測位システム、測位用ICチップ、測位方法及び測位プログラム
【課題】 より少ない信号発信源を用いて容易に測位精度を評価する。
【解決手段】 受信機10は、自機10の位置を推定する測位システムであって、複数のGPS衛星20から送信され信号受信部11によりに受信された信号に基づいて各GPS衛星20と受信機10との間の各距離を示す情報を産出する距離算出部12と、各GPS衛星20の位置を示す情報、及び算出された上記各距離を示す情報から、受信機10の位置を算出する位置算出部13と、算出された受信機10の位置から各GPS衛星20までの各距離と距離算出部12により算出された各距離との差分をGPS衛星20毎に算出する距離差分算出部14と、算出されたGPS衛星20毎の差分の、GPS衛星20間でのばらつきに基づいて、算出された受信機10の位置の精度を評価する位置精度評価部15と、を備える。
【解決手段】 受信機10は、自機10の位置を推定する測位システムであって、複数のGPS衛星20から送信され信号受信部11によりに受信された信号に基づいて各GPS衛星20と受信機10との間の各距離を示す情報を産出する距離算出部12と、各GPS衛星20の位置を示す情報、及び算出された上記各距離を示す情報から、受信機10の位置を算出する位置算出部13と、算出された受信機10の位置から各GPS衛星20までの各距離と距離算出部12により算出された各距離との差分をGPS衛星20毎に算出する距離差分算出部14と、算出されたGPS衛星20毎の差分の、GPS衛星20間でのばらつきに基づいて、算出された受信機10の位置の精度を評価する位置精度評価部15と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、受信機の位置を推定する測位システム、測位用ICチップ、測位方法及び測位プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、GPS(Global Positioning System)及びGalileo等の、測位用の信号発信源である衛星(擬似衛星を含む)から受信機までの距離を用いて、受信機の測位を行う技術が知られている。また、衛星からの信号と移動体通信網の信号とを併用して測位を行うハイブリッド(Hybrid)と呼ばれる測位方式もある。
【0003】
上記の測位方法では、衛星から送信されて受信機により受信された測位用の信号の送信時刻及び受信時刻に基づいて、衛星から受信機までの距離を算出し、算出した距離を用いて測位計算を行う。複数の衛星から受信機までの距離が正確に求まれば、それらの衛星の位置を中心とし求められた距離を半径とした球の交点を求めることによって、受信機の位置を算出することができる。しかしながら、上記の距離の算出には、誤差を発生させうる様々な要素が存在するため正確な距離を算出することが難しい。
【0004】
そこで、算出された複数の衛星と受信機との間の距離から、最小二乗法等の方法で受信機の位置を算出することが行われている。ここで、算出された衛星と受信機との間の距離の誤差は衛星毎に異なっているため、上記のように算出された受信機の位置は実際の受信機の位置とは異なることがある。即ち、通常、上記の方法によれば測位誤差が発生する。
【0005】
そのような測位の誤差を評価する、即ち、測位の精度を評価することが行われている。評価された測位の精度は、例えば、測位の精度が高い場合にユーザに測位の情報を提供する等の判断に用いられる。測位精度の評価方法として、従来、RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring)と呼ばれる方法がある。RAIMでは、測位に用いる衛星の組み合わせを変えて、組み合わせ間の測位結果の変動に基づいて、測位精度の評価を行っている。上記の内容は、例えば非特許文献1に記載されている。
【非特許文献1】BW Parkinson, JJ Spilker, "Global Positioning System: Theoryand Applications Volume II - Chapter 5", American Institute of Aeronauticsand Astronautics, Inc., p.p.143--164, 1996.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、RAIMでは最低も5機の測位用の衛星が必要となるため、受信機が多くの衛星を捕捉する必要があるという問題があった。また、RAIMでは、衛星の組み合わせによる測位計算を5回以上繰り返す必要があった。
【0007】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、より少ない信号発信源を用いて容易に測位精度を評価することができる測位システム、測位用ICチップ、測位方法及び測位プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明に係る測位システムは、受信機の位置を推定する測位システムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段により算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
本発明に係る測位システムでは、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出された、当該各信号発信源と受信機との間の距離に基づいて、受信機の位置が算出される。続いて、算出された受信機の位置から信号発信源までの各距離と上記の信号に基づく当該各信号発信源と受信機との間の距離との差分が算出されて、当該差分のばらつきに基づいて算出された受信機の位置の精度が評価される。
【0010】
従って、本発明に係る測位システムでは、受信機の位置を算出することができれば、算出した位置の精度を評価することができる。即ち、本発明に係る測位システムによれば、受信機の位置の算出に必要な信号発信源を捕捉できればよく、より少ない信号発信源を用いて測位精度を評価することができる。また、本発明に係る測位システムでは、信号発信源の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がないため、容易に測位精度を評価することができる。
【0011】
位置算出手段は、複数の時刻に応じた複数の信号発信源の位置を示す情報及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、当該時刻毎に受信機の位置を算出し、距離差分算出手段は、時刻毎に差分を算出し、位置精度評価手段は、時刻毎に位置算出手段により算出された受信機の位置の精度を評価する、ことが望ましい。この構成によれば、何らかの原因により測位計算に用いられる、時刻に応じた信号発信源の位置を示す情報に誤差が生じていた場合等であっても、複数の時刻に応じた受信機の位置が算出されて精度が評価されるので、その結果として正確な測位を行うことができる。
【0012】
距離情報取得手段は、信号発信源毎に、各距離を示す情報を複数、取得し、位置算出手段は、距離情報取得手段により取得された複数の各距離を示す情報に応じて、受信機の位置を複数、算出し、距離差分算出手段は、位置算出手段により算出された受信機の複数の位置毎に差分を複数、算出し、位置精度評価手段は、複数の差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、ことが望ましい。この構成によれば、複数の信号を受信して測位を行った際の測位精度が評価される。その結果として、受信機が屋内にある場合等、1回の測位用の信号の受信では十分な精度が得られない場合でも、複数の信号の受信によって正確な測位を行うことができる。
【0013】
位置精度評価手段は、距離情報取得手段により取得された複数の各距離を示す情報に応じて位置算出手段により算出された受信機の複数の位置に対して、当該複数の各距離を示す情報毎に複数の時刻毎に評価した受信機の位置の精度に基づいて、複数の信号発信源からの信号の送信時刻及び受信機による信号の受信時刻を検出し、当該送信時刻と当該受信時刻との差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価することが望ましい。この構成によれば、更に正確な測位を行うことができる。
【0014】
距離情報取得手段は、信号発信源毎に、各距離を示す情報を複数、取得し、位置算出手段は、距離情報取得手段により取得された複数の各距離を示す情報に応じて、受信機の位置を複数、算出し、距離差分算出手段は、位置算出手段により算出された受信機の複数の位置毎に差分を算出し、位置精度評価手段は、位置算出手段により算出された受信機の複数の位置のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、ことが望ましい。この構成によれば、複数の信号を受信して測位を行った際の測位精度が評価される。その結果として、受信機が屋内にある場合等、1回の測位用の信号の受信では十分な精度が得られない場合でも、複数の信号の受信によって正確な測位を行うことができる。
【0015】
上記目的を達成するために、本発明に係る測位システムは、受信機の位置を推定する測位システムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段による受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【0016】
本発明に係る測位システムでは、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出された、当該各信号発信源と受信機との間の距離に基づいて、受信機の位置が算出される。続いて、算出された受信機の位置から信号発信源までの各距離と上記の信号に基づく当該各信号発信源と受信機との間の距離との差分が算出されて、当該差分のばらつきに基づいて、受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度が評価される。
【0017】
従って、本発明に係る測位システムでは、受信機の位置を算出することができれば、各信号発信源の精度を評価することができる。即ち、本発明に係る測位システムによれば、受信機の位置の算出に必要な信号発信源を捕捉できればよく、より少ない信号発信源を用いて測位精度を評価することができる。また、本発明に係る測位システムでは、信号発信源の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がないため、容易に測位精度を評価することができる。
【0018】
ところで、本発明は、上記のように測位システムの発明として記述できる他に、以下のように測位用ICチップ、測位方法及び測位プログラムの発明としても記述することができる。これはカテゴリ等が異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【0019】
即ち、本発明に係る測位用ICチップは、受信機の位置を推定する測位用ICチップであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段により算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【0020】
また、本発明に係る測位用ICチップは、受信機の位置を推定する測位用ICチップであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段による受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【0021】
また、本発明に係る測位方法は、受信機の位置を推定する測位方法であって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得ステップにおいて取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出ステップと、位置算出ステップにおいて算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得ステップにおいて取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、距離差分算出ステップにおいて算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出ステップにおいて算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価ステップと、を含むことを特徴とする。
【0022】
また、本発明に係る測位方法は、受信機の位置を推定する測位方法であって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得ステップにおいて取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出ステップと、位置算出ステップにおいて算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得ステップにおいて取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、距離差分算出ステップにおいて算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出ステップにおける受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価ステップと、を含むことを特徴とする。
【0023】
また、本発明に係る測位プログラムは、コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得機能により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出機能と、位置算出機能によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得機能により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、距離差分算出機能により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出機能により算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価機能と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0024】
