルチパス波が含まれているか判定する。位置姿勢方位標定部１２０はマルチパス波でない搬送波の観測情報に基づいて位置姿勢を標定する。
【解決手段】位相差算出部１３０は各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナ９５１との距離を搬送波の数で示す各搬送波位相に基づいて各ＧＰＳ衛星からの搬送波についてＧＰＳアンテナ９５１間の搬送波位相の一重差または二重差を算出する。ＬＯＳベクトル算出部１４０は航法メッセージと単独測位結果とに基づいて各ＧＰＳ衛星に対するＬＯＳベクトルを算出する。基線長算出部１５０は搬送波位相の一重差または二重差とＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ９５１間の基線長を算出する。マルチパス判定部１６０は算出した観測基線長を既知基線長と比較して観測基線長の算出に用いられた各搬送波にマルチパス波が含まれているか判定する。位置姿勢方位標定部１２０はマルチパス波でない搬送波の観測情報に基づいて位置姿勢を標定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を用いたマルチパス検出装置、マルチパス検出方法、マルチパス検出プログラムおよびマルチパス除去機能のついた測位装置／姿勢方位標定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳは、アンテナに到達した衛星からの測位信号（搬送波、電波）の伝播時間を計測してアンテナの衛星からの距離を観測し、また測位信号が示す航法メッセージより衛星の位置を計算し、これらの情報を元に三角測量の原理でアンテナの位置を測位するシステムである。ＧＰＳにおいて、衛星からの測位信号が直接ではなく、建物等に反射した後にアンテナに到達する事象であるマルチパスは、測位信号の伝播時間に遅延を起こすため、測位精度劣化の大きな原因の一つとなる。
マルチパスを抑制する方法として、グランドプレーン、チョークリングや電波吸収体の設置、アンテナ及び相関器の工夫などがある。しかし、１つの手段だけでマルチパスを完全に検出することは難しく、可能な限りの対策を施すことが理想的である。
また、ＧＰＳは姿勢決定に用いることもでき、この場合は必ず複数のアンテナが必要になる。
【特許文献１】特開平１１−９４５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、例えば、マルチパスの影響が無い搬送波の観測情報に基づいて高精度に位置および姿勢角を標定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のマルチパス検出装置は、複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナがＧＰＳアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各ＧＰＳ衛星から送信され各ＧＰＳアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置であり、各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて算出する位相差算出部と、前記位相差算出部が算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてＣＰＵを用いて算出する基線長算出部と、予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と前記基線長算出部が算出した観測基線長とをＣＰＵを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、例えば、マルチパスの影響が無い搬送波を特定することができるため、マルチパスの影響が無い搬送波の観測情報に基づいて高精度に位置および姿勢角を標定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における位置姿勢標定システム１００の構成の概要図である。
位置姿勢標定システム１００は図１に示すようなプラットフォーム９５４が固定して設置された移動体（例えば、車両）の位置（例えば、３次元座標）および姿勢角（例えば、ロール［回転角］、ピッチ［仰角］、ヨー［方位角］の３軸方向の角度）を標定するシステムである。
プラットフォーム９５４には複数のＧＰＳアンテナ９５１と３軸方向の角速度を計測するジャイロ９５３とが固定して配置されている。つまり、複数のＧＰＳアンテナ９５１間の相対位置関係は拘束されており、変化しない。
【０００７】
位置姿勢標定システム１００は、相対位置関係が拘束されることにより移動体が移動しても固定であるＧＰＳアンテナ９５１間の基線ベクトルの長さ（以下、基線長とする）との関係に基づいて、ＧＰＳ衛星からＧＰＳアンテナ９５１に到達した測位信号の搬送波がマルチパス波であるか否かを判定する。そして、位置姿勢標定システム１００はマルチパス波でないと判定した搬送波についてＧＰＳ受信機９５２で得られたＧＰＳ観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角を標定する。
【０００８】
ここで、基線ベクトルとは、２点間の距離と方向とを示すベクトルであり、例えば、図１における主局から従局（１）へのベクトルや主局から従局（２）へのベクトルのことである。
また、マルチパス波とはＧＰＳ衛星から発信された搬送波が、直接ではなく、建物等の地物に反射した後にＧＰＳアンテナ９５１に到達したものであり、ＧＰＳ衛星からＧＰＳアンテナ９５１までのマルチパス波の伝搬時間には遅延時間が含まれるため、マルチパス波の伝搬時間に基づいて算出される測位結果には大きな誤差が含まれる。そこで、位置姿勢標定装置１０１はマルチパス波の判定を行い、マルチパス波以外の搬送波の観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角を標定する。以下、地物で反射したマルチパス波でない搬送波であり、ＧＰＳ衛星からＧＰＳアンテナ９５１に直接到達した搬送波を直接波とする。
【０００９】
また、複数のＧＰＳアンテナ９５１間の相対位置関係が保てるのであれば、必ずしも図１に示すようにプラットフォーム９５４を設ける必要はない。
【００１０】
さらに、図１に示す位置姿勢標定システム１００は、ＧＰＳアンテナ９５１およびＧＰＳ受信機９５２をプラットフォーム９５４に３台備えているが、備える台数は２台でも４台以上でも構わない。
例えば、３台のＧＰＳ受信機９５２のうち最低２台がＧＰＳアンテナ９５１を介してＧＰＳ衛星から搬送波を受信できれば、位置姿勢標定装置１０１はマルチパス波の判定が行え、移動体の３次元座標を特定することができる。また、２台のＧＰＳアンテナ９５１に到達した搬送波の観測情報に基づいて１つの基線ベクトルが定まり、１つの基線ベクトルに基づいて基線ベクトルに対応する移動体の方位角および仰角が定める。また、もう１台のＧＰＳアンテナ９５１に到達した搬送波の観測情報に基づいて基線ベクトルがもう１つ定まり、２つの基線ベクトルにより移動体の回転角が定まる。
【００１１】
図２は、実施の形態１における位置姿勢標定システム１００のハードウェア構成図である。
位置姿勢標定システム１００は、複数のＧＰＳアンテナ９５１と各ＧＰＳアンテナ９５１に接続するＧＰＳ受信機９５２と、３軸方向（ロール角［回転角］、ピッチ角［仰角］、ヨー角［方位角］）の角速度を測定するジャイロ９５３と、位置姿勢標定装置１０１とを備える。
ジャイロ９５３は３軸方向（ロール角、ピッチ角、ヨー角）の角速度（アンギュラーレートともいう）を測定して出力する。
各ＧＰＳ受信機９５２は、それぞれが接続するＧＰＳアンテナ９５１にＧＰＳ衛星から到達した測位信号（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５など）の搬送波について、搬送波の位相情報、搬送波で伝搬された測位信号が示す航法メッセージ（衛星軌道情報）、搬送波の伝播時間に基づいて算出したＧＰＳアンテナ９５１とＧＰＳ衛星との距離（擬似距離）、擬似距離に基づいて算出したＧＰＳアンテナ９５１の位置（単独測位結果）などをＧＰＳ観測情報として出力する。
【００１２】
ＧＰＳ受信機９５２がＧＰＳ観測情報として出力する搬送波の位相情報は、これに含まれる整数値バイアスが何らかの方法で取り除かれれば、搬送波の伝搬時間に相当する搬送波の数を示し、搬送波の伝搬距離を表す。位相情報が示す搬送波の数は“整数”部分と“小数”部分とで表され、“小数”部分はＧＰＳアンテナ９５１に到達時の搬送波の位相に相当する。
以下、位相情報が示す搬送波の“整数”部分を“搬送波数”とし、位相情報が示す搬送波の“小数”部分を“位相”とし、位相情報が示す搬送波の数（“整数”＋“小数”）を“搬送波位相”とする。
【００１３】
位置姿勢標定装置１０１は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）を備えている。ＣＰＵ９１１はＲＡＭ、ＲＯＭ、磁気ディスク装置などの記憶機器で構成される記憶装置９２０とバスを介して接続する。
記憶装置９２０には、オペレーティングシステム（ＯＳ）９２１、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３は、ＣＰＵ９１１やＯＳ９２１により実行される。
上記プログラム群９２３には、実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には各種データが記憶され、実施の形態の説明において、「〜情報」として説明するデータ、「〜部」として説明する機能を実行した際の判定結果・演算結果を示すデータ、「〜部」として説明する機能を実行するプログラム間で受け渡しするデータなどが「〜ファイル」として記憶されている。例えば、ＧＰＳ受信機９５２から取得したＧＰＳの観測情報、搬送波についてのマルチパス波か否かの判定結果、標定した移動体の位置・姿勢角などの情報が「〜ファイル」として記憶される。
また、実施の形態の説明において、フローチャートや構成図の矢印の部分は主としてデータの入出力を示し、そのデータの入出力のためにデータは、記憶装置９２０、あるいは、信号線やその他の伝送媒体により伝送される。
また、実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、ＲＯＭに記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、ハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
【００１４】
図３は、実施の形態１における位置姿勢標定装置１０１の機能構成図である。
実施の形態１における位置姿勢標定システム１００が備える位置姿勢標定装置１０１の機能構成について、図３に基づいて以下に説明する。
【００１５】
図３において、位置姿勢標定装置１０１（マルチパス検出装置、測位装置、姿勢方位標定装置）は、観測された搬送波についてマルチパス波であるか否かをＣＰＵを用いて検出するマルチパス検出部１１０とマルチパス波でない搬送波の観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角をＣＰＵを用いて標定する位置姿勢方位標定部１２０（測位部、姿勢標定部）と移動体の位置および姿勢角、ＧＰＳ受信機９５２のＧＰＳ観測情報、ジャイロ９５３の計測値（レート）、後述するＧＰＳアンテナ９５１間の既知基線長など、位置姿勢標定装置１０１の標定結果や標定に使用する各情報を記憶する標定記憶部１９０とを備える。
【００１６】
また、マルチパス検出部１１０は位相差算出部１３０、ＬＯＳベクトル算出部１４０、基線長算出部１５０およびマルチパス判定部１６０を備える。
【００１７】
位相差算出部１３０は、各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との同一時刻の搬送波位相の差（後述する搬送波位相の一重差または二重差）をＣＰＵを用いて算出する。
【００１８】
ＬＯＳベクトル算出部１４０は、搬送波で伝搬された各ＧＰＳ衛星の位置を示す航法メッセージと搬送波に基づいて測位された当該ＧＰＳアンテナの位置を示す測位情報とを入力し、入力した航法メッセージが示す各ＧＰＳ衛星の位置と入力した測位情報が示す各ＧＰＳアンテナの位置とに基づいて当該ＧＰＳアンテナから当該ＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルをＣＰＵを用いて算出する。
【００１９】
基線長算出部１５０は、位相差算出部１３０が算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてＣＰＵを用いて算出する。
【００２０】
マルチパス判定部１６０は、予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と基線長算出部１５０が算出した観測基線長とをＣＰＵを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定する。
【００２１】
図４は、実施の形態１における位置姿勢標定方法を示すフローチャートである。
実施の形態１における位置姿勢標定システム１００の位置姿勢標定方法（マルチパス検出方法、測位方法、姿勢方位標定方法の一例）について、図４に基づいて以下に説明する。
【００２２】
＜Ｓ１１０：ＧＰＳ観測処理＞
まず、各ＧＰＳ受信機９５２は接続するＧＰＳアンテナ９５１に到達したＧＰＳ衛星からの測位信号の搬送波を受信し、受信した測位信号の搬送波についてＧＰＳ観測情報を出力する。
ＧＰＳ観測情報には、例えば、搬送波の位相情報（搬送波位相）、搬送波で伝搬された測位信号が示す航法メッセージ（衛星軌道情報）、搬送波の伝播時間に基づくＧＰＳアンテナ９５１とＧＰＳ衛星との距離（擬似距離）、擬似距離に基づくＧＰＳアンテナ９５１の位置（単独測位結果）などが含まれる。
【００２３】
＜Ｓ１２０：マルチパス検出処理＞
次に、位置姿勢標定装置１０１のマルチパス検出部１１０はＧＰＳ観測情報に基づいてＧＰＳアンテナ９５１間における同じＧＰＳ衛星からの搬送波の搬送波位相の差（距離の一重差、二重差）をＣＰＵを用いて算出し、算出した搬送波位相の差と固定長であるＧＰＳアンテナ９５１間の既知基線長とに基づいてマルチパス波である搬送波をＣＰＵを用いて検出する。
例えば、マルチパス検出部１１０は搬送波位相の差と当該搬送波を受信したＧＰＳアンテナ９５１から当該搬送波を発信したＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ９５１間の基線長を観測基線長として算出し、観測基線長と既知基線長とを比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に観測基線長の算出に用いた搬送波をマルチパス波と判定する。
また例えば、マルチパス検出部１１０は既知基線長とジャイロ９５３の計測値に基づく移動体の姿勢角とＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ９５１間における同じＧＰＳ衛星との距離差を推定距離差として算出し、搬送波位相の差が示す観測距離差が推定距離差と所定の閾値以上異なる場合に観測距離差に対応する搬送波はマルチパス波であると判定する。
マルチパス検出処理（Ｓ１２０）の詳細については後述する。
【００２４】
＜Ｓ１３０：位置姿勢方位標定処理＞
そして、位置姿勢標定装置１０１の位置姿勢方位標定部１２０はマルチパス波でない搬送波のＧＰＳ観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角を標定する。
例えば、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス波であると判定した搬送波が無い場合に、ＧＰＳ観測情報に含まれる単独測位結果を移動体の位置とする。
また例えば、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス波でないと判定した４つ以上の搬送波についての擬似距離または搬送波位相に基づいて移動体の位置を測位する。
また例えば、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス波でないと判定した搬送波の搬送波位相に基づいてＧＰＳ受信機９５２間の基線ベクトルを２つ算出し、算出した２つの基線ベクトルに基づいて移動体の姿勢角を算出する。
また例えば、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス波でないと判定した搬送波の擬似距離または搬送波位相とデッドレコニングで算出した移動体の位置および航法メッセージが示すＧＰＳ衛星の位置に基づく移動体−ＧＰＳ衛星間の距離との差（擬似距離残差）に基づいてカルマンフィルタ処理によりデッドレコニングで算出した移動体の位置および姿勢角の誤差を推定し、デッドレコニングで算出した移動体の位置および姿勢角を推定誤差に基づいて補正して移動体の位置および姿勢角を標定する。
位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の詳細については後述する。
【００２５】
図５は、実施の形態１におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャートである。
実施の形態１における位置姿勢標定装置１０１のマルチパス検出部１１０が実行するマルチパス検出処理（Ｓ１２０）について、図５に基づいて以下に説明する。
マルチパス検出部１１０の各部は図５に基づいて説明する以下の各処理をＣＰＵを用いて実行する。
【００２６】
＜Ｓ２１０：位相差算出処理＞
まず、位相差算出部１３０はＧＰＳ受信機９５２が出力したＧＰＳ観測情報に含まれる搬送波の位相情報（搬送波位相）を入力し、入力した搬送波の位相情報が示す搬送波位相に基づいてＧＰＳアンテナ９５１間における搬送波位相の差（距離の一重差、二重差）を算出する。
【００２７】
位相差算出処理（Ｓ２１０）において、位相差算出部１３０は、各ＧＰＳ受信機９５２が同じ時刻情報に基づいて動作する場合には搬送波位相の一重差を算出し、各ＧＰＳ受信機９５２が異なる時刻情報に基づいて動作する場合には搬送波位相の二重差を算出する。
ここで、１機の同じＧＰＳ衛星に対する２台のＧＰＳ受信機９５２の観測値（１機の同じＧＰＳ衛星から２台のＧＰＳアンテナ９５１のそれぞれに到達した搬送波についての観測値）の差をＧＰＳ受信機９５２間の一重差といい、搬送波位相の一重差とは１機の同じＧＰＳ衛星から発信され２台のＧＰＳ受信機９５２のそれぞれで観測された搬送波位相の差のことである。
