測位支援装置
【課題】本発明は、測位支援装置に関し、測位の精度を高めることを目的とする。
【解決手段】衛星航法に基づく測位に供される複数ｐの航行衛星毎に、前記測位に供される座標系の要素ａｉ
(1≦ｉ≦ｎ)と、前記測位の過程で既知である物理量ｑ１〜ｑα(α≧１)とのそれぞれの基準値に対する偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαと、前記複数の航行衛星の距離と既知の物理量の換算により得られた距離との何れか一方であるρｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))の残差Δρｊ
の標準値と、前記標準値に含まれる誤差εｊ (１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))との差を与える係数列ｈｊ１〜ｈｊｎ，ｈｊ(ｎ＋１)〜ｈｊ(ｎ＋α)とに対して、Δρｊ＝(ｈｊ１・Δａ１＋…＋ｈｊｎ・Δａｎ＋ｈｊ(ｎ＋１)・Δｑ１＋…＋ｈｊ(ｎ＋α)・Δｑα）＋εｊが成立する連立方程式の解として、前記偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαの全てまたは一部を求める。
【解決手段】衛星航法に基づく測位に供される複数ｐの航行衛星毎に、前記測位に供される座標系の要素ａｉ
(1≦ｉ≦ｎ)と、前記測位の過程で既知である物理量ｑ１〜ｑα(α≧１)とのそれぞれの基準値に対する偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαと、前記複数の航行衛星の距離と既知の物理量の換算により得られた距離との何れか一方であるρｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))の残差Δρｊ
の標準値と、前記標準値に含まれる誤差εｊ (１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))との差を与える係数列ｈｊ１〜ｈｊｎ，ｈｊ(ｎ＋１)〜ｈｊ(ｎ＋α)とに対して、Δρｊ＝(ｈｊ１・Δａ１＋…＋ｈｊｎ・Δａｎ＋ｈｊ(ｎ＋１)・Δｑ１＋…＋ｈｊ(ｎ＋α)・Δｑα）＋εｊが成立する連立方程式の解として、前記偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαの全てまたは一部を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星航法に基づいて行われる測位の精度を高める測位支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ受信機に内蔵され、あるいは別体に備えられた測位演算装置は、ＧＰＳ衛星から到来した受信波に所定の演算を施すことにより測位を実現する。
このような測位演算装置では、ＧＰＳ受信機が位置する地点の高度等の既知の情報が拘束条件として適用されることにより、測位の精度の向上が図られる場合がある。
【０００３】
なお、本発明に関連性がある先行技術としては、以下に列記する発明があった。
(1) 「車両から収集記録した情報から車両の挙動を再現する車両挙動再現方法において、少なくとも２時点以上について車両の通過した時間，位置，姿勢の情報を指示した概略動作情報を定義するステップと、車両から収集記録した規定時間間隔毎の車両挙動情報を参照し、前記該概略動作情報を拘束条件として、当該拘束条件との差分が最小になるように、前記車両挙動情報を補正して、前記概略動作情報を設定した時点以外の時点における車両の位置及び姿勢を演算する挙動推定を行うステップとを有する」ことにより、「高精度のセンサの利用や、詳細な動作設定を行うことなく、車両から取得した車両情報から、詳細な車両の挙動を推定する」点に特徴がある車両挙動再現方法…特許文献１
【０００４】
(2) 「ＧＰＳ衛星からの電波をアンテナを介して受信する第１の受信機と、ＧＰＳ衛星からの電波をアンテナを介して受信する第２の受信機と、ＧＰＳ衛星からの電波をアンテナを介して受信する第３の受信機と、第１の受信機からのデータを取得する第１のデータ処理装置と、第２の受信機及び第３の受信機からのデータと、前記第１のデータ処理装置からのデータを取得する第２のデータ処理装置とを備え、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して位置を算出する絶対位置算出方法において、先ず、第１の受信機、第２の受信、及び第３の受信機を用いて、それぞれの計測地点で、ＧＰＳ衛星からのデータを取得し、次に、第２の受信機と第３の受信機の計測地点間の距離を拘束条件としフィルタリング処理を行い、絶対位置の算出を行う」ことにより、「絶対位置の算出および位置計測の精度を従来例より高める」点に特徴がある絶対位置算出方法…特許文献２
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０４３０４号公報
【特許文献２】特開２００８−０８３０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来の測位演算装置では、拘束条件が必ずしも成立しないにもかかわらず厳密に適用されるために、その拘束条件に含まれ得る誤差等により生じる測位結果の誤差が許容できない程度に大きくなる場合があった。
【０００７】
すなわち、従来例では、測位の精度は、拘束条件が必ずしも適切に適用されないために、十分に確保できない可能性があった。
【０００８】
本発明は、ハードウェアおよびソフトウェアの構成の複雑化と処理量の大幅な増加との何れも伴うことなく、柔軟に測位の精度を高め、かつ安定に維持できる測位支援装置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】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、衛星航法に基づく測位に供される複数ｐの航行衛星毎に、