また、本発明に係る測位プログラムは、コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得機能により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出機能と、位置算出機能によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得機能により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、距離差分算出機能により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出機能による受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価機能と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0025】
本発明では、受信機の位置を算出することができれば、算出した受信機の位置あるいは算出に用いられた各信号発信源の精度を評価することができる。即ち、本発明によれば、受信機の位置の算出に必要な信号発信源を捕捉できればよく、より少ない信号発信源を用いて測位精度を評価することができる。また、本発明に係る測位システムでは、信号発信源の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がないため、容易に測位精度を評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
以下、図面とともに本発明に係る測位システム、測位用ICチップ、測位方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【0027】
図1に本実施形態に係る測位システムである受信機10と、測位に用いられる信号発信源である複数のGPS衛星20(GPS衛星20a〜20dの総称)を示す。受信機10は、自機の位置を推測する測位装置である。受信機10による測位は、GPS衛星20から送信される電波による測位用の信号を用いて行われる。受信機10は、測位を行う機能に加えて、更に移動体通信を行う機能を有していてもよい。受信機10は、具体的には例えば、ユーザに携帯される携帯電話機等の移動通信端末である。受信機10による測位は、ユーザが自身の位置を知りたいときにユーザから受信機10に対して、測位機能を起動する入力が行われた場合等に行われる。
【0028】
GPS衛星20は、時刻に応じて所定の場所に位置しており、当該位置から測位に用いられる測位用の信号を送信している。具体的には、GPS衛星20は、高度約2万kmの6個の周回軌道上に4〜5個ずつ配置されており、時間の経過に伴って周回軌道上を移動する。GPS衛星20が送信する測位用の信号には、GPS衛星20を区別して特定するための識別情報、GPS衛星20の軌道を示す情報、及び信号を送信した時刻を示す情報が含まれている。
【0029】
本実施形態における測位の原理、及び当該測位によって発生する測位の誤差について図2〜4を用いて簡単に説明する。受信機10では、GPS衛星20からの測位用の信号が受信されて、受信された信号に基づいてGPS衛星20と受信機10との間の距離を示す情報が算出される。距離の算出は、GPS衛星20a〜20dからの電波を受信して、GPS衛星20a〜20dと受信機10との間の距離に対して行われる。具体的には、距離の算出は、信号がGPS衛星20a〜20dによって送信されてから受信機10によって受信されるまでの時間に光速を乗算することによって行われる。即ち、GPS衛星20a〜20dと受信機10との間の距離a〜距離dは、GPS衛星20a〜20dからの信号の送信時刻ttと、受信機10による、それぞれの信号の受信時刻tra〜trdと、光速とを用いて以下の式により算出される。
距離a=光速×(tra−tt)
・・・
距離d=光速×(trd−tt)
【0030】
GPS衛星20a〜20dと受信機10との間の距離が正確に算出されれば、図2に示すように、各GPS衛星20a〜20dの位置を中心として算出された距離を半径とした球(円)21a〜21dの交点30が受信機10の位置となる。
【0031】
しかしながら、通常、算出されるGPS衛星20a〜20dと受信機10との間の距離は誤差を含んだものである。この誤差の原因としては、各GPS衛星20a〜20dと受信機10との時計のずれ、マルチパス、各GPS衛星20a〜20dの軌道情報の誤差及び大気圏の変動等がある。従って、図3に示すように、各GPS衛星20a〜20dの位置を中心として算出された距離を半径とした球(円)22a〜22dは、正確な距離(実際の距離)を半径とした球(円)21a〜21dとは、ずれる。ここで、正確な距離と算出された距離とのずれ23a〜23dの大きさが各GPS衛星20a〜20d間で一致していた場合、算出された距離を半径とした球(円)22a〜22dから等しい距離の位置31として、最小二乗法等によって受信機10の正確な位置を算出することができる。その場合、受信機10の位置の算出には、最低でも4つのGPS衛星20を利用することが必要になる。
【0032】
しかし、図4に示すように、通常、正確な距離と算出された距離とのずれ23a〜23dの大きさは、各GPS衛星20a〜20d間で一致しておらず、まちまちなものとなっている。その場合、算出された距離を半径とした球(円)22a〜22dから等しい距離の、最小二乗法等によって求められた位置31は、受信機10の実際の位置32とはずれたものとなる。
【0033】
このように、算出された位置と実際の位置との誤差、即ち、測位の誤差は、GPS衛星20a〜20dと受信機10との間の、正確な距離と算出された距離とのずれ23a〜23dのばらつきにより発生する。
【0034】
ここで、GPS衛星20a〜20dと受信機10との間の算出された距離prn(nはGPS衛星20a〜20dに対応した添え字を表す)は、以下のように表すことができる。
【数1】
ここで、rnはGPS衛星20a〜20dから受信機10までの実際の距離、clknはGPS衛星20a〜20dの時計と受信機10の時計とのずれによる距離、βnは衛星間の時計のずれ、軌道情報の誤差及び大気圏の変動等を原因とする距離の誤差であり、補正が可能な成分である。εnはその他のマルチパスや、βnの補正後に残る誤差等による距離の誤差であり、補正が不可能なものである。
【0035】
算出された距離prnに含まれる誤差要素のうちclknは、各GPS衛星20a〜20dは互いに時計の同期をとるので、各GPS衛星20a〜20d間で同じ値clkとなる。即ち、clknは、受信機10のクロックバイアスであるといえる。また、前述のように、算出された距離prnに含まれる誤差要素のうちβnは、GPS衛星20の航法メッセージのパラメータによる補正が可能である。一方、算出された距離prnに含まれる誤差要素のうちεnは、環境等により変化する成分やβn補正後に残る誤差が含まれるため、各GPS衛星20a〜20d間で異なる値となり、また、計算により解いたり、実際に観測したりして補正することは事実上不可能である。即ち、上述した測位の誤差の原因は、εnによるものである。以上が、本実施形態における測位の原理、及び当該測位によって発生する測位の誤差についての説明である。以下の説明では、算出された距離prnは、βnの補正が実施された後のものとして考える。
【0036】
引き続いて、測位対象及び測位の主体となる受信機10の機能的な構成を説明する。受信機10は、信号受信部11と、距離算出部12と、位置算出部13と、距離差分算出部14と、位置精度評価部15と、信号発信源精度評価部16と、出力部17とを備えて構成される。また、受信機10は、上述した移動体通信を行う機能を有していてもよい。
【0037】
信号受信部11は、GPS衛星20から送信される測位用の信号を受信する手段である。信号受信部11は、受信した信号に含まれる情報を距離算出部12及び位置算出部13に出力する。また、信号受信部11は、時計の機能を有しており、上記の情報と併せて、信号を受信した受信時刻を示す情報も距離算出部12に出力する。なお、信号受信部11は、複数のGPS衛星20の信号を受信する。
【0038】
距離算出部12は、信号受信部11から入力された情報に基づいて、各GPS衛星20と受信機10との間の距離を算出する手段である。即ち、距離算出部12は、複数のGPS衛星20から送信され受信機10に受信された測位用の信号に基づく当該複数のGPS衛星20と当該受信機10との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段である。距離算出部12は、具体的には上述したように、信号受信部11から入力された情報に含まれる、信号の送信時刻を示す情報と受信時刻を示す情報とから、時間差を求めて、当該時間差に光速を乗算することにより算出する。距離の算出は、GPS衛星20の識別情報に基づいて、GPS衛星20毎に行われる。なお、距離算出部12は、予め記憶した、距離を算出するためのアルゴリズムに基づいて上記の算出を行う。また、距離の算出方法は、必ずしも上記のものに限られず、測位用の信号に基づいて算出するものであれば、既存の方法を含むどのようなものでもよい。距離算出部12は、算出することにより取得した各距離を示す情報を位置算出部13及び距離差分算出部14に出力する。
【0039】
位置算出部13は、複数のGPS衛星20の位置を示す情報、及び距離算出部12より取得された各距離を示す情報から、受信機10の位置を算出する位置算出手段である。ここで、位置算出部13は、GPS衛星20から送信され信号受信部11から入力されたGPS衛星20の軌道を示す情報や送信時刻を示す情報等から、GPS衛星20の位置を特定し、受信機10の位置の算出に利用する。
【0040】
位置算出部13は、具体的には例えば、上述したように最小二乗法等の位置を算出するためのアルゴリズムを記憶しており、当該アルゴリズムに基づいて受信機10の位置を算出する。位置算出部13は、GPS衛星20の位置や受信機10の位置を示す情報を、具体的には例えば、緯度及び経度(GPS衛星20については高度も)を示す座標として算出する。位置算出部13は、算出した受信機10の位置を示す情報を距離差分算出部14に出力する。また、位置算出部13は、算出したGPS衛星20の位置を示す情報を距離差分算出部14に出力する。
【0041】
距離差分算出部14は、位置算出部13によって算出された受信機10の位置から複数のGPS衛星20a〜20dまでの各距離と、距離算出部12により算出された各距離との差分をGPS衛星20毎に算出する距離差分算出手段である。具体的には、まず、位置算出部13によって算出された受信機10の位置から複数のGPS衛星20a〜20dまでの各距離r´nを、各位置を示す情報から算出する。続いて、算出した各距離r´nを、距離算出部12により算出された各距離(擬似距離)prnから引き、引いた値を差分(擬似クロックバイアス)Δrn=prn−r´nとする。これは、図6に示すように、GPS衛星20a〜20dの位置を中心として、算出された距離prnを半径とした球(円)22a〜22dから、算出された受信機10の位置31までの距離24a〜24dである。
【0042】
上記の擬似クロックバイアスΔrnは、上記の式(1)におけるrnをr´nとすると、以下の式のようにみなすことができる。
Δrn=clk+εn´
ここで、clkは、GPS衛星20a〜20dの時計と受信機10の時計とのずれである。εn´は、r´nに対応する誤差の変動成分(補正不能な成分)である。ここで、εn´がゼロに近いほど擬似距離が正確であることとなり、その場合、Δrnが複数のGPS衛星20a〜20d間で揃った値となる。一方、εn´がゼロから離れるほど擬似距離prnが不正確であることとなり、その場合、Δrnが複数のGPS衛星20a〜20d間でばらついた値となる。即ち、Δrnのばらつきによって、擬似距離の誤差成分を評価することができる。距離差分算出部14は、算出した擬似クロックバイアスΔrnを位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16に出力する。
【0043】
位置精度評価部15は、距離差分算出部14により算出されたGPS衛星20a〜20d毎の擬似クロックバイアスΔrnの、当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきに基づいて、位置算出部13により算出された受信機10の位置の精度を評価する位置精度評価手段である。具体的には、位置精度評価部15は、擬似クロックバイアスΔrnの分散σΔrn2を算出して、算出した分散σΔrn2を、ばらつきを示す値として評価に用いる。例えば、位置精度評価部15は、算出した分散σΔrn2が予め設定した閾値よりも大きい場合、算出した受信機10の位置の精度が悪いと評価し、算出した分散σΔrn2が予め設定した閾値よりも小さい場合、受信機10の位置の精度が良いと評価する。また、算出した分散σΔrn2の値自体を算出した受信機10の位置の精度を示す値(実際の受信機10の位置と算出された位置とが乖離している度合を示す値)として用いることとしてもよい。この場合、算出した分散σΔrn2の値が小さい方が受信機10の位置の精度がより良いことを示している。また、算出した分散σΔrn2に予めチューニング等されて設定された係数を乗算することによって、実際の受信機10の位置と算出された位置との乖離量を推定することとしてもよい。なお、位置精度評価部15は、算出された受信機10の位置の精度を評価するための上述のルールについて予め記憶しており、当該ルールに基づいて評価を行う。
【0044】
位置精度評価部15による、算出された受信機10の位置の評価を示す情報は、受信機10において適宜用いられる。例えば、精度が良いと判断された場合、あるいは一定以上の精度を示す値であった場合は、測位結果(位置算出部13により算出された受信機10の位置を示す情報)を出力部17に出力する(精度が悪い場合は出力しない)。また、測位結果と併せて、出力部17に、位置精度評価部15による評価を示す情報を出力してもよい。また、例えば、精度が悪いと判断された場合、あるいは一定以上の精度を示す値でなかった場合は、再度、測位を行うように制御してもよい。
【0045】