また、２つの一重差の差を二重差といい、搬送波位相の二重差は異なるＧＰＳ衛星に対して得られた搬送波位相の一重差同士の差のことである。
【００２８】
例えば、図６において、ａ点、ｂ点に位置する２つのＧＰＳアンテナ９５１を介して同じ時刻情報に基づいてＧＰＳ観測がなされる場合、位相差算出部１３０はＧＰＳ衛星ｉから発信された搬送波について、ａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１を介して観測された搬送波位相とｂ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１を介して観測された搬送波位相との差を搬送波位相の一重差として算出する。
図６において、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波についてのａ点とｂ点とにおける搬送波位相の一重差は、ａ点で観測された搬送波位相が示すＧＰＳ衛星ｉとａ点との距離ρａｉと、ｂ点で観測された搬送波位相が示すＧＰＳ衛星ｉとｂ点との距離ρｂｉとの差として以下の式１で表される。
【００２９】
【数１】
【００３０】
同様にして、位相差算出部１３０は２つのＧＰＳアンテナ９５１において搬送波が観測された全てのＧＰＳ衛星について搬送波位相の一重差を算出する。例えば、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波、ＧＰＳ衛星ｊからの搬送波およびＧＰＳ衛星ｋからの搬送波が２つのＧＰＳアンテナ９５１の双方を介して観測されている場合、位相差算出部１３０はＧＰＳ衛星ｉとＧＰＳ衛星ｊとＧＰＳ衛星ｋとのそれぞれについて搬送波位相の一重差を算出する。
【００３１】
また例えば、図６において、ａ点、ｂ点に位置する２つのＧＰＳアンテナ９５１を介して異なる時刻情報に基づいてＧＰＳ観測がなされる場合、位相差算出部１３０はＧＰＳ衛星ｉから発信された搬送波についてａ点とｂ点とにおける搬送波位相の一重差を算出すると共に、ＧＰＳ衛星ｊから発信された搬送波についてａ点とｂ点とにおける搬送波位相の一重差を算出し、算出した２つの搬送波位相の一重差の差を搬送波位相の二重差として算出する。
図６において、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波とについてのａ点とｂ点とにおける搬送波位相の二重差は、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波についての搬送波位相の一重差とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波についての搬送波位相の一重差との差として以下の式２で表される。
【００３２】
【数２】
【００３３】
同様にして、位相差算出部１３０は２つのＧＰＳアンテナ９５１において搬送波が観測された全てのＧＰＳ衛星について搬送波位相の二重差を算出する。例えば、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波、ＧＰＳ衛星ｊからの搬送波、ＧＰＳ衛星ｋからの搬送波およびＧＰＳ衛星ｌからの搬送波が２つのＧＰＳアンテナ９５１の双方を介して観測された場合、位相差算出部１３０は、ＧＰＳ衛星ｉについての搬送波位相の一重差に対して他のＧＰＳ衛星ｊ、ｋ、ｌについての搬送波位相の一重差の差をとって、ＧＰＳ衛星ｉとＧＰＳ衛星ｊとについての搬送波位相の二重差と、ＧＰＳ衛星ｉとＧＰＳ衛星ｋとについての搬送波位相の二重差と、ＧＰＳ衛星ｉとＧＰＳ衛星ｌとについての搬送波位相の二重差とを算出する。
【００３４】
以下に、位相差算出部１３０が、位相差算出処理（Ｓ２１０）において、各ＧＰＳ受信機９５２が同じ時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の一重差を算出し、各ＧＰＳ受信機９５２が異なる時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の二重差を算出する理由について説明する。
【００３５】
まず、受信機ａ（ＧＰＳ受信機９５２の一つ）により観測される衛星ｉ（ＧＰＳ衛星の一つ）についての搬送波位相Φｉａは、以下の式３で表すことができる。
【００３６】
【数３】
【００３７】
上記式１において、搬送波位相観測における電離層遅延ｄｉｏｎは、測位信号が示すＣ／Ａコードに基づいて算出される擬似距離におけるそれとは反対に負となり、見かけ上光の速さを超える。典型的な電離層遅延ｄｉｏｎの量は天頂付近で５ｍ程度であり、アンテナから見て衛星が位置する仰角（以下、衛星の仰角とする）に依存する。
また、対流圏遅延ｄｔｒｏｐはその性質上ドライ項とウェット項に分けることができる。ドライ項は対流圏遅延ｄｔｒｏｐの９０％を占めるが、安定しているため適切に計測することで正確に見積もることができる。これに対し、ウェット項は気温、気圧、湿度及び衛星の仰角により変化する。対流圏遅延量ｄｔｒｏｐは５〜２５ｍにおよび、衛星の仰角に依存するところが大きい。
一方、搬送波位相の観測誤差は非常に小さく、受信機のノイズε（Φγｘ）は通常波長λの１％以下であり、搬送波位相誤差はＬ１で５ｃｍ程度である。
また、アンテナフェーズセンタオフセットε（Φａｎｔ）とは、アンテナの幾何学的な中心に対する位相中心のオフセット量のことであり、アンテナのモデルによりその量は異なるが、一般的に１〜２ｃｍといわれている。実施の形態においてＧＰＳアンテナ９５１間とはＧＰＳアンテナ９５１における受信搬送波の位相中心となるアンテナフェーズセンタを示すものとする。
【００３８】
ここで、ある共通の衛星に対し、異なる２受信機で取得した搬送波位相観測値の差を受信機間一重差といい、上記式３に対して受信機間一重差をとることにより衛星ｉの時計誤差ｄｔｉをキャンセルすることができる。
搬送波位相を表す式３に対する受信機間一重差の式４を以下に示す。
【００３９】
【数４】
【００４０】
上記式４が表す受信機間一重差では、上記式３に対して衛星ｉの時計誤差ｄｔｉがキャンセルされている。
【００４１】
また、二重差とは、異なる衛星（例えば、衛星ｉと衛星ｊ）に対する受信機間一重差の差をとったものであり、上記式４に対して二重差をとることにより受信機ａ、ｂ間の時計誤差ｄＴａｂをキャンセルすることができる。
受信機間一重差を表す式４に対する二重差の式５を以下に示す。
【００４２】
【数５】
【００４３】
二重差をとる際には通常、最天頂の衛星を主衛星として受信機間一重差をとり、残りの複数の従衛星に対する受信機間一重差との差をとる。たとえば、受信機２台で共通してｎ機の衛星が観測できている場合、二重差観測値はｎ−１個となる。
【００４４】
上記式５が表す二重差では、上記式１に対して衛星、受信機ともに時計の誤差（ｄｔｉ、ｄＴａ）がキャンセルされている。
【００４５】
ここで、ＧＰＳによる姿勢決定のような用途に用いる場合、２台のアンテナは姿勢決定対象に設置されるため、２台のアンテナのスパンがそれほど大きくなく、衛星の軌道誤差、対流圏による群遅延および電離層遅延の影響はそれぞれの受信機による観測でほとんど等しくなる。
このため、上記式４、５は以下の式６、７のように表すことができる。
【００４６】
【数６】
【００４７】
複数アンテナを使用する姿勢決定専用ＧＰＳ受信機（ＧＰＳジャイロ）では、クロックを共通とした多チャンネル受信機が使用される場合が多い。この場合、受信機間の時計誤差というものは存在しないので、二重差に比べてノイズの少ない一重差を使用することができ理想的である。クロックが共通でない非専用受信機を使用する場合、受信機のクロック誤差をキャンセルするだけでなく、ケーブル長の違いをキャンセルするためにも二重差をとることが有効となる。
【００４８】
そこで、位相差算出処理（Ｓ２１０）において、位相差算出部１３０は各ＧＰＳ受信機９５２が同じ時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の一重差を算出し、各ＧＰＳ受信機９５２が異なる時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の二重差を算出する。
【００４９】
図５に戻り、マルチパス検出処理（Ｓ１２０）の説明を続ける。
以降の処理において、マルチパス検出部１１０は、位相差算出処理（Ｓ２１０）において算出された搬送波位相の差に基づいて当該ＧＰＳアンテナ９５１間の基線ベクトルを算出し、算出した基線ベクトルの長さと予め計測された基線長とを比較して当該搬送波がマルチパス波か直接波かを判定する。
以下、位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上算出されているものとして説明を行う。搬送波位相の一重差または二重差の数は搬送波の観測がされたＧＰＳ衛星の数を示し、３つの搬送波位相の一重差は３つのＧＰＳ衛星の搬送波が観測されたことを示し、３つの搬送波位相の二重差は４つのＧＰＳ衛星の搬送波が観測されたことを示す。
【００５０】
＜Ｓ２３０：ＬＯＳベクトル算出処理＞
ＬＯＳベクトル算出部１４０は、Ｓ２１０において位相差算出部１３０が搬送波位相の差を算出した搬送波について、当該搬送波を受信したＧＰＳアンテナ９５１から当該搬送波を発信したＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳベクトルを算出する。
このとき、ＬＯＳベクトル算出部１４０はＬＯＳベクトルの算出対象とするＧＰＳアンテナ９５１において観測された当該搬送波の観測情報を入力し、入力した観測情報に基づいてＬＯＳベクトルを算出する。
【００５１】
例えば、図６において、位相差算出部１３０がＧＰＳ衛星ｉから発信された搬送波についてａ点、ｂ点に位置する２つのＧＰＳアンテナ９５１間の搬送波位相の一重差を算出した場合、ＬＯＳベクトル算出部１４０は、ＧＰＳ観測情報に含まれる単独測位結果が示すＧＰＳアンテナ９５１の位置ａとＧＰＳ観測情報に含まれる航法メッセージが示すＧＰＳ衛星ｉの位置とに基づいて、ａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１からＧＰＳ衛星ｉへの方向を示すＬＯＳベクトルｅａｉを算出する。
また例えば、図６において、位相差算出部１３０がＧＰＳ衛星ｉから発信された搬送波とＧＰＳ衛星ｊから発信された搬送波とについてａ点とｂ点とに位置する２つのＧＰＳアンテナ９５１における搬送波位相の二重差を算出した場合、ＬＯＳベクトル算出部１４０は、ＧＰＳ観測情報に含まれる単独測位結果が示すＧＰＳアンテナ９５１の位置ａおよびＧＰＳ観測情報に含まれる航法メッセージが示すＧＰＳ衛星ｉ、ｊの位置に基づいて、ａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１からＧＰＳ衛星ｉへの方向を示すＬＯＳベクトルｅａｉとａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１からＧＰＳ衛星ｊへの方向を示すＬＯＳベクトルｅａｊとを算出する。
同様にして、ＬＯＳベクトル算出部１４０は搬送波位相の一重差または二重差が算出された各ＧＰＳ衛星についてＬＯＳベクトルを算出する。例えば、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波とＧＰＳ衛星ｋからの搬送波との３つの搬送波について搬送波位相の一重差が算出されている場合、ＬＯＳベクトル算出部１４０はａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１からＧＰＳ衛星ｉ、ｊ、ｋのそれぞれへのＬＯＳベクトルｅａｉ、ｅａｉ、ｅａｉを算出する。つまり、ＬＯＳベクトル算出部１４０は３つの搬送波位相の一重差が算出されている場合には３つのＧＰＳ衛星に対するＬＯＳベクトルを算出し、３つの搬送波位相の二重差が算出されている場合には４つのＧＰＳ衛星に対するＬＯＳベクトルを算出する。
【００５２】
上記のＬＯＳベクトル算出方法において、ＧＰＳ受信機９５２から得られる単独測位結果は精度が低く、数ｍの誤差を含むものであるが、ＧＰＳアンテナ９５１とＧＰＳ衛星との距離（約２万ｋｍ）に比べるとその誤差は極めて小さいため、ＧＰＳ受信機９５２の単独測位結果を利用しても得られるＬＯＳベクトルは精度が非常に高く、正確な方向を表す。
【００５３】
なお、ＬＯＳベクトルは一つのＧＰＳアンテナ９５１について求めればよく、ＬＯＳベクトル算出部１４０はａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１についてＬＯＳベクトルを算出した場合、ｂ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１についてＬＯＳベクトルを算出しなくてよい。
また、ＬＯＳベクトル算出部１４０は任意の方法を用いてＬＯＳベクトルを算出すればよく、例えば、ジャイロ９５３の計測値が示す移動体の姿勢の角速度とオドメータ（図示省略）の計測値が示す移動体の速度とに基づいてデッドレコニングにより測位したＧＰＳアンテナ９５１の位置を用いてＬＯＳベクトルを算出してもよい。
【００５４】
＜Ｓ２４０：基線長算出処理＞
基線長算出部１５０は、Ｓ２１０において位相差算出部１３０が算出した搬送波位相の差およびＳ２３０においてＬＯＳベクトル算出部１４０が算出したＬＯＳベクトルに基づいて、ＧＰＳアンテナ９５１間の基線長を算出する。
【００５５】
図６は、実施の形態１における搬送波位相の差とＬＯＳベクトルと基線ベクトルとの関係図である。
基線長算出部１５０によるＧＰＳアンテナ９５１間の基線長の算出方法について、図６に基づいて以下に説明する。
【００５６】
図６において、ａ点とｂ点とのそれぞれにＧＰＳアンテナ９５１が位置し、ａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１とｂ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１との双方がＧＰＳ衛星ｉからの搬送波とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波とを受信しているものとする。また、ＧＰＳ衛星を“衛星”、ＧＰＳアンテナ９５１を“受信機”として以下の説明を行う。
【００５７】
ここで、受信機ａと受信機ｂとの搬送波位相の一重差が示す衛星ｉから受信機ａまでの距離ρａｉと衛星ｉから受信機ｂまでの距離ρｂｉとの距離差は、受信機ａから受信機ｂへの距離および方向を示す基線ベクトルｂａｂと受信機ａから見た衛星ｉの位置する方向を示すＬＯＳベクトルｅａｉとの内積に相当するため、搬送波位相の一重差は以下の式８で表すことができる。
同様に、搬送波位相の二重差は以下の式９で表すことができる。
【００５８】
【数７】
【００５９】
ここで、基線ベクトルｂａｂを三次元座標で求めるため、３つの搬送波位相の一重差または二重差について上記式８、９を生成し、以下の式１０、１１を得る。
【００６０】
【数８】
【００６１】
そして、式１０、１１より基線ベクトルｂａｂは以下の式１２で表すことができる。
【００６２】
【数９】
【００６３】
基線長算出部１５０はＳ２１０において位相差算出部１３０が算出した搬送波位相の一重差または二重差を「ｗ」に代入し、Ｓ２３０においてＬＯＳベクトル算出部１４０が算出したＬＯＳベクトルを「Ａ」に代入して上記式１２を計算することにより基線ベクトルを算出し、算出した基線ベクトルの長さを基線長として算出する。
このとき、基線長算出部１５０は位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が４つ以上算出されている場合、各搬送波位相の一重差または二重差を３つずつ組み合わせ、各組み合わせに対して基線長を算出する。
【００６４】
図５に戻り、マルチパス検出処理（Ｓ１２０）の説明を続ける。
【００６５】
＜Ｓ２５０：マルチパス判定処理Ａ＞
マルチパス判定部１６０は基線長算出処理（Ｓ２４０）において算出されたＧＰＳアンテナ９５１間の基線長（以下、観測基線長とする）を予め算出されているＧＰＳアンテナ９５１間の基線長（以下、既知基線長とする）と比較して観測基線長の算出に用いられた搬送波のマルチパス判定を行う。
ここで、マルチパス判定部１６０は、位相差算出処理（Ｓ２１０）において算出された搬送波位相の一重差または二重差の数により実行するマルチパス判定処理を選択し、搬送波位相の一重差または二重差の数が３つの場合には当該３つの搬送波位相の一重差または二重差の算出に用いられた各搬送波にマルチパス波が含まれるかを判定し、搬送波位相の一重差または二重差の数が４つ以上の場合には当該４つ以上の搬送波位相の一重差または二重差の算出に用いられた各搬送波からマルチパス波を特定する。
【００６６】
まず、位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が３つ算出された場合のマルチパス判定処理Ａ（Ｓ２５０）について説明する。
【００６７】
位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が３つ算出されている場合、マルチパス判定部１６０は観測基線長と既知基線長との差が所定の閾値未満であれば観測基線長の算出に用いられた各ＧＰＳ衛星からの搬送波にはマルチパスが含まれていないと判定し、観測基線長と既知基線長との差が所定の閾値以上であれば観測基線長の算出に用いられた各ＧＰＳ衛星からの搬送波にマルチパスが含まれていると判定する。
そして、マルチパス判定部１６０は判定結果として、例えば、当該観測基線長の算出に用いられた搬送波についてのＧＰＳ観測情報にマルチパスによる観測誤差が含まれているか否かを位置姿勢方位標定部１２０に出力する。
【００６８】
ここで、既知基線長は、移動体に設置され、各ＧＰＳアンテナ９５１の相対的な位置関係が固定された図１に示すような当該プラットフォーム９５４により、例えば、建物などの遮蔽物が周りに無くマルチパスが発生しにくい広場においてＧＰＳ観測を行い、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）やスタティック干渉測位によりＧＰＳアンテナ９５１間の相対位置を求めて算出し、標定記憶部１９０に記憶しておく。但し、既知基線長はマルチパス波に基づいて算出した際の観測基線長の推定精度より高い精度（例えば、数ｍｍ〜数ｃｍ程度の誤差）であれば任意の方法により得て構わない。例えば、当該プラットフォーム９５４におけるＧＰＳアンテナ９５１間の基線長の設計値を用いても構わない。
【００６９】
