天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法
【課題】リアルタイムに天頂対流圏遅延量の推定値を算出する方法及び測位する場合の衛星測位信号の対流圏遅延を補正する方法を提供する。
【解決手段】ある二地点間の距離をパラメータとする複数のパラメータを設定し、二地点における天頂対流圏遅延量を求めるとともに、その差分を求め、モデル関数を用いた天頂対流圏遅延量を求めるとともに、その差分を求め、二つの差分の差分を誤差として求め、誤差範囲を満足するパラメータを、誤差から選択し、地点Ａが存在する補正対象地域の基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢを算出し、補正情報として地点Ａに送信し、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)を補正することにより地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを算出し、さらに、受信した衛星測位信号の仰角を求め、衛星測位信号の対流圏遅延量により衛星測位信号の対流圏遅延を補正する。
【解決手段】ある二地点間の距離をパラメータとする複数のパラメータを設定し、二地点における天頂対流圏遅延量を求めるとともに、その差分を求め、モデル関数を用いた天頂対流圏遅延量を求めるとともに、その差分を求め、二つの差分の差分を誤差として求め、誤差範囲を満足するパラメータを、誤差から選択し、地点Ａが存在する補正対象地域の基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢを算出し、補正情報として地点Ａに送信し、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)を補正することにより地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを算出し、さらに、受信した衛星測位信号の仰角を求め、衛星測位信号の対流圏遅延量により衛星測位信号の対流圏遅延を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人工衛星や天体からの電磁波が、対流圏を通過する際に生じる対流圏遅延に関し、特に、リアルタイムに天頂対流圏遅延量を算出する方法及びこの算出した天頂対流圏遅延量を用いて測位する場合の衛星測位信号の対流圏遅延を補正する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、人工衛星や天体から発せられる電磁波（以下、信号と記す）が、地上に到達するまでの間に、電離圏及び対流圏を通過するが、それぞれの領域を信号が通過する際に遅延が生じ、それぞれ電離圏遅延及び対流圏遅延と呼ばれている。従って、この信号を測位信号として用いる場合、これらの電離圏遅延及び対流圏遅延が測位誤差源のひとつとなっている。
【０００３】
電離圏内における電離圏遅延の値（以下、電離圏遅延量と記す）は、周波数によって変わるため、２つの周波数の信号を受信することによって電離圏遅延量を求めることが出来る。一方、対流圏内における対流圏遅延の値（以下、対流圏遅延量と記す）は、大気の気温、気圧及び水蒸気等によって変化するので、季節や時刻によって常に変化するだけでなく、台風や寒冷前線の通過時には、局地的に大きく変化する。一方、対流圏遅延量を直接計測することは出来ない。このように、対流圏遅延量は、気象条件や地理的条件により変動するため、時間的にも空間的にも変動が大きい。
【０００４】
移動体の測位において対流圏遅延量を補正するためには、任意の地点でリアルタイムに適用し得る対流圏遅延量の補正情報が不可欠である。そのため、一般的な移動体測位では、天頂対流圏遅延量を高度のみの関数としてモデル化して用いられ、ＳＢＡＳでは、日付・緯度・高度の関数であるＭＯＰＳモデルと呼ばれる天頂対流圏遅延量のモデルを用いて、測位信号を補正している。
【０００５】
なお、ＭＯＰＳモデルとは、Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの略称で、「ＲＴＣＡ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄｅｒｄｓ ｆｏｒ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ／Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｏｒｂｏｒｎｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ＲＴＣＡ／ＤＯ−２２９Ｃ，２００１．」というＳＢＡＳ規格文書で定められた天頂対流圏遅延量の関数である。
【０００６】
又、ＳＢＡＳとは、従来の測位精度を改善させるためのシステムである衛星航法補強システム（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｂａｓｅｄ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＳＢＡＳと記す。）であり、衛星軌道・衛星クロック、電離圏遅延の測位誤差源を高精度に補正することが目標とされており、既知点に設置された複数の地上局において、航法衛星からの測位信号により測定した当該航法衛星との距離と、航法衛星の位置情報と当該地上局の位置情報とから得られる距離との誤差を補正情報として静止衛星へ伝送し、これら補正情報を静止衛星からユーザへ伝送している。ユーザは、この補正情報を受信するとともに、この補正情報により、衛星からの測位信号に含まれる誤差を補正し、測位精度を改善している。
【特許文献１】特開２００３−１１４２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、現状では、衛星軌道・衛星クロック、電離圏遅延、対流圏遅延は、ほぼ同等の測位誤差源となっている。そこで、ＳＢＡＳでは、対流圏遅延量を推定し、それを用いるための手段として、気象条件としては、平均的な気象を仮定し、地理的条件としては、日付、緯度及び高度の関数としたＭＯＰＳモデルが用いられている。このＭＯＰＳモデルは、地理的条件を考慮しているもので、気象条件を用いないモデルとしては最も精度の良いものとされており、その測位誤差σは、天頂方向でσ＝１２ｃｍとされている。
【０００８】
又、ＧＰＳ衛星の仰角が狭くなるほどＧＰＳ信号が対流圏を通過する距離が長くなるため、補正誤差が天頂方向の数倍以上にもなると考えられており、より高精度な測位精度を実現するために対流圏遅延量を、従来より高精度に補正することが必要となっている。
【０００９】
なお、任意の測位地点において、天頂方向に位置するＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号が、対流圏を通過することによる対流圏遅延の値を、天頂対流圏遅延量と記載し、任意の仰角αに位置するＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号が、対流圏を通過することによる遅延を、対流圏遅延と記載する。従って、天頂対流圏遅延量＝ｓｉｎα＊対流圏遅延量の関係となる。
【００１０】
このように、ＳＢＡＳでは、ＭＯＰＳモデルを用いて地理的条件により変動する対流圏遅延量を推定しても、気象条件により変動する対流圏遅延量については、十分改善することが出来ないという問題があり、より高精度な測位精度の実現が待たれている。
【００１１】
又、上記したように、対流圏遅延量は、気象条件や地理的条件により変動するため、時間的にも空間的にも変動が大きい。従って、より高精度な測位精度を実現するためには、対流圏遅延量を時間的且つ空間的に高精度に補正する補正情報が必要である。
【００１２】
そこで、対流圏遅延量の補正情報をユーザに送信することが出来れば、ユーザ側では、測位演算において、この補正情報を測位信号の補正に用いることにより高精度測位を実現することが出来る。
【００１３】
そこで、発明者等は、ユーザ地点における天頂対流圏遅延量を算出することにより、従来のＳＢＡＳで用いられていた遅延量モデルを上回る精度の補正情報を生成することが出来、さらに準天頂衛星を用いたシステムへ実装した場合には、３回程度の補正のためのメッセージの送信で十な補正情報を送信出来、従来のＳＢＡＳを上回る測位精度を実現出来る天頂対流圏遅延量を算出する方法を見出した。
【００１４】
そして、さらに、算出した天頂対流圏遅延量と、衛星から取得した衛星測位信号の対流圏遅延を補正する方法を見出した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に係る発明は、サービス領域内に、ある二地点間の距離をパラメータとする複数のパラメータを設定し、各パラメータについて、二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、各パラメータについて、モデル関数を用いて二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、二つの差分の差分を誤差として求め、求める誤差範囲を満足するパラメータを、誤差から選択し、サービス領域内にある地点Ａ（ユーザー点）との距離が、少なくとも１箇所は求める誤差範囲を満足するパラメータの距離内となる様に天頂対流圏遅延量の補正情報を提供する基準点Ｂをサービス領域内に１箇所以上設定し、この基準点Ｂを中心とし、パラメータを半径とする補正対象地域をサービス領域内に設定し、地点Ａ（ユーザー点）が存在する補正対象地域の基準点Ｂにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢを算出し、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢに関する情報を、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値を算出するための補正情報として補正対象地域内の地点Ａ（ユーザ点）に送信し、地点Ａ（ユーザ点）では、補正情報を取得し、次いで、地点Ａ及び基準点Ｂとの天頂対流圏遅延量の差分を、それぞれ地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)及び基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(B)を用いて求め、この地点Ａ及び基準点Ｂとの天頂対流圏遅延量の差分を、補正情報に基づいて補正することにより地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを求めることを特徴とする天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法である。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、補正情報は、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値と基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(B)との差分であり、補正情報に基づいて、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)を補正することにより地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを求めるようにしたものである。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１〜請求項２の何れかに係る発明において、補正情報は、衛星を経由して補正対象地域内の地点Ａ（ユーザ点）に送信され、地点Ａ（ユーザ点）では、補正情報を、衛星を経由して取得するようにしたものである。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３の何れかに係る発明において、地点Ａ（ユーザー点）が、複数の補正対象地域内に存在する場合、各基準点Ｂにおける補正情報により、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡをそれぞれ算出するとともに、この算出した複数の各天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡに地点Ａと各基準点Ｂとの距離及び高度差からなる重み付け関数により重み付けを行い、次いで、補間を行うことにより、１個の天頂対流圏遅延量の推定値を求めるようにしたものである。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４の何れかに係る発明において、各基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値は、衛星測位信号の解析により算出するようにしたものである。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項１〜請求項５の何れかに係る発明において、各基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値あるいは補正情報は、１回に送信されるメッセージの中に可能な限り多くの基準点における推定値あるいは補正情報を均等に地理的に分散して送信するようにしたものである。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項１〜請求項６の何れかに係る発明において、補正情報は、ＳＢＡＳメッセージフォーマットを用いるようにしたものである。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項１〜請求項７の何れかに係る発明において、地点Ａでは、基準点Ｂの地理的情報を所持し、基準点Ｂでは、この基準点Ｂのバージョン情報、あるいは、基準点Ｂの有効性に関する情報、あるいは、補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期に関する情報、あるいは、補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期を表すデータの何れかを、補正情報とともに送信するようにしたものである。
【００２３】