信号発信源精度評価部16は、距離差分算出部14により算出されたGPS衛星20a〜20d毎の擬似クロックバイアスΔrnの、当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきに基づいて、位置算出部13による受信機10の位置の算出に際する各GPS衛星20a〜20dの精度を評価する信号発信源精度評価手段である。GPS衛星20a〜20dの精度とは、GPS衛星20a〜20dからの信号を用いて、距離算出部12によって、いかに誤差の変動成分ε´の小さい算出された距離(擬似距離)prnを算出できるかを示す度合を示している。
【0046】
なお、この評価は、上記の誤差の変動成分であるε´が小さい場合、擬似クロックバイアスΔrnは当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきが小さく、ε´が大きい場合、擬似クロックバイアスΔrnは当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきが大きくなることに基づいている。具体的には、位置精度評価部15は、擬似クロックバイアスΔrnに基づいて、各GPS衛星20a〜20dをクラスタリングする。クラスタリングにより、他のGPS衛星20a〜20dと比べて、大きく異なる擬似クロックバイアスΔrnを有するGPS衛星20a〜20dを抽出することができる。例えば、このように擬似クロックバイアスΔrnに基づくGPS衛星20a〜20dの抽出がなされた場合、抽出された各GPS衛星20a〜20dの精度を低いと評価する。なお、信号発信源精度評価部16は、各GPS衛星20a〜20dの精度を評価するための上述のルールについて予め記憶しており、当該ルールに基づいて評価を行う。
【0047】
信号発信源精度評価部16による、各GPS衛星20a〜20dの精度の評価を示す情報は、受信機10において適宜用いられる。例えば、精度が悪いと判断されたGPS衛星20a〜20dの数が一定数以下であった場合、測位結果(位置算出部13により算出された受信機10の位置を示す情報)を出力部17に出力する(精度が悪い場合は出力しない)。また、測位結果と併せて、出力部17に、信号発信源精度評価部16による評価を示す情報を出力してもよい。また、例えば、精度が悪いと判断されたGPS衛星20a〜20dを用いずに、再度、測位を行うように制御してもよい。
【0048】
出力部17は、位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16等から入力された情報を画面表示や音声等により出力する手段である。出力される情報には、例えば、位置算出部13により算出された受信機10の位置を示す情報が含まれる。受信機10のユーザを出力された情報を参照することによって、例えば、受信機10の位置、即ち、自身のいる位置を知ることができる。
【0049】
引き続いて、図7に本実施形態に係る受信機10のハードウェア構成を示す。図7に示すように、受信機10は、CPU(Central Processing Unit)101、RAM(Random Access Memory)102、ROM(Read Only Memory)103、操作部104、無線通信部105、ディスプレイ106及びアンテナ107等のハードウェアにより構成されている。これらの構成要素が動作することにより、上述した機能が発揮される。また、少なくとも、上述した距離算出部12、位置算出部13、距離差分算出部14、位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16の各機能を有する、受信機10が備える測位用ICチップにより、上述した機能が実現されてもよい。
【0050】
引き続いて、図8のフローチャートを用いて、本実施形態に係る受信機10で実行される処理(測位方法)を説明する。この処理は、例えば、受信機10に対してユーザの操作等により測位要求が入力されることによって開始される。なお、上記以外をトリガとして測位処理が開始されてもよい。
【0051】
まず、受信機10では、信号受信部11によって複数のGPS衛星20a〜20dから送信される測位用の信号が受信される(S01)。受信された情報は、信号受信部11から距離算出部12と位置算出部13とに出力される。続いて、距離算出部12によって各GPS衛星20a〜20dからの信号に基づいて、各GPS衛星20と受信機10との間の距離が算出される(S02、距離情報取得ステップ)。算出された距離を示す情報は、距離算出部12から位置算出部13と距離差分算出部14に出力される。
【0052】
続いて、位置算出部13によって、複数のGPS衛星20の位置を示す情報、及びに距離算出部12により算出された各距離を示す情報から、受信機10の位置が算出される(S03、位置算出ステップ)。算出された受信機10の位置を示す情報は、位置算出部13から距離差分算出部14に出力される。続いて、距離差分算出部14によって、位置算出部13によって算出された受信機10の位置から複数のGPS衛星20a〜20dまでの各距離と、距離算出部12により算出された各距離との差分である擬似クロックバイアスΔrnがGPS衛星20毎に算出される(S04、距離差分算出ステップ)。算出された擬似クロックバイアスΔrnは、測位精度の評価に用いられるため、距離差分算出部14から位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16に出力される。
【0053】
続いて、位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16によって測位精度の評価が行われる(S05、位置精度ステップ、信号発信源精度評価ステップ)。即ち、位置精度評価部15によって、GPS衛星20a〜20d毎の擬似クロックバイアスΔrnの、当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきに基づいて、位置算出部13により算出された受信機10の位置の精度が評価される。また、信号発信源精度評価部16によって、GPS衛星20a〜20d毎の擬似クロックバイアスΔrnの、当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきに基づいて、位置算出部13による受信機10の位置の算出に際する各GPS衛星20a〜20dの精度が評価される。各測位精度の情報は、例えば、測位結果の出力の制御等に用いられる。
【0054】
続いて、受信機10では、位置精度評価部15等から出力部17に測位結果(位置算出部13により算出された受信機10の位置を示す情報)が出力されて、出力部17によって測位結果の出力が行われる(S06)。ユーザは、出力部17による出力を参照して測位結果を知ることができる。但し、測位結果の出力は、必ず行われる必要はなく、例えば、上述したようにS05における測位精度の評価が低い場合等には、測位結果を出力しないこととしてもよい。また、測位結果と併せて、測位精度の評価結果についても出力することとしてもよい。
【0055】
上述したように本実施形態では、複数のGPS衛星20から送信され受信機10に受信された測位用の信号に基づいて、当該各GPS衛星20と受信機10との間の距離が算出される。続いて、算出された距離に基づいて、受信機10の位置が算出される。続いて、算出された受信機10の位置からGPS衛星20までの各距離と上記の信号に基づく当該各GPS衛星20と受信機10との間の距離との差分が算出されて、当該差分のばらつき(σΔrn2)に基づいて算出された受信機10の位置の精度が評価される。また、上記と同様に受信機10の位置の算出に際する各GPS衛星20の精度が評価される。
【0056】
従って、本実施形態では、受信機10の位置を算出することができれば、算出した位置の精度及びGPS衛星20の精度を評価することができる。即ち、本実施形態によれば、受信機10の位置の算出に必要なGPS衛星20を捕捉できればよく、より少ないGPS衛星20を用いて測位精度を評価することができる。具体的には、従来の測位精度の評価方法であるRAIMによれば、5機以上のGPS衛星20(の捕捉)が必要になっていたが、本実施形態では4機以上のGPS衛星20で測位精度の評価を行うことができる。
【0057】
また、本実施形態では、RAIMのようにGPS衛星20の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がない。即ち、本実施形態では、精度の評価のために必要な受信機10の位置の算出は1度でよいため、計算量が少なく容易に測位精度を評価することができる。
【0058】
なお、本実施形態では、測位精度として、位置の精度及びGPS衛星20の精度の両方を評価しているが、何れか一方のみを評価することとしてもよい。即ち、受信機10に備えられた、測位精度の評価を行う構成要素である位置精度評価部15と信号発信源精度評価部16とは何れか一方のみが備えられていてもよい。
【0059】
また、本実施形態では、測位用の信号を送信する信号発信源としてGPS衛星20を用いることとしたが、必ずしもGPS衛星20が用いられなくてもよく、測位用の信号を送信できるものであればよい。例えば、移動体通信網に含まれる基地局を信号発信源としてもよい。また、GPS衛星と基地局とを併用することとしてもよい(ハイブリッド測位)。その場合、GPS衛星は上述しように最低4つ必要ではなく、1つのGPS衛星のみが測位に用いられてもよい。
【0060】
また、本実施形態においては、測位の主体は測位の対象でもある受信機10であったが、必ずしも測位の主体と測位の対象とが一致していなくてもよい。例えば、測位の主体は受信機10と別構成の測位サーバにより行われてもよい。測位サーバは、例えば、受信機10と移動体通信網を介して接続することができ、受信機10から測位に必要な情報を受信して、測位を行う。測位サーバは、受信機10から必要な情報を受信して、測位に係る全ての演算を行ってもよい。あるいは、受信機10によって計算されたGPS衛星20と受信機10との間の距離を示す情報を受信することによって取得して、取得した距離を示す情報から測位に係る演算を行ってもよい。
【0061】
引き続いて、本発明に係る別の実施形態を説明する。上述したようなGPS測位では、GPS衛星20が測位用の信号を送信した送信時刻における当該GPS衛星20の位置を知ることが必要である。通常、GPS測位では、GPS衛星20から送信される航法メッセージ中の衛星軌道パラメータによって、任意時刻におけるGPS衛星20の位置が算出される。従って、GPS衛星20の正確な位置を知るためには、正確な送信時刻が必要となる。通常は、受信された測位用の信号(メジャメント)から送信時刻(TOW:Time Of Week)を示す情報が取得される。しかしながら、何らかの原因でTOW情報が誤れば、算出されるGPS衛星20の位置がずれるため、GPS測位の精度が大幅に劣化する。
【0062】
図9に示すように、GPS衛星20は数km/sの速度で移動している。TOW情報が誤っていると、GPS衛星20が測位用の信号の送信時に実際には位置P1に位置していたにもかかわらず、位置P1とは異なる位置P2に位置していたものとして測位計算が行われてしまい。この結果、算出される受信機10の位置が誤ったものとなる。そこで、本実施形態では、TOW情報が誤っていた場合であっても、正確な測位を行うことを目的とする。なお、本実施形態では、先に説明した実施形態と相違する点のみを述べる。
【0063】
本実施形態では、位置算出部13は、受信された測位用の信号(メジャメント)から取得されたTOW情報から、探索する時刻の範囲及び探索時間ステップ幅を決定する。具体的には例えば、TOW情報により示される時刻を中心として、その前後数秒〜数十秒程度(例えば5秒)の範囲を探索する時刻の範囲とし、また、数ms〜数百ms程度(例えば100ms)の探索時間ステップとする。どの程度の範囲を探索する時刻の範囲とするか、及び探索時間ステップについては予め位置算出部13に記憶させておく。
【0064】
位置算出部13は、探索する時刻の範囲において、探索時間ステップ幅に区切られた複数の時刻での、各GPS衛星20a〜20dの位置を、上記の衛星軌道パラメータ等を用いて算出する。位置算出部13は、当該複数の時刻に応じて算出した各GPS衛星20a〜20dと、距離算出部12により算出された各距離を示す情報から、時刻毎に受信機10の位置を算出する。位置算出部13は、時刻毎に算出した受信機10の位置を示す情報を距離差分算出部14に出力する。なお、上記の位置算出部13による処理は、図8のフローチャートにおいてはS03にて行われる。
【0065】
距離差分算出部14は、位置算出部13から入力された時刻毎に算出された受信機10の位置に基づいて、時刻毎に擬似クロックバイアスΔrn(TOW)を算出する。距離差分算出部14は、時刻毎に算出した擬似クロックバイアスΔrn(TOW)を位置精度評価部15に出力する。上記の距離差分算出部14による処理は、図8のフローチャートにおいてはS04にて行われる。
【0066】
位置精度評価部15は、時刻毎の擬似クロックバイアスΔrn(TOW)の分散σΔrn(TOW)2を算出して、算出した分散σΔrn(TOW)2を、ばらつきを示す値として評価に用いる。即ち、位置精度評価部15は、時刻毎に位置算出部13により算出された受信機10の位置の精度を評価する。ここで、TOWと算出した分散σΔrn(TOW)2との関係は、図10に示すようなものとなる。図10では、横軸がTOWを、縦軸が分散σΔrn(TOW)2をそれぞれ示している。
【0067】
正しい時刻が探索範囲内にあればGPS衛星20は必ずその時刻における位置に近づいた後、遠のく。測位誤差は、正しい時刻に近づくにつれて小さくなった後、正しい時刻から離れるにつれて大きくなる。即ち、正しい時刻における測位誤差は参照になる。従って、測位誤差を示す、擬似クロックバイアスΔrn(TOW)の分散σΔrn(TOW)2の時間曲線も、図10に示すように下に凸となり、正しい時刻における擬似クロックバイアスΔrn(TOW)の分散σΔrn(TOW)2は最小になる。
【0068】
これらから、位置精度評価部15は、探索する時刻の範囲において擬似クロックバイアスΔrn(TOW)の分散σΔrn(TOW)2が最小となる時刻を正しい時刻とする。また、位置精度評価部15は、その時刻における測位結果を測位の最終結果とする。即ち、位置精度評価部15は、複数の時刻毎の受信機10の位置の精度のうち最もよい精度の受信機10の位置を、受信機10の位置として推定する。上記の位置精度評価部15による処理は、図8のフローチャートにおいてはS05にて行われる。また、その最終結果に対して、先に説明した実施形態における位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16による測位精度の評価(図8におけるS05)が行われる。
【0069】