また、マルチパス判定部１６０は観測基線長と既知基線長との比較に用いる閾値として、例えば、３σ（シグマ）の標準偏差を用いて仮説検定を行う。このとき、マルチパス判定部１６０は既知基線長を平均値とした標準偏差（３σ）内に観測基線長が含まれるか否かを判定し、標準偏差（３σ）内に含まれない場合に当該観測基線長の観測に用いられた各ＧＰＳ衛星からの搬送波にマルチパスが含まれていると判定する。マルチパス判定部１６０は所定の閾値を用いてマルチパス判定を行うことにより、所定の閾値内に収まるＧＰＳ受信機９５２のランダムノイズによる誤差を除去し、ＧＰＳ受信機９５２のランダムノイズ以外の観測誤差、つまり、マルチパスによる観測誤差がＧＰＳ観測情報に含まれている搬送波を判定することができる。ＧＰＳ衛星の時計誤差、ＧＰＳ受信機９５２の時計誤差、電離層遅延、対流圏遅延といった他の観測誤差については前述の通り搬送波の一重差または二重差の算出によりに除去されている。
【００７０】
次に、位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が４つ以上算出された場合のマルチパス判定処理Ａ（Ｓ２５０）について説明する。
【００７１】
位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が４つ以上算出されている場合、基線長算出処理（Ｓ２４０）において搬送波位相の一重差または二重差を３つずつ組み合わせて当該２つのＧＰＳアンテナ９５１間の観測基線長について複数の値が算出されている。
そこで、マルチパス判定部１６０は各観測基線長に対して既知基線長と比較してマルチパス判定を行う。
そして、マルチパス判定部１６０は判定結果として、例えば、既知基線長との差が所定の閾値以内であった各観測基線長の算出に用いられた搬送波のＧＰＳ観測情報を位置姿勢方位標定部１２０に通知する。
【００７２】
例えば、位相差算出処理（Ｓ２１０）においてＧＰＳ衛星ｉ、ｊ、ｋ、ｌのそれぞれの搬送波に基づいて４つの搬送波位相の一重差ｉ、ｊ、ｋ、ｌが算出された場合、基線長算出処理（Ｓ２４０）において以下の４つの搬送波位相の一重差の組み合わせについて観測基線長が算出される。
（１）観測基線長Ａ：搬送波位相の一重差ｉ、ｊ、ｋの組み合わせ
（２）観測基線長Ｂ：搬送波位相の一重差ｉ、ｊ、ｌの組み合わせ
（３）観測基線長Ｃ：搬送波位相の一重差ｉ、ｋ、ｌの組み合わせ
（４）観測基線長Ｄ：搬送波位相の一重差ｊ、ｋ、ｌの組み合わせ
このとき、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａ、観測基線長Ｂ、観測基線長Ｃ、観測基線長Ｄのそれぞれに対して既知基線長との比較判定を行う。
比較判定の結果、例えば、観測基線長Ａのみが既知基線長に対して所定の閾値の範囲内にある場合、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａにのみ搬送波位相の一重差が含まれないＧＰＳ衛星ｌからの搬送波をマルチパス波と特定する。そして、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａの算出に用いられたＧＰＳ衛星ｉからの搬送波とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波とＧＰＳ衛星ｋからの搬送波のそれぞれについてのＧＰＳ観測情報をマルチパスによる観測誤差が含まれていないＧＰＳ観測情報として位置姿勢方位標定部１２０に通知する。
【００７３】
また例えば、位相差算出処理（Ｓ２１０）においてＧＰＳ衛星ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍのそれぞれの搬送波に基づいてＧＰＳ衛星ｉとｊ、ＧＰＳ衛星ｉとｋ、ＧＰＳ衛星ｉとｌおよびＧＰＳ衛星ｉとｍについての４つの搬送波位相の二重差ｉｊ、ｉｋ、ｉｌ、ｉｍが算出された場合、基線長算出処理（Ｓ２４０）において以下の４つの搬送波位相の二重差の組み合わせについて観測基線長が算出される。
（１）観測基線長Ａ’：搬送波位相の二重差ｉｊ、ｉｋ、ｉｌの組み合わせ
（２）観測基線長Ｂ’：搬送波位相の二重差ｉｊ、ｉｋ、ｉｍの組み合わせ
（３）観測基線長Ｃ’：搬送波位相の二重差ｉｊ、ｉｌ、ｉｍの組み合わせ
（４）観測基線長Ｄ’：搬送波位相の二重差ｉｋ、ｉｌ、ｉｍの組み合わせ
このとき、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａ、観測基線長Ｂ、観測基線長Ｃ、観測基線長Ｄのそれぞれに対して既知基線長との比較判定を行う。
比較判定の結果、例えば、観測基線長Ａのみが既知基線長に対して所定の閾値の範囲内にある場合、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａにのみ搬送波位相の二重差が含まれないＧＰＳ衛星ｍからの搬送波をマルチパス波と特定する。そして、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａの算出に用いられたＧＰＳ衛星ｉからの搬送波とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波とＧＰＳ衛星ｋとＧＰＳ衛星ｌからの搬送波のそれぞれについてのＧＰＳ観測情報をマルチパスによる観測誤差が含まれていないＧＰＳ観測情報として位置姿勢方位標定部１２０に通知する。
【００７４】
以上のように、各搬送波位相の一重差または二重差の組み合わせに基づいて算出された各観測基線長に対して既知基線長との比較判定を行うことにより、マルチパス判定部１６０はマルチパス波でない搬送波を特定することができる。さらに、マルチパス波が一つ含まれているような場合、マルチパス判定部１６０は上記のようにそのマルチパス波を特定することができる。
【００７５】
次に、図４で説明した実施の形態１における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の詳細について説明する。
位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）において、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス検出処理（Ｓ１２０）におけるマルチパス検出部１１０のマルチパス判定結果に基づいて、マルチパス波でない搬送波のＧＰＳ観測情報を用いて移動体の位置および姿勢角を標定する。
位置姿勢方位標定部１２０による移動体の位置および姿勢角の標定方法は任意の方法で構わず、以下にその一例を示す。
【００７６】
図７は、実施の形態１における位置姿勢方位標定部１２０の構成の一例を示す図である。
図８は、実施の形態１における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例を示すフローチャートである。
実施の形態１における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例について、図７、図８に基づいて以下に説明する。
【００７７】
図７において、位置姿勢方位標定部１２０（測位部、姿勢標定部）は擬似距離測位部２１０、基線ベクトル姿勢標定部２２０およびデッドレコニング部２３０を備え、各部は図８に基づいて以下に説明する各処理をＣＰＵを用いて実行する。
【００７８】
＜Ｓ３１０：位置標定方法判定処理＞
まず、位置姿勢方位標定部１２０はマルチパス検出処理（Ｓ１２０）においてマルチパス波でないと判定された搬送波の数（ＧＰＳ衛星の数）に応じて移動体の位置を標定する方法を選択する。
ここで、搬送波の数は当該搬送波を発信したＧＰＳ衛星の数であり、搬送波の観測が可能なＧＰＳ衛星の数を示すものとする。
【００７９】
＜Ｓ３２０：擬似距離測位処理＞
擬似距離測位部２１０は搬送波をマルチパス波でなく直接波として観測できたＧＰＳ衛星の数が４機以上ある場合、擬似距離に基づいてＧＰＳ測位を行って移動体の位置を測位する。
例えば、擬似距離測位部２１０は当該ＧＰＳ衛星からの搬送波のＧＰＳ観測情報が示す４つ以上の擬似距離を用いて三角測量の原理で各ＧＰＳアンテナ９５１またはいずれかのＧＰＳアンテナ９５１の３次元座標の絶対位置を算出する。このとき、特定のＧＰＳアンテナ９５１（例えば、図１における主局）に到達した４つの搬送波について擬似距離が観測されていればそのＧＰＳアンテナ９５１の位置を算出することができるが、擬似距離測位部２１０は５つ以上の擬似距離を用いて最小二乗法によりＧＰＳアンテナ９５１の位置を算出してもよい。５つ以上の擬似距離を用いて最小二乗法により測位することにより、４つの擬似距離を用いた測位結果より高い精度で測位結果を得ることができる。
そして、擬似距離測位部２１０は算出したＧＰＳアンテナ９５１の絶対位置と移動体における当該ＧＰＳアンテナ９５１の設置位置（移動体に対するＧＰＳアンテナ９５１の相対位置）とに基づいて移動体の位置を特定する。
また例えば、擬似距離測位部２１０は当該ＧＰＳ衛星からの搬送波のＧＰＳ観測情報が示す４つ以上の搬送波位相（ＧＰＳ衛星とＧＰＳアンテナ９５１との距離に相当）を用いて、上記と同様にして、移動体の位置を特定する。
【００８０】
＜Ｓ３３０：デッドレコニング測位処理＞
デッドレコニング部２３０は搬送波をマルチパス波でなく直接波として観測できたＧＰＳ衛星の数が３機以下である場合、前回の位置標定時からのジャイロ９５３の計測値とオドメータ（図示省略）の計測値とについて、ジャイロ９５３の計測値が示す移動体の姿勢の角速度とオドメータの計測値が示す移動体の速度とに基づいてデッドレコニングにより移動体の位置を測位する。
【００８１】
＜Ｓ３４０：姿勢標定方法判定処理＞
次に、位置姿勢方位標定部１２０はマルチパス検出処理（Ｓ１２０）においてマルチパス波でないと判定された搬送波の数（ＧＰＳ衛星の数）に応じて移動体の姿勢角を標定する方法を選択する。
【００８２】
＜Ｓ３５０：基線ベクトル姿勢標定処理＞
基線ベクトル姿勢標定部２２０は、各ＧＰＳ受信機９５２が同じ時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたＧＰＳ衛星の数が３機以上ある場合に、また、各ＧＰＳ受信機９５２が異なる時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたＧＰＳ衛星の数が４機以上ある場合に、２つの基線ベクトルに基づいて移動体の姿勢角を標定する。
基線ベクトル姿勢標定部２２０は、マルチパス波でない搬送波（直接波）についてのＧＰＳ観測情報を用いて、マルチパス検出部１１０の基線長算出部１５０による基線長算出処理（Ｓ２４０）と同様にして、２つの基線ベクトルを算出する。そして、基線ベクトル姿勢標定部２２０は算出した２つの基線ベクトルに基づいて移動体の３次元の姿勢角（回転角［ロール角］、仰角［ピッチ角］、方位角［ヨー角］）を算出する。１つの基線ベクトルは仰角および方位角を示し、２つの基線ベクトルにより回転角が特定される。
例えば、図１において、基線ベクトル姿勢標定部２２０は主局から従局（１）への基線ベクトルと主局から従局（２）への基線ベクトルとの２つの基線ベクトルを算出して移動体の姿勢角を特定する。
【００８３】
＜Ｓ３６０：デッドレコニング姿勢標定処理＞
デッドレコニング部２３０は、各ＧＰＳ受信機９５２が同じ時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたＧＰＳ衛星の数が２機以下である場合に、また、各ＧＰＳ受信機９５２が異なる時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたＧＰＳ衛星の数が３機以下である場合に、前回の姿勢角標定時からのジャイロ９５３の計測値について、ジャイロ９５３の計測値が示す移動体の姿勢の角速度に基づいてデッドレコニングにより移動体の姿勢角を標定する。
【００８４】
上記において、以下のようなことを説明した。
位置姿勢標定システム１００は、各アンテナのフェーズセンタの相対位置関係がずれないように設置され、あらかじめ任意の２アンテナのフェーズセンタ間距離、すなわち基線長が計測された複数のＧＰＳアンテナや、複数のＧＰＳ受信機及び必要に応じてこれらの複数アンテナの角速度を計測するジャイロのようなセンサなどにより構成される。そして、位置姿勢標定システム１００はミリメートルのオーダーで自己とＧＰＳ衛星の間の距離を観測可能な搬送波位相の受信機間一重差または二重差と、ＧＰＳの航法メッセージから非常に高い精度で計算可能な自己からＧＰＳ衛星までのＬＯＳベクトルとを用いてマルチパス検出を行い、マルチパスの影響のない高精度な位置や姿勢方位の標定を行う。
【００８５】
衛星や受信機の時計誤差を考慮した場合、少なくとも３機または４機の衛星が、２アンテナで共通して観測出来ていれば、搬送波位相の受信機間一重差または二重差を用いて、それぞれのアンテナフェーズセンタ間の３次元位置関係を表す基線ベクトルを求めることが出来る。しかし、受信した測位信号にマルチパスがあった場合、基線ベクトルはこの影響を受けて正しく求まらない。よって求めた基線ベクトルの長さと、あらかじめ計測された基線長とを比較することで、マルチパスの有無を検出することが出来る。位置姿勢標定装置１０１はこのような原理に基づいてマルチパスを検出する装置である。
【００８６】
また上記の原理では、受信３機または４機についての衛星測位信号のうちどれか一つにマルチパスがある場合、そのどれがマルチパスであるかを判断することは出来ない。しかし、４機または５機以上についての衛星測位信号が２アンテナで受信出来ている場合、任意の３機または４機を組み合わせて上記原理によりマルチパス検出を行うことで、どの衛星から受信した測位信号にマルチパスが含まれていたか判断することが出来る。位置姿勢標定装置１０１はこのような原理に基づいてマルチパスを特定する装置でもある。
【００８７】
さらに、位置姿勢標定装置１０１は上記のマルチパス検出の仕組みによりマルチパスが除去されたＧＰＳ観測情報（例えば、搬送波位相の受信機間一重差または二重差）を使用して測位する装置である。
【００８８】
さらに、位置姿勢標定装置１０１は上記マルチパス検出の仕組みによりマルチパスが除去されたＧＰＳ観測情報（例えば、搬送波位相の受信機間一重差または二重差）を使用して姿勢角を標定する装置でもある。
【００８９】
実施の形態２．
上記実施の形態１における位置姿勢方位標定方法では搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上求まらない場合にはマルチパス波の判定が行えない。
そこで、実施の形態２では搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上求まらない場合におけるマルチパス波の検出方法について説明する。
以下、上記実施の形態１と異なる事項について説明し、説明を省略した事項については上記実施の形態１と同様とする。
【００９０】
図９は、実施の形態２における位置姿勢標定装置１０１の機能構成図である。
実施の形態２における位置姿勢標定装置１０１は、上記実施の形態１における機能構成に加えて、距離差算出部１７０を備えることを特徴とする。
【００９１】
距離差算出部１７０は、予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と各ＧＰＳアンテナを備えた移動体に設置されたジャイロの計測値と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳベクトルとを入力し、入力した既知基線長と入力したジャイロの計測値と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との距離差を推定距離差としてＣＰＵを用いて算出する。
【００９２】
また、マルチパス判定部１６０は、位相差算出部１３０が算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差に相当する観測距離差と距離差算出部１７０が算出した推定距離差とをＣＰＵを用いて比較し、観測距離差が推定距離差より所定の閾値以上異なる場合に当該観測距離差の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定する。
【００９３】
図１０は、実施の形態２におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャートである。
実施の形態２におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）は、上記実施の形態１に対して、位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上算出できたかを判定し（Ｓ２２０：分岐処理Ａ）、搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上算出できなかった場合、既知基線長とジャイロ９５３の計測値とＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ９５１間におけるＧＰＳ衛星との距離差を算出し（Ｓ２６０：距離差算出処理）、算出した距離差と搬送波位相の一重差または二重差とを比較してマルチパス判定を行う（Ｓ２７０：マルチパス判定処理Ｂ）ことを特徴とする。
以下に、距離差算出処理（Ｓ２６０）、マルチパス判定処理Ｂ（Ｓ２７０）について説明する。
【００９４】
＜Ｓ２６０：距離差算出処理＞
位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上算出できなかった場合、距離差算出部１７０は既知基線長とジャイロ９５３の計測値とＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ９５１間におけるＧＰＳ衛星との距離差を算出する。
【００９５】
位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差が算出された場合、距離差算出部１７０は前回の姿勢角標定時からのジャイロ９５３の計測値に基づいてデッドレコニングにより移動体の姿勢角を算出し、移動体の姿勢角に対応するＧＰＳアンテナ９５１間の基線ベクトルの方向（以下、基線方向とする）を算出する。そして、距離差算出部１７０は算出した基線方向と既知基線長とが示す基線ベクトルと、基線ベクトルの基点とするＧＰＳアンテナ９５１から搬送波位相の一重差が算出された当該ＧＰＳ衛星へのＬＯＳベクトルとの内積を計算して既知基線長のＬＯＳベクトル成分の長さを算出する。
この既知基線長のＬＯＳベクトル成分の長さはＧＰＳアンテナ９５１間における当該ＧＰＳ衛星についての搬送波位相の一重差に相当する。以下、距離差算出部１７０が算出した搬送波位相の一重差または二重差に相当する長さを推定距離差とする。
例えば、図６において、基線ベクトルｂａｂのＬＯＳベクトルｅａｉ成分の長さは、ａ点−ＧＰＳ衛星ｉ間の距離ρａｉを示す搬送波位相とｂ点−ＧＰＳ衛星ｉ間の距離ρｂｉを示す搬送波位相との差（ρａｉ−ρｂｉ）、つまり、ａ点のＧＰＳアンテナ９５１とｂ点のＧＰＳアンテナ９５１とにおけるＧＰＳ衛星ｉについての搬送波位相の一重差に相当する。