前記測位に供される座標系の要素ａｉ
(1≦ｉ≦ｎ)と、前記測位の過程で既知である物理量ｑ１〜ｑα(α≧１)とのそれぞれの基準値に対する偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαと、
前記複数の航行衛星の距離と既知の物理量の換算により得られた距離との何れか一方であるρｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))の残差Δρｊ
の標準値と、前記標準値に含まれる誤差εｊ (１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))との差を与える係数列ｈｊ１〜ｈｊｎ，ｈｊ(ｎ＋１)〜ｈｊ(ｎ＋α)とに対して、Δρｊ＝(ｈｊ１・Δａ１＋…＋ｈｊｎ・Δａｎ＋ｈｊ(ｎ＋１)・Δｑ１＋…＋ｈｊ(ｎ＋α)・Δｑα）＋εｊが成立する連立方程式の解として、前記偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαの全てまたは一部を求める。
【００１０】
すなわち、上記偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαは、何れも、既知の物理量ｑ１〜ｑαに基づく拘束条件がその拘束条件に誤差が伴い得ることを前提として組み込まれた連立方程式の解として求められる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の測位支援装置において、前記物理量ｑ１〜ｑαの数が複数である。
【００１２】
すなわち、偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαを与える連立方程式の解法に適用される拘束条件が増加するため、これらの偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαの精度が高められる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の測位支援装置において、前記物理量ｑ１〜ｑαは、前記衛星航法に基づいて前記測位の結果に含まれるべき高度である。
【００１４】
すなわち、拘束条件は、測位によって求められ得る高度によって設定される。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の測位支援装置において、前記基準値は、前記要素ａｉ
(1≦ｉ≦ｎ)と前記物理量ｑ１〜ｑαとの先行して求められた値である。
【００１６】
すなわち、上記基準値を得る処理は、既述の先行して求められた要素ａｉ
(1≦ｉ≦ｎ)と物理量ｑ１〜ｑαとの記憶および参照を行う簡便な処理として実現される。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の測位支援装置において、前記標準値は、前記残差Δρｊ
の先行して求められた値である。
【００１８】
すなわち、上記基準値を得る処理は、既述の先行して求められた記残差Δρｊ
の記憶および参照を行う簡便な処理として実現される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明が適用された測位系では、上記拘束条件は、その拘束条件の誤差が小さいほど厳密に適用されるため、このような誤差が広範に増減し得る場合であっても精度が高められ、かつ安定に維持される。
また、本発明は、拘束条件を得るために、ハードウェアの構成の変更と、ソフトウェアの大幅な変更や追加とを伴うことなく実現される。
さらに、本発明によれば、処理量の削減に併せて、応答性の向上が図られる。
したがって、本発明が適用された測位系は、安価に信頼性および性能が高められ、かつ多様な環境および分野に対する柔軟な適応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態における測位演算部の動作フローチャートである。
【図３】本実施形態によって達成される測位結果の精度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
図において、アンテナ１１の給電点は受信部１２のアンテナ端子に接続され、その受信部１２の復調出力は測位演算部１３の第一の入力に接続される。測位演算部１３の第一の出力には、後述する測位結果が出力される。測位演算部１３の第二の出力は地図データベース参照部１４の入力に接続され、その地図データベース参照部１４の出力は測位演算部１３の第二の入力に接続される。地図データベース参照部１４は図示されない地図データベースに接続される。
【００２２】
図２は、本実施形態における測位演算部の動作フローチャートである。
以下、図１および図２を参照して本実施形態における各部の一般的な動作を説明する。
受信部１２は、各ＧＰＳ衛星からアンテナ１１に到来した受信波を復調する。測位演算部１３は、このような復調によって得られたデータに衛星航法に基づく所定の処理を施すことによって、アンテナ１１の位置を求める。以下では、このような処理を「測位演算」という。
【００２３】
また、測位演算部１３は、上記測位演算の下で所定の精度で求められた測位の結果（以下、「概算測位結果」という。） を地図データベース参照部１４に与える。
地図データベース参照部１４は、その概算測位結果に基づいて既述の地図データベースを参照することにより、アンテナ１１が位置する地点の高度を取得し、その高度を測位演算部１３に与える。
【００２４】
以下、本実施形態の原理を説明する。
本実施形態では、測位演算に供されるＧＰＳ衛星の数ｐと、これらのＧＰＳ衛星の識別に供されるユニークな識別子（以下、「衛星番号」という。）ｊ（１≦ｊ≦ｐ）と、その衛星番号ｊで示されるＧＰＳ衛星の擬似距離の残差（以下、「擬似距離残差」という。）Δρｊ と、上記ＧＰＳ衛星（ここでは、衛星番号として(ｐ＋１)を付与する。）の擬似距離に対する既知の物理量ｑの換算により得られた擬似距離の残差Δρｐ＋１ とは、下式(1) のような擬似距離残差ベクトルΔρとして表すことができる。