請求項９に係る発明は、請求項１〜請求項８の何れかに係る発明において、衛星からの衛星測位信号を受信し、この受信した衛星測位信号の仰角を求め、この信号の仰角をパラメータとする関数で、天頂対流圏遅延量から衛星測位信号の対流圏遅延量を算出するためのマッピング関数と、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡとにより衛星測位信号の対流圏遅延量を算出し、この衛星測位信号の対流圏遅延量により衛星測位信号の対流圏遅延を補正するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１、請求項３及び請求項９に係る発明は、上記のように構成したので、対流圏を通過する信号としては、衛星からの信号に限らず、広く宇宙からの電磁波に関しても天頂対流圏遅延量の推定値を求めることが出来る。さらに、地理的条件及び気象条件による変動を考慮した正確な天頂対流圏遅延量の推定値を求めることが出来る。サービス領域内の任意の地点Ａが少なくとも一つの補正対象地域に入るように補正対象地域を設定することにより、精度の高い正確な天頂対流圏遅延量の推定値が得られるので、この値を測位に用いた場合には、従来にない高精度な測位を実現出来るとともに、サービス領域内の任意の地点において、事業者の求める補正精度を保証することが出来る。また、ユーザ点Ａの近傍の基準点Ｂでの補正情報のみを用いることにより大きな誤差を避けることができる効果がある。
【００２５】
請求項２に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１に係る発明と同様な効果がある。さらに、補正精度を損なうことなく、補正情報の所要情報量を低減することができる。
【００２６】
請求項４に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項３に係る発明と同様な効果があるとともに、適切な重み付けにより、複数の各天頂対流圏遅延量から１個の天頂対流圏遅延量を求めることによりさらに高い精度の天頂対流圏遅延量の推定値及び高測位精度が得られる。
【００２７】
請求項５に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項４に係る発明と同様な効果がある。さらに、測位衛星信号を利用することが出来る。
【００２８】
請求項６に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項５に係る発明と同様な効果がある。さらに、最初の１メッセージを受信するのみで、高精度な測位が可能である。その上、順次メッセージを受信するたびに、測位精度を向上させることができる。
【００２９】
請求項７に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項６に係る発明と同様な効果がある。さらに、ＳＢＡＳで用いられているＳＢＡＳメッセージのフォーマットを基準にして、天頂対流圏遅延の推定値を算出するための、及び、衛星測位信号の対流圏遅延量を補正するための補正メッセージを割り当てることができるので、設計が容易となり、汎用性があり、コスト削減となる。
【００３０】
請求項８に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項７に係る発明と同様な効果がある。さらに、ユーザは、自己の有する基準点情報と事業者から受信した基準点情報とを比較することが出来るので、自己の有する基準点情報の有効性を確認することが出来る。その上、測位情報以外の情報も事業者から得ることができる。又、ユーザは、必要に応じて何らかの手段（例えば、データ放送やインターネット等）で自身の有する基準点情報を更新することにより、基準点が更新されても対流圏遅延に関する補正情報を利用することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
サービス領域内に、ある二地点間の距離をパラメータとする複数のパラメータを設定し、
各パラメータについて、二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、
各パラメータについて、モデル関数を用いて二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、
二つの差分の差分を誤差として求め、
求める誤差範囲を満足するパラメータを、誤差から選択し、サービス領域内にある地点Ａ（ユーザー点）との距離が、少なくとも１箇所は求める誤差範囲を満足するパラメータの距離内となる様に天頂対流圏遅延量の補正情報を提供する基準点Ｂをサービス領域内に１箇所以上設定し、この基準点Ｂを中心とし、パラメータを半径とする補正対象地域をサービス領域内に設定し、地点Ａ（ユーザー点）が存在する補正対象地域の基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢを算出し、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢと基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(B)との差分を算出し、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢとモデル関数fZTD(B)との差分を、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値を算出するための補正情報として補正対象地域内の地点Ａ（ユーザ点）に送信し、
地点Ａ（ユーザ点）では、補正情報を取得し、
次いで、この補正情報に基づいて、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)を補正することにより地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを算出し、
さらに、ユーザは、衛星からの衛星測位信号を受信し、受信した衛星測位信号の仰角を求め、この信号の仰角をパラメータとする関数で、天頂対流圏遅延量から衛星測位信号の対流圏遅延量を算出するためのマッピング関数と、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡとにより衛星測位信号の対流圏遅延量を算出し、この衛星測位信号の対流圏遅延量により衛星測位信号の対流圏遅延を補正する。
【実施例１】
【００３２】
この発明の第１の実施例を、図１〜図１１に基づいて詳細に説明する。
図１〜図１１は、この発明の第１の実施例を示すもので、図１は電子基準点９５０１７２（気仙沼）における１日の可視衛星数と誤差倍率の履歴を示す図、図２は天頂対流圏遅延量を推定した電子基準点を示す図、図３は対流圏遅延の解析結果を示す図、図４は誤差の分布を示す図で、横軸は誤差（ｒｍｓ（ｍｍ））を示し、縦軸は誤差の発生頻度（ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）を示し、有効範囲の評価を示す図である。ここで、任意の二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求め、この求めた二地点における天頂対流圏遅延量の差分とモデル関数を用いてそれぞれ求めた二地点における天頂対流圏遅延量の差分との差分を誤差として横軸に表示している。なお、パラメータは、二地点間の距離（この実施例では、基準点Ｂとユーザ点Ａとの距離である。図５は後述するＬ１−ＳＡＩＦメッセージ（ＳＢＡＳメッセージ）のフォーマットを示す図で、準天頂衛星を用いて補正情報をユーザに送信するためのメッセージのフォーマットである。
【００３３】
図６は量子化された遅延量の誤差評価を示す図、図７はＳＢＡＳメッセージのフォーマットを用いて対流圏遅延を補正するための補正メッセージを示す図、図８は対流圏遅延量の送信点を示す図で、基準点の配置及び気象条件がほぼ同等と見なせる範囲を○で示し、この○内の黒点は基準点を示す。図９は任意の地点における天頂対流圏遅延量の補正情報の取得を説明するための説明図である。図１０は有効範囲の評価を示す図で、２地点間距離と推定誤差のｒｍｓとの関係を示す。図１１は有効範囲の評価を示す図で、５０ｍｍ以上および１００ｍｍ以上の推定誤差の発生率を示している。
【００３４】
通常、電磁波の対流圏遅延量は、天頂方向に換算して解析・評価され、実際の測位演算の際には、天頂遅延量に各々のＧＰＳ信号の仰角に対応する係数（マッピング関数と称する。）を乗じている。
従って、ＧＰＳ衛星の仰角が狭くなるほどＧＰＳ信号が対流圏を通過する距離が長くなるため、補正誤差が天頂方向の数倍以上にもなると考えられている。
【００３５】
そこで、まず、発明者等は、対流圏遅延の天頂遅延量（以下、天頂対流圏遅延量と記す。）の推定誤差による測位誤差への影響を評価した。評価では、電子基準点（国土地理院が整備している。）における実測データを用い、測位演算において対流圏遅延に相当する天頂遅延量を意図的に追加し、その前後の演算結果を比較した。
【００３６】
結果として得られる測位誤差は、追加する遅延量のみに比例するので、追加した天頂遅延量に対して生じる測位誤差の倍率として評価結果を得た。以下、この評価結果について説明する。
【００３７】
下記の表１は、２００４年の第２２６通算日のデータを用いた評価結果である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
図１は、電子基準点９５０１７２（気仙沼）における１日の可視衛星数と誤差倍率の履歴を示すもので、縦軸は可視衛星数を示し、横軸は時刻を示している。この図１から明らかなように、すべての電子基準点においても誤差倍率は平均３倍弱となり、その最大値は５倍〜数１０倍となる。
図１における誤差倍率の変化は、可視衛星数及び衛星配置によるものである。特に、可視衛星数が４個の場合に最も倍率が高くなる。
【００４０】
下記の表２は、表１に示す各基準点における評価結果をまとめたもので、誤差倍率が５倍以上となるのは、全評価対象の誤差倍率のうち０．６％であり、誤差倍率が１０倍以上となるのは、０．１％である。
【００４１】
【表２】
【００４２】
以上の結果から、対流圏遅延のみによる測位誤差σは、ＭＯＰＳモデルを用いた場合であってもσ＝３０ｃｍ程度、悪条件では数メートルにもなることが明らかとなった。換言すれば、ＭＯＰＳモデルにより対流圏遅延を補正した場合であっても、その測位結果には、上記のような誤差が潜在的に含まれているということが判明した。
【００４３】
そこで、発明者等は、天頂対流圏遅延量を何らかの方法でユーザに送信できれば、ユーザ側では、測位演算において測位信号の補正に用いることにより、高精度測位を実現することが出来るとともに、測位信号の補正精度は、対流圏遅延量の推定精度とほぼ同等となると考えた。
【００４４】
ＧＰＳ測地の分野で利用されているＧＰＳ観測網の解析による対流圏遅延量の推定方法では、多数のＧＰＳ観測点を用いた分散・統合処理により、各観測点の相対位置及び天頂対流圏遅延量を高精度に推定することが可能である。この際、精密なオフライン解析を実行すれば、対流圏遅延量をも高精度に推定することが可能である。
【００４５】
一方、移動体の測位には、上記したようにリアルタイム性が要求されるので、移動体の測位では、例えば、ＳＢＡＳではＭＯＰＳモデルを用いているが、さらに高精度な測位補正を実現するためには、対流圏遅延を補正するための補正情報が必要である。
【００４６】
ＧＰＳ観測網の解析により、観測地点における天頂対流圏遅延量を精密に求めることが出来るので、それを利用することにより、高精度な測位補正を実現することが可能である。
【００４７】
ここで、対流圏遅延量の補正方法には、ＧＰＳ観測網の解析から推定するＧＰＳ観測網方法と気象情報を用いる気象情報方法とある。ＧＰＳ観測網方法は、ＧＰＳ観測網の解析結果を利用して対流圏遅延量を補正する方法であり、気象情報方法は、気象庁が提供する気象情報を利用する補正方法である。
【００４８】
発明者等は、この内、ＧＰＳ観測網方法を利用し、従来より高精度な測位補正を実現するために、多くの評価、解析を行った。以下、これについて説明する。
【００４９】
まず、発明者等は、国土地理院が整備する全国の電子基準点における実測データ及び精密軌道暦を用い、その補正対象領域内にある電子基準点において、ＧＰＳ解析ソフトウエアＢｅｒｎｅｓｅによる２００２年度の１年間の天頂対流圏遅延量を測定し、その結果を解析した。その解析結果からは、図２に示すように、日本全国の１０００点弱の電子基準点における天頂対流圏遅延量が推定された。
【００５０】
ここで、事業者側で推定した天頂対流圏遅延量は、ＧＰＳ観測地の高度にも依存するため、ユーザは、事業者から送られた天頂対流圏遅延の推定値をそのまま利用することは出来ない。そこで、何らかの方法で高度差による天頂対流圏遅延量の差分を補正しなければならない。
【００５１】
しかしながら、上記したように、対流圏遅延量の高度勾配は、気温、大気圧、水蒸気などの気象条件にも影響されるため、高度差のみの関数とするのは、適切な補正とはならない。一方、ＧＰＳ観測網の解析からは、高度勾配を求めることは出来ない。
さらに、対流圏遅延量の高度勾配を与えるために気象情報を含んだ補正メッセージとすることは、所要メッセージデータ量が冗長的に増加することになる等の問題がある。
【００５２】
そこで、発明者等は、高度差による天頂対流圏遅延量の差分の補正に、ＭＯＰＳモデルを利用した。上記したように、ＭＯＰＳモデルは、平均的な気象条件に基づき、天頂対流圏遅延量を日付、緯度及び高度の関数としたモデルである。従って、このＭＯＰＳモデルを用いることにより、ある二地点（例えば、図９に示す地点Ａ、地点Ｂ）が、ほぼ同じ気象条件下にあれば、その二地点の高度差による天頂対流圏遅延量の差分を、高精度に求めることが出来ることを見出した。以下、これについて説明する。
【００５３】
下記表３は、ＭＯＰＳモデルの気象パラメータを示している。ＭＯＰＳモデルでは、後述するように、数式（２）及び数式（３）により、標高による緯度及び季節の変化を表現している。即ち、ＭＯＰＳモデルによる天頂対流圏遅延量ＴＤＭＯＰＳは、数式（１）となる。
ＴＤＭＯＰＳ＝ｄｈｙｄ＋ｄｗｅｔ（ｍ） （１）
ここで、ｄｈｙｄ及びｄｗｅｔは、それぞれ乾燥大気及び湿潤大気による遅延量であり、下記数式（２）、（３）で示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】
【数２】
【００５６】
【数３】
【００５７】
但し、ｋ１＝７７．６０４ｋｍｂａｒ、ｋ２＝３８２０００Ｋｋ２／ｍｂａｒ、
Ｒｄ＝２８７．５４（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）、ｇｍ＝９．７８４（ｍ／ｓ２）、ｇ＝９．８０６６５（ｍ／ｓ２）であり、Ｈ（ｍ）は標高を示す。なお、他のパラメータは、数式（４）により定義される。数式（４）は、便宜上、ξを用いてすべての変数を代表して示している。
【００５８】
【数４】
【００５９】
ここで、数式（４）において、ξ０（φ）及びΔξ（φ）は、表３に示す値をそれぞれ緯度に応じて線形補間して得られる値である。
Ｄは年通算日、Ｄｍｉｎは北半球では、Ｄｍｉｎ＝２８、南半球では、Ｄｍｉｎ＝２１１と定義されている。
【００６０】