なお、既知基線長やＬＯＳベクトルの算出方法は上記実施の形態１と同様である。
【００９６】
また、位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の二重差が算出された場合、距離差算出部１７０は、搬送波位相の二重差が算出された２つのＧＰＳ衛星それぞれについて既知基線長のＬＯＳベクトル成分の長さを算出し、算出した２つの既知基線長のＬＯＳベクトル成分の長さの差（推定距離差）を算出する。
この２つの既知基線長のＬＯＳベクトル成分の長さの差はＧＰＳアンテナ９５１間における当該２つのＧＰＳ衛星についての搬送波位相の二重差に相当する。
例えば、図６において、距離差算出部１７０は、ａ点のＧＰＳアンテナ９５１とｂ点のＧＰＳアンテナ９５１とにおけるＧＰＳ衛星ｉとＧＰＳ衛星ｊとについての搬送波位相の二重差に相当するものとして、基線ベクトルｂａｂについてＬＯＳベクトルｅａｉ成分の長さとＬＯＳベクトルｅａｊ成分の長さとの差を算出する。
【００９７】
距離差算出部１７０は位相差算出処理（Ｓ２１０）において算出された各搬送波位相の一重差または二重差のそれぞれについて上記のようにして推定距離差を算出する。
例えば、ＧＰＳ衛星ｉ、ｊについて搬送波位相の一重差が算出されている場合、距離差算出部１７０はＧＰＳ衛星ｉについての搬送波位相の一重差に相当する推定距離差とＧＰＳ衛星ｊについての搬送波位相の一重差に相当する推定距離差とを算出する。
【００９８】
次に、図１０におけるマルチパス判定処理Ｂ（Ｓ２７０）について説明する。
【００９９】
＜Ｓ２７０：マルチパス判定処理Ｂ＞
マルチパス判定部１６０は位相差算出処理（Ｓ２１０）において算出された搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）を距離差算出処理（Ｓ２６０）において算出された搬送波位相の一重差または二重差に相当する推定距離差と比較して搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）の算出に用いられた搬送波のマルチパス判定を行う。
このとき、マルチパス判定部１６０は、上記実施の形態１で説明したマルチパス判定処理Ａ（Ｓ２５０）における観測基線長と既知基線長とに対する処理と同様に、搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）と推定距離差との差が所定の閾値未満であれば搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）の算出に用いられたＧＰＳ衛星からの搬送波はマルチパス波でないと判定し、搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）と推定距離差との差が所定の閾値以上であれば搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）の算出に用いられたＧＰＳ衛星からの搬送波はマルチパス波であると判定する。
【０１００】
図１１は、実施の形態２における位置姿勢方位標定部１２０の構成の一例を示す図である。
図１２は、実施の形態２における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例を示すフローチャートである。
実施の形態２における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例について、図１１、図１２に基づいて以下に説明する。
【０１０１】
図１１において、位置姿勢方位標定部１２０はデッドレコニング部２３０、カルマンフィルタ部２４０および位置姿勢補正部２５０を備え、各部は図１２に基づいて以下に説明する各処理をＣＰＵを用いて実行する。
【０１０２】
カルマンフィルタ部２４０は位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）において拡張カルマンフィルタ処理を実行する。
拡張カルマンフィルタ処理とは、状態量のダイナミクスをモデル化した状態方程式と、観測量と状態量との関係を定式化した観測方程式との両方程式に基づいて状態量の誤差を推定する処理である。特に、拡張カルマンフィルタは、カルマンフィルタが線形の状態方程式および観測方程式に基づいて誤差推定を行うのに対し、非線形の状態方程式および観測方程式に基づいて誤差推定を行う。但し、カルマンフィルタ部２４０は通常のカルマンフィルタ処理を実行してもよい。
【０１０３】
＜Ｓ４１０：デッドレコニング処理＞
デッドレコニング部２３０は、前回の位置姿勢標定時からのジャイロ９５３の計測値とオドメータの計測値とについて、ジャイロ９５３の計測値が示す移動体の姿勢の角速度とオドメータ（図示省略）の計測値が示す移動体の速度とに基づいてデッドレコニングにより移動体の位置および姿勢角を算出する。
【０１０４】
＜Ｓ４２０：カルマンフィルタ処理＞
カルマンフィルタ部２４０は、搬送波位相の一重差または二重差の観測残差を観測量として拡張カルマンフィルタ処理を行い、デッドレコニング処理（Ｓ４１０）において算出された移動体の位置および姿勢角やデッドレコニング処理（Ｓ４１０）において使用されたジャイロ９５３の出力レート（計測値）などの状態量について誤差を推定する。
このとき、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス判定処理Ｂ（Ｓ２７０）において算出された搬送波位相の一重差または二重差と推定距離差との差を搬送波位相の一重差または二重差の観測残差とする。
【０１０５】
＜Ｓ４３０：位置姿勢補正処理＞
位置姿勢補正部２５０は、カルマンフィルタ処理（Ｓ４２０）により推定された誤差を補正量として、デッドレコニング処理（Ｓ４１０）において算出された移動体の位置および姿勢角を補正（加算）して移動体の位置および姿勢角を標定する。
また、デッドレコニング部２３０は、次回以降のデッドレコニング処理（Ｓ４１０）において、カルマンフィルタ処理（Ｓ４２０）により推定された誤差で補正したジャイロ９５３の出力レート（計測値）を用いてデッドレコニングを行う。
【０１０６】
また、位置姿勢方位標定部１２０は、上記実施の形態１と同様に、可能な場合には擬似距離や基線ベクトルに基づいて移動体の位置および姿勢角を標定し、擬似距離や基線ベクトルに基づいて標定できない移動体の位置または姿勢角について上記のようにデッドレコニングおよびカルマンフィルタ処理により標定してもよい。
【０１０７】
上記において、以下のようなことを説明した。
上記実施の形態１におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）は、２または３アンテナで共通して観測出来ている衛星数が２機または３機以下の場合は適用することが出来ない。しかし、ジャイロセンサによるアンテナの角速度を用いれば、２または３アンテナで共通して３機または４機以上の衛星が観測されているときに計算された基線ベクトルを積分して、現在の基線ベクトルを予測することが出来る。これを搬送波位相の受信機間一重差または二重差と組み合わせることにより、共通して観測されている衛星がたとえ１機（二重差の場合は２機）の場合でも、マルチパス検出を行うことが出来る。位置姿勢標定装置１０１はこのような原理に基づいてマルチパスを検出する装置である。
【０１０８】
実施の形態３．
図１３は、実施の形態３におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャートである。
図１３に示すように、位相差算出処理（Ｓ２１０、上記実施の形態１参照）において算出された搬送波位相の一重差または二重差の数が幾つである場合でも、距離差算出処理（Ｓ２６０、上記実施の形態２参照）およびマルチパス判定処理Ｂ（Ｓ２７０、上記実施の形態２参照）を行って、マルチパスを検出してもよい。
実施の形態３におけるその他の事項については、上記実施の形態１または上記実施の形態２と同様である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】実施の形態１における位置姿勢標定システム１００の構成の概要図。
【図２】実施の形態１における位置姿勢標定システム１００のハードウェア構成図。
【図３】実施の形態１における位置姿勢標定装置１０１の機能構成図。
【図４】実施の形態１における位置姿勢標定方法を示すフローチャート。
【図５】実施の形態１におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャート。
【図６】実施の形態１における搬送波位相の差とＬＯＳベクトルと基線ベクトルとの関係図。
【図７】実施の形態１における位置姿勢方位標定部１２０の構成の一例を示す図。
【図８】実施の形態１における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例を示すフローチャート。
【図９】実施の形態２における位置姿勢標定装置１０１の機能構成図。
【図１０】実施の形態２におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャート。
【図１１】実施の形態２における位置姿勢方位標定部１２０の構成の一例を示す図。
【図１２】実施の形態２における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例を示すフローチャート。
【図１３】実施の形態３におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１１０】
１００ 位置姿勢標定システム、１０１ 位置姿勢標定装置、１１０ マルチパス検出部、１２０ 位置姿勢方位標定部、１３０ 位相差算出部、１４０ ＬＯＳベクトル算出部、１５０ 基線長算出部、１６０ マルチパス判定部、１７０ 距離差算出部、１９０ 標定記憶部、２１０ 擬似距離測位部、２２０ 基線ベクトル姿勢標定部、２３０ デッドレコニング部、２４０ カルマンフィルタ部、２５０ 位置姿勢補正部、９１１ ＣＰＵ、９２０ 記憶装置、９２１ ＯＳ、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群、９５１ ＧＰＳアンテナ、９５２ ＧＰＳ受信機、９５３ ジャイロ、９５４ プラットフォーム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を用いたマルチパス検出装置、マルチパス検出方法、マルチパス検出プログラムおよびマルチパス除去機能のついた測位装置／姿勢方位標定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳは、アンテナに到達した衛星からの測位信号（搬送波、電波）の伝播時間を計測してアンテナの衛星からの距離を観測し、また測位信号が示す航法メッセージより衛星の位置を計算し、これらの情報を元に三角測量の原理でアンテナの位置を測位するシステムである。ＧＰＳにおいて、衛星からの測位信号が直接ではなく、建物等に反射した後にアンテナに到達する事象であるマルチパスは、測位信号の伝播時間に遅延を起こすため、測位精度劣化の大きな原因の一つとなる。
マルチパスを抑制する方法として、グランドプレーン、チョークリングや電波吸収体の設置、アンテナ及び相関器の工夫などがある。しかし、１つの手段だけでマルチパスを完全に検出することは難しく、可能な限りの対策を施すことが理想的である。
また、ＧＰＳは姿勢決定に用いることもでき、この場合は必ず複数のアンテナが必要になる。
【特許文献１】特開平１１−９４５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、例えば、マルチパスの影響が無い搬送波の観測情報に基づいて高精度に位置および姿勢角を標定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のマルチパス検出装置は、複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナがＧＰＳアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各ＧＰＳ衛星から送信され各ＧＰＳアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置であり、各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて算出する位相差算出部と、前記位相差算出部が算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてＣＰＵを用いて算出する基線長算出部と、予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と前記基線長算出部が算出した観測基線長とをＣＰＵを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、例えば、マルチパスの影響が無い搬送波を特定することができるため、マルチパスの影響が無い搬送波の観測情報に基づいて高精度に位置および姿勢角を標定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における位置姿勢標定システム１００の構成の概要図である。
位置姿勢標定システム１００は図１に示すようなプラットフォーム９５４が固定して設置された移動体（例えば、車両）の位置（例えば、３次元座標）および姿勢角（例えば、ロール［回転角］、ピッチ［仰角］、ヨー［方位角］の３軸方向の角度）を標定するシステムである。
プラットフォーム９５４には複数のＧＰＳアンテナ９５１と３軸方向の角速度を計測するジャイロ９５３とが固定して配置されている。つまり、複数のＧＰＳアンテナ９５１間の相対位置関係は拘束されており、変化しない。
【０００７】
位置姿勢標定システム１００は、相対位置関係が拘束されることにより移動体が移動しても固定であるＧＰＳアンテナ９５１間の基線ベクトルの長さ（以下、基線長とする）との関係に基づいて、ＧＰＳ衛星からＧＰＳアンテナ９５１に到達した測位信号の搬送波がマルチパス波であるか否かを判定する。そして、位置姿勢標定システム１００はマルチパス波でないと判定した搬送波についてＧＰＳ受信機９５２で得られたＧＰＳ観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角を標定する。
【０００８】
ここで、基線ベクトルとは、２点間の距離と方向とを示すベクトルであり、例えば、図１における主局から従局（１）へのベクトルや主局から従局（２）へのベクトルのことである。
また、マルチパス波とはＧＰＳ衛星から発信された搬送波が、直接ではなく、建物等の地物に反射した後にＧＰＳアンテナ９５１に到達したものであり、ＧＰＳ衛星からＧＰＳアンテナ９５１までのマルチパス波の伝搬時間には遅延時間が含まれるため、マルチパス波の伝搬時間に基づいて算出される測位結果には大きな誤差が含まれる。そこで、位置姿勢標定装置１０１はマルチパス波の判定を行い、マルチパス波以外の搬送波の観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角を標定する。以下、地物で反射したマルチパス波でない搬送波であり、ＧＰＳ衛星からＧＰＳアンテナ９５１に直接到達した搬送波を直接波とする。
【０００９】
また、複数のＧＰＳアンテナ９５１間の相対位置関係が保てるのであれば、必ずしも図１に示すようにプラットフォーム９５４を設ける必要はない。
【００１０】
さらに、図１に示す位置姿勢標定システム１００は、ＧＰＳアンテナ９５１およびＧＰＳ受信機９５２をプラットフォーム９５４に３台備えているが、備える台数は２台でも４台以上でも構わない。
例えば、３台のＧＰＳ受信機９５２のうち最低２台がＧＰＳアンテナ９５１を介してＧＰＳ衛星から搬送波を受信できれば、位置姿勢標定装置１０１はマルチパス波の判定が行え、移動体の３次元座標を特定することができる。また、２台のＧＰＳアンテナ９５１に到達した搬送波の観測情報に基づいて１つの基線ベクトルが定まり、１つの基線ベクトルに基づいて基線ベクトルに対応する移動体の方位角および仰角が定める。また、もう１台のＧＰＳアンテナ９５１に到達した搬送波の観測情報に基づいて基線ベクトルがもう１つ定まり、２つの基線ベクトルにより移動体の回転角が定まる。
【００１１】
図２は、実施の形態１における位置姿勢標定システム１００のハードウェア構成図である。
位置姿勢標定システム１００は、複数のＧＰＳアンテナ９５１と各ＧＰＳアンテナ９５１に接続するＧＰＳ受信機９５２と、３軸方向（ロール角［回転角］、ピッチ角［仰角］、ヨー角［方位角］）の角速度を測定するジャイロ９５３と、位置姿勢標定装置１０１とを備える。
ジャイロ９５３は３軸方向（ロール角、ピッチ角、ヨー角）の角速度（アンギュラーレートともいう）を測定して出力する。
各ＧＰＳ受信機９５２は、それぞれが接続するＧＰＳアンテナ９５１にＧＰＳ衛星から到達した測位信号（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５など）の搬送波について、搬送波の位相情報、搬送波で伝搬された測位信号が示す航法メッセージ（衛星軌道情報）、搬送波の伝播時間に基づいて算出したＧＰＳアンテナ９５１とＧＰＳ衛星との距離（擬似距離）、擬似距離に基づいて算出したＧＰＳアンテナ９５１の位置（単独測位結果）などをＧＰＳ観測情報として出力する。
【００１２】
ＧＰＳ受信機９５２がＧＰＳ観測情報として出力する搬送波の位相情報は、これに含まれる整数値バイアスが何らかの方法で取り除かれれば、搬送波の伝搬時間に相当する搬送波の数を示し、搬送波の伝搬距離を表す。位相情報が示す搬送波の数は“整数”部分と“小数”部分とで表され、“小数”部分はＧＰＳアンテナ９５１に到達時の搬送波の位相に相当する。
以下、位相情報が示す搬送波の“整数”部分を“搬送波数”とし、位相情報が示す搬送波の“小数”部分を“位相”とし、位相情報が示す搬送波の数（“整数”＋“小数”）を“搬送波位相”とする。
【００１３】
位置姿勢標定装置１０１は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）を備えている。ＣＰＵ９１１はＲＡＭ、ＲＯＭ、磁気ディスク装置などの記憶機器で構成される記憶装置９２０とバスを介して接続する。
記憶装置９２０には、オペレーティングシステム（ＯＳ）９２１、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３は、ＣＰＵ９１１やＯＳ９２１により実行される。