上記の構成によれば、何らかの原因により測位計算に用いられるTOWに誤差が生じて、その結果によりTOWに応じたGPS衛星20a〜20dの位置を示す情報に誤差が生じていた場合等であっても、探索する時刻の範囲内の複数の時刻に応じた受信機10の位置が算出されて精度が評価されるので、その結果として正確な測位を行うこと、及び正確な送信時刻を検出(選択)することができる。受信機10が屋外にある場合、距離算出部12により算出された各距離(擬似距離)prnに誤差が比較的少ないため、上記の構成で十分に高い精度での測位が可能となる。なお、探索する時刻の範囲を設定して、複数の時刻毎に測位の計算を行うかどうかは、例えば、ユーザによる予めの設定に基づいて決定される。
【0070】
一方、受信機10が屋内にある場合、受信機10からのGPS衛星20の可視数が少なくなるという問題がある。また、利用できるGPS衛星20において仰角の低いGPS衛星20の割合が多く、かつマルチパスが多く受信されるため、距離算出部12により算出された各距離(擬似距離)prnに誤差が比較的多くなるという問題がある。これらの問題に加えて、上記の送信時刻の誤りが発生するため、1回のGPS衛星20からの信号の受信では、上述したように探索する時刻の範囲を設定して測位の計算を行うことが大変困難になる。
【0071】
そこで、受信機10が屋内にある場合等を想定して、受信機10では、信号受信部11が、異なる受信時刻でGPS衛星20毎に複数の測位用の信号を受信することが望ましい。即ち、異なる受信時刻における独立した複数の測位結果を用いることが望ましい。その場合、位置算出部13は、GPS衛星20毎に、GPS衛星20と受信機10との間の距離を、同じ受信位置で異なる受信時刻における独立した複数の測位結果に利用する距離として、複数、算出する。
【0072】
また、位置算出部13は、異なる受信時刻においてGPS衛星20から受信された信号に基づいて算出された各距離を示す情報から、受信時刻毎に受信機10の位置を算出する。この位置の算出は、上述したように探索する時刻の範囲を設定して送信時刻を検出(選択)して(時刻合わせ)行われる。
【0073】
ここで、位置精度評価部15は、受信時刻毎に算出される受信機10の位置に係る測位結果のばらつきに基づいて、測位精度を判断する。具体的には、受信時刻毎に検出される送信時刻TOWと当該受信時刻との差分ΔTのばらつき(具体的には、分散σΔT2の分散)が、予め位置精度評価部15に設定された範囲を超えているか否か判断する。超えていると判断されれば、測位精度が悪いと判断し、超えていないと判断されれば、測位精度が良いと判断する。即ち、位置精度評価部15は、複数の受信時刻に応じて上記の時刻合わせが行われて、位置算出部13により算出された受信機の複数の位置に対して、各GPS衛星20からの信号の送信時刻及び受信機10による信号の受信時刻を検出する。位置精度評価部15は、検出した当該送信時刻と当該受信時刻との差分のばらつきに基づいて、当該受信機10の位置の精度を評価する。
【0074】
あるいは、受信時刻毎に算出された受信機10の位置のばらつきにより測位精度を判断してもよい。例えば、受信時刻毎に算出された受信機10の全ての位置が、予め位置精度評価部15に設定された範囲に含まれているか否か判断する。含まれていないと判断されれば、測位精度が悪いと判断し、含まれていると判断されれば、測位精度が良いと判断する。位置精度評価部15は、複数の受信時刻の信号を用いる場合、測位精度の評価に、受信時刻毎に検出される送信時刻TOWと当該受信時刻との差分ΔTのばらつきと算出される受信機10の位置のばらつきとの両方用いてもよいし、何れか一方のみを用いてもよい。
【0075】
上記の構成によれば、異なる受信時刻に応じた、GPS衛星20から複数の信号を受信して、当該信号に基づいて測位が行われ、測位精度が評価される。その結果として、受信機10が屋内にある場合等、1回の測位用の信号の受信では十分な精度が得られない場合でも、複数の信号の受信によって正確な測位を行うことができる。なお、異なる受信時刻に応じた複数の信号に基づいて測位の計算を行うかどうかは、例えば、ユーザによる予めの設定に基づいて決定される。
【0076】
引き続いて、上述した一連の受信機10の測位を行う処理をコンピュータに実行させるための測位プログラムを説明する。図11に示すように、測位プログラム81は、コンピュータが備える記録媒体80に形成されたプログラム格納領域80a内に格納されている。
【0077】
測位プログラム81は、測位処理を統括的に制御するメインモジュール81aと、信号受信モジュール81bと、距離算出モジュール81cと、位置算出モジュール81dと、距離差分算出モジュール81eと、位置精度評価モジュール81fと、信号発信源精度評価モジュール81gと、出力モジュール81hとを備えて構成される。信号受信モジュール81b、距離算出モジュール81c、位置算出モジュール81d、距離差分算出モジュール81e、位置精度評価モジュール81f、信号発信源精度評価モジュール81g及び出力モジュール81hを実行させることにより実現される機能は、上述した受信機10の信号受信部11、距離算出部12、位置算出部13、距離差分算出部14、位置精度評価部15、信号発信源精度評価部16及び出力部17の機能とそれぞれ同様である。
【0078】
なお、測位プログラム81は、その一部若しくは全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、他の機器により受信されて記録(インストールを含む)される構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0079】
【図1】本発明の実施形態に係る測位システムである受信機と、測位に用いられるGPS衛星を示す図である。
【図2】実施形態に係る測位の原理を示す図である。
【図3】実施形態に係る測位の原理を示す図である。
【図4】実施形態に係る測位の原理を示す図である。
【図5】本発明の実施形態に係る測位システムである受信機の機能構成を示す図である。
【図6】距離差分算出部により算出される擬似クロックバイアスの概念を示す図である。
【図7】本発明の実施形態に係る受信機のハードウェア構成を示す図である。
【図8】本発明の実施形態に係る受信機で実行される処理(測位方法)を示すフローチャートである。
【図9】時刻に応じたGPS衛星の位置を示す図である。
【図10】TOWと擬似クロックバイアスの分散との関係を示すグラフである。
【図11】本発明に係る測位プログラムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【0080】
10…受信機、11…信号受信部、12…距離算出部、13…位置算出部、14…距離差分算出部、15…位置精度評価部、16…信号発信源精度評価部、17…出力部、101…CPU、102…RAM、103…ROM、104…操作部、105…無線通信部、106…ディスプレイ、107…アンテナ、20…GPS衛星、80…記録媒体、80a…プログラム格納領域、81…測位プログラム、81a…メインモジュール、81b…信号受信モジュール、81c…距離算出モジュール、81d…位置算出モジュール、81e…距離差分算出モジュール、81f…位置精度評価モジュール、81g…信号発信源精度評価モジュール、81h…出力モジュール。
【技術分野】
【0001】
本発明は、受信機の位置を推定する測位システム、測位用ICチップ、測位方法及び測位プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、GPS(Global Positioning System)及びGalileo等の、測位用の信号発信源である衛星(擬似衛星を含む)から受信機までの距離を用いて、受信機の測位を行う技術が知られている。また、衛星からの信号と移動体通信網の信号とを併用して測位を行うハイブリッド(Hybrid)と呼ばれる測位方式もある。
【0003】
上記の測位方法では、衛星から送信されて受信機により受信された測位用の信号の送信時刻及び受信時刻に基づいて、衛星から受信機までの距離を算出し、算出した距離を用いて測位計算を行う。複数の衛星から受信機までの距離が正確に求まれば、それらの衛星の位置を中心とし求められた距離を半径とした球の交点を求めることによって、受信機の位置を算出することができる。しかしながら、上記の距離の算出には、誤差を発生させうる様々な要素が存在するため正確な距離を算出することが難しい。
【0004】
そこで、算出された複数の衛星と受信機との間の距離から、最小二乗法等の方法で受信機の位置を算出することが行われている。ここで、算出された衛星と受信機との間の距離の誤差は衛星毎に異なっているため、上記のように算出された受信機の位置は実際の受信機の位置とは異なることがある。即ち、通常、上記の方法によれば測位誤差が発生する。
【0005】
そのような測位の誤差を評価する、即ち、測位の精度を評価することが行われている。評価された測位の精度は、例えば、測位の精度が高い場合にユーザに測位の情報を提供する等の判断に用いられる。測位精度の評価方法として、従来、RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring)と呼ばれる方法がある。RAIMでは、測位に用いる衛星の組み合わせを変えて、組み合わせ間の測位結果の変動に基づいて、測位精度の評価を行っている。上記の内容は、例えば非特許文献1に記載されている。
【非特許文献1】BW Parkinson, JJ Spilker, "Global Positioning System: Theoryand Applications Volume II - Chapter 5", American Institute of Aeronauticsand Astronautics, Inc., p.p.143--164, 1996.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、RAIMでは最低も5機の測位用の衛星が必要となるため、受信機が多くの衛星を捕捉する必要があるという問題があった。また、RAIMでは、衛星の組み合わせによる測位計算を5回以上繰り返す必要があった。
【0007】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、より少ない信号発信源を用いて容易に測位精度を評価することができる測位システム、測位用ICチップ、測位方法及び測位プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明に係る測位システムは、受信機の位置を推定する測位システムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段により算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
本発明に係る測位システムでは、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出された、当該各信号発信源と受信機との間の距離に基づいて、受信機の位置が算出される。続いて、算出された受信機の位置から信号発信源までの各距離と上記の信号に基づく当該各信号発信源と受信機との間の距離との差分が算出されて、当該差分のばらつきに基づいて算出された受信機の位置の精度が評価される。
【0010】
従って、本発明に係る測位システムでは、受信機の位置を算出することができれば、算出した位置の精度を評価することができる。即ち、本発明に係る測位システムによれば、受信機の位置の算出に必要な信号発信源を捕捉できればよく、より少ない信号発信源を用いて測位精度を評価することができる。また、本発明に係る測位システムでは、信号発信源の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がないため、容易に測位精度を評価することができる。
【0011】
位置算出手段は、複数の時刻に応じた複数の信号発信源の位置を示す情報及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、当該時刻毎に受信機の位置を算出し、距離差分算出手段は、時刻毎に差分を算出し、位置精度評価手段は、時刻毎に位置算出手段により算出された受信機の位置の精度を評価する、ことが望ましい。この構成によれば、何らかの原因により測位計算に用いられる、時刻に応じた信号発信源の位置を示す情報に誤差が生じていた場合等であっても、複数の時刻に応じた受信機の位置が算出されて精度が評価されるので、その結果として正確な測位を行うことができる。
【0012】
距離情報取得手段は、信号発信源毎に、各距離を示す情報を複数、取得し、位置算出手段は、距離情報取得手段により取得された複数の各距離を示す情報に応じて、受信機の位置を複数、算出し、距離差分算出手段は、位置算出手段により算出された受信機の複数の位置毎に差分を複数、算出し、位置精度評価手段は、複数の差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、ことが望ましい。この構成によれば、複数の信号を受信して測位を行った際の測位精度が評価される。その結果として、受信機が屋内にある場合等、1回の測位用の信号の受信では十分な精度が得られない場合でも、複数の信号の受信によって正確な測位を行うことができる。
【0013】
位置精度評価手段は、距離情報取得手段により取得された複数の各距離を示す情報に応じて位置算出手段により算出された受信機の複数の位置に対して、当該複数の各距離を示す情報毎に複数の時刻毎に評価した受信機の位置の精度に基づいて、複数の信号発信源からの信号の送信時刻及び受信機による信号の受信時刻を検出し、当該送信時刻と当該受信時刻との差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価することが望ましい。この構成によれば、更に正確な測位を行うことができる。
【0014】
距離情報取得手段は、信号発信源毎に、各距離を示す情報を複数、取得し、位置算出手段は、距離情報取得手段により取得された複数の各距離を示す情報に応じて、受信機の位置を複数、算出し、距離差分算出手段は、位置算出手段により算出された受信機の複数の位置毎に差分を算出し、位置精度評価手段は、位置算出手段により算出された受信機の複数の位置のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、ことが望ましい。この構成によれば、複数の信号を受信して測位を行った際の測位精度が評価される。その結果として、受信機が屋内にある場合等、1回の測位用の信号の受信では十分な精度が得られない場合でも、複数の信号の受信によって正確な測位を行うことができる。