このように、ＭＯＰＳモデルでは、数式（２）及び数式（３）により、標高による天頂方向の遅延量（天頂対流圏遅延量）の差分を表現し、数式（４）により緯度及び季節の変化を表現することが出来る。
【００６１】
ここで、ある電子基準点において、天頂対流圏遅延量の推定値に高度について補正した値を補正値とし、対流圏遅延量情報を提供する電子基準点を、基準点Ｂ（地点Ｂ）とする。又、異なる電子基準点をユーザとみなしてユーザ点Ａ（地点Ａ）とすると、このユーザ点Ａにおける遅延量補正値ＴＤｕは、後述する数式（５）となる。
【００６２】
次いで、発明者等は、ＧＰＳ観測網方法で用いたＢｅｒｎｅｓｅによる解析結果について評価した。ＩＧＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧＮＳＳ Ｓｅｒｖｉｃｅ：ＩＧＳ）は、世界中の３００点以上のＧＰＳ観測点における対流圏遅延量を３〜６ｍｍ（ｒｍｓ）程度の精度で推定している。
そこで、発明者等は、日本国内におけるＩＧＳ観測点とその近傍にある電子基準点について、ＩＧＳの解析結果と比較した。その結果、Ｂｅｒｎｅｓｅによる電子基準点の解析精度を確認することができた。表４に、その結果を示す。
【００６３】
【表４】
【００６４】
又、図３は、ＩＧＳ観測点ｋｇｎｉと電子基準点９３０１９の一年間の対流圏遅延量の解析結果を示すもので、この図３からも明らかであるように、比較した全点において、ＩＧＳによる解析結果と１ｃｍ（ｒｍｓ）程度の差で一致している。従って、Ｂｅｒｎｅｓｅの解析結果は、１．２ｃｍ（ｒｍｓ）以内で信頼できることが判明した。
【００６５】
以上述べたように、上記の評価、解析の結果から、発明者等は、ＧＰＳ観測網方法を利用し、後述する補正メッセージの有効範囲の評価を行い、次いで、補正精度を損なわない様なデータ量及び補正対象地域（実験領域）における補正情報の送信点数を評価した。この結果に基づいて、発明者等は、実現性のある補正メッセージを作成した。この補正メッセージは、衛星等を経由してユーザに送信されるものである。以下、これについて説明する。
【００６６】
実際の移動体測位においては、ユーザは電子基準点から離れた位置で測位を行うことになる場合が一般的である。又、所要メッセージのデータ量の軽減を図るためには、事業者は、電子基準点の全点についての対流圏遅延量の情報を補正情報として提供することは適切ではなく、補正情報を提供する電子基準点をある程度の間隔を持たせて適切に選択しなければならない。
【００６７】
そこで、発明者等は、補正精度の著しい低下を避けることのできる二地点間の距離（この実施例では、基準点（地点Ｂ）とユーザ点（地点Ａ）との距離の上限を見出すために、以下のように実行した。
【００６８】
即ち、基準点Ｂとユーザ点Ａとの距離をパラメータとして、例えば、パラメータが、それぞれ１０ｋｍ未満、２０ｋｍ程度、３５ｋｍ程度、５０ｋｍ程度、７０ｋｍ程度、１００ｋｍ程度、２００ｋｍ程度、５００ｋｍ程度となるような組み合わせをそれぞれについて統計学上のサンプル数としては十分なサンプル数、例えば、この実施例では１００組程度選択し、後述する数式（５）に示す高度補正を行い、即ち、式（５）に示すＺＴＤＡと求めたＺＴＤＡと比較して誤差を求めた。この結果は、図４に示す。
なお、図４には、ＭＯＰＳモデル及び気象情報方法による評価結果（Ｓａａｓ．７０ｋｍ）を示しており、二地点間の距離（この実施例では、基準点Ｂとユーザ点Ａとの距離）が、２０ｋｍ程度、５０ｋｍ程度についての評価結果は、省略した。
【００６９】
図４から明らかなように、基準点からの距離が大きくなるに従い（換言すれば、パラメータの値が大になるに従い）補正精度が低下することが判明した。ここで、図４に示す誤差の分布のピーク値は、ほぼ誤差の平均値を示していることから、例えば、パラメータが７０ｋｍの場合、２０ｍｍ（ｒｍｓ）程度の推定精度であり、このことは、後述の図１０からも読み取ることができる。又、基準点から５００ｋｍ離れた場所であっても、ＭＯＰＳモデル以上の補正精度であり、気象情報方法とほぼ同等の推定精度が得られることが判明した。
【００７０】
また、発明者等は、基準点Ｂとユーザ点Ａとの距離が、１０ｋｍ以下となる全ての組み合わせ、２０ｋｍ〜１００ｋｍについては１０ｋｍごと、３００ｋｍまでは２０ｋｍ〜５０ｋｍごとにそれぞれ統計学上のサンプル数としては十分なサンプル数、例えば、この実施例では２５０組の組み合わせを選択し、後述する数式（５）に示す高度補正を行い、１年間の推定誤差のｒｍｓを求めた。この結果は、図１０に示す。
図１０から明らかなように、基準点からの距離が大きくなるに従い推定誤差のｒｍｓが単調増加していることから、補正精度が低下することが判明した。また、この図１０からは、事業者が望む補正精度からどの程度の間隔で基準点を配置すれば良いかを求めることが出来る。
【００７１】
さらに、発明者等は、上記の１年間の推定誤差のｒｍｓを求める際に、基準点からの距離における５０ｍｍ以上および１００ｍｍ以上の大きな推定誤差を生じている割合を調査した。この結果は、図１１に示す。
図１１から明らかなように、基準点からの距離が大きくなるに従い、これらの大きな推定誤差を生じる割合が急激に増加していることが判明した。従って、ユーザ点Ａの近傍の基準点Ｂでの補正情報のみを用いることにより大きな誤差を避けることができる効果があることが判明した。また、この図１１から明らかなように、パラメータが７０ｋｍの場合、これらの大きな推定誤差を生じる割合が低いことが判明した。
【００７２】
以上の結果から、パラメータが７０ｋｍの場合、２０ｍｍ（ｒｍｓ）強程度の推定精度を達成できることが明らかとなった。これは従来のＭＯＰＳモデルおよび気象情報方式を十分に上回る精度であるので、このパラメータを基準として、補正メッセージを作成することとした。
【００７３】
以上述べた評価結果、検討事項等に基づいて、事業者のサービス領域内において、ユーザが測位衛星からの衛星測位信号を受信してユーザ点Ａ（地点Ａ）の測位を行うことを例にとって、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量の推定値を算出方法及び算出した天頂対流圏遅延量の推定値を用いて、ユーザが受信した衛星測位信号の対流圏遅延の補正方法について、図８〜図９に基づいて詳細に説明する。
【００７４】
まず、事業者は、自己のサービス領域内に、少なくとも１箇所の基準点Ｂを配置する。さらに、事業者は、この基準点Ｂを中心とし、事業者の求める補正精度を満たすことの出来る距離を半径とした地域を、補正対象地域として設定する。この基準点Ｂは、この補正対象地域内に天頂対流圏遅延量の補正情報を提供する。さらに、基準点Ｂは、サービス領域内に存在する補正の対象となる任意の地点Ａ（ユーザ点Ａ）から最寄りの基準点迄の距離が、事業者の求める補正精度を満たすことの出来る距離以下になるように、即ち、一つ以上の補正対象地域内に地点Ａが存在するように配置される。なお、基準点Ｂは、さらに密に多数配置しても良く、この時、地点Ａ（ユーザ点Ａ）が複数の補正対象地域内に存在する事になる場合には、より精度の高い対流圏遅延量を得ることが出来る。
【００７５】
日本全国には、数多くの電子基準点が設定されている。そこで、この実施例では、その一例として、図８に示すように、上記評価結果に従って、任意の点から最寄りの電子基準点迄の距離が７０ｋｍとなるような位置にある電子基準点から基準点を選択し、配置した。全国の６３点の電子基準点を基準点として選択、配置すれば実現可能となる。
【００７６】
次に、図９に基づいて、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法及び算出した天頂対流圏遅延量の推定値を用いて、ユーザが受信した衛星測位信号の対流圏遅延の補正方法について詳細に説明する。
【００７７】
ユーザは、この６３点ある基準点の内の１つの基準点である基準点Ｂと同じ補正対象地域内であるユーザ点Ａ（地点Ａ）に位置している。
【００７８】
まず、事業者は、各基準点における天頂対流圏遅延量の推定値を算出する。例えば、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢを算出する。この天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢの算出は、この実施例では、基準点Ｂにおいて衛星（図示せず）から受信した衛星測位信号を解析することにより行っている。
【００７９】
なお、基準点における天頂対流圏遅延量の推定値の算出は、基準点Ｂで行っても良いし、事業者が用意した統制局でまとめて行っても良い。事業者は、この天頂対流圏遅延量の推定値の算出を、衛星測位信号の解析に限らず、基準点における気象条件の計測値（例えば、百葉箱による測定値等でもよい。）や気象庁等が提供している数値予報値を用いて行うことも出来る。
【００８０】
次いで、事業者は、各基準点における天頂対流圏遅延量の推定値等を、ユーザの測位精度向上のための高精度測位の補正情報として、準天頂衛星を介してユーザに送信する。このような高精度測位補正情報を送信するメッセージは、Ｌ１−ＳＡＩＦ（Ｌ１ Ｓｕｂ−ｍｅｔｅｒ ｃｌａｓｓ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ばれている。なお、Ｌ１−ＳＡＩＦメッセージフォーマットは、ＳＢＡＳの規格文書である「ＲＴＣＡ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ／Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ＲＴＣＡ／ＤＯ−２２９Ｃ，２００１．」で定められたＳＢＡＳメッセージフォーマットと同一のものとしている。
【００８１】
このＳＢＡＳメッセージフォーマットを、図５に示す。これは、ＳＢＡＳで用いられているフォーマットに準拠し、２５０ｂｉｔからなるメッセージにより１秒ごとに補正情報のうちの１つが送信されることとなっている。図５に示すように、１メッセージのうち、３８ｂｉｔはメッセージの識別やエラー補正に用いられ、残る２１２ｂｉｔが補正メッセージに割り当てられる。現在の予定では、対流圏遅延量の補正メッセージは、１分あたり１メッセージが割り当てられることとなっている。
【００８２】
リアルタイムで行う対流圏遅延の補正は、準天頂衛星を用いた高精度測位補正技術において初めて取り入れられるので、新たにメッセージを設計する必要がある。移動体測位の補正のためのメッセージであるので、ユーザは測位開始後、できるだけ速やかに十分な補正情報を得られることが要求される。そのためには、補正メッセージは、補正精度を損なうことなく、所要メッセージ量を最小化することが要求される。したがって、補正精度を損なわない程度のできるだけ大きな空間的間隔の補正情報を、１点あたりの所要のデータ量ができるだけ少なくなるように設計する必要がある。
【００８３】
各基準点における天頂対流圏遅延量は、これまでの実測データを用いた解析結果によると、３ｍに達することは無く、標高が高くなるに従い減少するが、日本国内では２ｍ弱程度である。所要データ量を低減しつつ補正精度を劣化させないためには、補正メッセージが表現するべき天頂対流圏遅延量の推定値の範囲を最小化することが有効である。
【００８４】
そこで、各基準点の天頂対流圏遅延量の推定値をそのまま送信するのではなく、この各基準点における天頂対流圏遅延量の推定値とＭＯＰＳモデルとの差分を、補正情報として送信することとした。これにより、平均的な季節的変動を表現できるというＭＯＰＳモデルの利点を活かし、補正メッセージの表現するべき推定値の範囲をより狭めることができる。
【００８５】
補正情報として実装するためには、天頂対流圏遅延量の推定値の情報を量子化する必要があるが、量子化に伴う量子化誤差により補正精度が低下する。当然１点あたりのデータ量が多いほど量子化誤差を低減することができるが、一方で所要データ量が多くなってしまう。そこで、発明者達は、大幅な誤差増加の生じない量子化の範囲を見積もった。
【００８６】
ここでは、ある基準点における天頂対流圏遅延量とその緯度・高度・日付に応じたＭＯＰＳモデルとの±３２０ｍｍまでの差分を、３〜８ｂｉｔでそれぞれ量子化した。次いで、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における高度補正を行い、得られた補正値と解析で得られたユーザ点Ａにおける推定値とを比較した。
【００８７】
さらに、ユーザ点Ａ（地点Ａ）及び基準点Ｂとの距離が、７０ｋｍとなる組み合わせについて評価を行った。その評価結果は、図６に誤差のｒｍｓの分布として示す。図６から明らかなように、６ｂｉｔの量子化までであれば量子化以前のものとほぼ同等の精度を保つことが明らかとなった。なお、７ｂｉｔおよび８ｂｉｔの分布が量子化以前のものとほぼ一致していたため省略した。
【００８８】
以上の評価結果により、電子基準点における天頂対流圏遅延量とその地点におけるＭＯＰＳモデルとの差分を、６ｂｉｔの量子化により送信することにより、補正精度をほぼ損なわずに所要送信データ量を最小化することができることが判明した。
【００８９】
この補正情報の一例を、図７に示す。１つの基準点における天頂対流圏遅延量の推定値を６ｂｉｔで送信すれば良いので、１メッセージあたり３５点分までの補正情報を格納することができ、また２ｂｉｔ以上のデータを予備として利用することができる。この２ｂｉｔの領域には、天頂対流圏遅延量の推定値の信頼性、その使用の可否あるいは誤差情報を割り当てることが可能である。
【００９０】
このＳＢＡＳメッセージは、上記したように、１分間に１メッセージ程度の割り当てが想定されている。この実施例では、全国６３点の基準点が配置されているので、この場合、日本国内の任意の場所にいるユーザは、２分以内に全ての補正情報を得ることが出来る。
【００９１】
なお、このＳＢＡＳメッセージには、情報量の制限があるため、上記したように、６ｂｉｔの量子化によりデータ量を小さくした。各基準点における天頂対流圏遅延量の推定値をユーザへ送信するには、衛星を介さずに、例えば、インターネットやＦＭ多重放送・ワンセグ放送等のデータ放送のようなものを利用して行っても良い。このようにする事により、情報量の制限をなくし、量子化誤差による補正精度の低下を無視することが可能である。
【００９２】
ユーザは、このようにして作成した補正情報が格納されたＳＢＡＳメッセージを受信し、この受信したＳＢＡＳメッセージに格納された各基準点の天頂対流圏遅延量の推定値とＭＯＰＳモデルとの差分の内、ユーザ点Ａ（地点Ａ）が存在する補正対象地域内の基準点Ｂの天頂対流圏遅延量の推定値とＭＯＰＳモデルとの差を用いて、ユーザＡにおける天頂対流圏遅延量の推定値を算出する。
【００９３】
この天頂対流圏遅延量の推定値の算出は、モデル関数を利用する。このモデル関数は各種存在するが、この実施例では、上記したように、補正メッセージとして天頂対流圏遅延量の推定値とＭＯＰＳモデルとの差分が、送信されていることからも明らかなように、ＭＯＰＳモデルを利用している。
【００９４】