上記プログラム群９２３には、実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には各種データが記憶され、実施の形態の説明において、「〜情報」として説明するデータ、「〜部」として説明する機能を実行した際の判定結果・演算結果を示すデータ、「〜部」として説明する機能を実行するプログラム間で受け渡しするデータなどが「〜ファイル」として記憶されている。例えば、ＧＰＳ受信機９５２から取得したＧＰＳの観測情報、搬送波についてのマルチパス波か否かの判定結果、標定した移動体の位置・姿勢角などの情報が「〜ファイル」として記憶される。
また、実施の形態の説明において、フローチャートや構成図の矢印の部分は主としてデータの入出力を示し、そのデータの入出力のためにデータは、記憶装置９２０、あるいは、信号線やその他の伝送媒体により伝送される。
また、実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、ＲＯＭに記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、ハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
【００１４】
図３は、実施の形態１における位置姿勢標定装置１０１の機能構成図である。
実施の形態１における位置姿勢標定システム１００が備える位置姿勢標定装置１０１の機能構成について、図３に基づいて以下に説明する。
【００１５】
図３において、位置姿勢標定装置１０１（マルチパス検出装置、測位装置、姿勢方位標定装置）は、観測された搬送波についてマルチパス波であるか否かをＣＰＵを用いて検出するマルチパス検出部１１０とマルチパス波でない搬送波の観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角をＣＰＵを用いて標定する位置姿勢方位標定部１２０（測位部、姿勢標定部）と移動体の位置および姿勢角、ＧＰＳ受信機９５２のＧＰＳ観測情報、ジャイロ９５３の計測値（レート）、後述するＧＰＳアンテナ９５１間の既知基線長など、位置姿勢標定装置１０１の標定結果や標定に使用する各情報を記憶する標定記憶部１９０とを備える。
【００１６】
また、マルチパス検出部１１０は位相差算出部１３０、ＬＯＳベクトル算出部１４０、基線長算出部１５０およびマルチパス判定部１６０を備える。
【００１７】
位相差算出部１３０は、各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との同一時刻の搬送波位相の差（後述する搬送波位相の一重差または二重差）をＣＰＵを用いて算出する。
【００１８】
ＬＯＳベクトル算出部１４０は、搬送波で伝搬された各ＧＰＳ衛星の位置を示す航法メッセージと搬送波に基づいて測位された当該ＧＰＳアンテナの位置を示す測位情報とを入力し、入力した航法メッセージが示す各ＧＰＳ衛星の位置と入力した測位情報が示す各ＧＰＳアンテナの位置とに基づいて当該ＧＰＳアンテナから当該ＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルをＣＰＵを用いて算出する。
【００１９】
基線長算出部１５０は、位相差算出部１３０が算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてＣＰＵを用いて算出する。
【００２０】
マルチパス判定部１６０は、予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と基線長算出部１５０が算出した観測基線長とをＣＰＵを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定する。
【００２１】
図４は、実施の形態１における位置姿勢標定方法を示すフローチャートである。
実施の形態１における位置姿勢標定システム１００の位置姿勢標定方法（マルチパス検出方法、測位方法、姿勢方位標定方法の一例）について、図４に基づいて以下に説明する。
【００２２】
＜Ｓ１１０：ＧＰＳ観測処理＞
まず、各ＧＰＳ受信機９５２は接続するＧＰＳアンテナ９５１に到達したＧＰＳ衛星からの測位信号の搬送波を受信し、受信した測位信号の搬送波についてＧＰＳ観測情報を出力する。
ＧＰＳ観測情報には、例えば、搬送波の位相情報（搬送波位相）、搬送波で伝搬された測位信号が示す航法メッセージ（衛星軌道情報）、搬送波の伝播時間に基づくＧＰＳアンテナ９５１とＧＰＳ衛星との距離（擬似距離）、擬似距離に基づくＧＰＳアンテナ９５１の位置（単独測位結果）などが含まれる。
【００２３】
＜Ｓ１２０：マルチパス検出処理＞
次に、位置姿勢標定装置１０１のマルチパス検出部１１０はＧＰＳ観測情報に基づいてＧＰＳアンテナ９５１間における同じＧＰＳ衛星からの搬送波の搬送波位相の差（距離の一重差、二重差）をＣＰＵを用いて算出し、算出した搬送波位相の差と固定長であるＧＰＳアンテナ９５１間の既知基線長とに基づいてマルチパス波である搬送波をＣＰＵを用いて検出する。
例えば、マルチパス検出部１１０は搬送波位相の差と当該搬送波を受信したＧＰＳアンテナ９５１から当該搬送波を発信したＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ９５１間の基線長を観測基線長として算出し、観測基線長と既知基線長とを比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に観測基線長の算出に用いた搬送波をマルチパス波と判定する。
また例えば、マルチパス検出部１１０は既知基線長とジャイロ９５３の計測値に基づく移動体の姿勢角とＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ９５１間における同じＧＰＳ衛星との距離差を推定距離差として算出し、搬送波位相の差が示す観測距離差が推定距離差と所定の閾値以上異なる場合に観測距離差に対応する搬送波はマルチパス波であると判定する。
マルチパス検出処理（Ｓ１２０）の詳細については後述する。
【００２４】
＜Ｓ１３０：位置姿勢方位標定処理＞
そして、位置姿勢標定装置１０１の位置姿勢方位標定部１２０はマルチパス波でない搬送波のＧＰＳ観測情報に基づいて移動体の位置および姿勢角を標定する。
例えば、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス波であると判定した搬送波が無い場合に、ＧＰＳ観測情報に含まれる単独測位結果を移動体の位置とする。
また例えば、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス波でないと判定した４つ以上の搬送波についての擬似距離または搬送波位相に基づいて移動体の位置を測位する。
また例えば、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス波でないと判定した搬送波の搬送波位相に基づいてＧＰＳ受信機９５２間の基線ベクトルを２つ算出し、算出した２つの基線ベクトルに基づいて移動体の姿勢角を算出する。
また例えば、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス波でないと判定した搬送波の擬似距離または搬送波位相とデッドレコニングで算出した移動体の位置および航法メッセージが示すＧＰＳ衛星の位置に基づく移動体−ＧＰＳ衛星間の距離との差（擬似距離残差）に基づいてカルマンフィルタ処理によりデッドレコニングで算出した移動体の位置および姿勢角の誤差を推定し、デッドレコニングで算出した移動体の位置および姿勢角を推定誤差に基づいて補正して移動体の位置および姿勢角を標定する。
位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の詳細については後述する。
【００２５】
図５は、実施の形態１におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャートである。
実施の形態１における位置姿勢標定装置１０１のマルチパス検出部１１０が実行するマルチパス検出処理（Ｓ１２０）について、図５に基づいて以下に説明する。
マルチパス検出部１１０の各部は図５に基づいて説明する以下の各処理をＣＰＵを用いて実行する。
【００２６】
＜Ｓ２１０：位相差算出処理＞
まず、位相差算出部１３０はＧＰＳ受信機９５２が出力したＧＰＳ観測情報に含まれる搬送波の位相情報（搬送波位相）を入力し、入力した搬送波の位相情報が示す搬送波位相に基づいてＧＰＳアンテナ９５１間における搬送波位相の差（距離の一重差、二重差）を算出する。
【００２７】
位相差算出処理（Ｓ２１０）において、位相差算出部１３０は、各ＧＰＳ受信機９５２が同じ時刻情報に基づいて動作する場合には搬送波位相の一重差を算出し、各ＧＰＳ受信機９５２が異なる時刻情報に基づいて動作する場合には搬送波位相の二重差を算出する。
ここで、１機の同じＧＰＳ衛星に対する２台のＧＰＳ受信機９５２の観測値（１機の同じＧＰＳ衛星から２台のＧＰＳアンテナ９５１のそれぞれに到達した搬送波についての観測値）の差をＧＰＳ受信機９５２間の一重差といい、搬送波位相の一重差とは１機の同じＧＰＳ衛星から発信され２台のＧＰＳ受信機９５２のそれぞれで観測された搬送波位相の差のことである。
また、２つの一重差の差を二重差といい、搬送波位相の二重差は異なるＧＰＳ衛星に対して得られた搬送波位相の一重差同士の差のことである。
【００２８】
例えば、図６において、ａ点、ｂ点に位置する２つのＧＰＳアンテナ９５１を介して同じ時刻情報に基づいてＧＰＳ観測がなされる場合、位相差算出部１３０はＧＰＳ衛星ｉから発信された搬送波について、ａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１を介して観測された搬送波位相とｂ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１を介して観測された搬送波位相との差を搬送波位相の一重差として算出する。
図６において、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波についてのａ点とｂ点とにおける搬送波位相の一重差は、ａ点で観測された搬送波位相が示すＧＰＳ衛星ｉとａ点との距離ρａｉと、ｂ点で観測された搬送波位相が示すＧＰＳ衛星ｉとｂ点との距離ρｂｉとの差として以下の式１で表される。
【００２９】
【数１】
【００３０】
同様にして、位相差算出部１３０は２つのＧＰＳアンテナ９５１において搬送波が観測された全てのＧＰＳ衛星について搬送波位相の一重差を算出する。例えば、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波、ＧＰＳ衛星ｊからの搬送波およびＧＰＳ衛星ｋからの搬送波が２つのＧＰＳアンテナ９５１の双方を介して観測されている場合、位相差算出部１３０はＧＰＳ衛星ｉとＧＰＳ衛星ｊとＧＰＳ衛星ｋとのそれぞれについて搬送波位相の一重差を算出する。
【００３１】
また例えば、図６において、ａ点、ｂ点に位置する２つのＧＰＳアンテナ９５１を介して異なる時刻情報に基づいてＧＰＳ観測がなされる場合、位相差算出部１３０はＧＰＳ衛星ｉから発信された搬送波についてａ点とｂ点とにおける搬送波位相の一重差を算出すると共に、ＧＰＳ衛星ｊから発信された搬送波についてａ点とｂ点とにおける搬送波位相の一重差を算出し、算出した２つの搬送波位相の一重差の差を搬送波位相の二重差として算出する。
図６において、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波とについてのａ点とｂ点とにおける搬送波位相の二重差は、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波についての搬送波位相の一重差とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波についての搬送波位相の一重差との差として以下の式２で表される。
【００３２】
【数２】
【００３３】
同様にして、位相差算出部１３０は２つのＧＰＳアンテナ９５１において搬送波が観測された全てのＧＰＳ衛星について搬送波位相の二重差を算出する。例えば、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波、ＧＰＳ衛星ｊからの搬送波、ＧＰＳ衛星ｋからの搬送波およびＧＰＳ衛星ｌからの搬送波が２つのＧＰＳアンテナ９５１の双方を介して観測された場合、位相差算出部１３０は、ＧＰＳ衛星ｉについての搬送波位相の一重差に対して他のＧＰＳ衛星ｊ、ｋ、ｌについての搬送波位相の一重差の差をとって、ＧＰＳ衛星ｉとＧＰＳ衛星ｊとについての搬送波位相の二重差と、ＧＰＳ衛星ｉとＧＰＳ衛星ｋとについての搬送波位相の二重差と、ＧＰＳ衛星ｉとＧＰＳ衛星ｌとについての搬送波位相の二重差とを算出する。
【００３４】
以下に、位相差算出部１３０が、位相差算出処理（Ｓ２１０）において、各ＧＰＳ受信機９５２が同じ時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の一重差を算出し、各ＧＰＳ受信機９５２が異なる時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の二重差を算出する理由について説明する。
【００３５】
まず、受信機ａ（ＧＰＳ受信機９５２の一つ）により観測される衛星ｉ（ＧＰＳ衛星の一つ）についての搬送波位相Φｉａは、以下の式３で表すことができる。
【００３６】
【数３】
【００３７】
上記式１において、搬送波位相観測における電離層遅延ｄｉｏｎは、測位信号が示すＣ／Ａコードに基づいて算出される擬似距離におけるそれとは反対に負となり、見かけ上光の速さを超える。典型的な電離層遅延ｄｉｏｎの量は天頂付近で５ｍ程度であり、アンテナから見て衛星が位置する仰角（以下、衛星の仰角とする）に依存する。
また、対流圏遅延ｄｔｒｏｐはその性質上ドライ項とウェット項に分けることができる。ドライ項は対流圏遅延ｄｔｒｏｐの９０％を占めるが、安定しているため適切に計測することで正確に見積もることができる。これに対し、ウェット項は気温、気圧、湿度及び衛星の仰角により変化する。対流圏遅延量ｄｔｒｏｐは５〜２５ｍにおよび、衛星の仰角に依存するところが大きい。
一方、搬送波位相の観測誤差は非常に小さく、受信機のノイズε（Φγｘ）は通常波長λの１％以下であり、搬送波位相誤差はＬ１で５ｃｍ程度である。
また、アンテナフェーズセンタオフセットε（Φａｎｔ）とは、アンテナの幾何学的な中心に対する位相中心のオフセット量のことであり、アンテナのモデルによりその量は異なるが、一般的に１〜２ｃｍといわれている。実施の形態においてＧＰＳアンテナ９５１間とはＧＰＳアンテナ９５１における受信搬送波の位相中心となるアンテナフェーズセンタを示すものとする。
【００３８】
ここで、ある共通の衛星に対し、異なる２受信機で取得した搬送波位相観測値の差を受信機間一重差といい、上記式３に対して受信機間一重差をとることにより衛星ｉの時計誤差ｄｔｉをキャンセルすることができる。
搬送波位相を表す式３に対する受信機間一重差の式４を以下に示す。
【００３９】
【数４】
【００４０】
上記式４が表す受信機間一重差では、上記式３に対して衛星ｉの時計誤差ｄｔｉがキャンセルされている。
【００４１】
また、二重差とは、異なる衛星（例えば、衛星ｉと衛星ｊ）に対する受信機間一重差の差をとったものであり、上記式４に対して二重差をとることにより受信機ａ、ｂ間の時計誤差ｄＴａｂをキャンセルすることができる。
受信機間一重差を表す式４に対する二重差の式５を以下に示す。
【００４２】
【数５】
【００４３】
二重差をとる際には通常、最天頂の衛星を主衛星として受信機間一重差をとり、残りの複数の従衛星に対する受信機間一重差との差をとる。たとえば、受信機２台で共通してｎ機の衛星が観測できている場合、二重差観測値はｎ−１個となる。
【００４４】
上記式５が表す二重差では、上記式１に対して衛星、受信機ともに時計の誤差（ｄｔｉ、ｄＴａ）がキャンセルされている。
【００４５】
ここで、ＧＰＳによる姿勢決定のような用途に用いる場合、２台のアンテナは姿勢決定対象に設置されるため、２台のアンテナのスパンがそれほど大きくなく、衛星の軌道誤差、対流圏による群遅延および電離層遅延の影響はそれぞれの受信機による観測でほとんど等しくなる。
このため、上記式４、５は以下の式６、７のように表すことができる。
【００４６】
【数６】
【００４７】
複数アンテナを使用する姿勢決定専用ＧＰＳ受信機（ＧＰＳジャイロ）では、クロックを共通とした多チャンネル受信機が使用される場合が多い。この場合、受信機間の時計誤差というものは存在しないので、二重差に比べてノイズの少ない一重差を使用することができ理想的である。クロックが共通でない非専用受信機を使用する場合、受信機のクロック誤差をキャンセルするだけでなく、ケーブル長の違いをキャンセルするためにも二重差をとることが有効となる。
【００４８】
そこで、位相差算出処理（Ｓ２１０）において、位相差算出部１３０は各ＧＰＳ受信機９５２が同じ時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の一重差を算出し、各ＧＰＳ受信機９５２が異なる時刻情報に基づいて動作する場合に搬送波位相の二重差を算出する。
【００４９】
図５に戻り、マルチパス検出処理（Ｓ１２０）の説明を続ける。
以降の処理において、マルチパス検出部１１０は、位相差算出処理（Ｓ２１０）において算出された搬送波位相の差に基づいて当該ＧＰＳアンテナ９５１間の基線ベクトルを算出し、算出した基線ベクトルの長さと予め計測された基線長とを比較して当該搬送波がマルチパス波か直接波かを判定する。
以下、位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上算出されているものとして説明を行う。搬送波位相の一重差または二重差の数は搬送波の観測がされたＧＰＳ衛星の数を示し、３つの搬送波位相の一重差は３つのＧＰＳ衛星の搬送波が観測されたことを示し、３つの搬送波位相の二重差は４つのＧＰＳ衛星の搬送波が観測されたことを示す。
【００５０】
＜Ｓ２３０：ＬＯＳベクトル算出処理＞
ＬＯＳベクトル算出部１４０は、Ｓ２１０において位相差算出部１３０が搬送波位相の差を算出した搬送波について、当該搬送波を受信したＧＰＳアンテナ９５１から当該搬送波を発信したＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳベクトルを算出する。
このとき、ＬＯＳベクトル算出部１４０はＬＯＳベクトルの算出対象とするＧＰＳアンテナ９５１において観測された当該搬送波の観測情報を入力し、入力した観測情報に基づいてＬＯＳベクトルを算出する。
【００５１】