【0015】
上記目的を達成するために、本発明に係る測位システムは、受信機の位置を推定する測位システムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段による受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【0016】
本発明に係る測位システムでは、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出された、当該各信号発信源と受信機との間の距離に基づいて、受信機の位置が算出される。続いて、算出された受信機の位置から信号発信源までの各距離と上記の信号に基づく当該各信号発信源と受信機との間の距離との差分が算出されて、当該差分のばらつきに基づいて、受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度が評価される。
【0017】
従って、本発明に係る測位システムでは、受信機の位置を算出することができれば、各信号発信源の精度を評価することができる。即ち、本発明に係る測位システムによれば、受信機の位置の算出に必要な信号発信源を捕捉できればよく、より少ない信号発信源を用いて測位精度を評価することができる。また、本発明に係る測位システムでは、信号発信源の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がないため、容易に測位精度を評価することができる。
【0018】
ところで、本発明は、上記のように測位システムの発明として記述できる他に、以下のように測位用ICチップ、測位方法及び測位プログラムの発明としても記述することができる。これはカテゴリ等が異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【0019】
即ち、本発明に係る測位用ICチップは、受信機の位置を推定する測位用ICチップであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段により算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【0020】
また、本発明に係る測位用ICチップは、受信機の位置を推定する測位用ICチップであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得手段により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得手段により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、距離差分算出手段により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出手段による受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、を備えることを特徴とする。
【0021】
また、本発明に係る測位方法は、受信機の位置を推定する測位方法であって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得ステップにおいて取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出ステップと、位置算出ステップにおいて算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得ステップにおいて取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、距離差分算出ステップにおいて算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出ステップにおいて算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価ステップと、を含むことを特徴とする。
【0022】
また、本発明に係る測位方法は、受信機の位置を推定する測位方法であって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得ステップにおいて取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出ステップと、位置算出ステップにおいて算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得ステップにおいて取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、距離差分算出ステップにおいて算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出ステップにおける受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価ステップと、を含むことを特徴とする。
【0023】
また、本発明に係る測位プログラムは、コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得機能により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出機能と、位置算出機能によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得機能により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、距離差分算出機能により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出機能により算出された受信機の位置の精度を評価する位置精度評価機能と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0024】
また、本発明に係る測位プログラムは、コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、複数の信号発信源から送信され受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、複数の信号発信源の位置を示す情報、及び距離情報取得機能により取得された各距離を示す情報から、受信機の位置を算出する位置算出機能と、位置算出機能によって算出された受信機の位置から複数の信号発信源までの各距離と距離情報取得機能により取得された情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、距離差分算出機能により算出された複数の信号発信源毎の差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、位置算出機能による受信機の位置の算出に際する各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価機能と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0025】
本発明では、受信機の位置を算出することができれば、算出した受信機の位置あるいは算出に用いられた各信号発信源の精度を評価することができる。即ち、本発明によれば、受信機の位置の算出に必要な信号発信源を捕捉できればよく、より少ない信号発信源を用いて測位精度を評価することができる。また、本発明に係る測位システムでは、信号発信源の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がないため、容易に測位精度を評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
以下、図面とともに本発明に係る測位システム、測位用ICチップ、測位方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【0027】
図1に本実施形態に係る測位システムである受信機10と、測位に用いられる信号発信源である複数のGPS衛星20(GPS衛星20a〜20dの総称)を示す。受信機10は、自機の位置を推測する測位装置である。受信機10による測位は、GPS衛星20から送信される電波による測位用の信号を用いて行われる。受信機10は、測位を行う機能に加えて、更に移動体通信を行う機能を有していてもよい。受信機10は、具体的には例えば、ユーザに携帯される携帯電話機等の移動通信端末である。受信機10による測位は、ユーザが自身の位置を知りたいときにユーザから受信機10に対して、測位機能を起動する入力が行われた場合等に行われる。
【0028】
GPS衛星20は、時刻に応じて所定の場所に位置しており、当該位置から測位に用いられる測位用の信号を送信している。具体的には、GPS衛星20は、高度約2万kmの6個の周回軌道上に4〜5個ずつ配置されており、時間の経過に伴って周回軌道上を移動する。GPS衛星20が送信する測位用の信号には、GPS衛星20を区別して特定するための識別情報、GPS衛星20の軌道を示す情報、及び信号を送信した時刻を示す情報が含まれている。
【0029】
本実施形態における測位の原理、及び当該測位によって発生する測位の誤差について図2〜4を用いて簡単に説明する。受信機10では、GPS衛星20からの測位用の信号が受信されて、受信された信号に基づいてGPS衛星20と受信機10との間の距離を示す情報が算出される。距離の算出は、GPS衛星20a〜20dからの電波を受信して、GPS衛星20a〜20dと受信機10との間の距離に対して行われる。具体的には、距離の算出は、信号がGPS衛星20a〜20dによって送信されてから受信機10によって受信されるまでの時間に光速を乗算することによって行われる。即ち、GPS衛星20a〜20dと受信機10との間の距離a〜距離dは、GPS衛星20a〜20dからの信号の送信時刻ttと、受信機10による、それぞれの信号の受信時刻tra〜trdと、光速とを用いて以下の式により算出される。
距離a=光速×(tra−tt)
・・・
距離d=光速×(trd−tt)
【0030】
GPS衛星20a〜20dと受信機10との間の距離が正確に算出されれば、図2に示すように、各GPS衛星20a〜20dの位置を中心として算出された距離を半径とした球(円)21a〜21dの交点30が受信機10の位置となる。
【0031】
しかしながら、通常、算出されるGPS衛星20a〜20dと受信機10との間の距離は誤差を含んだものである。この誤差の原因としては、各GPS衛星20a〜20dと受信機10との時計のずれ、マルチパス、各GPS衛星20a〜20dの軌道情報の誤差及び大気圏の変動等がある。従って、図3に示すように、各GPS衛星20a〜20dの位置を中心として算出された距離を半径とした球(円)22a〜22dは、正確な距離(実際の距離)を半径とした球(円)21a〜21dとは、ずれる。ここで、正確な距離と算出された距離とのずれ23a〜23dの大きさが各GPS衛星20a〜20d間で一致していた場合、算出された距離を半径とした球(円)22a〜22dから等しい距離の位置31として、最小二乗法等によって受信機10の正確な位置を算出することができる。その場合、受信機10の位置の算出には、最低でも4つのGPS衛星20を利用することが必要になる。
【0032】
しかし、図4に示すように、通常、正確な距離と算出された距離とのずれ23a〜23dの大きさは、各GPS衛星20a〜20d間で一致しておらず、まちまちなものとなっている。その場合、算出された距離を半径とした球(円)22a〜22dから等しい距離の、最小二乗法等によって求められた位置31は、受信機10の実際の位置32とはずれたものとなる。
【0033】
このように、算出された位置と実際の位置との誤差、即ち、測位の誤差は、GPS衛星20a〜20dと受信機10との間の、正確な距離と算出された距離とのずれ23a〜23dのばらつきにより発生する。
【0034】
ここで、GPS衛星20a〜20dと受信機10との間の算出された距離prn(nはGPS衛星20a〜20dに対応した添え字を表す)は、以下のように表すことができる。
【数1】
ここで、rnはGPS衛星20a〜20dから受信機10までの実際の距離、clknはGPS衛星20a〜20dの時計と受信機10の時計とのずれによる距離、βnは衛星間の時計のずれ、軌道情報の誤差及び大気圏の変動等を原因とする距離の誤差であり、補正が可能な成分である。εnはその他のマルチパスや、βnの補正後に残る誤差等による距離の誤差であり、補正が不可能なものである。
【0035】
算出された距離prnに含まれる誤差要素のうちclknは、各GPS衛星20a〜20dは互いに時計の同期をとるので、各GPS衛星20a〜20d間で同じ値clkとなる。即ち、clknは、受信機10のクロックバイアスであるといえる。また、前述のように、算出された距離prnに含まれる誤差要素のうちβnは、GPS衛星20の航法メッセージのパラメータによる補正が可能である。一方、算出された距離prnに含まれる誤差要素のうちεnは、環境等により変化する成分やβn補正後に残る誤差が含まれるため、各GPS衛星20a〜20d間で異なる値となり、また、計算により解いたり、実際に観測したりして補正することは事実上不可能である。即ち、上述した測位の誤差の原因は、εnによるものである。以上が、本実施形態における測位の原理、及び当該測位によって発生する測位の誤差についての説明である。以下の説明では、算出された距離prnは、βnの補正が実施された後のものとして考える。
【0036】
引き続いて、測位対象及び測位の主体となる受信機10の機能的な構成を説明する。受信機10は、信号受信部11と、距離算出部12と、位置算出部13と、距離差分算出部14と、位置精度評価部15と、信号発信源精度評価部16と、出力部17とを備えて構成される。また、受信機10は、上述した移動体通信を行う機能を有していてもよい。
【0037】
信号受信部11は、GPS衛星20から送信される測位用の信号を受信する手段である。信号受信部11は、受信した信号に含まれる情報を距離算出部12及び位置算出部13に出力する。また、信号受信部11は、時計の機能を有しており、上記の情報と併せて、信号を受信した受信時刻を示す情報も距離算出部12に出力する。なお、信号受信部11は、複数のGPS衛星20の信号を受信する。
【0038】