【数１】
【００２５】
また、測位演算部１３が測位演算の演算対象を得るために行う前置処理の対象と、その前置処理の過程を示す状態と、この前置処理の結果とは、何れも時間ｔの関数であって、それぞれｘ(ｔ)、ｕ(ｔ)、ｙ(ｔ)と表すことができる。さらに、これらの時間関数ｘ(ｔ)、ｕ(ｔ)、ｙ(ｔ)の相互の関係は、一般に、以下の条件が成立する「線形動的システム」と見なすことができる。
【００２６】
(1) ｘ(ｔ)の時間ｔに対する変化率（勾配）がｘ(ｔ)とｕ(ｔ)との線形結合（一次結合）として与えられる。
(2) ｙ(ｔ)がｘ(ｔ)とｕ(ｔ)との線形結合（一次結合）として与えられる。
【００２７】
また、本実施形態では、上記線形動的システムは、以下の事項(1)〜(4)が成立する系と見なすことができる。
(1) 前置処理の対象ｘ(ｔ)については、下式(2) に示すように、アンテナ１１の位置を示す緯度ＬＡＴ、経度ＬＯＮ、高度ＡＬＴと、本実施形態に内蔵された時計（図示されない。）が与える時刻ｔとのそれぞれの偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔを要素とする位置ベクトルΔＰと見なすことができる。ここに、本願の特許請求の範囲では、上記偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、Δｔが「座標系の要素ａｉ(1≦ｉ≦ｎ)の偏差Δａ１〜Δａｎ」に相当し、かつ上記偏差ΔＡＬＴが「物理量ｑ１〜ｑα(α≧１)の偏差Δｑ１〜Δｑα」に相当する。
【数２】
【００２８】
(2) 前置処理の過程を示す状態ｕ(ｔ)については、下式(3) に示すように、上記擬似距離残差ベクトルΔρの要素であるΔρ１〜Δρｐ，Δρｐ＋１
の標準値にそれぞれ含まれる誤差を示す誤差ベクトルεと見なすことができる。
【数３】
【００２９】
(3) 前置処理の結果ｙ(ｔ)については、既述の擬似距離残差ベクトルΔρと見なすことができる。
(4) したがって、このような擬似距離残差ベクトルΔρは、既述の位置ベクトルΔＰおよび誤差ベクトルεに併せて、上記Δρ１〜Δρｐ，Δρｐ＋１ の標準値と誤差ベクトルεの要素ε１〜εｐ，εｐ＋１ との差を与える係数行列Ｈを含み、かつ既述の線形結合（一次結合）に相当する下式(4)(以下、「観測方程式」という。）で示される。
【数４】
【００３０】
本発明の特徴は、本実施形態では、以下の演算手順(1)〜(9)に基づいて、アンテナ１１の位置を示す緯度ＬＡＴ、経度ＬＯＮ、高度ＡＬＴと、本発明に係る受信機に内蔵された時計（図示されない。）が与える時刻ｔとのそれぞれの偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔが測位演算部１３によって求められ、かつ測位演算に適用される点にある。
【００３１】
(1) 衛星番号ｊ（＝１〜ｐ）のＧＰＳ衛星のそれぞれの擬似距離ρ１〜ρｐを求める（図２ステップＳ１）。
【００３２】
(2) 擬似距離ρ１〜ρｐと、これらの擬似距離ρ１〜ρｐについて先行して推定された擬似距離ρ0１〜ρ0ｐとに対して下式(5) で示される算術演算により、既述の擬似距離残差Δρｊを求める（図２ステップＳ２）。
Δρｊ＝ρｊ−ρ0ｊ （ｊ＝１〜ｐ） ・・・(５)
【００３３】
(3) 衛星番号ｊ（＝１〜ｐ）のＧＰＳ衛星のそれぞれについて、取得されたエフェメリス（およびアルマナック）に基づいて、緯度ＬＡＴsatｊ，経度ＬＯＮsatｊおよび高度ＡＬＴsatｊを求める（図２ステップＳ３）。
【００３４】
(4) これらの緯度ＬＡＴsatｊ，経度ＬＯＮsatｊ，高度ＡＬＴsatｊと同様に先行して推定されたアンテナ１１の位置の緯度ＬＡＴ0，経度ＬＯＮ0，高度ＡＬＴ0とに対して下式(6)〜(9)で示される算術演算により、既述の係数行列Ｈの要素ｈｊ１，ｈｊ２，ｈｊ３を求める（図２ステップＳ４）。
ρ0ｊ＝{(ＬＡＴsatｊ−ＬＡＴ0)２＋(ＬＯＮsatｊ−ＬＯＮ0)２
＋(ＡＬＴsatｊ−ＡＬＴ0)２}０．５ …(６)
ｈｊ１＝−（ＬＡＴsatｊ−ＬＡＴ0）／ρ0ｊ （ｊ＝１〜ｐ） …(７)
ｈｊ２＝−（ＬＯＮsatｊ−ＬＯＮ0）／ρ0ｊ （ｊ＝１〜ｐ） …(８)
ｈｊ３＝−（ＡＬＴsatｊ−ＡＬＴ0）／ρ0ｊ （ｊ＝１〜ｐ） …(９)
【００３５】
なお、上式(７)，(８)，(９)は、下式(１０)〜(１２)に示すように、緯度ＬＡＴ，経度ＬＯＮ，高度ＡＬＴのそれぞれに対する擬似距離ρｊ
の変化率に相当する。
ｈｊ１＝∂ρｊ／∂ＬＡＴ≒∂ρｊ０／∂ＬＡＴ0 …(１０)
ｈｊ２＝∂ρｊ／∂ＬＯＮ≒∂ρｊ０／∂ＬＯＮ0 …(１１)
ｈｊ３＝∂ρｊ／∂ＡＬＴ≒∂ρｊ０／∂ＡＬＴ0 …(１２)
【００３６】
(5) 衛星番号ｊ（＝ｐ＋１）に対応する係数行列Ｈの要素ｈ(ｐ＋１)１〜ｈ(ｐ＋１)４を以下の通りに設定する（図２ステップＳ５）。
［ｈ(ｐ＋１)１ ｈ(ｐ＋１)２ ｈ(ｐ＋１)３ ｈ(ｐ＋１)４］＝［０ ０ １ ０］
【００３７】
(6) 衛星番号ｊ（＝１〜ｐ）のそれぞれについて、上記係数行列Ｈの要素ｈｊ４を光速ｃに設定する（図２ステップＳ６）。
【００３８】
(7) 衛星番号ｊ（＝１〜ｐ）のＧＰＳ衛星のそれぞれに対して予め適切な値として求められ、これらのＧＰＳ衛星のアンテナ１１に対する仰角等（以下、「誤差設定要因」という。）に応じて定まる誤差ε１〜εｐを求める（図２ステップＳ７）。
【００３９】
(8) 擬似距離残差Δρｐ＋１ を既述の地図データベースに登録された高度と同じ値に設定し、かつ誤差εｐ＋１
をその地図データベースに登録された高度の誤差と同じ値に設定する（図２ステップＳ８）。
【００４０】
(9) 以上の一連の処理（図２ステップＳ１〜Ｓ８）によって求められた各値が既述の観測方程式(4) に代入されることによってなる連立方程式に重み付き最小自乗法を適用することにより、その連立方程式の解として偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔを求める（図２ステップＳ９）。なお、上記重み付き最小自乗法に適用される重みは、例えば、上記誤差ε１〜εｐ，εｐ＋１