例えば、図６において、位相差算出部１３０がＧＰＳ衛星ｉから発信された搬送波についてａ点、ｂ点に位置する２つのＧＰＳアンテナ９５１間の搬送波位相の一重差を算出した場合、ＬＯＳベクトル算出部１４０は、ＧＰＳ観測情報に含まれる単独測位結果が示すＧＰＳアンテナ９５１の位置ａとＧＰＳ観測情報に含まれる航法メッセージが示すＧＰＳ衛星ｉの位置とに基づいて、ａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１からＧＰＳ衛星ｉへの方向を示すＬＯＳベクトルｅａｉを算出する。
また例えば、図６において、位相差算出部１３０がＧＰＳ衛星ｉから発信された搬送波とＧＰＳ衛星ｊから発信された搬送波とについてａ点とｂ点とに位置する２つのＧＰＳアンテナ９５１における搬送波位相の二重差を算出した場合、ＬＯＳベクトル算出部１４０は、ＧＰＳ観測情報に含まれる単独測位結果が示すＧＰＳアンテナ９５１の位置ａおよびＧＰＳ観測情報に含まれる航法メッセージが示すＧＰＳ衛星ｉ、ｊの位置に基づいて、ａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１からＧＰＳ衛星ｉへの方向を示すＬＯＳベクトルｅａｉとａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１からＧＰＳ衛星ｊへの方向を示すＬＯＳベクトルｅａｊとを算出する。
同様にして、ＬＯＳベクトル算出部１４０は搬送波位相の一重差または二重差が算出された各ＧＰＳ衛星についてＬＯＳベクトルを算出する。例えば、ＧＰＳ衛星ｉからの搬送波とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波とＧＰＳ衛星ｋからの搬送波との３つの搬送波について搬送波位相の一重差が算出されている場合、ＬＯＳベクトル算出部１４０はａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１からＧＰＳ衛星ｉ、ｊ、ｋのそれぞれへのＬＯＳベクトルｅａｉ、ｅａｉ、ｅａｉを算出する。つまり、ＬＯＳベクトル算出部１４０は３つの搬送波位相の一重差が算出されている場合には３つのＧＰＳ衛星に対するＬＯＳベクトルを算出し、３つの搬送波位相の二重差が算出されている場合には４つのＧＰＳ衛星に対するＬＯＳベクトルを算出する。
【００５２】
上記のＬＯＳベクトル算出方法において、ＧＰＳ受信機９５２から得られる単独測位結果は精度が低く、数ｍの誤差を含むものであるが、ＧＰＳアンテナ９５１とＧＰＳ衛星との距離（約２万ｋｍ）に比べるとその誤差は極めて小さいため、ＧＰＳ受信機９５２の単独測位結果を利用しても得られるＬＯＳベクトルは精度が非常に高く、正確な方向を表す。
【００５３】
なお、ＬＯＳベクトルは一つのＧＰＳアンテナ９５１について求めればよく、ＬＯＳベクトル算出部１４０はａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１についてＬＯＳベクトルを算出した場合、ｂ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１についてＬＯＳベクトルを算出しなくてよい。
また、ＬＯＳベクトル算出部１４０は任意の方法を用いてＬＯＳベクトルを算出すればよく、例えば、ジャイロ９５３の計測値が示す移動体の姿勢の角速度とオドメータ（図示省略）の計測値が示す移動体の速度とに基づいてデッドレコニングにより測位したＧＰＳアンテナ９５１の位置を用いてＬＯＳベクトルを算出してもよい。
【００５４】
＜Ｓ２４０：基線長算出処理＞
基線長算出部１５０は、Ｓ２１０において位相差算出部１３０が算出した搬送波位相の差およびＳ２３０においてＬＯＳベクトル算出部１４０が算出したＬＯＳベクトルに基づいて、ＧＰＳアンテナ９５１間の基線長を算出する。
【００５５】
図６は、実施の形態１における搬送波位相の差とＬＯＳベクトルと基線ベクトルとの関係図である。
基線長算出部１５０によるＧＰＳアンテナ９５１間の基線長の算出方法について、図６に基づいて以下に説明する。
【００５６】
図６において、ａ点とｂ点とのそれぞれにＧＰＳアンテナ９５１が位置し、ａ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１とｂ点に位置するＧＰＳアンテナ９５１との双方がＧＰＳ衛星ｉからの搬送波とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波とを受信しているものとする。また、ＧＰＳ衛星を“衛星”、ＧＰＳアンテナ９５１を“受信機”として以下の説明を行う。
【００５７】
ここで、受信機ａと受信機ｂとの搬送波位相の一重差が示す衛星ｉから受信機ａまでの距離ρａｉと衛星ｉから受信機ｂまでの距離ρｂｉとの距離差は、受信機ａから受信機ｂへの距離および方向を示す基線ベクトルｂａｂと受信機ａから見た衛星ｉの位置する方向を示すＬＯＳベクトルｅａｉとの内積に相当するため、搬送波位相の一重差は以下の式８で表すことができる。
同様に、搬送波位相の二重差は以下の式９で表すことができる。
【００５８】
【数７】
【００５９】
ここで、基線ベクトルｂａｂを三次元座標で求めるため、３つの搬送波位相の一重差または二重差について上記式８、９を生成し、以下の式１０、１１を得る。
【００６０】
【数８】
【００６１】
そして、式１０、１１より基線ベクトルｂａｂは以下の式１２で表すことができる。
【００６２】
【数９】
【００６３】
基線長算出部１５０はＳ２１０において位相差算出部１３０が算出した搬送波位相の一重差または二重差を「ｗ」に代入し、Ｓ２３０においてＬＯＳベクトル算出部１４０が算出したＬＯＳベクトルを「Ａ」に代入して上記式１２を計算することにより基線ベクトルを算出し、算出した基線ベクトルの長さを基線長として算出する。
このとき、基線長算出部１５０は位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が４つ以上算出されている場合、各搬送波位相の一重差または二重差を３つずつ組み合わせ、各組み合わせに対して基線長を算出する。
【００６４】
図５に戻り、マルチパス検出処理（Ｓ１２０）の説明を続ける。
【００６５】
＜Ｓ２５０：マルチパス判定処理Ａ＞
マルチパス判定部１６０は基線長算出処理（Ｓ２４０）において算出されたＧＰＳアンテナ９５１間の基線長（以下、観測基線長とする）を予め算出されているＧＰＳアンテナ９５１間の基線長（以下、既知基線長とする）と比較して観測基線長の算出に用いられた搬送波のマルチパス判定を行う。
ここで、マルチパス判定部１６０は、位相差算出処理（Ｓ２１０）において算出された搬送波位相の一重差または二重差の数により実行するマルチパス判定処理を選択し、搬送波位相の一重差または二重差の数が３つの場合には当該３つの搬送波位相の一重差または二重差の算出に用いられた各搬送波にマルチパス波が含まれるかを判定し、搬送波位相の一重差または二重差の数が４つ以上の場合には当該４つ以上の搬送波位相の一重差または二重差の算出に用いられた各搬送波からマルチパス波を特定する。
【００６６】
まず、位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が３つ算出された場合のマルチパス判定処理Ａ（Ｓ２５０）について説明する。
【００６７】
位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が３つ算出されている場合、マルチパス判定部１６０は観測基線長と既知基線長との差が所定の閾値未満であれば観測基線長の算出に用いられた各ＧＰＳ衛星からの搬送波にはマルチパスが含まれていないと判定し、観測基線長と既知基線長との差が所定の閾値以上であれば観測基線長の算出に用いられた各ＧＰＳ衛星からの搬送波にマルチパスが含まれていると判定する。
そして、マルチパス判定部１６０は判定結果として、例えば、当該観測基線長の算出に用いられた搬送波についてのＧＰＳ観測情報にマルチパスによる観測誤差が含まれているか否かを位置姿勢方位標定部１２０に出力する。
【００６８】
ここで、既知基線長は、移動体に設置され、各ＧＰＳアンテナ９５１の相対的な位置関係が固定された図１に示すような当該プラットフォーム９５４により、例えば、建物などの遮蔽物が周りに無くマルチパスが発生しにくい広場においてＧＰＳ観測を行い、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）やスタティック干渉測位によりＧＰＳアンテナ９５１間の相対位置を求めて算出し、標定記憶部１９０に記憶しておく。但し、既知基線長はマルチパス波に基づいて算出した際の観測基線長の推定精度より高い精度（例えば、数ｍｍ〜数ｃｍ程度の誤差）であれば任意の方法により得て構わない。例えば、当該プラットフォーム９５４におけるＧＰＳアンテナ９５１間の基線長の設計値を用いても構わない。
【００６９】
また、マルチパス判定部１６０は観測基線長と既知基線長との比較に用いる閾値として、例えば、３σ（シグマ）の標準偏差を用いて仮説検定を行う。このとき、マルチパス判定部１６０は既知基線長を平均値とした標準偏差（３σ）内に観測基線長が含まれるか否かを判定し、標準偏差（３σ）内に含まれない場合に当該観測基線長の観測に用いられた各ＧＰＳ衛星からの搬送波にマルチパスが含まれていると判定する。マルチパス判定部１６０は所定の閾値を用いてマルチパス判定を行うことにより、所定の閾値内に収まるＧＰＳ受信機９５２のランダムノイズによる誤差を除去し、ＧＰＳ受信機９５２のランダムノイズ以外の観測誤差、つまり、マルチパスによる観測誤差がＧＰＳ観測情報に含まれている搬送波を判定することができる。ＧＰＳ衛星の時計誤差、ＧＰＳ受信機９５２の時計誤差、電離層遅延、対流圏遅延といった他の観測誤差については前述の通り搬送波の一重差または二重差の算出によりに除去されている。
【００７０】
次に、位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が４つ以上算出された場合のマルチパス判定処理Ａ（Ｓ２５０）について説明する。
【００７１】
位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が４つ以上算出されている場合、基線長算出処理（Ｓ２４０）において搬送波位相の一重差または二重差を３つずつ組み合わせて当該２つのＧＰＳアンテナ９５１間の観測基線長について複数の値が算出されている。
そこで、マルチパス判定部１６０は各観測基線長に対して既知基線長と比較してマルチパス判定を行う。
そして、マルチパス判定部１６０は判定結果として、例えば、既知基線長との差が所定の閾値以内であった各観測基線長の算出に用いられた搬送波のＧＰＳ観測情報を位置姿勢方位標定部１２０に通知する。
【００７２】
例えば、位相差算出処理（Ｓ２１０）においてＧＰＳ衛星ｉ、ｊ、ｋ、ｌのそれぞれの搬送波に基づいて４つの搬送波位相の一重差ｉ、ｊ、ｋ、ｌが算出された場合、基線長算出処理（Ｓ２４０）において以下の４つの搬送波位相の一重差の組み合わせについて観測基線長が算出される。
（１）観測基線長Ａ：搬送波位相の一重差ｉ、ｊ、ｋの組み合わせ
（２）観測基線長Ｂ：搬送波位相の一重差ｉ、ｊ、ｌの組み合わせ
（３）観測基線長Ｃ：搬送波位相の一重差ｉ、ｋ、ｌの組み合わせ
（４）観測基線長Ｄ：搬送波位相の一重差ｊ、ｋ、ｌの組み合わせ
このとき、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａ、観測基線長Ｂ、観測基線長Ｃ、観測基線長Ｄのそれぞれに対して既知基線長との比較判定を行う。
比較判定の結果、例えば、観測基線長Ａのみが既知基線長に対して所定の閾値の範囲内にある場合、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａにのみ搬送波位相の一重差が含まれないＧＰＳ衛星ｌからの搬送波をマルチパス波と特定する。そして、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａの算出に用いられたＧＰＳ衛星ｉからの搬送波とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波とＧＰＳ衛星ｋからの搬送波のそれぞれについてのＧＰＳ観測情報をマルチパスによる観測誤差が含まれていないＧＰＳ観測情報として位置姿勢方位標定部１２０に通知する。
【００７３】
また例えば、位相差算出処理（Ｓ２１０）においてＧＰＳ衛星ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍのそれぞれの搬送波に基づいてＧＰＳ衛星ｉとｊ、ＧＰＳ衛星ｉとｋ、ＧＰＳ衛星ｉとｌおよびＧＰＳ衛星ｉとｍについての４つの搬送波位相の二重差ｉｊ、ｉｋ、ｉｌ、ｉｍが算出された場合、基線長算出処理（Ｓ２４０）において以下の４つの搬送波位相の二重差の組み合わせについて観測基線長が算出される。
（１）観測基線長Ａ’：搬送波位相の二重差ｉｊ、ｉｋ、ｉｌの組み合わせ
（２）観測基線長Ｂ’：搬送波位相の二重差ｉｊ、ｉｋ、ｉｍの組み合わせ
（３）観測基線長Ｃ’：搬送波位相の二重差ｉｊ、ｉｌ、ｉｍの組み合わせ
（４）観測基線長Ｄ’：搬送波位相の二重差ｉｋ、ｉｌ、ｉｍの組み合わせ
このとき、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａ、観測基線長Ｂ、観測基線長Ｃ、観測基線長Ｄのそれぞれに対して既知基線長との比較判定を行う。
比較判定の結果、例えば、観測基線長Ａのみが既知基線長に対して所定の閾値の範囲内にある場合、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａにのみ搬送波位相の二重差が含まれないＧＰＳ衛星ｍからの搬送波をマルチパス波と特定する。そして、マルチパス判定部１６０は観測基線長Ａの算出に用いられたＧＰＳ衛星ｉからの搬送波とＧＰＳ衛星ｊからの搬送波とＧＰＳ衛星ｋとＧＰＳ衛星ｌからの搬送波のそれぞれについてのＧＰＳ観測情報をマルチパスによる観測誤差が含まれていないＧＰＳ観測情報として位置姿勢方位標定部１２０に通知する。
【００７４】
以上のように、各搬送波位相の一重差または二重差の組み合わせに基づいて算出された各観測基線長に対して既知基線長との比較判定を行うことにより、マルチパス判定部１６０はマルチパス波でない搬送波を特定することができる。さらに、マルチパス波が一つ含まれているような場合、マルチパス判定部１６０は上記のようにそのマルチパス波を特定することができる。
【００７５】
次に、図４で説明した実施の形態１における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の詳細について説明する。
位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）において、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス検出処理（Ｓ１２０）におけるマルチパス検出部１１０のマルチパス判定結果に基づいて、マルチパス波でない搬送波のＧＰＳ観測情報を用いて移動体の位置および姿勢角を標定する。
位置姿勢方位標定部１２０による移動体の位置および姿勢角の標定方法は任意の方法で構わず、以下にその一例を示す。
【００７６】
図７は、実施の形態１における位置姿勢方位標定部１２０の構成の一例を示す図である。
図８は、実施の形態１における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例を示すフローチャートである。
実施の形態１における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例について、図７、図８に基づいて以下に説明する。
【００７７】
図７において、位置姿勢方位標定部１２０（測位部、姿勢標定部）は擬似距離測位部２１０、基線ベクトル姿勢標定部２２０およびデッドレコニング部２３０を備え、各部は図８に基づいて以下に説明する各処理をＣＰＵを用いて実行する。
【００７８】
＜Ｓ３１０：位置標定方法判定処理＞
まず、位置姿勢方位標定部１２０はマルチパス検出処理（Ｓ１２０）においてマルチパス波でないと判定された搬送波の数（ＧＰＳ衛星の数）に応じて移動体の位置を標定する方法を選択する。
ここで、搬送波の数は当該搬送波を発信したＧＰＳ衛星の数であり、搬送波の観測が可能なＧＰＳ衛星の数を示すものとする。
【００７９】
＜Ｓ３２０：擬似距離測位処理＞
擬似距離測位部２１０は搬送波をマルチパス波でなく直接波として観測できたＧＰＳ衛星の数が４機以上ある場合、擬似距離に基づいてＧＰＳ測位を行って移動体の位置を測位する。
例えば、擬似距離測位部２１０は当該ＧＰＳ衛星からの搬送波のＧＰＳ観測情報が示す４つ以上の擬似距離を用いて三角測量の原理で各ＧＰＳアンテナ９５１またはいずれかのＧＰＳアンテナ９５１の３次元座標の絶対位置を算出する。このとき、特定のＧＰＳアンテナ９５１（例えば、図１における主局）に到達した４つの搬送波について擬似距離が観測されていればそのＧＰＳアンテナ９５１の位置を算出することができるが、擬似距離測位部２１０は５つ以上の擬似距離を用いて最小二乗法によりＧＰＳアンテナ９５１の位置を算出してもよい。５つ以上の擬似距離を用いて最小二乗法により測位することにより、４つの擬似距離を用いた測位結果より高い精度で測位結果を得ることができる。
そして、擬似距離測位部２１０は算出したＧＰＳアンテナ９５１の絶対位置と移動体における当該ＧＰＳアンテナ９５１の設置位置（移動体に対するＧＰＳアンテナ９５１の相対位置）とに基づいて移動体の位置を特定する。
また例えば、擬似距離測位部２１０は当該ＧＰＳ衛星からの搬送波のＧＰＳ観測情報が示す４つ以上の搬送波位相（ＧＰＳ衛星とＧＰＳアンテナ９５１との距離に相当）を用いて、上記と同様にして、移動体の位置を特定する。
【００８０】
＜Ｓ３３０：デッドレコニング測位処理＞
デッドレコニング部２３０は搬送波をマルチパス波でなく直接波として観測できたＧＰＳ衛星の数が３機以下である場合、前回の位置標定時からのジャイロ９５３の計測値とオドメータ（図示省略）の計測値とについて、ジャイロ９５３の計測値が示す移動体の姿勢の角速度とオドメータの計測値が示す移動体の速度とに基づいてデッドレコニングにより移動体の位置を測位する。
【００８１】
＜Ｓ３４０：姿勢標定方法判定処理＞
次に、位置姿勢方位標定部１２０はマルチパス検出処理（Ｓ１２０）においてマルチパス波でないと判定された搬送波の数（ＧＰＳ衛星の数）に応じて移動体の姿勢角を標定する方法を選択する。
【００８２】
＜Ｓ３５０：基線ベクトル姿勢標定処理＞
基線ベクトル姿勢標定部２２０は、各ＧＰＳ受信機９５２が同じ時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたＧＰＳ衛星の数が３機以上ある場合に、また、各ＧＰＳ受信機９５２が異なる時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたＧＰＳ衛星の数が４機以上ある場合に、２つの基線ベクトルに基づいて移動体の姿勢角を標定する。