ここで、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量の推定値は、下記数式により算出することが出来る。
ＺＴＤＡ＝ＺＴＤＢ＋ｆＺＴＤ（Ａ）−ｆＺＴＤ（Ｂ） （５）
【００９５】
但し、ＺＴＤＡは、ユーザ点（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量の推定値で、ＺＴＤＢは、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値、ｆＺＴＤは、天頂対流圏遅延量のモデル関数である。
【００９６】
ここで、ユーザが受信したＳＢＡＳメッセージに格納された基準点Ｂ（ユーザのいる地点Ａが存在する補正対象地域内にある。）の天頂対流圏遅延量の推定値とＭＯＰＳモデルとの差分は、ＺＴＤＢ−ｆＺＴＤ（Ｂ）である。そこで、このＺＴＤＢ−ｆＺＴＤ（Ｂ）にユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量のモデル関数ｆＺＴＤ（Ａ）を加算すれば、容易にユーザのいる地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを算出することが出来る。
【００９７】
また、この時、ユーザ点Ａ（地点Ａ）が複数の補正対象地域内に存在する場合、各基準点Ｂについての補正情報により、複数のＺＴＤＡの値を得ることができる。これらの値を用いて、例えば、それぞれの基準点までの距離及び高度差に応じて重み付けをするなどして、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における１個の天頂対流圏遅延量を算出することにより、より高い精度の１つの天頂対流圏遅延量の推定値を得ることも可能である。
【００９８】
即ち、ユーザのいる地点Ａが複数の補正対象地域内に存在する場合、各基準点Ｂの補正情報により、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡをそれぞれ算出するとともに、この算出した複数の天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを、単純に平均化して１個の天頂対流圏遅延量の推定値を求めれば、より高い精度の１つの天頂対流圏遅延量の推定値を得ることも可能である。
【００９９】
又、ユーザ点Ａ（地点Ａ）が複数の補正対象地域内に存在する場合、複数の基準点Ｂについて、それぞれ１〜ｎ迄の番号を付す。次いで、各基準点の補正情報により算出された、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における各天頂対流圏遅延量の推定値を、下記数式（７）〜（８）による補間を行うとともに、地点Ａと基準点Ｂ間の距離ｒ及び地点Ａと基準点Ｂとの高度差Δｈからなる関数で重み付けを行うことにより、１個の天頂対流圏遅延量の推定値を算出する。
【０１００】
【数７】
【０１０１】
【数８】
【０１０２】
但し、各符号は、以下の通りである。
ａ：重み付けの合計が１となるように調整するための係数。
ＺＴＤＡｌ−ｎ：基準点１〜ｎを用いて得られるユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量。
ＺＴＤＡｌ：補間により得られるユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量。
Ｉ：補間の添え字。
ｆ１（ｒ，Δｈ）：ユーザ点Ａ（地点Ａ）と基準点Ｂ間の距離ｒ及び高度差Δｈからなる重み付け関数。
【０１０３】
なお、重み付け関数は、ユーザ点Ａ（地点Ａ）と基準点Ｂ間の距離ｒ及び高度差Δｈが大きくなるに従い小さくなるような関数であれば、任意の関数であってもよい。このような条件を満足する数式としては、例えば、下記数式（９）〜数式（１３）がある。但し、α、β及びｂ、ｃ、ｄは、適切な重み付けとなるように定めた実数である。
【０１０４】
【数９】
【０１０５】
【数１０】
【０１０６】
【数１１】
【０１０７】
【数１２】
【０１０８】
【数１３】
【０１０９】
なお、補正情報として、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値そのものをユーザに送信することも勿論可能であるが、データ量が多くなってしまうため、この実施例では採用していない。
【０１１０】
一般的に、ユーザは、自分のいる地点Ａの測位を行う際には、４つ以上の測位衛星からの衛星測位信号を受信する必要がある。この（４つ以上の）衛星測位信号の対流圏遅延の補正を行うことにより、測位衛星からの測位信号をそれぞれ正確に算出することが出来れば、より高精度な測位も実現可能となる。但し、ユーザは、あらかじめ基準点の地理的情報及びモデル関数を有している。
【０１１１】
そこで、ユーザは、この１つの地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値を用いて、それぞれの（４つ以上の）衛星からの衛星測位信号の対流圏遅延の補正をすることができる。具体的には、ユーザは、算出した地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値に、マッピング関数を乗ずることにより、それぞれの衛星の対流圏遅延量が算出可能である。なお、マッピング関数とは、それぞれの衛星からの衛星測位信号の仰角に対応する係数である。
【０１１２】
このマッピング関数は、各種あるが、その中で一番簡単なものを、下記数式（６）に示す。
（１／ｓｉｎφ） （６）
【０１１３】
このようにして、ユーザは、１つの地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値を用いて、それぞれの（４つ以上の）衛星測位信号の対流圏遅延補正を行い、より高精度な高精度測位を実現することが出来る。
【０１１４】
なお、補正情報は、基準点情報に合わせて作成されるが、例えば、電子基準点を利用する場合には、電子基準点の廃止及び追加が定期的に実施されるので、補正情報を送信する電子基準点も更新される。従って、事業者が送信するメッセージに、補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期、補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期を表すデータ、基準点情報のバージョン情報、あるいは、基準点Ｂの有効性に関する情報等を含めておけば、ユーザは、自己の有する基準点情報と事業者から受信した基準点情報とを比較することが出来るので、自己の有する基準点情報の有効性を確認することが出来る。さらに、ユーザは、測位情報以外の情報も事業者から得ることができる。
【０１１５】
そこで、ユーザは、必要に応じて何らかの手段（例えば、データ放送やインターネット等）で自身の有する基準点情報を更新することにより、基準点が更新されても対流圏遅延に関する補正情報を利用することが出来る。なお、補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期を表すデータとしては、補正情報を作成する際に用いた基準点情報を定めた日のＧＰＳ週番号等が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
この発明による天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法及び対流圏遅延の補正方法は、リアルタイムに高精度な測位精度が得られるので、移動体の測位システム、誘導システム等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】この発明の実施例を説明するための図で、電子基準点９５０１７２（気仙沼）における１日の可視衛星数と誤差倍率の履歴を示す図である。
【図２】この発明の実施例を説明するための図で、天頂対流圏遅延量を推定した電子基準点を示す図である。
【図３】この発明の実施例を説明するための図で、対流圏遅延の解析結果を示す図である。
【図４】この発明の実施例を説明するための図で、有効範囲の評価を行うための誤差の分布を示す図である。
【図５】この発明の実施例を説明するための図で、ＳＢＡＳメッセージのフォーマットを示す図である。
【図６】この発明の実施例を説明するための図で、量子化された遅延量の誤差評価を示す図である。
【図７】この発明の実施例を説明するための図で、対流圏遅延を補正するための補正メッセージを示す図である。
【図８】この発明の実施例を説明するための図で、対流圏遅延量の送信点を示す図である。
【図９】この発明の実施例を説明するための図で、任意の地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の補正情報の取得を説明するための説明図である。
【図１０】この発明の実施例を説明するための図で、有効範囲の評価を行うための２地点間距離と推定誤差のｒｍｓとの関係を示す図である。
【図１１】この発明の実施例を説明するための図で、有効範囲の評価を行うための５０ｍｍ以上および１００ｍｍ以上の推定誤差の発生率を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
Ａ 地点（ユーザ点）
Ｂ 基準点
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人工衛星や天体からの電磁波が、対流圏を通過する際に生じる対流圏遅延に関し、特に、リアルタイムに天頂対流圏遅延量を算出する方法及びこの算出した天頂対流圏遅延量を用いて測位する場合の衛星測位信号の対流圏遅延を補正する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、人工衛星や天体から発せられる電磁波（以下、信号と記す）が、地上に到達するまでの間に、電離圏及び対流圏を通過するが、それぞれの領域を信号が通過する際に遅延が生じ、それぞれ電離圏遅延及び対流圏遅延と呼ばれている。従って、この信号を測位信号として用いる場合、これらの電離圏遅延及び対流圏遅延が測位誤差源のひとつとなっている。
【０００３】
電離圏内における電離圏遅延の値（以下、電離圏遅延量と記す）は、周波数によって変わるため、２つの周波数の信号を受信することによって電離圏遅延量を求めることが出来る。一方、対流圏内における対流圏遅延の値（以下、対流圏遅延量と記す）は、大気の気温、気圧及び水蒸気等によって変化するので、季節や時刻によって常に変化するだけでなく、台風や寒冷前線の通過時には、局地的に大きく変化する。一方、対流圏遅延量を直接計測することは出来ない。このように、対流圏遅延量は、気象条件や地理的条件により変動するため、時間的にも空間的にも変動が大きい。
【０００４】
移動体の測位において対流圏遅延量を補正するためには、任意の地点でリアルタイムに適用し得る対流圏遅延量の補正情報が不可欠である。そのため、一般的な移動体測位では、天頂対流圏遅延量を高度のみの関数としてモデル化して用いられ、ＳＢＡＳでは、日付・緯度・高度の関数であるＭＯＰＳモデルと呼ばれる天頂対流圏遅延量のモデルを用いて、測位信号を補正している。
【０００５】
なお、ＭＯＰＳモデルとは、Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの略称で、「ＲＴＣＡ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄｅｒｄｓ ｆｏｒ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ／Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｏｒｂｏｒｎｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ＲＴＣＡ／ＤＯ−２２９Ｃ，２００１．」というＳＢＡＳ規格文書で定められた天頂対流圏遅延量の関数である。
【０００６】
又、ＳＢＡＳとは、従来の測位精度を改善させるためのシステムである衛星航法補強システム（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｂａｓｅｄ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＳＢＡＳと記す。）であり、衛星軌道・衛星クロック、電離圏遅延の測位誤差源を高精度に補正することが目標とされており、既知点に設置された複数の地上局において、航法衛星からの測位信号により測定した当該航法衛星との距離と、航法衛星の位置情報と当該地上局の位置情報とから得られる距離との誤差を補正情報として静止衛星へ伝送し、これら補正情報を静止衛星からユーザへ伝送している。ユーザは、この補正情報を受信するとともに、この補正情報により、衛星からの測位信号に含まれる誤差を補正し、測位精度を改善している。
【特許文献１】特開２００３−１１４２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、現状では、衛星軌道・衛星クロック、電離圏遅延、対流圏遅延は、ほぼ同等の測位誤差源となっている。そこで、ＳＢＡＳでは、対流圏遅延量を推定し、それを用いるための手段として、気象条件としては、平均的な気象を仮定し、地理的条件としては、日付、緯度及び高度の関数としたＭＯＰＳモデルが用いられている。このＭＯＰＳモデルは、地理的条件を考慮しているもので、気象条件を用いないモデルとしては最も精度の良いものとされており、その測位誤差σは、天頂方向でσ＝１２ｃｍとされている。
【０００８】
又、ＧＰＳ衛星の仰角が狭くなるほどＧＰＳ信号が対流圏を通過する距離が長くなるため、補正誤差が天頂方向の数倍以上にもなると考えられており、より高精度な測位精度を実現するために対流圏遅延量を、従来より高精度に補正することが必要となっている。
【０００９】
なお、任意の測位地点において、天頂方向に位置するＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号が、対流圏を通過することによる対流圏遅延の値を、天頂対流圏遅延量と記載し、任意の仰角αに位置するＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号が、対流圏を通過することによる遅延を、対流圏遅延と記載する。従って、天頂対流圏遅延量＝ｓｉｎα＊対流圏遅延量の関係となる。
【００１０】
このように、ＳＢＡＳでは、ＭＯＰＳモデルを用いて地理的条件により変動する対流圏遅延量を推定しても、気象条件により変動する対流圏遅延量については、十分改善することが出来ないという問題があり、より高精度な測位精度の実現が待たれている。
【００１１】
又、上記したように、対流圏遅延量は、気象条件や地理的条件により変動するため、時間的にも空間的にも変動が大きい。従って、より高精度な測位精度を実現するためには、対流圏遅延量を時間的且つ空間的に高精度に補正する補正情報が必要である。