距離算出部12は、信号受信部11から入力された情報に基づいて、各GPS衛星20と受信機10との間の距離を算出する手段である。即ち、距離算出部12は、複数のGPS衛星20から送信され受信機10に受信された測位用の信号に基づく当該複数のGPS衛星20と当該受信機10との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段である。距離算出部12は、具体的には上述したように、信号受信部11から入力された情報に含まれる、信号の送信時刻を示す情報と受信時刻を示す情報とから、時間差を求めて、当該時間差に光速を乗算することにより算出する。距離の算出は、GPS衛星20の識別情報に基づいて、GPS衛星20毎に行われる。なお、距離算出部12は、予め記憶した、距離を算出するためのアルゴリズムに基づいて上記の算出を行う。また、距離の算出方法は、必ずしも上記のものに限られず、測位用の信号に基づいて算出するものであれば、既存の方法を含むどのようなものでもよい。距離算出部12は、算出することにより取得した各距離を示す情報を位置算出部13及び距離差分算出部14に出力する。
【0039】
位置算出部13は、複数のGPS衛星20の位置を示す情報、及び距離算出部12より取得された各距離を示す情報から、受信機10の位置を算出する位置算出手段である。ここで、位置算出部13は、GPS衛星20から送信され信号受信部11から入力されたGPS衛星20の軌道を示す情報や送信時刻を示す情報等から、GPS衛星20の位置を特定し、受信機10の位置の算出に利用する。
【0040】
位置算出部13は、具体的には例えば、上述したように最小二乗法等の位置を算出するためのアルゴリズムを記憶しており、当該アルゴリズムに基づいて受信機10の位置を算出する。位置算出部13は、GPS衛星20の位置や受信機10の位置を示す情報を、具体的には例えば、緯度及び経度(GPS衛星20については高度も)を示す座標として算出する。位置算出部13は、算出した受信機10の位置を示す情報を距離差分算出部14に出力する。また、位置算出部13は、算出したGPS衛星20の位置を示す情報を距離差分算出部14に出力する。
【0041】
距離差分算出部14は、位置算出部13によって算出された受信機10の位置から複数のGPS衛星20a〜20dまでの各距離と、距離算出部12により算出された各距離との差分をGPS衛星20毎に算出する距離差分算出手段である。具体的には、まず、位置算出部13によって算出された受信機10の位置から複数のGPS衛星20a〜20dまでの各距離r´nを、各位置を示す情報から算出する。続いて、算出した各距離r´nを、距離算出部12により算出された各距離(擬似距離)prnから引き、引いた値を差分(擬似クロックバイアス)Δrn=prn−r´nとする。これは、図6に示すように、GPS衛星20a〜20dの位置を中心として、算出された距離prnを半径とした球(円)22a〜22dから、算出された受信機10の位置31までの距離24a〜24dである。
【0042】
上記の擬似クロックバイアスΔrnは、上記の式(1)におけるrnをr´nとすると、以下の式のようにみなすことができる。
Δrn=clk+εn´
ここで、clkは、GPS衛星20a〜20dの時計と受信機10の時計とのずれである。εn´は、r´nに対応する誤差の変動成分(補正不能な成分)である。ここで、εn´がゼロに近いほど擬似距離が正確であることとなり、その場合、Δrnが複数のGPS衛星20a〜20d間で揃った値となる。一方、εn´がゼロから離れるほど擬似距離prnが不正確であることとなり、その場合、Δrnが複数のGPS衛星20a〜20d間でばらついた値となる。即ち、Δrnのばらつきによって、擬似距離の誤差成分を評価することができる。距離差分算出部14は、算出した擬似クロックバイアスΔrnを位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16に出力する。
【0043】
位置精度評価部15は、距離差分算出部14により算出されたGPS衛星20a〜20d毎の擬似クロックバイアスΔrnの、当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきに基づいて、位置算出部13により算出された受信機10の位置の精度を評価する位置精度評価手段である。具体的には、位置精度評価部15は、擬似クロックバイアスΔrnの分散σΔrn2を算出して、算出した分散σΔrn2を、ばらつきを示す値として評価に用いる。例えば、位置精度評価部15は、算出した分散σΔrn2が予め設定した閾値よりも大きい場合、算出した受信機10の位置の精度が悪いと評価し、算出した分散σΔrn2が予め設定した閾値よりも小さい場合、受信機10の位置の精度が良いと評価する。また、算出した分散σΔrn2の値自体を算出した受信機10の位置の精度を示す値(実際の受信機10の位置と算出された位置とが乖離している度合を示す値)として用いることとしてもよい。この場合、算出した分散σΔrn2の値が小さい方が受信機10の位置の精度がより良いことを示している。また、算出した分散σΔrn2に予めチューニング等されて設定された係数を乗算することによって、実際の受信機10の位置と算出された位置との乖離量を推定することとしてもよい。なお、位置精度評価部15は、算出された受信機10の位置の精度を評価するための上述のルールについて予め記憶しており、当該ルールに基づいて評価を行う。
【0044】
位置精度評価部15による、算出された受信機10の位置の評価を示す情報は、受信機10において適宜用いられる。例えば、精度が良いと判断された場合、あるいは一定以上の精度を示す値であった場合は、測位結果(位置算出部13により算出された受信機10の位置を示す情報)を出力部17に出力する(精度が悪い場合は出力しない)。また、測位結果と併せて、出力部17に、位置精度評価部15による評価を示す情報を出力してもよい。また、例えば、精度が悪いと判断された場合、あるいは一定以上の精度を示す値でなかった場合は、再度、測位を行うように制御してもよい。
【0045】
信号発信源精度評価部16は、距離差分算出部14により算出されたGPS衛星20a〜20d毎の擬似クロックバイアスΔrnの、当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきに基づいて、位置算出部13による受信機10の位置の算出に際する各GPS衛星20a〜20dの精度を評価する信号発信源精度評価手段である。GPS衛星20a〜20dの精度とは、GPS衛星20a〜20dからの信号を用いて、距離算出部12によって、いかに誤差の変動成分ε´の小さい算出された距離(擬似距離)prnを算出できるかを示す度合を示している。
【0046】
なお、この評価は、上記の誤差の変動成分であるε´が小さい場合、擬似クロックバイアスΔrnは当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきが小さく、ε´が大きい場合、擬似クロックバイアスΔrnは当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきが大きくなることに基づいている。具体的には、位置精度評価部15は、擬似クロックバイアスΔrnに基づいて、各GPS衛星20a〜20dをクラスタリングする。クラスタリングにより、他のGPS衛星20a〜20dと比べて、大きく異なる擬似クロックバイアスΔrnを有するGPS衛星20a〜20dを抽出することができる。例えば、このように擬似クロックバイアスΔrnに基づくGPS衛星20a〜20dの抽出がなされた場合、抽出された各GPS衛星20a〜20dの精度を低いと評価する。なお、信号発信源精度評価部16は、各GPS衛星20a〜20dの精度を評価するための上述のルールについて予め記憶しており、当該ルールに基づいて評価を行う。
【0047】
信号発信源精度評価部16による、各GPS衛星20a〜20dの精度の評価を示す情報は、受信機10において適宜用いられる。例えば、精度が悪いと判断されたGPS衛星20a〜20dの数が一定数以下であった場合、測位結果(位置算出部13により算出された受信機10の位置を示す情報)を出力部17に出力する(精度が悪い場合は出力しない)。また、測位結果と併せて、出力部17に、信号発信源精度評価部16による評価を示す情報を出力してもよい。また、例えば、精度が悪いと判断されたGPS衛星20a〜20dを用いずに、再度、測位を行うように制御してもよい。
【0048】
出力部17は、位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16等から入力された情報を画面表示や音声等により出力する手段である。出力される情報には、例えば、位置算出部13により算出された受信機10の位置を示す情報が含まれる。受信機10のユーザを出力された情報を参照することによって、例えば、受信機10の位置、即ち、自身のいる位置を知ることができる。
【0049】
引き続いて、図7に本実施形態に係る受信機10のハードウェア構成を示す。図7に示すように、受信機10は、CPU(Central Processing Unit)101、RAM(Random Access Memory)102、ROM(Read Only Memory)103、操作部104、無線通信部105、ディスプレイ106及びアンテナ107等のハードウェアにより構成されている。これらの構成要素が動作することにより、上述した機能が発揮される。また、少なくとも、上述した距離算出部12、位置算出部13、距離差分算出部14、位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16の各機能を有する、受信機10が備える測位用ICチップにより、上述した機能が実現されてもよい。
【0050】
引き続いて、図8のフローチャートを用いて、本実施形態に係る受信機10で実行される処理(測位方法)を説明する。この処理は、例えば、受信機10に対してユーザの操作等により測位要求が入力されることによって開始される。なお、上記以外をトリガとして測位処理が開始されてもよい。
【0051】
まず、受信機10では、信号受信部11によって複数のGPS衛星20a〜20dから送信される測位用の信号が受信される(S01)。受信された情報は、信号受信部11から距離算出部12と位置算出部13とに出力される。続いて、距離算出部12によって各GPS衛星20a〜20dからの信号に基づいて、各GPS衛星20と受信機10との間の距離が算出される(S02、距離情報取得ステップ)。算出された距離を示す情報は、距離算出部12から位置算出部13と距離差分算出部14に出力される。
【0052】
続いて、位置算出部13によって、複数のGPS衛星20の位置を示す情報、及びに距離算出部12により算出された各距離を示す情報から、受信機10の位置が算出される(S03、位置算出ステップ)。算出された受信機10の位置を示す情報は、位置算出部13から距離差分算出部14に出力される。続いて、距離差分算出部14によって、位置算出部13によって算出された受信機10の位置から複数のGPS衛星20a〜20dまでの各距離と、距離算出部12により算出された各距離との差分である擬似クロックバイアスΔrnがGPS衛星20毎に算出される(S04、距離差分算出ステップ)。算出された擬似クロックバイアスΔrnは、測位精度の評価に用いられるため、距離差分算出部14から位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16に出力される。
【0053】
続いて、位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16によって測位精度の評価が行われる(S05、位置精度ステップ、信号発信源精度評価ステップ)。即ち、位置精度評価部15によって、GPS衛星20a〜20d毎の擬似クロックバイアスΔrnの、当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきに基づいて、位置算出部13により算出された受信機10の位置の精度が評価される。また、信号発信源精度評価部16によって、GPS衛星20a〜20d毎の擬似クロックバイアスΔrnの、当該GPS衛星20a〜20d間でのばらつきに基づいて、位置算出部13による受信機10の位置の算出に際する各GPS衛星20a〜20dの精度が評価される。各測位精度の情報は、例えば、測位結果の出力の制御等に用いられる。
【0054】
続いて、受信機10では、位置精度評価部15等から出力部17に測位結果(位置算出部13により算出された受信機10の位置を示す情報)が出力されて、出力部17によって測位結果の出力が行われる(S06)。ユーザは、出力部17による出力を参照して測位結果を知ることができる。但し、測位結果の出力は、必ず行われる必要はなく、例えば、上述したようにS05における測位精度の評価が低い場合等には、測位結果を出力しないこととしてもよい。また、測位結果と併せて、測位精度の評価結果についても出力することとしてもよい。
【0055】
上述したように本実施形態では、複数のGPS衛星20から送信され受信機10に受信された測位用の信号に基づいて、当該各GPS衛星20と受信機10との間の距離が算出される。続いて、算出された距離に基づいて、受信機10の位置が算出される。続いて、算出された受信機10の位置からGPS衛星20までの各距離と上記の信号に基づく当該各GPS衛星20と受信機10との間の距離との差分が算出されて、当該差分のばらつき(σΔrn2)に基づいて算出された受信機10の位置の精度が評価される。また、上記と同様に受信機10の位置の算出に際する各GPS衛星20の精度が評価される。
【0056】
従って、本実施形態では、受信機10の位置を算出することができれば、算出した位置の精度及びGPS衛星20の精度を評価することができる。即ち、本実施形態によれば、受信機10の位置の算出に必要なGPS衛星20を捕捉できればよく、より少ないGPS衛星20を用いて測位精度を評価することができる。具体的には、従来の測位精度の評価方法であるRAIMによれば、5機以上のGPS衛星20(の捕捉)が必要になっていたが、本実施形態では4機以上のGPS衛星20で測位精度の評価を行うことができる。
【0057】
また、本実施形態では、RAIMのようにGPS衛星20の組み合わせによる測位計算を繰り返す必要がない。即ち、本実施形態では、精度の評価のために必要な受信機10の位置の算出は1度でよいため、計算量が少なく容易に測位精度を評価することができる。
【0058】
なお、本実施形態では、測位精度として、位置の精度及びGPS衛星20の精度の両方を評価しているが、何れか一方のみを評価することとしてもよい。即ち、受信機10に備えられた、測位精度の評価を行う構成要素である位置精度評価部15と信号発信源精度評価部16とは何れか一方のみが備えられていてもよい。