基線ベクトル姿勢標定部２２０は、マルチパス波でない搬送波（直接波）についてのＧＰＳ観測情報を用いて、マルチパス検出部１１０の基線長算出部１５０による基線長算出処理（Ｓ２４０）と同様にして、２つの基線ベクトルを算出する。そして、基線ベクトル姿勢標定部２２０は算出した２つの基線ベクトルに基づいて移動体の３次元の姿勢角（回転角［ロール角］、仰角［ピッチ角］、方位角［ヨー角］）を算出する。１つの基線ベクトルは仰角および方位角を示し、２つの基線ベクトルにより回転角が特定される。
例えば、図１において、基線ベクトル姿勢標定部２２０は主局から従局（１）への基線ベクトルと主局から従局（２）への基線ベクトルとの２つの基線ベクトルを算出して移動体の姿勢角を特定する。
【００８３】
＜Ｓ３６０：デッドレコニング姿勢標定処理＞
デッドレコニング部２３０は、各ＧＰＳ受信機９５２が同じ時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたＧＰＳ衛星の数が２機以下である場合に、また、各ＧＰＳ受信機９５２が異なる時刻情報に基づいて動作して直接波を観測できたＧＰＳ衛星の数が３機以下である場合に、前回の姿勢角標定時からのジャイロ９５３の計測値について、ジャイロ９５３の計測値が示す移動体の姿勢の角速度に基づいてデッドレコニングにより移動体の姿勢角を標定する。
【００８４】
上記において、以下のようなことを説明した。
位置姿勢標定システム１００は、各アンテナのフェーズセンタの相対位置関係がずれないように設置され、あらかじめ任意の２アンテナのフェーズセンタ間距離、すなわち基線長が計測された複数のＧＰＳアンテナや、複数のＧＰＳ受信機及び必要に応じてこれらの複数アンテナの角速度を計測するジャイロのようなセンサなどにより構成される。そして、位置姿勢標定システム１００はミリメートルのオーダーで自己とＧＰＳ衛星の間の距離を観測可能な搬送波位相の受信機間一重差または二重差と、ＧＰＳの航法メッセージから非常に高い精度で計算可能な自己からＧＰＳ衛星までのＬＯＳベクトルとを用いてマルチパス検出を行い、マルチパスの影響のない高精度な位置や姿勢方位の標定を行う。
【００８５】
衛星や受信機の時計誤差を考慮した場合、少なくとも３機または４機の衛星が、２アンテナで共通して観測出来ていれば、搬送波位相の受信機間一重差または二重差を用いて、それぞれのアンテナフェーズセンタ間の３次元位置関係を表す基線ベクトルを求めることが出来る。しかし、受信した測位信号にマルチパスがあった場合、基線ベクトルはこの影響を受けて正しく求まらない。よって求めた基線ベクトルの長さと、あらかじめ計測された基線長とを比較することで、マルチパスの有無を検出することが出来る。位置姿勢標定装置１０１はこのような原理に基づいてマルチパスを検出する装置である。
【００８６】
また上記の原理では、受信３機または４機についての衛星測位信号のうちどれか一つにマルチパスがある場合、そのどれがマルチパスであるかを判断することは出来ない。しかし、４機または５機以上についての衛星測位信号が２アンテナで受信出来ている場合、任意の３機または４機を組み合わせて上記原理によりマルチパス検出を行うことで、どの衛星から受信した測位信号にマルチパスが含まれていたか判断することが出来る。位置姿勢標定装置１０１はこのような原理に基づいてマルチパスを特定する装置でもある。
【００８７】
さらに、位置姿勢標定装置１０１は上記のマルチパス検出の仕組みによりマルチパスが除去されたＧＰＳ観測情報（例えば、搬送波位相の受信機間一重差または二重差）を使用して測位する装置である。
【００８８】
さらに、位置姿勢標定装置１０１は上記マルチパス検出の仕組みによりマルチパスが除去されたＧＰＳ観測情報（例えば、搬送波位相の受信機間一重差または二重差）を使用して姿勢角を標定する装置でもある。
【００８９】
実施の形態２．
上記実施の形態１における位置姿勢方位標定方法では搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上求まらない場合にはマルチパス波の判定が行えない。
そこで、実施の形態２では搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上求まらない場合におけるマルチパス波の検出方法について説明する。
以下、上記実施の形態１と異なる事項について説明し、説明を省略した事項については上記実施の形態１と同様とする。
【００９０】
図９は、実施の形態２における位置姿勢標定装置１０１の機能構成図である。
実施の形態２における位置姿勢標定装置１０１は、上記実施の形態１における機能構成に加えて、距離差算出部１７０を備えることを特徴とする。
【００９１】
距離差算出部１７０は、予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と各ＧＰＳアンテナを備えた移動体に設置されたジャイロの計測値と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳベクトルとを入力し、入力した既知基線長と入力したジャイロの計測値と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との距離差を推定距離差としてＣＰＵを用いて算出する。
【００９２】
また、マルチパス判定部１６０は、位相差算出部１３０が算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差に相当する観測距離差と距離差算出部１７０が算出した推定距離差とをＣＰＵを用いて比較し、観測距離差が推定距離差より所定の閾値以上異なる場合に当該観測距離差の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定する。
【００９３】
図１０は、実施の形態２におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャートである。
実施の形態２におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）は、上記実施の形態１に対して、位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上算出できたかを判定し（Ｓ２２０：分岐処理Ａ）、搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上算出できなかった場合、既知基線長とジャイロ９５３の計測値とＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ９５１間におけるＧＰＳ衛星との距離差を算出し（Ｓ２６０：距離差算出処理）、算出した距離差と搬送波位相の一重差または二重差とを比較してマルチパス判定を行う（Ｓ２７０：マルチパス判定処理Ｂ）ことを特徴とする。
以下に、距離差算出処理（Ｓ２６０）、マルチパス判定処理Ｂ（Ｓ２７０）について説明する。
【００９４】
＜Ｓ２６０：距離差算出処理＞
位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差または二重差が３つ以上算出できなかった場合、距離差算出部１７０は既知基線長とジャイロ９５３の計測値とＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ９５１間におけるＧＰＳ衛星との距離差を算出する。
【００９５】
位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の一重差が算出された場合、距離差算出部１７０は前回の姿勢角標定時からのジャイロ９５３の計測値に基づいてデッドレコニングにより移動体の姿勢角を算出し、移動体の姿勢角に対応するＧＰＳアンテナ９５１間の基線ベクトルの方向（以下、基線方向とする）を算出する。そして、距離差算出部１７０は算出した基線方向と既知基線長とが示す基線ベクトルと、基線ベクトルの基点とするＧＰＳアンテナ９５１から搬送波位相の一重差が算出された当該ＧＰＳ衛星へのＬＯＳベクトルとの内積を計算して既知基線長のＬＯＳベクトル成分の長さを算出する。
この既知基線長のＬＯＳベクトル成分の長さはＧＰＳアンテナ９５１間における当該ＧＰＳ衛星についての搬送波位相の一重差に相当する。以下、距離差算出部１７０が算出した搬送波位相の一重差または二重差に相当する長さを推定距離差とする。
例えば、図６において、基線ベクトルｂａｂのＬＯＳベクトルｅａｉ成分の長さは、ａ点−ＧＰＳ衛星ｉ間の距離ρａｉを示す搬送波位相とｂ点−ＧＰＳ衛星ｉ間の距離ρｂｉを示す搬送波位相との差（ρａｉ−ρｂｉ）、つまり、ａ点のＧＰＳアンテナ９５１とｂ点のＧＰＳアンテナ９５１とにおけるＧＰＳ衛星ｉについての搬送波位相の一重差に相当する。
なお、既知基線長やＬＯＳベクトルの算出方法は上記実施の形態１と同様である。
【００９６】
また、位相差算出処理（Ｓ２１０）において搬送波位相の二重差が算出された場合、距離差算出部１７０は、搬送波位相の二重差が算出された２つのＧＰＳ衛星それぞれについて既知基線長のＬＯＳベクトル成分の長さを算出し、算出した２つの既知基線長のＬＯＳベクトル成分の長さの差（推定距離差）を算出する。
この２つの既知基線長のＬＯＳベクトル成分の長さの差はＧＰＳアンテナ９５１間における当該２つのＧＰＳ衛星についての搬送波位相の二重差に相当する。
例えば、図６において、距離差算出部１７０は、ａ点のＧＰＳアンテナ９５１とｂ点のＧＰＳアンテナ９５１とにおけるＧＰＳ衛星ｉとＧＰＳ衛星ｊとについての搬送波位相の二重差に相当するものとして、基線ベクトルｂａｂについてＬＯＳベクトルｅａｉ成分の長さとＬＯＳベクトルｅａｊ成分の長さとの差を算出する。
【００９７】
距離差算出部１７０は位相差算出処理（Ｓ２１０）において算出された各搬送波位相の一重差または二重差のそれぞれについて上記のようにして推定距離差を算出する。
例えば、ＧＰＳ衛星ｉ、ｊについて搬送波位相の一重差が算出されている場合、距離差算出部１７０はＧＰＳ衛星ｉについての搬送波位相の一重差に相当する推定距離差とＧＰＳ衛星ｊについての搬送波位相の一重差に相当する推定距離差とを算出する。
【００９８】
次に、図１０におけるマルチパス判定処理Ｂ（Ｓ２７０）について説明する。
【００９９】
＜Ｓ２７０：マルチパス判定処理Ｂ＞
マルチパス判定部１６０は位相差算出処理（Ｓ２１０）において算出された搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）を距離差算出処理（Ｓ２６０）において算出された搬送波位相の一重差または二重差に相当する推定距離差と比較して搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）の算出に用いられた搬送波のマルチパス判定を行う。
このとき、マルチパス判定部１６０は、上記実施の形態１で説明したマルチパス判定処理Ａ（Ｓ２５０）における観測基線長と既知基線長とに対する処理と同様に、搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）と推定距離差との差が所定の閾値未満であれば搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）の算出に用いられたＧＰＳ衛星からの搬送波はマルチパス波でないと判定し、搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）と推定距離差との差が所定の閾値以上であれば搬送波位相の一重差または二重差（観測距離差）の算出に用いられたＧＰＳ衛星からの搬送波はマルチパス波であると判定する。
【０１００】
図１１は、実施の形態２における位置姿勢方位標定部１２０の構成の一例を示す図である。
図１２は、実施の形態２における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例を示すフローチャートである。
実施の形態２における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例について、図１１、図１２に基づいて以下に説明する。
【０１０１】
図１１において、位置姿勢方位標定部１２０はデッドレコニング部２３０、カルマンフィルタ部２４０および位置姿勢補正部２５０を備え、各部は図１２に基づいて以下に説明する各処理をＣＰＵを用いて実行する。
【０１０２】
カルマンフィルタ部２４０は位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）において拡張カルマンフィルタ処理を実行する。
拡張カルマンフィルタ処理とは、状態量のダイナミクスをモデル化した状態方程式と、観測量と状態量との関係を定式化した観測方程式との両方程式に基づいて状態量の誤差を推定する処理である。特に、拡張カルマンフィルタは、カルマンフィルタが線形の状態方程式および観測方程式に基づいて誤差推定を行うのに対し、非線形の状態方程式および観測方程式に基づいて誤差推定を行う。但し、カルマンフィルタ部２４０は通常のカルマンフィルタ処理を実行してもよい。
【０１０３】
＜Ｓ４１０：デッドレコニング処理＞
デッドレコニング部２３０は、前回の位置姿勢標定時からのジャイロ９５３の計測値とオドメータの計測値とについて、ジャイロ９５３の計測値が示す移動体の姿勢の角速度とオドメータ（図示省略）の計測値が示す移動体の速度とに基づいてデッドレコニングにより移動体の位置および姿勢角を算出する。
【０１０４】
＜Ｓ４２０：カルマンフィルタ処理＞
カルマンフィルタ部２４０は、搬送波位相の一重差または二重差の観測残差を観測量として拡張カルマンフィルタ処理を行い、デッドレコニング処理（Ｓ４１０）において算出された移動体の位置および姿勢角やデッドレコニング処理（Ｓ４１０）において使用されたジャイロ９５３の出力レート（計測値）などの状態量について誤差を推定する。
このとき、位置姿勢方位標定部１２０は、マルチパス判定処理Ｂ（Ｓ２７０）において算出された搬送波位相の一重差または二重差と推定距離差との差を搬送波位相の一重差または二重差の観測残差とする。
【０１０５】
＜Ｓ４３０：位置姿勢補正処理＞
位置姿勢補正部２５０は、カルマンフィルタ処理（Ｓ４２０）により推定された誤差を補正量として、デッドレコニング処理（Ｓ４１０）において算出された移動体の位置および姿勢角を補正（加算）して移動体の位置および姿勢角を標定する。
また、デッドレコニング部２３０は、次回以降のデッドレコニング処理（Ｓ４１０）において、カルマンフィルタ処理（Ｓ４２０）により推定された誤差で補正したジャイロ９５３の出力レート（計測値）を用いてデッドレコニングを行う。
【０１０６】
また、位置姿勢方位標定部１２０は、上記実施の形態１と同様に、可能な場合には擬似距離や基線ベクトルに基づいて移動体の位置および姿勢角を標定し、擬似距離や基線ベクトルに基づいて標定できない移動体の位置または姿勢角について上記のようにデッドレコニングおよびカルマンフィルタ処理により標定してもよい。
【０１０７】
上記において、以下のようなことを説明した。
上記実施の形態１におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）は、２または３アンテナで共通して観測出来ている衛星数が２機または３機以下の場合は適用することが出来ない。しかし、ジャイロセンサによるアンテナの角速度を用いれば、２または３アンテナで共通して３機または４機以上の衛星が観測されているときに計算された基線ベクトルを積分して、現在の基線ベクトルを予測することが出来る。これを搬送波位相の受信機間一重差または二重差と組み合わせることにより、共通して観測されている衛星がたとえ１機（二重差の場合は２機）の場合でも、マルチパス検出を行うことが出来る。位置姿勢標定装置１０１はこのような原理に基づいてマルチパスを検出する装置である。
【０１０８】
実施の形態３．
図１３は、実施の形態３におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャートである。
図１３に示すように、位相差算出処理（Ｓ２１０、上記実施の形態１参照）において算出された搬送波位相の一重差または二重差の数が幾つである場合でも、距離差算出処理（Ｓ２６０、上記実施の形態２参照）およびマルチパス判定処理Ｂ（Ｓ２７０、上記実施の形態２参照）を行って、マルチパスを検出してもよい。
実施の形態３におけるその他の事項については、上記実施の形態１または上記実施の形態２と同様である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】実施の形態１における位置姿勢標定システム１００の構成の概要図。
【図２】実施の形態１における位置姿勢標定システム１００のハードウェア構成図。
【図３】実施の形態１における位置姿勢標定装置１０１の機能構成図。
【図４】実施の形態１における位置姿勢標定方法を示すフローチャート。
【図５】実施の形態１におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャート。
【図６】実施の形態１における搬送波位相の差とＬＯＳベクトルと基線ベクトルとの関係図。
【図７】実施の形態１における位置姿勢方位標定部１２０の構成の一例を示す図。
【図８】実施の形態１における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例を示すフローチャート。
【図９】実施の形態２における位置姿勢標定装置１０１の機能構成図。
【図１０】実施の形態２におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャート。
【図１１】実施の形態２における位置姿勢方位標定部１２０の構成の一例を示す図。
【図１２】実施の形態２における位置姿勢方位標定処理（Ｓ１３０）の一例を示すフローチャート。
【図１３】実施の形態３におけるマルチパス検出処理（Ｓ１２０）を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１１０】
１００ 位置姿勢標定システム、１０１ 位置姿勢標定装置、１１０ マルチパス検出部、１２０ 位置姿勢方位標定部、１３０ 位相差算出部、１４０ ＬＯＳベクトル算出部、１５０ 基線長算出部、１６０ マルチパス判定部、１７０ 距離差算出部、１９０ 標定記憶部、２１０ 擬似距離測位部、２２０ 基線ベクトル姿勢標定部、２３０ デッドレコニング部、２４０ カルマンフィルタ部、２５０ 位置姿勢補正部、９１１ ＣＰＵ、９２０ 記憶装置、９２１ ＯＳ、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群、９５１ ＧＰＳアンテナ、９５２ ＧＰＳ受信機、９５３ ジャイロ、９５４ プラットフォーム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナがＧＰＳアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各ＧＰＳ衛星から送信され各ＧＰＳアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置であり、