【００１２】
そこで、対流圏遅延量の補正情報をユーザに送信することが出来れば、ユーザ側では、測位演算において、この補正情報を測位信号の補正に用いることにより高精度測位を実現することが出来る。
【００１３】
そこで、発明者等は、ユーザ地点における天頂対流圏遅延量を算出することにより、従来のＳＢＡＳで用いられていた遅延量モデルを上回る精度の補正情報を生成することが出来、さらに準天頂衛星を用いたシステムへ実装した場合には、３回程度の補正のためのメッセージの送信で十な補正情報を送信出来、従来のＳＢＡＳを上回る測位精度を実現出来る天頂対流圏遅延量を算出する方法を見出した。
【００１４】
そして、さらに、算出した天頂対流圏遅延量と、衛星から取得した衛星測位信号の対流圏遅延を補正する方法を見出した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に係る発明は、サービス領域内に、ある二地点間の距離をパラメータとする複数のパラメータを設定し、各パラメータについて、二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、各パラメータについて、モデル関数を用いて二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、二つの差分の差分を誤差として求め、求める誤差範囲を満足するパラメータを、誤差から選択し、サービス領域内にある地点Ａ（ユーザー点）との距離が、少なくとも１箇所は求める誤差範囲を満足するパラメータの距離内となる様に天頂対流圏遅延量の補正情報を提供する基準点Ｂをサービス領域内に１箇所以上設定し、この基準点Ｂを中心とし、パラメータを半径とする補正対象地域をサービス領域内に設定し、地点Ａ（ユーザー点）が存在する補正対象地域の基準点Ｂにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢを算出し、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢに関する情報を、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値を算出するための補正情報として補正対象地域内の地点Ａ（ユーザ点）に送信し、地点Ａ（ユーザ点）では、補正情報を取得し、次いで、地点Ａ及び基準点Ｂとの天頂対流圏遅延量の差分を、それぞれ地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)及び基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(B)を用いて求め、この地点Ａ及び基準点Ｂとの天頂対流圏遅延量の差分を、補正情報に基づいて補正することにより地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを求めることを特徴とする天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法である。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、補正情報は、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値と基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(B)との差分であり、補正情報に基づいて、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)を補正することにより地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを求めるようにしたものである。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１〜請求項２の何れかに係る発明において、補正情報は、衛星を経由して補正対象地域内の地点Ａ（ユーザ点）に送信され、地点Ａ（ユーザ点）では、補正情報を、衛星を経由して取得するようにしたものである。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３の何れかに係る発明において、地点Ａ（ユーザー点）が、複数の補正対象地域内に存在する場合、各基準点Ｂにおける補正情報により、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡをそれぞれ算出するとともに、この算出した複数の各天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡに地点Ａと各基準点Ｂとの距離及び高度差からなる重み付け関数により重み付けを行い、次いで、補間を行うことにより、１個の天頂対流圏遅延量の推定値を求めるようにしたものである。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４の何れかに係る発明において、各基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値は、衛星測位信号の解析により算出するようにしたものである。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項１〜請求項５の何れかに係る発明において、各基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値あるいは補正情報は、１回に送信されるメッセージの中に可能な限り多くの基準点における推定値あるいは補正情報を均等に地理的に分散して送信するようにしたものである。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項１〜請求項６の何れかに係る発明において、補正情報は、ＳＢＡＳメッセージフォーマットを用いるようにしたものである。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項１〜請求項７の何れかに係る発明において、地点Ａでは、基準点Ｂの地理的情報を所持し、基準点Ｂでは、この基準点Ｂのバージョン情報、あるいは、基準点Ｂの有効性に関する情報、あるいは、補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期に関する情報、あるいは、補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期を表すデータの何れかを、補正情報とともに送信するようにしたものである。
【００２３】
請求項９に係る発明は、請求項１〜請求項８の何れかに係る発明において、衛星からの衛星測位信号を受信し、この受信した衛星測位信号の仰角を求め、この信号の仰角をパラメータとする関数で、天頂対流圏遅延量から衛星測位信号の対流圏遅延量を算出するためのマッピング関数と、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡとにより衛星測位信号の対流圏遅延量を算出し、この衛星測位信号の対流圏遅延量により衛星測位信号の対流圏遅延を補正するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１、請求項３及び請求項９に係る発明は、上記のように構成したので、対流圏を通過する信号としては、衛星からの信号に限らず、広く宇宙からの電磁波に関しても天頂対流圏遅延量の推定値を求めることが出来る。さらに、地理的条件及び気象条件による変動を考慮した正確な天頂対流圏遅延量の推定値を求めることが出来る。サービス領域内の任意の地点Ａが少なくとも一つの補正対象地域に入るように補正対象地域を設定することにより、精度の高い正確な天頂対流圏遅延量の推定値が得られるので、この値を測位に用いた場合には、従来にない高精度な測位を実現出来るとともに、サービス領域内の任意の地点において、事業者の求める補正精度を保証することが出来る。また、ユーザ点Ａの近傍の基準点Ｂでの補正情報のみを用いることにより大きな誤差を避けることができる効果がある。
【００２５】
請求項２に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１に係る発明と同様な効果がある。さらに、補正精度を損なうことなく、補正情報の所要情報量を低減することができる。
【００２６】
請求項４に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項３に係る発明と同様な効果があるとともに、適切な重み付けにより、複数の各天頂対流圏遅延量から１個の天頂対流圏遅延量を求めることによりさらに高い精度の天頂対流圏遅延量の推定値及び高測位精度が得られる。
【００２７】
請求項５に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項４に係る発明と同様な効果がある。さらに、測位衛星信号を利用することが出来る。
【００２８】
請求項６に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項５に係る発明と同様な効果がある。さらに、最初の１メッセージを受信するのみで、高精度な測位が可能である。その上、順次メッセージを受信するたびに、測位精度を向上させることができる。
【００２９】
請求項７に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項６に係る発明と同様な効果がある。さらに、ＳＢＡＳで用いられているＳＢＡＳメッセージのフォーマットを基準にして、天頂対流圏遅延の推定値を算出するための、及び、衛星測位信号の対流圏遅延量を補正するための補正メッセージを割り当てることができるので、設計が容易となり、汎用性があり、コスト削減となる。
【００３０】
請求項８に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項７に係る発明と同様な効果がある。さらに、ユーザは、自己の有する基準点情報と事業者から受信した基準点情報とを比較することが出来るので、自己の有する基準点情報の有効性を確認することが出来る。その上、測位情報以外の情報も事業者から得ることができる。又、ユーザは、必要に応じて何らかの手段（例えば、データ放送やインターネット等）で自身の有する基準点情報を更新することにより、基準点が更新されても対流圏遅延に関する補正情報を利用することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
サービス領域内に、ある二地点間の距離をパラメータとする複数のパラメータを設定し、
各パラメータについて、二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、
各パラメータについて、モデル関数を用いて二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、
二つの差分の差分を誤差として求め、
求める誤差範囲を満足するパラメータを、誤差から選択し、サービス領域内にある地点Ａ（ユーザー点）との距離が、少なくとも１箇所は求める誤差範囲を満足するパラメータの距離内となる様に天頂対流圏遅延量の補正情報を提供する基準点Ｂをサービス領域内に１箇所以上設定し、この基準点Ｂを中心とし、パラメータを半径とする補正対象地域をサービス領域内に設定し、地点Ａ（ユーザー点）が存在する補正対象地域の基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢを算出し、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢと基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(B)との差分を算出し、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢとモデル関数fZTD(B)との差分を、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値を算出するための補正情報として補正対象地域内の地点Ａ（ユーザ点）に送信し、
地点Ａ（ユーザ点）では、補正情報を取得し、
次いで、この補正情報に基づいて、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)を補正することにより地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを算出し、
さらに、ユーザは、衛星からの衛星測位信号を受信し、受信した衛星測位信号の仰角を求め、この信号の仰角をパラメータとする関数で、天頂対流圏遅延量から衛星測位信号の対流圏遅延量を算出するためのマッピング関数と、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡとにより衛星測位信号の対流圏遅延量を算出し、この衛星測位信号の対流圏遅延量により衛星測位信号の対流圏遅延を補正する。
【実施例１】
【００３２】
この発明の第１の実施例を、図１〜図１１に基づいて詳細に説明する。
図１〜図１１は、この発明の第１の実施例を示すもので、図１は電子基準点９５０１７２（気仙沼）における１日の可視衛星数と誤差倍率の履歴を示す図、図２は天頂対流圏遅延量を推定した電子基準点を示す図、図３は対流圏遅延の解析結果を示す図、図４は誤差の分布を示す図で、横軸は誤差（ｒｍｓ（ｍｍ））を示し、縦軸は誤差の発生頻度（ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）を示し、有効範囲の評価を示す図である。ここで、任意の二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求め、この求めた二地点における天頂対流圏遅延量の差分とモデル関数を用いてそれぞれ求めた二地点における天頂対流圏遅延量の差分との差分を誤差として横軸に表示している。なお、パラメータは、二地点間の距離（この実施例では、基準点Ｂとユーザ点Ａとの距離である。図５は後述するＬ１−ＳＡＩＦメッセージ（ＳＢＡＳメッセージ）のフォーマットを示す図で、準天頂衛星を用いて補正情報をユーザに送信するためのメッセージのフォーマットである。
【００３３】
図６は量子化された遅延量の誤差評価を示す図、図７はＳＢＡＳメッセージのフォーマットを用いて対流圏遅延を補正するための補正メッセージを示す図、図８は対流圏遅延量の送信点を示す図で、基準点の配置及び気象条件がほぼ同等と見なせる範囲を○で示し、この○内の黒点は基準点を示す。図９は任意の地点における天頂対流圏遅延量の補正情報の取得を説明するための説明図である。図１０は有効範囲の評価を示す図で、２地点間距離と推定誤差のｒｍｓとの関係を示す。図１１は有効範囲の評価を示す図で、５０ｍｍ以上および１００ｍｍ以上の推定誤差の発生率を示している。