の分散σ１２〜σｐ２，σｐ＋１２
が小さいほど大きな値に設定される。
【００４１】
すなわち、地図データベースから取得される正確な高度が拘束条件として用いられ、その拘束条件に誤差が伴うことを前提として与えられる重みが上記最小自乗法に適用される。
【００４２】
さらに、このような拘束条件の誤差と重みとの対応関係は、以下の通りに最適化される。
(1) 誤差が小さいときには、重みが大きく設定されることによって、上記拘束条件が厳密に適用される。
(2) 反対に誤差が大きいときには、重みが小さく設定されることによって、拘束条件が緩やかに適用され、あるいは全く適用されない。
【００４３】
したがって、本実施形態では、既述の拘束条件は、誤差の大小にかかわらず共通の演算手順に基づいて測位演算の結果に反映され、その測位演算の精度の向上に確度高く安定に寄与する。
【００４４】
また、本実施形態では、本発明のシミュレーションによる評価の結果を表す図３に実線と点線とで示すように、求められた高度ΔＡＬＴの真の値に対する偏差が大きい場合であっても、測位結果の偏差は従来例に比べて大幅に小さな値に抑えられる。
【００４５】
さらに、本発明は、ソフトウェアのみにより実現可能であるため、広く普及している携帯電話端末その他の可搬可能な端末装置に内蔵されたＧＰＳ受信機に対しても、ハードウェアの構成が変更されることなく余剰の処理量や資源の活用により適用可能である。
【００４６】
なお、本実施形態では、拘束条件として適用される高度は、地図データベースから取得されている。
しかし、このような拘束条件は、所望の精度で確度高く得られるならば、以下に列記する物理量の何れであってもよい。
【００４７】
(1) 電波高度計等の航行援助装置によって計測された（あるいは気圧計によって与えられた気圧の換算によって得られた）高度
(2) 船舶において行われる測位の基準として予め与えられた（あるいは適宜計測された）喫水位置
【００４８】
(3) 空港内に位置する車両や航空機について、測位の基準として予め与えられた（あるいは適宜計測された）空港の高度
(4) コンテナーヤードに位置する車両について、測位の基準として予め測量された（あるいは適宜計測された）ヤード面の高度
【００４９】
(5) 移動体の特定の方向に対する既知の移動速度（例えば、垂直方向における速度（＝０))
(6) 鉄道等の軌道（形成あるいは敷設される地理的な領域が既知である。）上を移動する移動体のその軌道上の位置として特定される地理的な位置
【００５０】
また、本実施形態では、拘束条件として所望の複数の物理量が適用されることにより、測位精度のさらなる向上が図られてもよい。
【００５１】
さらに、既述の地図データベースは、本実施形態に係るＧＰＳ受信機に内蔵されてもよく、あるいは測位演算部１３がインタネット等の通信路を介してアクセス可能に構成された地図データベースであってもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、アンテナ１１の位置を示す座標は、既述の緯度ＬＡＴ、経度ＬＯＮ、高度ＡＬＴとなっている。
しかし、このような座標は、所望の精度で与えられる既知の物理量による拘束条件がその物理量に伴う誤差の存在を前提として評価可能であるならば、ＥＣＥＦ(Earth-Centered Earth-Fixed)直交座標系その他の如何なる座標系で与えられてもよい。
【００５３】
さらに、本発明は、単なる測位だけではなく、例えば、移動体の姿勢の検出のためにその移動体の異なる複数の部位について行われる測位に個別に適用されてもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、誤差ε１〜εｐは、既述の誤差設定要因に応じて設定されるが、更新されていない。
しかし、これらの誤差ε１〜εｐは、例えば、既述の連立方程式の解として偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔが求められた（図２ステップＳ９）後、これらの偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔが観測方程式(4) に代入されることによってなる連立方程式の解として求められる誤差ε１′〜εｐ′に適宜更新される（図２ステップＳ１０）ことによって、最適化されてもよい。
【００５５】
さらに、本実施形態では、衛星番号ｊ（＝１〜ｐ）のＧＰＳ衛星毎に偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔをそれぞれ求めるための推定値は、個々の該当するＧＰＳ衛星について先行して求められた緯度、経度、高度および時刻で代替されてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、擬似距離残差ベクトルΔρの要素である擬似距離残差Δρｊ（＝１〜ｐ）を与える基準値は、これらの擬似距離残差Δρｊ（＝１〜ｐ）に先行して求められた擬似距離で代替されてもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、以下に列記する何れの場合にも、既述の時間関数ｘ(ｔ)、ｕ(ｔ)、ｙ(ｔ)の相互の関係は、厳密には「線形動的システム」と見なすことはできない。
(1) 上記推定値が先行した時点で求められた緯度、経度、高度および時刻で代替される場合
(2) 同様の推定値を得るためにも本発明が適用される場合
【００５８】
しかし、本発明は、これらの時間関数ｘ(ｔ)、ｕ(ｔ)、ｙ(ｔ)の定常性が所望の精度で保証される頻繁や周期で本発明が適用される場合には、本発明は、既述の原理が基本的に損なわれず、かつ既述の作用効果が同様に達成される。
【００５９】
さらに、本発明は、ＧＰＳに限定されず、例えば、構築や開発が進められているグロナス、ガリレオ、コンパスその他の多様な衛星航法に適応する受信機にも、同様に適用可能である。