各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて算出する位相差算出部と、
前記位相差算出部が算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてＣＰＵを用いて算出する基線長算出部と、
予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と前記基線長算出部が算出した観測基線長とをＣＰＵを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定部と
を備えたことを特徴とするマルチパス検出装置。
【請求項２】
前記マルチパス検出装置は、さらに、
搬送波で伝搬された各ＧＰＳ衛星の位置を示す航法メッセージと搬送波に基づいて測位された当該ＧＰＳアンテナの位置を示す測位情報とを入力し、入力した航法メッセージが示す各ＧＰＳ衛星の位置と入力した測位情報が示す各ＧＰＳアンテナの位置とに基づいて当該ＧＰＳアンテナから当該ＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳベクトルをＣＰＵを用いて算出するＬＯＳベクトル算出部を備え、
前記基線長算出部は、前記ＬＯＳベクトル算出部が算出したＬＯＳベクトルに基づいて前記観測基線長を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のマルチパス検出装置。
【請求項３】
前記位相差算出部は搬送波位相の差を４つ以上算出し、
前記基線長算出部は前記位相差算出部が算出した各搬送波位相の差を３つずつ組み合わせて各搬送波位相の差の組み合わせのそれぞれに対して観測基線長を算出し、
前記マルチパス判定部は前記基線長算出部が算出した各観測基線長に対して判定を行い、各観測基線長に対する判定結果に基づいてマルチパス波を特定する
ことを特徴とする請求項１〜請求項２いずれかに記載のマルチパス検出装置。
【請求項４】
前記位相差算出部は、同じ時刻情報に基づいて観測された搬送波位相の情報を３機以上のＧＰＳ衛星について入力し、ＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差を示す搬送波位相の一重差を各ＧＰＳ衛星について算出する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかに記載のマルチパス検出装置。
【請求項５】
前記位相差算出部は、搬送波位相の情報を４機以上のＧＰＳ衛星について入力し、ＧＰＳアンテナ間における第一のＧＰＳ衛星との搬送波位相の差と当該ＧＰＳアンテナ間における第ニのＧＰＳ衛星との搬送波位相の差との差を示す搬送波位相の二重差を各ＧＰＳ衛星について算出する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかに記載のマルチパス検出装置。
【請求項６】
複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナがＧＰＳアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各ＧＰＳ衛星から送信され各ＧＰＳアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置であり、
各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて算出する位相差算出部と、
予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と各ＧＰＳアンテナを備えた前記移動体に設置されたジャイロの計測値と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとを入力し、入力した既知基線長と入力したジャイロの計測値と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との距離差を推定距離差としてＣＰＵを用いて算出する距離差算出部と、
前記位相差算出部が算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差に相当する観測距離差と前記距離差算出部が算出した推定距離差とをＣＰＵを用いて比較し、観測距離差が推定距離差より所定の閾値以上異なる場合に当該観測距離差の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定部と
を備えたことを特徴とするマルチパス検出装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６いずれかに記載のマルチパス検出装置と、
前記マルチパス検出装置の前記マルチパス判定部がマルチパス波でないと判定した搬送波の観測情報に基づいて前記移動体の位置をＣＰＵを用いて測位する測位部と
を備えたことを特徴とする測位装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項６いずれかに記載のマルチパス検出装置と、
前記マルチパス検出装置の前記マルチパス判定部がマルチパス波でないと判定した搬送波の観測情報に基づいて前記移動体の姿勢角をＣＰＵを用いて算出する姿勢標定部と
を備えたことを特徴とする姿勢方位標定装置。
【請求項９】
複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナがＧＰＳアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各ＧＰＳ衛星から送信され各ＧＰＳアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置のマルチパス検出方法であり、
位相差算出部が各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて算出する位相差算出処理を行い、
基線長算出部が前記位相差算出部の算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてＣＰＵを用いて算出する基線長算出処理を行い、
マルチパス判定部が予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と前記基線長算出部が算出した観測基線長とをＣＰＵを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定処理を行う
ことを特徴とするマルチパス検出装置のマルチパス検出方法。
【請求項１０】
複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナがＧＰＳアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各ＧＰＳ衛星から送信され各ＧＰＳアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置のマルチパス検出方法であり、
位相差算出部が各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて算出する位相差算出処理を行い、
距離差算出部が予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と各ＧＰＳアンテナを備えた前記移動体に設置されたジャイロの計測値と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとを入力し、入力した既知基線長と入力したジャイロの計測値と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との距離差を推定距離差としてＣＰＵを用いて算出する距離差算出処理を行い、
マルチパス判定部が前記位相差算出部の算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差に相当する観測距離差と前記距離差算出部の算出した推定距離差とをＣＰＵを用いて比較し、観測距離差が推定距離差より所定の閾値以上異なる場合に当該観測距離差の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定処理を行う
ことを特徴とするマルチパス検出装置のマルチパス検出方法。
【請求項１１】
請求項９〜請求項１０いずれかに記載のマルチパス検出方法をコンピュータに実行させるマルチパス検出プログラム。
【請求項１】
複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナがＧＰＳアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各ＧＰＳ衛星から送信され各ＧＰＳアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置であり、
各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて算出する位相差算出部と、
前記位相差算出部が算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてＣＰＵを用いて算出する基線長算出部と、
予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と前記基線長算出部が算出した観測基線長とをＣＰＵを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定部と
を備えたことを特徴とするマルチパス検出装置。
【請求項２】
前記マルチパス検出装置は、さらに、
搬送波で伝搬された各ＧＰＳ衛星の位置を示す航法メッセージと搬送波に基づいて測位された当該ＧＰＳアンテナの位置を示す測位情報とを入力し、入力した航法メッセージが示す各ＧＰＳ衛星の位置と入力した測位情報が示す各ＧＰＳアンテナの位置とに基づいて当該ＧＰＳアンテナから当該ＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳベクトルをＣＰＵを用いて算出するＬＯＳベクトル算出部を備え、
前記基線長算出部は、前記ＬＯＳベクトル算出部が算出したＬＯＳベクトルに基づいて前記観測基線長を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のマルチパス検出装置。
【請求項３】
前記位相差算出部は搬送波位相の差を４つ以上算出し、
前記基線長算出部は前記位相差算出部が算出した各搬送波位相の差を３つずつ組み合わせて各搬送波位相の差の組み合わせのそれぞれに対して観測基線長を算出し、
前記マルチパス判定部は前記基線長算出部が算出した各観測基線長に対して判定を行い、各観測基線長に対する判定結果に基づいてマルチパス波を特定する
ことを特徴とする請求項１〜請求項２いずれかに記載のマルチパス検出装置。
【請求項４】
前記位相差算出部は、同じ時刻情報に基づいて観測された搬送波位相の情報を３機以上のＧＰＳ衛星について入力し、ＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差を示す搬送波位相の一重差を各ＧＰＳ衛星について算出する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかに記載のマルチパス検出装置。
【請求項５】
前記位相差算出部は、搬送波位相の情報を４機以上のＧＰＳ衛星について入力し、ＧＰＳアンテナ間における第一のＧＰＳ衛星との搬送波位相の差と当該ＧＰＳアンテナ間における第ニのＧＰＳ衛星との搬送波位相の差との差を示す搬送波位相の二重差を各ＧＰＳ衛星について算出する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかに記載のマルチパス検出装置。
【請求項６】
複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナがＧＰＳアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各ＧＰＳ衛星から送信され各ＧＰＳアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置であり、
各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて算出する位相差算出部と、
予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と各ＧＰＳアンテナを備えた前記移動体に設置されたジャイロの計測値と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとを入力し、入力した既知基線長と入力したジャイロの計測値と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との距離差を推定距離差としてＣＰＵを用いて算出する距離差算出部と、
前記位相差算出部が算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差に相当する観測距離差と前記距離差算出部が算出した推定距離差とをＣＰＵを用いて比較し、観測距離差が推定距離差より所定の閾値以上異なる場合に当該観測距離差の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定部と
を備えたことを特徴とするマルチパス検出装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６いずれかに記載のマルチパス検出装置と、
前記マルチパス検出装置の前記マルチパス判定部がマルチパス波でないと判定した搬送波の観測情報に基づいて前記移動体の位置をＣＰＵを用いて測位する測位部と
を備えたことを特徴とする測位装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項６いずれかに記載のマルチパス検出装置と、
前記マルチパス検出装置の前記マルチパス判定部がマルチパス波でないと判定した搬送波の観測情報に基づいて前記移動体の姿勢角をＣＰＵを用いて算出する姿勢標定部と
を備えたことを特徴とする姿勢方位標定装置。
【請求項９】
複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナがＧＰＳアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各ＧＰＳ衛星から送信され各ＧＰＳアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置のマルチパス検出方法であり、
位相差算出部が各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて算出する位相差算出処理を行い、
基線長算出部が前記位相差算出部の算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとを入力し、入力した搬送波位相の差と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間の距離を示す基線長を観測基線長としてＣＰＵを用いて算出する基線長算出処理を行い、
マルチパス判定部が予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と前記基線長算出部が算出した観測基線長とをＣＰＵを用いて比較し、観測基線長が既知基線長より所定の閾値以上異なる場合に当該観測基線長の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定処理を行う
ことを特徴とするマルチパス検出装置のマルチパス検出方法。
【請求項１０】
複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナがＧＰＳアンテナ間の相対位置を固定して設置された移動体において各ＧＰＳ衛星から送信され各ＧＰＳアンテナにより受信された各搬送波の中にマルチパス波が含まれているかを検出するマルチパス検出装置のマルチパス検出方法であり、
位相差算出部が各ＧＰＳ衛星と各ＧＰＳアンテナとの距離を搬送波の数で示す搬送波位相の情報を入力し、入力した搬送波位相の情報に基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との搬送波位相の差をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて算出する位相差算出処理を行い、
距離差算出部が予め算出されたＧＰＳアンテナ間の距離を示す既知基線長と各ＧＰＳアンテナを備えた前記移動体に設置されたジャイロの計測値と任意の方法により特定された特定のＧＰＳアンテナから特定のＧＰＳ衛星への方向を示すＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）ベクトルとを入力し、入力した既知基線長と入力したジャイロの計測値と入力したＬＯＳベクトルとに基づいてＧＰＳアンテナ間における同じＧＰＳ衛星との距離差を推定距離差としてＣＰＵを用いて算出する距離差算出処理を行い、
マルチパス判定部が前記位相差算出部の算出したＧＰＳアンテナ間の搬送波位相の差に相当する観測距離差と前記距離差算出部の算出した推定距離差とをＣＰＵを用いて比較し、観測距離差が推定距離差より所定の閾値以上異なる場合に当該観測距離差の算出に用いられた各搬送波の中にマルチパス波が含まれていると判定するマルチパス判定処理を行う
ことを特徴とするマルチパス検出装置のマルチパス検出方法。
【請求項１１】
請求項９〜請求項１０いずれかに記載のマルチパス検出方法をコンピュータに実行させるマルチパス検出プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２９８４４３（Ｐ２００８−２９８４４３Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４１６０２（Ｐ２００７−１４１６０２）
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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