【００３４】
通常、電磁波の対流圏遅延量は、天頂方向に換算して解析・評価され、実際の測位演算の際には、天頂遅延量に各々のＧＰＳ信号の仰角に対応する係数（マッピング関数と称する。）を乗じている。
従って、ＧＰＳ衛星の仰角が狭くなるほどＧＰＳ信号が対流圏を通過する距離が長くなるため、補正誤差が天頂方向の数倍以上にもなると考えられている。
【００３５】
そこで、まず、発明者等は、対流圏遅延の天頂遅延量（以下、天頂対流圏遅延量と記す。）の推定誤差による測位誤差への影響を評価した。評価では、電子基準点（国土地理院が整備している。）における実測データを用い、測位演算において対流圏遅延に相当する天頂遅延量を意図的に追加し、その前後の演算結果を比較した。
【００３６】
結果として得られる測位誤差は、追加する遅延量のみに比例するので、追加した天頂遅延量に対して生じる測位誤差の倍率として評価結果を得た。以下、この評価結果について説明する。
【００３７】
下記の表１は、２００４年の第２２６通算日のデータを用いた評価結果である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
図１は、電子基準点９５０１７２（気仙沼）における１日の可視衛星数と誤差倍率の履歴を示すもので、縦軸は可視衛星数を示し、横軸は時刻を示している。この図１から明らかなように、すべての電子基準点においても誤差倍率は平均３倍弱となり、その最大値は５倍〜数１０倍となる。
図１における誤差倍率の変化は、可視衛星数及び衛星配置によるものである。特に、可視衛星数が４個の場合に最も倍率が高くなる。
【００４０】
下記の表２は、表１に示す各基準点における評価結果をまとめたもので、誤差倍率が５倍以上となるのは、全評価対象の誤差倍率のうち０．６％であり、誤差倍率が１０倍以上となるのは、０．１％である。
【００４１】
【表２】
【００４２】
以上の結果から、対流圏遅延のみによる測位誤差σは、ＭＯＰＳモデルを用いた場合であってもσ＝３０ｃｍ程度、悪条件では数メートルにもなることが明らかとなった。換言すれば、ＭＯＰＳモデルにより対流圏遅延を補正した場合であっても、その測位結果には、上記のような誤差が潜在的に含まれているということが判明した。
【００４３】
そこで、発明者等は、天頂対流圏遅延量を何らかの方法でユーザに送信できれば、ユーザ側では、測位演算において測位信号の補正に用いることにより、高精度測位を実現することが出来るとともに、測位信号の補正精度は、対流圏遅延量の推定精度とほぼ同等となると考えた。
【００４４】
ＧＰＳ測地の分野で利用されているＧＰＳ観測網の解析による対流圏遅延量の推定方法では、多数のＧＰＳ観測点を用いた分散・統合処理により、各観測点の相対位置及び天頂対流圏遅延量を高精度に推定することが可能である。この際、精密なオフライン解析を実行すれば、対流圏遅延量をも高精度に推定することが可能である。
【００４５】
一方、移動体の測位には、上記したようにリアルタイム性が要求されるので、移動体の測位では、例えば、ＳＢＡＳではＭＯＰＳモデルを用いているが、さらに高精度な測位補正を実現するためには、対流圏遅延を補正するための補正情報が必要である。
【００４６】
ＧＰＳ観測網の解析により、観測地点における天頂対流圏遅延量を精密に求めることが出来るので、それを利用することにより、高精度な測位補正を実現することが可能である。
【００４７】
ここで、対流圏遅延量の補正方法には、ＧＰＳ観測網の解析から推定するＧＰＳ観測網方法と気象情報を用いる気象情報方法とある。ＧＰＳ観測網方法は、ＧＰＳ観測網の解析結果を利用して対流圏遅延量を補正する方法であり、気象情報方法は、気象庁が提供する気象情報を利用する補正方法である。
【００４８】
発明者等は、この内、ＧＰＳ観測網方法を利用し、従来より高精度な測位補正を実現するために、多くの評価、解析を行った。以下、これについて説明する。
【００４９】
まず、発明者等は、国土地理院が整備する全国の電子基準点における実測データ及び精密軌道暦を用い、その補正対象領域内にある電子基準点において、ＧＰＳ解析ソフトウエアＢｅｒｎｅｓｅによる２００２年度の１年間の天頂対流圏遅延量を測定し、その結果を解析した。その解析結果からは、図２に示すように、日本全国の１０００点弱の電子基準点における天頂対流圏遅延量が推定された。
【００５０】
ここで、事業者側で推定した天頂対流圏遅延量は、ＧＰＳ観測地の高度にも依存するため、ユーザは、事業者から送られた天頂対流圏遅延の推定値をそのまま利用することは出来ない。そこで、何らかの方法で高度差による天頂対流圏遅延量の差分を補正しなければならない。
【００５１】
しかしながら、上記したように、対流圏遅延量の高度勾配は、気温、大気圧、水蒸気などの気象条件にも影響されるため、高度差のみの関数とするのは、適切な補正とはならない。一方、ＧＰＳ観測網の解析からは、高度勾配を求めることは出来ない。
さらに、対流圏遅延量の高度勾配を与えるために気象情報を含んだ補正メッセージとすることは、所要メッセージデータ量が冗長的に増加することになる等の問題がある。
【００５２】
そこで、発明者等は、高度差による天頂対流圏遅延量の差分の補正に、ＭＯＰＳモデルを利用した。上記したように、ＭＯＰＳモデルは、平均的な気象条件に基づき、天頂対流圏遅延量を日付、緯度及び高度の関数としたモデルである。従って、このＭＯＰＳモデルを用いることにより、ある二地点（例えば、図９に示す地点Ａ、地点Ｂ）が、ほぼ同じ気象条件下にあれば、その二地点の高度差による天頂対流圏遅延量の差分を、高精度に求めることが出来ることを見出した。以下、これについて説明する。
【００５３】
下記表３は、ＭＯＰＳモデルの気象パラメータを示している。ＭＯＰＳモデルでは、後述するように、数式（２）及び数式（３）により、標高による緯度及び季節の変化を表現している。即ち、ＭＯＰＳモデルによる天頂対流圏遅延量ＴＤＭＯＰＳは、数式（１）となる。
ＴＤＭＯＰＳ＝ｄｈｙｄ＋ｄｗｅｔ（ｍ） （１）
ここで、ｄｈｙｄ及びｄｗｅｔは、それぞれ乾燥大気及び湿潤大気による遅延量であり、下記数式（２）、（３）で示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】
【数２】
【００５６】
【数３】
【００５７】
但し、ｋ１＝７７．６０４ｋｍｂａｒ、ｋ２＝３８２０００Ｋｋ２／ｍｂａｒ、
Ｒｄ＝２８７．５４（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）、ｇｍ＝９．７８４（ｍ／ｓ２）、ｇ＝９．８０６６５（ｍ／ｓ２）であり、Ｈ（ｍ）は標高を示す。なお、他のパラメータは、数式（４）により定義される。数式（４）は、便宜上、ξを用いてすべての変数を代表して示している。
【００５８】
【数４】
【００５９】
ここで、数式（４）において、ξ０（φ）及びΔξ（φ）は、表３に示す値をそれぞれ緯度に応じて線形補間して得られる値である。
Ｄは年通算日、Ｄｍｉｎは北半球では、Ｄｍｉｎ＝２８、南半球では、Ｄｍｉｎ＝２１１と定義されている。
【００６０】
このように、ＭＯＰＳモデルでは、数式（２）及び数式（３）により、標高による天頂方向の遅延量（天頂対流圏遅延量）の差分を表現し、数式（４）により緯度及び季節の変化を表現することが出来る。
【００６１】
ここで、ある電子基準点において、天頂対流圏遅延量の推定値に高度について補正した値を補正値とし、対流圏遅延量情報を提供する電子基準点を、基準点Ｂ（地点Ｂ）とする。又、異なる電子基準点をユーザとみなしてユーザ点Ａ（地点Ａ）とすると、このユーザ点Ａにおける遅延量補正値ＴＤｕは、後述する数式（５）となる。
【００６２】
次いで、発明者等は、ＧＰＳ観測網方法で用いたＢｅｒｎｅｓｅによる解析結果について評価した。ＩＧＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧＮＳＳ Ｓｅｒｖｉｃｅ：ＩＧＳ）は、世界中の３００点以上のＧＰＳ観測点における対流圏遅延量を３〜６ｍｍ（ｒｍｓ）程度の精度で推定している。
そこで、発明者等は、日本国内におけるＩＧＳ観測点とその近傍にある電子基準点について、ＩＧＳの解析結果と比較した。その結果、Ｂｅｒｎｅｓｅによる電子基準点の解析精度を確認することができた。表４に、その結果を示す。
【００６３】
【表４】
【００６４】
又、図３は、ＩＧＳ観測点ｋｇｎｉと電子基準点９３０１９の一年間の対流圏遅延量の解析結果を示すもので、この図３からも明らかであるように、比較した全点において、ＩＧＳによる解析結果と１ｃｍ（ｒｍｓ）程度の差で一致している。従って、Ｂｅｒｎｅｓｅの解析結果は、１．２ｃｍ（ｒｍｓ）以内で信頼できることが判明した。
【００６５】
以上述べたように、上記の評価、解析の結果から、発明者等は、ＧＰＳ観測網方法を利用し、後述する補正メッセージの有効範囲の評価を行い、次いで、補正精度を損なわない様なデータ量及び補正対象地域（実験領域）における補正情報の送信点数を評価した。この結果に基づいて、発明者等は、実現性のある補正メッセージを作成した。この補正メッセージは、衛星等を経由してユーザに送信されるものである。以下、これについて説明する。
【００６６】
実際の移動体測位においては、ユーザは電子基準点から離れた位置で測位を行うことになる場合が一般的である。又、所要メッセージのデータ量の軽減を図るためには、事業者は、電子基準点の全点についての対流圏遅延量の情報を補正情報として提供することは適切ではなく、補正情報を提供する電子基準点をある程度の間隔を持たせて適切に選択しなければならない。
【００６７】
そこで、発明者等は、補正精度の著しい低下を避けることのできる二地点間の距離（この実施例では、基準点（地点Ｂ）とユーザ点（地点Ａ）との距離の上限を見出すために、以下のように実行した。
【００６８】
即ち、基準点Ｂとユーザ点Ａとの距離をパラメータとして、例えば、パラメータが、それぞれ１０ｋｍ未満、２０ｋｍ程度、３５ｋｍ程度、５０ｋｍ程度、７０ｋｍ程度、１００ｋｍ程度、２００ｋｍ程度、５００ｋｍ程度となるような組み合わせをそれぞれについて統計学上のサンプル数としては十分なサンプル数、例えば、この実施例では１００組程度選択し、後述する数式（５）に示す高度補正を行い、即ち、式（５）に示すＺＴＤＡと求めたＺＴＤＡと比較して誤差を求めた。この結果は、図４に示す。
なお、図４には、ＭＯＰＳモデル及び気象情報方法による評価結果（Ｓａａｓ．７０ｋｍ）を示しており、二地点間の距離（この実施例では、基準点Ｂとユーザ点Ａとの距離）が、２０ｋｍ程度、５０ｋｍ程度についての評価結果は、省略した。
【００６９】
図４から明らかなように、基準点からの距離が大きくなるに従い（換言すれば、パラメータの値が大になるに従い）補正精度が低下することが判明した。ここで、図４に示す誤差の分布のピーク値は、ほぼ誤差の平均値を示していることから、例えば、パラメータが７０ｋｍの場合、２０ｍｍ（ｒｍｓ）程度の推定精度であり、このことは、後述の図１０からも読み取ることができる。又、基準点から５００ｋｍ離れた場所であっても、ＭＯＰＳモデル以上の補正精度であり、気象情報方法とほぼ同等の推定精度が得られることが判明した。
【００７０】
また、発明者等は、基準点Ｂとユーザ点Ａとの距離が、１０ｋｍ以下となる全ての組み合わせ、２０ｋｍ〜１００ｋｍについては１０ｋｍごと、３００ｋｍまでは２０ｋｍ〜５０ｋｍごとにそれぞれ統計学上のサンプル数としては十分なサンプル数、例えば、この実施例では２５０組の組み合わせを選択し、後述する数式（５）に示す高度補正を行い、１年間の推定誤差のｒｍｓを求めた。この結果は、図１０に示す。
図１０から明らかなように、基準点からの距離が大きくなるに従い推定誤差のｒｍｓが単調増加していることから、補正精度が低下することが判明した。また、この図１０からは、事業者が望む補正精度からどの程度の間隔で基準点を配置すれば良いかを求めることが出来る。
【００７１】
さらに、発明者等は、上記の１年間の推定誤差のｒｍｓを求める際に、基準点からの距離における５０ｍｍ以上および１００ｍｍ以上の大きな推定誤差を生じている割合を調査した。この結果は、図１１に示す。
図１１から明らかなように、基準点からの距離が大きくなるに従い、これらの大きな推定誤差を生じる割合が急激に増加していることが判明した。従って、ユーザ点Ａの近傍の基準点Ｂでの補正情報のみを用いることにより大きな誤差を避けることができる効果があることが判明した。また、この図１１から明らかなように、パラメータが７０ｋｍの場合、これらの大きな推定誤差を生じる割合が低いことが判明した。
【００７２】
以上の結果から、パラメータが７０ｋｍの場合、２０ｍｍ（ｒｍｓ）強程度の推定精度を達成できることが明らかとなった。これは従来のＭＯＰＳモデルおよび気象情報方式を十分に上回る精度であるので、このパラメータを基準として、補正メッセージを作成することとした。
【００７３】
以上述べた評価結果、検討事項等に基づいて、事業者のサービス領域内において、ユーザが測位衛星からの衛星測位信号を受信してユーザ点Ａ（地点Ａ）の測位を行うことを例にとって、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量の推定値を算出方法及び算出した天頂対流圏遅延量の推定値を用いて、ユーザが受信した衛星測位信号の対流圏遅延の補正方法について、図８〜図９に基づいて詳細に説明する。
【００７４】
まず、事業者は、自己のサービス領域内に、少なくとも１箇所の基準点Ｂを配置する。さらに、事業者は、この基準点Ｂを中心とし、事業者の求める補正精度を満たすことの出来る距離を半径とした地域を、補正対象地域として設定する。この基準点Ｂは、この補正対象地域内に天頂対流圏遅延量の補正情報を提供する。さらに、基準点Ｂは、サービス領域内に存在する補正の対象となる任意の地点Ａ（ユーザ点Ａ）から最寄りの基準点迄の距離が、事業者の求める補正精度を満たすことの出来る距離以下になるように、即ち、一つ以上の補正対象地域内に地点Ａが存在するように配置される。なお、基準点Ｂは、さらに密に多数配置しても良く、この時、地点Ａ（ユーザ点Ａ）が複数の補正対象地域内に存在する事になる場合には、より精度の高い対流圏遅延量を得ることが出来る。
【００７５】
日本全国には、数多くの電子基準点が設定されている。そこで、この実施例では、その一例として、図８に示すように、上記評価結果に従って、任意の点から最寄りの電子基準点迄の距離が７０ｋｍとなるような位置にある電子基準点から基準点を選択し、配置した。全国の６３点の電子基準点を基準点として選択、配置すれば実現可能となる。
【００７６】
次に、図９に基づいて、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法及び算出した天頂対流圏遅延量の推定値を用いて、ユーザが受信した衛星測位信号の対流圏遅延の補正方法について詳細に説明する。
【００７７】
ユーザは、この６３点ある基準点の内の１つの基準点である基準点Ｂと同じ補正対象地域内であるユーザ点Ａ（地点Ａ）に位置している。