【0059】
また、本実施形態では、測位用の信号を送信する信号発信源としてGPS衛星20を用いることとしたが、必ずしもGPS衛星20が用いられなくてもよく、測位用の信号を送信できるものであればよい。例えば、移動体通信網に含まれる基地局を信号発信源としてもよい。また、GPS衛星と基地局とを併用することとしてもよい(ハイブリッド測位)。その場合、GPS衛星は上述しように最低4つ必要ではなく、1つのGPS衛星のみが測位に用いられてもよい。
【0060】
また、本実施形態においては、測位の主体は測位の対象でもある受信機10であったが、必ずしも測位の主体と測位の対象とが一致していなくてもよい。例えば、測位の主体は受信機10と別構成の測位サーバにより行われてもよい。測位サーバは、例えば、受信機10と移動体通信網を介して接続することができ、受信機10から測位に必要な情報を受信して、測位を行う。測位サーバは、受信機10から必要な情報を受信して、測位に係る全ての演算を行ってもよい。あるいは、受信機10によって計算されたGPS衛星20と受信機10との間の距離を示す情報を受信することによって取得して、取得した距離を示す情報から測位に係る演算を行ってもよい。
【0061】
引き続いて、本発明に係る別の実施形態を説明する。上述したようなGPS測位では、GPS衛星20が測位用の信号を送信した送信時刻における当該GPS衛星20の位置を知ることが必要である。通常、GPS測位では、GPS衛星20から送信される航法メッセージ中の衛星軌道パラメータによって、任意時刻におけるGPS衛星20の位置が算出される。従って、GPS衛星20の正確な位置を知るためには、正確な送信時刻が必要となる。通常は、受信された測位用の信号(メジャメント)から送信時刻(TOW:Time Of Week)を示す情報が取得される。しかしながら、何らかの原因でTOW情報が誤れば、算出されるGPS衛星20の位置がずれるため、GPS測位の精度が大幅に劣化する。
【0062】
図9に示すように、GPS衛星20は数km/sの速度で移動している。TOW情報が誤っていると、GPS衛星20が測位用の信号の送信時に実際には位置P1に位置していたにもかかわらず、位置P1とは異なる位置P2に位置していたものとして測位計算が行われてしまい。この結果、算出される受信機10の位置が誤ったものとなる。そこで、本実施形態では、TOW情報が誤っていた場合であっても、正確な測位を行うことを目的とする。なお、本実施形態では、先に説明した実施形態と相違する点のみを述べる。
【0063】
本実施形態では、位置算出部13は、受信された測位用の信号(メジャメント)から取得されたTOW情報から、探索する時刻の範囲及び探索時間ステップ幅を決定する。具体的には例えば、TOW情報により示される時刻を中心として、その前後数秒〜数十秒程度(例えば5秒)の範囲を探索する時刻の範囲とし、また、数ms〜数百ms程度(例えば100ms)の探索時間ステップとする。どの程度の範囲を探索する時刻の範囲とするか、及び探索時間ステップについては予め位置算出部13に記憶させておく。
【0064】
位置算出部13は、探索する時刻の範囲において、探索時間ステップ幅に区切られた複数の時刻での、各GPS衛星20a〜20dの位置を、上記の衛星軌道パラメータ等を用いて算出する。位置算出部13は、当該複数の時刻に応じて算出した各GPS衛星20a〜20dと、距離算出部12により算出された各距離を示す情報から、時刻毎に受信機10の位置を算出する。位置算出部13は、時刻毎に算出した受信機10の位置を示す情報を距離差分算出部14に出力する。なお、上記の位置算出部13による処理は、図8のフローチャートにおいてはS03にて行われる。
【0065】
距離差分算出部14は、位置算出部13から入力された時刻毎に算出された受信機10の位置に基づいて、時刻毎に擬似クロックバイアスΔrn(TOW)を算出する。距離差分算出部14は、時刻毎に算出した擬似クロックバイアスΔrn(TOW)を位置精度評価部15に出力する。上記の距離差分算出部14による処理は、図8のフローチャートにおいてはS04にて行われる。
【0066】
位置精度評価部15は、時刻毎の擬似クロックバイアスΔrn(TOW)の分散σΔrn(TOW)2を算出して、算出した分散σΔrn(TOW)2を、ばらつきを示す値として評価に用いる。即ち、位置精度評価部15は、時刻毎に位置算出部13により算出された受信機10の位置の精度を評価する。ここで、TOWと算出した分散σΔrn(TOW)2との関係は、図10に示すようなものとなる。図10では、横軸がTOWを、縦軸が分散σΔrn(TOW)2をそれぞれ示している。
【0067】
正しい時刻が探索範囲内にあればGPS衛星20は必ずその時刻における位置に近づいた後、遠のく。測位誤差は、正しい時刻に近づくにつれて小さくなった後、正しい時刻から離れるにつれて大きくなる。即ち、正しい時刻における測位誤差は参照になる。従って、測位誤差を示す、擬似クロックバイアスΔrn(TOW)の分散σΔrn(TOW)2の時間曲線も、図10に示すように下に凸となり、正しい時刻における擬似クロックバイアスΔrn(TOW)の分散σΔrn(TOW)2は最小になる。
【0068】
これらから、位置精度評価部15は、探索する時刻の範囲において擬似クロックバイアスΔrn(TOW)の分散σΔrn(TOW)2が最小となる時刻を正しい時刻とする。また、位置精度評価部15は、その時刻における測位結果を測位の最終結果とする。即ち、位置精度評価部15は、複数の時刻毎の受信機10の位置の精度のうち最もよい精度の受信機10の位置を、受信機10の位置として推定する。上記の位置精度評価部15による処理は、図8のフローチャートにおいてはS05にて行われる。また、その最終結果に対して、先に説明した実施形態における位置精度評価部15及び信号発信源精度評価部16による測位精度の評価(図8におけるS05)が行われる。
【0069】
上記の構成によれば、何らかの原因により測位計算に用いられるTOWに誤差が生じて、その結果によりTOWに応じたGPS衛星20a〜20dの位置を示す情報に誤差が生じていた場合等であっても、探索する時刻の範囲内の複数の時刻に応じた受信機10の位置が算出されて精度が評価されるので、その結果として正確な測位を行うこと、及び正確な送信時刻を検出(選択)することができる。受信機10が屋外にある場合、距離算出部12により算出された各距離(擬似距離)prnに誤差が比較的少ないため、上記の構成で十分に高い精度での測位が可能となる。なお、探索する時刻の範囲を設定して、複数の時刻毎に測位の計算を行うかどうかは、例えば、ユーザによる予めの設定に基づいて決定される。
【0070】
一方、受信機10が屋内にある場合、受信機10からのGPS衛星20の可視数が少なくなるという問題がある。また、利用できるGPS衛星20において仰角の低いGPS衛星20の割合が多く、かつマルチパスが多く受信されるため、距離算出部12により算出された各距離(擬似距離)prnに誤差が比較的多くなるという問題がある。これらの問題に加えて、上記の送信時刻の誤りが発生するため、1回のGPS衛星20からの信号の受信では、上述したように探索する時刻の範囲を設定して測位の計算を行うことが大変困難になる。
【0071】
そこで、受信機10が屋内にある場合等を想定して、受信機10では、信号受信部11が、異なる受信時刻でGPS衛星20毎に複数の測位用の信号を受信することが望ましい。即ち、異なる受信時刻における独立した複数の測位結果を用いることが望ましい。その場合、位置算出部13は、GPS衛星20毎に、GPS衛星20と受信機10との間の距離を、同じ受信位置で異なる受信時刻における独立した複数の測位結果に利用する距離として、複数、算出する。
【0072】
また、位置算出部13は、異なる受信時刻においてGPS衛星20から受信された信号に基づいて算出された各距離を示す情報から、受信時刻毎に受信機10の位置を算出する。この位置の算出は、上述したように探索する時刻の範囲を設定して送信時刻を検出(選択)して(時刻合わせ)行われる。
【0073】
ここで、位置精度評価部15は、受信時刻毎に算出される受信機10の位置に係る測位結果のばらつきに基づいて、測位精度を判断する。具体的には、受信時刻毎に検出される送信時刻TOWと当該受信時刻との差分ΔTのばらつき(具体的には、分散σΔT2の分散)が、予め位置精度評価部15に設定された範囲を超えているか否か判断する。超えていると判断されれば、測位精度が悪いと判断し、超えていないと判断されれば、測位精度が良いと判断する。即ち、位置精度評価部15は、複数の受信時刻に応じて上記の時刻合わせが行われて、位置算出部13により算出された受信機の複数の位置に対して、各GPS衛星20からの信号の送信時刻及び受信機10による信号の受信時刻を検出する。位置精度評価部15は、検出した当該送信時刻と当該受信時刻との差分のばらつきに基づいて、当該受信機10の位置の精度を評価する。
【0074】
あるいは、受信時刻毎に算出された受信機10の位置のばらつきにより測位精度を判断してもよい。例えば、受信時刻毎に算出された受信機10の全ての位置が、予め位置精度評価部15に設定された範囲に含まれているか否か判断する。含まれていないと判断されれば、測位精度が悪いと判断し、含まれていると判断されれば、測位精度が良いと判断する。位置精度評価部15は、複数の受信時刻の信号を用いる場合、測位精度の評価に、受信時刻毎に検出される送信時刻TOWと当該受信時刻との差分ΔTのばらつきと算出される受信機10の位置のばらつきとの両方用いてもよいし、何れか一方のみを用いてもよい。
【0075】
上記の構成によれば、異なる受信時刻に応じた、GPS衛星20から複数の信号を受信して、当該信号に基づいて測位が行われ、測位精度が評価される。その結果として、受信機10が屋内にある場合等、1回の測位用の信号の受信では十分な精度が得られない場合でも、複数の信号の受信によって正確な測位を行うことができる。なお、異なる受信時刻に応じた複数の信号に基づいて測位の計算を行うかどうかは、例えば、ユーザによる予めの設定に基づいて決定される。
【0076】
引き続いて、上述した一連の受信機10の測位を行う処理をコンピュータに実行させるための測位プログラムを説明する。図11に示すように、測位プログラム81は、コンピュータが備える記録媒体80に形成されたプログラム格納領域80a内に格納されている。
【0077】
測位プログラム81は、測位処理を統括的に制御するメインモジュール81aと、信号受信モジュール81bと、距離算出モジュール81cと、位置算出モジュール81dと、距離差分算出モジュール81eと、位置精度評価モジュール81fと、信号発信源精度評価モジュール81gと、出力モジュール81hとを備えて構成される。信号受信モジュール81b、距離算出モジュール81c、位置算出モジュール81d、距離差分算出モジュール81e、位置精度評価モジュール81f、信号発信源精度評価モジュール81g及び出力モジュール81hを実行させることにより実現される機能は、上述した受信機10の信号受信部11、距離算出部12、位置算出部13、距離差分算出部14、位置精度評価部15、信号発信源精度評価部16及び出力部17の機能とそれぞれ同様である。
【0078】
なお、測位プログラム81は、その一部若しくは全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、他の機器により受信されて記録(インストールを含む)される構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0079】
【図1】本発明の実施形態に係る測位システムである受信機と、測位に用いられるGPS衛星を示す図である。
【図2】実施形態に係る測位の原理を示す図である。
【図3】実施形態に係る測位の原理を示す図である。
【図4】実施形態に係る測位の原理を示す図である。
【図5】本発明の実施形態に係る測位システムである受信機の機能構成を示す図である。
【図6】距離差分算出部により算出される擬似クロックバイアスの概念を示す図である。
【図7】本発明の実施形態に係る受信機のハードウェア構成を示す図である。
【図8】本発明の実施形態に係る受信機で実行される処理(測位方法)を示すフローチャートである。
【図9】時刻に応じたGPS衛星の位置を示す図である。
【図10】TOWと擬似クロックバイアスの分散との関係を示すグラフである。
【図11】本発明に係る測位プログラムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【0080】
10…受信機、11…信号受信部、12…距離算出部、13…位置算出部、14…距離差分算出部、15…位置精度評価部、16…信号発信源精度評価部、17…出力部、101…CPU、102…RAM、103…ROM、104…操作部、105…無線通信部、106…ディスプレイ、107…アンテナ、20…GPS衛星、80…記録媒体、80a…プログラム格納領域、81…測位プログラム、81a…メインモジュール、81b…信号受信モジュール、81c…距離算出モジュール、81d…位置算出モジュール、81e…距離差分算出モジュール、81f…位置精度評価モジュール、81g…信号発信源精度評価モジュール、81h…出力モジュール。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
受信機の位置を推定する測位システムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段により算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、
を備える測位システム。
【請求項2】
前記位置算出手段は、複数の時刻に応じた前記複数の信号発信源の位置を示す情報及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、当該時刻毎に前記受信機の位置を算出し、
前記距離差分算出手段は、前記時刻毎に前記差分を算出し、
前記位置精度評価手段は、前記時刻毎に前記位置算出手段により算出された前記受信機の位置の精度を評価する、
ことを特徴とする請求項1に記載の測位システム。
【請求項3】
前記距離情報取得手段は、前記信号発信源毎に、前記各距離を示す情報を複数、取得し、
前記位置算出手段は、前記距離情報取得手段により取得された複数の前記各距離を示す情報に応じて、前記受信機の位置を複数、算出し、
前記距離差分算出手段は、前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置毎に前記差分を複数、算出し、