【００６０】
また、本実施形態では、偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔは、既述の連立方程式に重み付き最小自乗法が適用されることによって、その連立法定式の解としてを求められている。
しかし、このような連立方程式の解法は、既述の拘束条件を所望の精度で満たすことが可能であるならば、最小自乗法以外の如何なる解法であってもよい。
【００６１】
さらに、本実施形態では、偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔの内、所望の一部のみが上記連立法定式の解として求められてもよい。
【００６２】
また、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
【００６３】
以下、本願に開示された発明の内、「特許請求の範囲」に記載しなかった発明の構成、作用および効果を「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段」の欄の記載に準じた様式により記載する。
【００６４】
［請求項６］
請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の測位支援装置において、
前記解として求められた偏差Δａ１〜Δａｐ，Δｑ１〜Δｑαが前記連立方程式に代入されてなる連立方程式の解である誤差εｊ′
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))に、前記誤差εｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))を更新する手段を有する
ことを特徴とする測位支援装置。
【００６５】
このような構成の測位支援装置では、前記解として求められた偏差Δａ１〜Δａｐ，Δｑ１〜Δｑαが前記連立方程式に代入されてなる連立方程式の解である誤差εｊ′
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))に、前記誤差εｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))が更新される。
【００６６】
すなわち、連立方程式に含まれる誤差εｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))は、その連立方程式の解として求められた新たな偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαに適応する値εｊ′
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))に逐次更新される。
【００６７】
したがって、本発明が適用された測位系では、このようなεｊ(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))に予測不可能な変動を伴い、あるいはその変動の要因が未知である場合であっても、測位の精度が高められ、かつ安定に維持される。
【符号の説明】
【００６８】
１１ アンテナ
１２ 受信部
１３ 測位演算部
１４ 地図データベース参照部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星航法に基づいて行われる測位の精度を高める測位支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ受信機に内蔵され、あるいは別体に備えられた測位演算装置は、ＧＰＳ衛星から到来した受信波に所定の演算を施すことにより測位を実現する。
このような測位演算装置では、ＧＰＳ受信機が位置する地点の高度等の既知の情報が拘束条件として適用されることにより、測位の精度の向上が図られる場合がある。
【０００３】
なお、本発明に関連性がある先行技術としては、以下に列記する発明があった。
(1) 「車両から収集記録した情報から車両の挙動を再現する車両挙動再現方法において、少なくとも２時点以上について車両の通過した時間，位置，姿勢の情報を指示した概略動作情報を定義するステップと、車両から収集記録した規定時間間隔毎の車両挙動情報を参照し、前記該概略動作情報を拘束条件として、当該拘束条件との差分が最小になるように、前記車両挙動情報を補正して、前記概略動作情報を設定した時点以外の時点における車両の位置及び姿勢を演算する挙動推定を行うステップとを有する」ことにより、「高精度のセンサの利用や、詳細な動作設定を行うことなく、車両から取得した車両情報から、詳細な車両の挙動を推定する」点に特徴がある車両挙動再現方法…特許文献１
【０００４】
(2) 「ＧＰＳ衛星からの電波をアンテナを介して受信する第１の受信機と、ＧＰＳ衛星からの電波をアンテナを介して受信する第２の受信機と、ＧＰＳ衛星からの電波をアンテナを介して受信する第３の受信機と、第１の受信機からのデータを取得する第１のデータ処理装置と、第２の受信機及び第３の受信機からのデータと、前記第１のデータ処理装置からのデータを取得する第２のデータ処理装置とを備え、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して位置を算出する絶対位置算出方法において、先ず、第１の受信機、第２の受信、及び第３の受信機を用いて、それぞれの計測地点で、ＧＰＳ衛星からのデータを取得し、次に、第２の受信機と第３の受信機の計測地点間の距離を拘束条件としフィルタリング処理を行い、絶対位置の算出を行う」ことにより、「絶対位置の算出および位置計測の精度を従来例より高める」点に特徴がある絶対位置算出方法…特許文献２
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０４３０４号公報