【００７８】
まず、事業者は、各基準点における天頂対流圏遅延量の推定値を算出する。例えば、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢを算出する。この天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢの算出は、この実施例では、基準点Ｂにおいて衛星（図示せず）から受信した衛星測位信号を解析することにより行っている。
【００７９】
なお、基準点における天頂対流圏遅延量の推定値の算出は、基準点Ｂで行っても良いし、事業者が用意した統制局でまとめて行っても良い。事業者は、この天頂対流圏遅延量の推定値の算出を、衛星測位信号の解析に限らず、基準点における気象条件の計測値（例えば、百葉箱による測定値等でもよい。）や気象庁等が提供している数値予報値を用いて行うことも出来る。
【００８０】
次いで、事業者は、各基準点における天頂対流圏遅延量の推定値等を、ユーザの測位精度向上のための高精度測位の補正情報として、準天頂衛星を介してユーザに送信する。このような高精度測位補正情報を送信するメッセージは、Ｌ１−ＳＡＩＦ（Ｌ１ Ｓｕｂ−ｍｅｔｅｒ ｃｌａｓｓ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ばれている。なお、Ｌ１−ＳＡＩＦメッセージフォーマットは、ＳＢＡＳの規格文書である「ＲＴＣＡ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ／Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ＲＴＣＡ／ＤＯ−２２９Ｃ，２００１．」で定められたＳＢＡＳメッセージフォーマットと同一のものとしている。
【００８１】
このＳＢＡＳメッセージフォーマットを、図５に示す。これは、ＳＢＡＳで用いられているフォーマットに準拠し、２５０ｂｉｔからなるメッセージにより１秒ごとに補正情報のうちの１つが送信されることとなっている。図５に示すように、１メッセージのうち、３８ｂｉｔはメッセージの識別やエラー補正に用いられ、残る２１２ｂｉｔが補正メッセージに割り当てられる。現在の予定では、対流圏遅延量の補正メッセージは、１分あたり１メッセージが割り当てられることとなっている。
【００８２】
リアルタイムで行う対流圏遅延の補正は、準天頂衛星を用いた高精度測位補正技術において初めて取り入れられるので、新たにメッセージを設計する必要がある。移動体測位の補正のためのメッセージであるので、ユーザは測位開始後、できるだけ速やかに十分な補正情報を得られることが要求される。そのためには、補正メッセージは、補正精度を損なうことなく、所要メッセージ量を最小化することが要求される。したがって、補正精度を損なわない程度のできるだけ大きな空間的間隔の補正情報を、１点あたりの所要のデータ量ができるだけ少なくなるように設計する必要がある。
【００８３】
各基準点における天頂対流圏遅延量は、これまでの実測データを用いた解析結果によると、３ｍに達することは無く、標高が高くなるに従い減少するが、日本国内では２ｍ弱程度である。所要データ量を低減しつつ補正精度を劣化させないためには、補正メッセージが表現するべき天頂対流圏遅延量の推定値の範囲を最小化することが有効である。
【００８４】
そこで、各基準点の天頂対流圏遅延量の推定値をそのまま送信するのではなく、この各基準点における天頂対流圏遅延量の推定値とＭＯＰＳモデルとの差分を、補正情報として送信することとした。これにより、平均的な季節的変動を表現できるというＭＯＰＳモデルの利点を活かし、補正メッセージの表現するべき推定値の範囲をより狭めることができる。
【００８５】
補正情報として実装するためには、天頂対流圏遅延量の推定値の情報を量子化する必要があるが、量子化に伴う量子化誤差により補正精度が低下する。当然１点あたりのデータ量が多いほど量子化誤差を低減することができるが、一方で所要データ量が多くなってしまう。そこで、発明者達は、大幅な誤差増加の生じない量子化の範囲を見積もった。
【００８６】
ここでは、ある基準点における天頂対流圏遅延量とその緯度・高度・日付に応じたＭＯＰＳモデルとの±３２０ｍｍまでの差分を、３〜８ｂｉｔでそれぞれ量子化した。次いで、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における高度補正を行い、得られた補正値と解析で得られたユーザ点Ａにおける推定値とを比較した。
【００８７】
さらに、ユーザ点Ａ（地点Ａ）及び基準点Ｂとの距離が、７０ｋｍとなる組み合わせについて評価を行った。その評価結果は、図６に誤差のｒｍｓの分布として示す。図６から明らかなように、６ｂｉｔの量子化までであれば量子化以前のものとほぼ同等の精度を保つことが明らかとなった。なお、７ｂｉｔおよび８ｂｉｔの分布が量子化以前のものとほぼ一致していたため省略した。
【００８８】
以上の評価結果により、電子基準点における天頂対流圏遅延量とその地点におけるＭＯＰＳモデルとの差分を、６ｂｉｔの量子化により送信することにより、補正精度をほぼ損なわずに所要送信データ量を最小化することができることが判明した。
【００８９】
この補正情報の一例を、図７に示す。１つの基準点における天頂対流圏遅延量の推定値を６ｂｉｔで送信すれば良いので、１メッセージあたり３５点分までの補正情報を格納することができ、また２ｂｉｔ以上のデータを予備として利用することができる。この２ｂｉｔの領域には、天頂対流圏遅延量の推定値の信頼性、その使用の可否あるいは誤差情報を割り当てることが可能である。
【００９０】
このＳＢＡＳメッセージは、上記したように、１分間に１メッセージ程度の割り当てが想定されている。この実施例では、全国６３点の基準点が配置されているので、この場合、日本国内の任意の場所にいるユーザは、２分以内に全ての補正情報を得ることが出来る。
【００９１】
なお、このＳＢＡＳメッセージには、情報量の制限があるため、上記したように、６ｂｉｔの量子化によりデータ量を小さくした。各基準点における天頂対流圏遅延量の推定値をユーザへ送信するには、衛星を介さずに、例えば、インターネットやＦＭ多重放送・ワンセグ放送等のデータ放送のようなものを利用して行っても良い。このようにする事により、情報量の制限をなくし、量子化誤差による補正精度の低下を無視することが可能である。
【００９２】
ユーザは、このようにして作成した補正情報が格納されたＳＢＡＳメッセージを受信し、この受信したＳＢＡＳメッセージに格納された各基準点の天頂対流圏遅延量の推定値とＭＯＰＳモデルとの差分の内、ユーザ点Ａ（地点Ａ）が存在する補正対象地域内の基準点Ｂの天頂対流圏遅延量の推定値とＭＯＰＳモデルとの差を用いて、ユーザＡにおける天頂対流圏遅延量の推定値を算出する。
【００９３】
この天頂対流圏遅延量の推定値の算出は、モデル関数を利用する。このモデル関数は各種存在するが、この実施例では、上記したように、補正メッセージとして天頂対流圏遅延量の推定値とＭＯＰＳモデルとの差分が、送信されていることからも明らかなように、ＭＯＰＳモデルを利用している。
【００９４】
ここで、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量の推定値は、下記数式により算出することが出来る。
ＺＴＤＡ＝ＺＴＤＢ＋ｆＺＴＤ（Ａ）−ｆＺＴＤ（Ｂ） （５）
【００９５】
但し、ＺＴＤＡは、ユーザ点（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量の推定値で、ＺＴＤＢは、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値、ｆＺＴＤは、天頂対流圏遅延量のモデル関数である。
【００９６】
ここで、ユーザが受信したＳＢＡＳメッセージに格納された基準点Ｂ（ユーザのいる地点Ａが存在する補正対象地域内にある。）の天頂対流圏遅延量の推定値とＭＯＰＳモデルとの差分は、ＺＴＤＢ−ｆＺＴＤ（Ｂ）である。そこで、このＺＴＤＢ−ｆＺＴＤ（Ｂ）にユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量のモデル関数ｆＺＴＤ（Ａ）を加算すれば、容易にユーザのいる地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを算出することが出来る。
【００９７】
また、この時、ユーザ点Ａ（地点Ａ）が複数の補正対象地域内に存在する場合、各基準点Ｂについての補正情報により、複数のＺＴＤＡの値を得ることができる。これらの値を用いて、例えば、それぞれの基準点までの距離及び高度差に応じて重み付けをするなどして、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における１個の天頂対流圏遅延量を算出することにより、より高い精度の１つの天頂対流圏遅延量の推定値を得ることも可能である。
【００９８】
即ち、ユーザのいる地点Ａが複数の補正対象地域内に存在する場合、各基準点Ｂの補正情報により、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡをそれぞれ算出するとともに、この算出した複数の天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを、単純に平均化して１個の天頂対流圏遅延量の推定値を求めれば、より高い精度の１つの天頂対流圏遅延量の推定値を得ることも可能である。
【００９９】
又、ユーザ点Ａ（地点Ａ）が複数の補正対象地域内に存在する場合、複数の基準点Ｂについて、それぞれ１〜ｎ迄の番号を付す。次いで、各基準点の補正情報により算出された、ユーザ点Ａ（地点Ａ）における各天頂対流圏遅延量の推定値を、下記数式（７）〜（８）による補間を行うとともに、地点Ａと基準点Ｂ間の距離ｒ及び地点Ａと基準点Ｂとの高度差Δｈからなる関数で重み付けを行うことにより、１個の天頂対流圏遅延量の推定値を算出する。
【０１００】
【数７】
【０１０１】
【数８】
【０１０２】
但し、各符号は、以下の通りである。
ａ：重み付けの合計が１となるように調整するための係数。
ＺＴＤＡｌ−ｎ：基準点１〜ｎを用いて得られるユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量。
ＺＴＤＡｌ：補間により得られるユーザ点Ａ（地点Ａ）における天頂対流圏遅延量。
Ｉ：補間の添え字。
ｆ１（ｒ，Δｈ）：ユーザ点Ａ（地点Ａ）と基準点Ｂ間の距離ｒ及び高度差Δｈからなる重み付け関数。
【０１０３】
なお、重み付け関数は、ユーザ点Ａ（地点Ａ）と基準点Ｂ間の距離ｒ及び高度差Δｈが大きくなるに従い小さくなるような関数であれば、任意の関数であってもよい。このような条件を満足する数式としては、例えば、下記数式（９）〜数式（１３）がある。但し、α、β及びｂ、ｃ、ｄは、適切な重み付けとなるように定めた実数である。
【０１０４】
【数９】
【０１０５】
【数１０】
【０１０６】
【数１１】
【０１０７】
【数１２】
【０１０８】
【数１３】
【０１０９】
なお、補正情報として、基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値そのものをユーザに送信することも勿論可能であるが、データ量が多くなってしまうため、この実施例では採用していない。
【０１１０】
一般的に、ユーザは、自分のいる地点Ａの測位を行う際には、４つ以上の測位衛星からの衛星測位信号を受信する必要がある。この（４つ以上の）衛星測位信号の対流圏遅延の補正を行うことにより、測位衛星からの測位信号をそれぞれ正確に算出することが出来れば、より高精度な測位も実現可能となる。但し、ユーザは、あらかじめ基準点の地理的情報及びモデル関数を有している。
【０１１１】
そこで、ユーザは、この１つの地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値を用いて、それぞれの（４つ以上の）衛星からの衛星測位信号の対流圏遅延の補正をすることができる。具体的には、ユーザは、算出した地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値に、マッピング関数を乗ずることにより、それぞれの衛星の対流圏遅延量が算出可能である。なお、マッピング関数とは、それぞれの衛星からの衛星測位信号の仰角に対応する係数である。
【０１１２】
このマッピング関数は、各種あるが、その中で一番簡単なものを、下記数式（６）に示す。
（１／ｓｉｎφ） （６）
【０１１３】
このようにして、ユーザは、１つの地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値を用いて、それぞれの（４つ以上の）衛星測位信号の対流圏遅延補正を行い、より高精度な高精度測位を実現することが出来る。
【０１１４】
なお、補正情報は、基準点情報に合わせて作成されるが、例えば、電子基準点を利用する場合には、電子基準点の廃止及び追加が定期的に実施されるので、補正情報を送信する電子基準点も更新される。従って、事業者が送信するメッセージに、補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期、補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期を表すデータ、基準点情報のバージョン情報、あるいは、基準点Ｂの有効性に関する情報等を含めておけば、ユーザは、自己の有する基準点情報と事業者から受信した基準点情報とを比較することが出来るので、自己の有する基準点情報の有効性を確認することが出来る。さらに、ユーザは、測位情報以外の情報も事業者から得ることができる。
【０１１５】
そこで、ユーザは、必要に応じて何らかの手段（例えば、データ放送やインターネット等）で自身の有する基準点情報を更新することにより、基準点が更新されても対流圏遅延に関する補正情報を利用することが出来る。なお、補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期を表すデータとしては、補正情報を作成する際に用いた基準点情報を定めた日のＧＰＳ週番号等が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
この発明による天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法及び対流圏遅延の補正方法は、リアルタイムに高精度な測位精度が得られるので、移動体の測位システム、誘導システム等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】この発明の実施例を説明するための図で、電子基準点９５０１７２（気仙沼）における１日の可視衛星数と誤差倍率の履歴を示す図である。
【図２】この発明の実施例を説明するための図で、天頂対流圏遅延量を推定した電子基準点を示す図である。