前記位置精度評価手段は、前記複数の差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、
ことを特徴とする請求項2に記載の測位システム。
【請求項4】
前記位置精度評価手段は、前記距離情報取得手段により取得された複数の前記各距離を示す情報に応じて前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置に対して、当該複数の前記各距離を示す情報毎に前記複数の時刻毎に評価した前記受信機の位置の精度に基づいて、前記複数の信号発信源からの信号の送信時刻及び前記受信機による信号の受信時刻を検出し、当該送信時刻と当該受信時刻との差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価することを特徴とする請求項3に記載の測位システム。
【請求項5】
前記距離情報取得手段は、前記信号発信源毎に、前記各距離を示す情報を複数、取得し、
前記位置算出手段は、前記距離情報取得手段により取得された複数の前記各距離を示す情報に応じて、前記受信機の位置を複数、算出し、
前記距離差分算出手段は、前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置毎に前記差分を複数、算出し、
前記位置精度評価手段は、前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の測位システム。
【請求項6】
受信機の位置を推定する測位システムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段による前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、
を備える測位システム。
【請求項7】
受信機の位置を推定する測位用ICチップであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段により算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、
を備える測位用ICチップ。
【請求項8】
受信機の位置を推定する測位用ICチップであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段による前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、
を備える測位用ICチップ。
【請求項9】
受信機の位置を推定する測位方法であって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出ステップと、
前記位置算出ステップにおいて算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、
前記距離差分算出ステップにおいて算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出ステップにおいて算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価ステップと、
を含む測位方法。
【請求項10】
受信機の位置を推定する測位方法であって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出ステップと、
前記位置算出ステップにおいて算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、
前記距離差分算出ステップにおいて算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出ステップにおける前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価ステップと、
を含む測位方法。
【請求項11】
コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得機能により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出機能と、
前記位置算出機能によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得機能により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、
前記距離差分算出機能により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出機能により算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価機能と、
をコンピュータに実行させる測位プログラム。
【請求項12】
コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得機能により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出機能と、
前記位置差分算出機能によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得機能により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、
前記距離算出機能により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出機能による前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価機能と、
をコンピュータに実行させる測位プログラム。
【請求項1】
受信機の位置を推定する測位システムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段により算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、
を備える測位システム。
【請求項2】
前記位置算出手段は、複数の時刻に応じた前記複数の信号発信源の位置を示す情報及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、当該時刻毎に前記受信機の位置を算出し、
前記距離差分算出手段は、前記時刻毎に前記差分を算出し、
前記位置精度評価手段は、前記時刻毎に前記位置算出手段により算出された前記受信機の位置の精度を評価する、
ことを特徴とする請求項1に記載の測位システム。
【請求項3】
前記距離情報取得手段は、前記信号発信源毎に、前記各距離を示す情報を複数、取得し、
前記位置算出手段は、前記距離情報取得手段により取得された複数の前記各距離を示す情報に応じて、前記受信機の位置を複数、算出し、
前記距離差分算出手段は、前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置毎に前記差分を複数、算出し、
前記位置精度評価手段は、前記複数の差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、
ことを特徴とする請求項2に記載の測位システム。
【請求項4】
前記位置精度評価手段は、前記距離情報取得手段により取得された複数の前記各距離を示す情報に応じて前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置に対して、当該複数の前記各距離を示す情報毎に前記複数の時刻毎に評価した前記受信機の位置の精度に基づいて、前記複数の信号発信源からの信号の送信時刻及び前記受信機による信号の受信時刻を検出し、当該送信時刻と当該受信時刻との差分のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価することを特徴とする請求項3に記載の測位システム。
【請求項5】
前記距離情報取得手段は、前記信号発信源毎に、前記各距離を示す情報を複数、取得し、
前記位置算出手段は、前記距離情報取得手段により取得された複数の前記各距離を示す情報に応じて、前記受信機の位置を複数、算出し、
前記距離差分算出手段は、前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置毎に前記差分を複数、算出し、
前記位置精度評価手段は、前記位置算出手段により算出された前記受信機の複数の位置のばらつきに基づいて、当該受信機の位置の精度を評価する、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の測位システム。
【請求項6】
受信機の位置を推定する測位システムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段による前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、
を備える測位システム。
【請求項7】
受信機の位置を推定する測位用ICチップであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段により算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価手段と、
を備える測位用ICチップ。
【請求項8】
受信機の位置を推定する測位用ICチップであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得手段により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得手段により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出手段と、
前記距離差分算出手段により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出手段による前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価手段と、
を備える測位用ICチップ。
【請求項9】
受信機の位置を推定する測位方法であって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出ステップと、
前記位置算出ステップにおいて算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、
前記距離差分算出ステップにおいて算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出ステップにおいて算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価ステップと、
を含む測位方法。
【請求項10】
受信機の位置を推定する測位方法であって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出ステップと、
前記位置算出ステップにおいて算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出ステップと、
前記距離差分算出ステップにおいて算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出ステップにおける前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価ステップと、
を含む測位方法。
【請求項11】
コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得機能により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出機能と、
前記位置算出機能によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得機能により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、
前記距離差分算出機能により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出機能により算出された前記受信機の位置の精度を評価する位置精度評価機能と、
をコンピュータに実行させる測位プログラム。
【請求項12】
コンピュータに受信機の位置を推定させる測位プログラムであって、
複数の信号発信源から送信され前記受信機に受信された信号に基づいて算出される当該複数の信号発信源と当該受信機との間の各距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、
前記複数の信号発信源の位置を示す情報、及び前記距離情報取得機能により取得された前記各距離を示す情報から、前記受信機の位置を算出する位置算出機能と、
前記位置差分算出機能によって算出された前記受信機の位置から前記複数の信号発信源までの各距離と前記距離情報取得機能により取得された前記情報に係る各距離との差分を当該複数の信号発信源毎に算出する距離差分算出機能と、
前記距離算出機能により算出された前記複数の信号発信源毎の前記差分の、当該複数の信号発信源間でのばらつきに基づいて、前記位置算出機能による前記受信機の位置の算出に際する前記各信号発信源の精度を評価する信号発信源精度評価機能と、
をコンピュータに実行させる測位プログラム。
【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2008−261799(P2008−261799A)
【公開日】平成20年10月30日(2008.10.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−106224(P2007−106224)
【出願日】平成19年4月13日(2007.4.13)
【出願人】(392026693)株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年10月30日(2008.10.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年4月13日(2007.4.13)
【出願人】(392026693)株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Fターム(参考)】
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