【特許文献２】特開２００８−０８３０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来の測位演算装置では、拘束条件が必ずしも成立しないにもかかわらず厳密に適用されるために、その拘束条件に含まれ得る誤差等により生じる測位結果の誤差が許容できない程度に大きくなる場合があった。
【０００７】
すなわち、従来例では、測位の精度は、拘束条件が必ずしも適切に適用されないために、十分に確保できない可能性があった。
【０００８】
本発明は、ハードウェアおよびソフトウェアの構成の複雑化と処理量の大幅な増加との何れも伴うことなく、柔軟に測位の精度を高め、かつ安定に維持できる測位支援装置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】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、衛星航法に基づく測位に供される複数ｐの航行衛星毎に、
前記測位に供される座標系の要素ａｉ
(1≦ｉ≦ｎ)と、前記測位の過程で既知である物理量ｑ１〜ｑα(α≧１)とのそれぞれの基準値に対する偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαと、
前記複数の航行衛星の距離と既知の物理量の換算により得られた距離との何れか一方であるρｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))の残差Δρｊ
の標準値と、前記標準値に含まれる誤差εｊ (１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))との差を与える係数列ｈｊ１〜ｈｊｎ，ｈｊ(ｎ＋１)〜ｈｊ(ｎ＋α)とに対して、Δρｊ＝(ｈｊ１・Δａ１＋…＋ｈｊｎ・Δａｎ＋ｈｊ(ｎ＋１)・Δｑ１＋…＋ｈｊ(ｎ＋α)・Δｑα）＋εｊが成立する連立方程式の解として、前記偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαの全てまたは一部を求める。
【００１０】
すなわち、上記偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαは、何れも、既知の物理量ｑ１〜ｑαに基づく拘束条件がその拘束条件に誤差が伴い得ることを前提として組み込まれた連立方程式の解として求められる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の測位支援装置において、前記物理量ｑ１〜ｑαの数が複数である。
【００１２】
すなわち、偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαを与える連立方程式の解法に適用される拘束条件が増加するため、これらの偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαの精度が高められる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の測位支援装置において、前記物理量ｑ１〜ｑαは、前記衛星航法に基づいて前記測位の結果に含まれるべき高度である。
【００１４】
すなわち、拘束条件は、測位によって求められ得る高度によって設定される。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の測位支援装置において、前記基準値は、前記要素ａｉ
(1≦ｉ≦ｎ)と前記物理量ｑ１〜ｑαとの先行して求められた値である。
【００１６】
すなわち、上記基準値を得る処理は、既述の先行して求められた要素ａｉ
(1≦ｉ≦ｎ)と物理量ｑ１〜ｑαとの記憶および参照を行う簡便な処理として実現される。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の測位支援装置において、前記標準値は、前記残差Δρｊ
の先行して求められた値である。
【００１８】
すなわち、上記基準値を得る処理は、既述の先行して求められた記残差Δρｊ
の記憶および参照を行う簡便な処理として実現される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明が適用された測位系では、上記拘束条件は、その拘束条件の誤差が小さいほど厳密に適用されるため、このような誤差が広範に増減し得る場合であっても精度が高められ、かつ安定に維持される。
また、本発明は、拘束条件を得るために、ハードウェアの構成の変更と、ソフトウェアの大幅な変更や追加とを伴うことなく実現される。
さらに、本発明によれば、処理量の削減に併せて、応答性の向上が図られる。
したがって、本発明が適用された測位系は、安価に信頼性および性能が高められ、かつ多様な環境および分野に対する柔軟な適応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態における測位演算部の動作フローチャートである。
【図３】本実施形態によって達成される測位結果の精度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
図において、アンテナ１１の給電点は受信部１２のアンテナ端子に接続され、その受信部１２の復調出力は測位演算部１３の第一の入力に接続される。測位演算部１３の第一の出力には、後述する測位結果が出力される。測位演算部１３の第二の出力は地図データベース参照部１４の入力に接続され、その地図データベース参照部１４の出力は測位演算部１３の第二の入力に接続される。地図データベース参照部１４は図示されない地図データベースに接続される。
【００２２】
図２は、本実施形態における測位演算部の動作フローチャートである。
以下、図１および図２を参照して本実施形態における各部の一般的な動作を説明する。
受信部１２は、各ＧＰＳ衛星からアンテナ１１に到来した受信波を復調する。測位演算部１３は、このような復調によって得られたデータに衛星航法に基づく所定の処理を施すことによって、アンテナ１１の位置を求める。以下では、このような処理を「測位演算」という。