【図３】この発明の実施例を説明するための図で、対流圏遅延の解析結果を示す図である。
【図４】この発明の実施例を説明するための図で、有効範囲の評価を行うための誤差の分布を示す図である。
【図５】この発明の実施例を説明するための図で、ＳＢＡＳメッセージのフォーマットを示す図である。
【図６】この発明の実施例を説明するための図で、量子化された遅延量の誤差評価を示す図である。
【図７】この発明の実施例を説明するための図で、対流圏遅延を補正するための補正メッセージを示す図である。
【図８】この発明の実施例を説明するための図で、対流圏遅延量の送信点を示す図である。
【図９】この発明の実施例を説明するための図で、任意の地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の補正情報の取得を説明するための説明図である。
【図１０】この発明の実施例を説明するための図で、有効範囲の評価を行うための２地点間距離と推定誤差のｒｍｓとの関係を示す図である。
【図１１】この発明の実施例を説明するための図で、有効範囲の評価を行うための５０ｍｍ以上および１００ｍｍ以上の推定誤差の発生率を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
Ａ 地点（ユーザ点）
Ｂ 基準点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サービス領域内に、ある二地点間の距離をパラメータとする複数のパラメータを設定し、
各パラメータについて、前記二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、
前記各パラメータについて、モデル関数を用いて前記二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、
前記二つの差分の差分を誤差として求め、
求める誤差範囲を満足するパラメータを、前記誤差から選択し、
前記サービス領域内にある地点Ａ（ユーザー点）との距離が、少なくとも１箇所は前記求める誤差範囲を満足するパラメータの距離内となる様に天頂対流圏遅延量の補正情報を提供する基準点Ｂを前記サービス領域内に１箇所以上設定し、
この基準点Ｂを中心とし、前記パラメータを半径とする補正対象地域を前記サービス領域内に設定し、
前記地点Ａ（ユーザー点）が存在する補正対象地域の基準点Ｂにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢを算出し、
基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢに関する情報を、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値を算出するための補正情報として前記補正対象地域内の地点Ａ（ユーザ点）に送信し、
地点Ａ（ユーザ点）では、前記補正情報を取得し、
次いで、前記地点Ａ及び基準点Ｂとの天頂対流圏遅延量の差分を、それぞれ地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)及び基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(B)を用いて求め、
この地点Ａ及び基準点Ｂとの天頂対流圏遅延量の差分を、前記補正情報に基づいて補正することにより前記地点Ａにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを求めること
を特徴とする天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項２】
前記補正情報は、前記基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値と基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(B)との差分であり、
前記補正情報に基づいて、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)を補正することにより前記地点Ａにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを求めること
を特徴とする請求項１に記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項３】
前記補正情報は、衛星を経由して前記補正対象地域内の地点Ａ（ユーザ点）に送信され、
前記地点Ａ（ユーザ点）では、前記補正情報を、衛星を経由して取得すること
を特徴とする請求項１〜請求項２の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項４】
前記地点Ａ（ユーザー点）が、複数の前記補正対象地域内に存在する場合、各基準点Ｂにおける前記補正情報により、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡをそれぞれ算出するとともに、この算出した複数の各天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡに前記地点Ａと前記各基準点Ｂとの距離及び高度差からなる重み付け関数により重み付けを行い、
次いで、補間を行うことにより、１個の天頂対流圏遅延量の推定値を求めること
を特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項５】
各基準点Ｂにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値は、衛星測位信号の解析により算出すること
を特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項６】
各基準点Ｂにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値あるいは補正情報は、１回に送信されるメッセージの中に可能な限り多くの基準点における前記推定値あるいは補正情報を均等に地理的に分散して送信すること
を特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項７】
前記補正情報は、ＳＢＡＳメッセージフォーマットを用いること
を特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項８】
前記地点Ａでは、基準点Ｂの地理的情報を所持し、
前記基準点Ｂでは、この基準点Ｂのバージョン情報、あるいは、基準点Ｂの有効性に関する情報、あるいは、前記補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期に関する情報、あるいは、前記補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期を表すデータの何れかを、補正情報とともに送信すること
を特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項９】
衛星からの衛星測位信号を受信し、
この受信した前記衛星測位信号の仰角を求め、
この信号の仰角をパラメータとする関数で、天頂対流圏遅延量から前記衛星測位信号の対流圏遅延量を算出するためのマッピング関数と、前記地点Ａにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡとにより前記衛星測位信号の対流圏遅延量を算出し、
この衛星測位信号の対流圏遅延量により衛星測位信号の対流圏遅延を補正すること
を特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項１】
サービス領域内に、ある二地点間の距離をパラメータとする複数のパラメータを設定し、
各パラメータについて、前記二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、
前記各パラメータについて、モデル関数を用いて前記二地点における天頂対流圏遅延量をそれぞれ求めるとともに、その差分を求め、
前記二つの差分の差分を誤差として求め、
求める誤差範囲を満足するパラメータを、前記誤差から選択し、
前記サービス領域内にある地点Ａ（ユーザー点）との距離が、少なくとも１箇所は前記求める誤差範囲を満足するパラメータの距離内となる様に天頂対流圏遅延量の補正情報を提供する基準点Ｂを前記サービス領域内に１箇所以上設定し、
この基準点Ｂを中心とし、前記パラメータを半径とする補正対象地域を前記サービス領域内に設定し、
前記地点Ａ（ユーザー点）が存在する補正対象地域の基準点Ｂにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢを算出し、
基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＢに関する情報を、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値を算出するための補正情報として前記補正対象地域内の地点Ａ（ユーザ点）に送信し、
地点Ａ（ユーザ点）では、前記補正情報を取得し、
次いで、前記地点Ａ及び基準点Ｂとの天頂対流圏遅延量の差分を、それぞれ地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)及び基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(B)を用いて求め、
この地点Ａ及び基準点Ｂとの天頂対流圏遅延量の差分を、前記補正情報に基づいて補正することにより前記地点Ａにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを求めること
を特徴とする天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項２】
前記補正情報は、前記基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量の推定値と基準点Ｂにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(B)との差分であり、
前記補正情報に基づいて、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量のモデル関数fZTD(A)を補正することにより前記地点Ａにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡを求めること
を特徴とする請求項１に記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項３】
前記補正情報は、衛星を経由して前記補正対象地域内の地点Ａ（ユーザ点）に送信され、
前記地点Ａ（ユーザ点）では、前記補正情報を、衛星を経由して取得すること
を特徴とする請求項１〜請求項２の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項４】
前記地点Ａ（ユーザー点）が、複数の前記補正対象地域内に存在する場合、各基準点Ｂにおける前記補正情報により、地点Ａにおける天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡをそれぞれ算出するとともに、この算出した複数の各天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡに前記地点Ａと前記各基準点Ｂとの距離及び高度差からなる重み付け関数により重み付けを行い、
次いで、補間を行うことにより、１個の天頂対流圏遅延量の推定値を求めること
を特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項５】
各基準点Ｂにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値は、衛星測位信号の解析により算出すること
を特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項６】
各基準点Ｂにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値あるいは補正情報は、１回に送信されるメッセージの中に可能な限り多くの基準点における前記推定値あるいは補正情報を均等に地理的に分散して送信すること
を特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項７】
前記補正情報は、ＳＢＡＳメッセージフォーマットを用いること
を特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項８】
前記地点Ａでは、基準点Ｂの地理的情報を所持し、
前記基準点Ｂでは、この基準点Ｂのバージョン情報、あるいは、基準点Ｂの有効性に関する情報、あるいは、前記補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期に関する情報、あるいは、前記補正情報を作成する際に用いた基準点情報の作成時期を表すデータの何れかを、補正情報とともに送信すること
を特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【請求項９】
衛星からの衛星測位信号を受信し、
この受信した前記衛星測位信号の仰角を求め、
この信号の仰角をパラメータとする関数で、天頂対流圏遅延量から前記衛星測位信号の対流圏遅延量を算出するためのマッピング関数と、前記地点Ａにおける前記天頂対流圏遅延量の推定値ＺＴＤＡとにより前記衛星測位信号の対流圏遅延量を算出し、
この衛星測位信号の対流圏遅延量により衛星測位信号の対流圏遅延を補正すること
を特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載の天頂対流圏遅延量の推定値の算出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−３６７６５（Ｐ２００９−３６７６５Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７９６３９（Ｐ２００８−１７９６３９）
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（５０１１５２３５２）独立行政法人電子航法研究所 (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（５０１１５２３５２）独立行政法人電子航法研究所 (44)
【Ｆターム（参考）】
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