【００２３】
また、測位演算部１３は、上記測位演算の下で所定の精度で求められた測位の結果（以下、「概算測位結果」という。） を地図データベース参照部１４に与える。
地図データベース参照部１４は、その概算測位結果に基づいて既述の地図データベースを参照することにより、アンテナ１１が位置する地点の高度を取得し、その高度を測位演算部１３に与える。
【００２４】
以下、本実施形態の原理を説明する。
本実施形態では、測位演算に供されるＧＰＳ衛星の数ｐと、これらのＧＰＳ衛星の識別に供されるユニークな識別子（以下、「衛星番号」という。）ｊ（１≦ｊ≦ｐ）と、その衛星番号ｊで示されるＧＰＳ衛星の擬似距離の残差（以下、「擬似距離残差」という。）Δρｊ と、上記ＧＰＳ衛星（ここでは、衛星番号として(ｐ＋１)を付与する。）の擬似距離に対する既知の物理量ｑの換算により得られた擬似距離の残差Δρｐ＋１ とは、下式(1) のような擬似距離残差ベクトルΔρとして表すことができる。
【数１】
【００２５】
また、測位演算部１３が測位演算の演算対象を得るために行う前置処理の対象と、その前置処理の過程を示す状態と、この前置処理の結果とは、何れも時間ｔの関数であって、それぞれｘ(ｔ)、ｕ(ｔ)、ｙ(ｔ)と表すことができる。さらに、これらの時間関数ｘ(ｔ)、ｕ(ｔ)、ｙ(ｔ)の相互の関係は、一般に、以下の条件が成立する「線形動的システム」と見なすことができる。
【００２６】
(1) ｘ(ｔ)の時間ｔに対する変化率（勾配）がｘ(ｔ)とｕ(ｔ)との線形結合（一次結合）として与えられる。
(2) ｙ(ｔ)がｘ(ｔ)とｕ(ｔ)との線形結合（一次結合）として与えられる。
【００２７】
また、本実施形態では、上記線形動的システムは、以下の事項(1)〜(4)が成立する系と見なすことができる。
(1) 前置処理の対象ｘ(ｔ)については、下式(2) に示すように、アンテナ１１の位置を示す緯度ＬＡＴ、経度ＬＯＮ、高度ＡＬＴと、本実施形態に内蔵された時計（図示されない。）が与える時刻ｔとのそれぞれの偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔを要素とする位置ベクトルΔＰと見なすことができる。ここに、本願の特許請求の範囲では、上記偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、Δｔが「座標系の要素ａｉ(1≦ｉ≦ｎ)の偏差Δａ１〜Δａｎ」に相当し、かつ上記偏差ΔＡＬＴが「物理量ｑ１〜ｑα(α≧１)の偏差Δｑ１〜Δｑα」に相当する。
【数２】
【００２８】
(2) 前置処理の過程を示す状態ｕ(ｔ)については、下式(3) に示すように、上記擬似距離残差ベクトルΔρの要素であるΔρ１〜Δρｐ，Δρｐ＋１
の標準値にそれぞれ含まれる誤差を示す誤差ベクトルεと見なすことができる。
【数３】
【００２９】
(3) 前置処理の結果ｙ(ｔ)については、既述の擬似距離残差ベクトルΔρと見なすことができる。
(4) したがって、このような擬似距離残差ベクトルΔρは、既述の位置ベクトルΔＰおよび誤差ベクトルεに併せて、上記Δρ１〜Δρｐ，Δρｐ＋１ の標準値と誤差ベクトルεの要素ε１〜εｐ，εｐ＋１ との差を与える係数行列Ｈを含み、かつ既述の線形結合（一次結合）に相当する下式(4)(以下、「観測方程式」という。）で示される。
【数４】
【００３０】
本発明の特徴は、本実施形態では、以下の演算手順(1)〜(9)に基づいて、アンテナ１１の位置を示す緯度ＬＡＴ、経度ＬＯＮ、高度ＡＬＴと、本発明に係る受信機に内蔵された時計（図示されない。）が与える時刻ｔとのそれぞれの偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔが測位演算部１３によって求められ、かつ測位演算に適用される点にある。
【００３１】
(1) 衛星番号ｊ（＝１〜ｐ）のＧＰＳ衛星のそれぞれの擬似距離ρ１〜ρｐを求める（図２ステップＳ１）。
【００３２】
(2) 擬似距離ρ１〜ρｐと、これらの擬似距離ρ１〜ρｐについて先行して推定された擬似距離ρ0１〜ρ0ｐとに対して下式(5) で示される算術演算により、既述の擬似距離残差Δρｊを求める（図２ステップＳ２）。
Δρｊ＝ρｊ−ρ0ｊ （ｊ＝１〜ｐ） ・・・(５)
【００３３】
(3) 衛星番号ｊ（＝１〜ｐ）のＧＰＳ衛星のそれぞれについて、取得されたエフェメリス（およびアルマナック）に基づいて、緯度ＬＡＴsatｊ，経度ＬＯＮsatｊおよび高度ＡＬＴsatｊを求める（図２ステップＳ３）。
【００３４】
(4) これらの緯度ＬＡＴsatｊ，経度ＬＯＮsatｊ，高度ＡＬＴsatｊと同様に先行して推定されたアンテナ１１の位置の緯度ＬＡＴ0，経度ＬＯＮ0，高度ＡＬＴ0とに対して下式(6)〜(9)で示される算術演算により、既述の係数行列Ｈの要素ｈｊ１，ｈｊ２，ｈｊ３を求める（図２ステップＳ４）。
ρ0ｊ＝{(ＬＡＴsatｊ−ＬＡＴ0)２＋(ＬＯＮsatｊ−ＬＯＮ0)２
＋(ＡＬＴsatｊ−ＡＬＴ0)２}０．５ …(６)
ｈｊ１＝−（ＬＡＴsatｊ−ＬＡＴ0）／ρ0ｊ （ｊ＝１〜ｐ） …(７)
ｈｊ２＝−（ＬＯＮsatｊ−ＬＯＮ0）／ρ0ｊ （ｊ＝１〜ｐ） …(８)
ｈｊ３＝−（ＡＬＴsatｊ−ＡＬＴ0）／ρ0ｊ （ｊ＝１〜ｐ） …(９)
【００３５】
なお、上式(７)，(８)，(９)は、下式(１０)〜(１２)に示すように、緯度ＬＡＴ，経度ＬＯＮ，高度ＡＬＴのそれぞれに対する擬似距離ρｊ
の変化率に相当する。
ｈｊ１＝∂ρｊ／∂ＬＡＴ≒∂ρｊ０／∂ＬＡＴ0 …(１０)
ｈｊ２＝∂ρｊ／∂ＬＯＮ≒∂ρｊ０／∂ＬＯＮ0 …(１１)
ｈｊ３＝∂ρｊ／∂ＡＬＴ≒∂ρｊ０／∂ＡＬＴ0 …(１２)
【００３６】
(5) 衛星番号ｊ（＝ｐ＋１）に対応する係数行列Ｈの要素ｈ(ｐ＋１)１〜ｈ(ｐ＋１)４を以下の通りに設定する（図２ステップＳ５）。
［ｈ(ｐ＋１)１ ｈ(ｐ＋１)２ ｈ(ｐ＋１)３ ｈ(ｐ＋１)４］＝［０ ０ １ ０］
【００３７】
(6) 衛星番号ｊ（＝１〜ｐ）のそれぞれについて、上記係数行列Ｈの要素ｈｊ４を光速ｃに設定する（図２ステップＳ６）。
【００３８】
(7) 衛星番号ｊ（＝１〜ｐ）のＧＰＳ衛星のそれぞれに対して予め適切な値として求められ、これらのＧＰＳ衛星のアンテナ１１に対する仰角等（以下、「誤差設定要因」という。）に応じて定まる誤差ε１〜εｐを求める（図２ステップＳ７）。
【００３９】
(8) 擬似距離残差Δρｐ＋１ を既述の地図データベースに登録された高度と同じ値に設定し、かつ誤差εｐ＋１
をその地図データベースに登録された高度の誤差と同じ値に設定する（図２ステップＳ８）。
【００４０】
(9) 以上の一連の処理（図２ステップＳ１〜Ｓ８）によって求められた各値が既述の観測方程式(4) に代入されることによってなる連立方程式に重み付き最小自乗法を適用することにより、その連立方程式の解として偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔを求める（図２ステップＳ９）。なお、上記重み付き最小自乗法に適用される重みは、例えば、上記誤差ε１〜εｐ，εｐ＋１
の分散σ１２〜σｐ２，σｐ＋１２
が小さいほど大きな値に設定される。
【００４１】
すなわち、地図データベースから取得される正確な高度が拘束条件として用いられ、その拘束条件に誤差が伴うことを前提として与えられる重みが上記最小自乗法に適用される。
【００４２】
さらに、このような拘束条件の誤差と重みとの対応関係は、以下の通りに最適化される。
(1) 誤差が小さいときには、重みが大きく設定されることによって、上記拘束条件が厳密に適用される。
(2) 反対に誤差が大きいときには、重みが小さく設定されることによって、拘束条件が緩やかに適用され、あるいは全く適用されない。
【００４３】
したがって、本実施形態では、既述の拘束条件は、誤差の大小にかかわらず共通の演算手順に基づいて測位演算の結果に反映され、その測位演算の精度の向上に確度高く安定に寄与する。
【００４４】
また、本実施形態では、本発明のシミュレーションによる評価の結果を表す図３に実線と点線とで示すように、求められた高度ΔＡＬＴの真の値に対する偏差が大きい場合であっても、測位結果の偏差は従来例に比べて大幅に小さな値に抑えられる。
【００４５】
さらに、本発明は、ソフトウェアのみにより実現可能であるため、広く普及している携帯電話端末その他の可搬可能な端末装置に内蔵されたＧＰＳ受信機に対しても、ハードウェアの構成が変更されることなく余剰の処理量や資源の活用により適用可能である。
【００４６】
なお、本実施形態では、拘束条件として適用される高度は、地図データベースから取得されている。
しかし、このような拘束条件は、所望の精度で確度高く得られるならば、以下に列記する物理量の何れであってもよい。
【００４７】
(1) 電波高度計等の航行援助装置によって計測された（あるいは気圧計によって与えられた気圧の換算によって得られた）高度
(2) 船舶において行われる測位の基準として予め与えられた（あるいは適宜計測された）喫水位置
【００４８】
(3) 空港内に位置する車両や航空機について、測位の基準として予め与えられた（あるいは適宜計測された）空港の高度
(4) コンテナーヤードに位置する車両について、測位の基準として予め測量された（あるいは適宜計測された）ヤード面の高度
【００４９】
(5) 移動体の特定の方向に対する既知の移動速度（例えば、垂直方向における速度（＝０))
(6) 鉄道等の軌道（形成あるいは敷設される地理的な領域が既知である。）上を移動する移動体のその軌道上の位置として特定される地理的な位置
【００５０】
また、本実施形態では、拘束条件として所望の複数の物理量が適用されることにより、測位精度のさらなる向上が図られてもよい。
【００５１】
さらに、既述の地図データベースは、本実施形態に係るＧＰＳ受信機に内蔵されてもよく、あるいは測位演算部１３がインタネット等の通信路を介してアクセス可能に構成された地図データベースであってもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、アンテナ１１の位置を示す座標は、既述の緯度ＬＡＴ、経度ＬＯＮ、高度ＡＬＴとなっている。
しかし、このような座標は、所望の精度で与えられる既知の物理量による拘束条件がその物理量に伴う誤差の存在を前提として評価可能であるならば、ＥＣＥＦ(Earth-Centered Earth-Fixed)直交座標系その他の如何なる座標系で与えられてもよい。
【００５３】
さらに、本発明は、単なる測位だけではなく、例えば、移動体の姿勢の検出のためにその移動体の異なる複数の部位について行われる測位に個別に適用されてもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、誤差ε１〜εｐは、既述の誤差設定要因に応じて設定されるが、更新されていない。
しかし、これらの誤差ε１〜εｐは、例えば、既述の連立方程式の解として偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔが求められた（図２ステップＳ９）後、これらの偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔが観測方程式(4) に代入されることによってなる連立方程式の解として求められる誤差ε１′〜εｐ′に適宜更新される（図２ステップＳ１０）ことによって、最適化されてもよい。
【００５５】
さらに、本実施形態では、衛星番号ｊ（＝１〜ｐ）のＧＰＳ衛星毎に偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔをそれぞれ求めるための推定値は、個々の該当するＧＰＳ衛星について先行して求められた緯度、経度、高度および時刻で代替されてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、擬似距離残差ベクトルΔρの要素である擬似距離残差Δρｊ（＝１〜ｐ）を与える基準値は、これらの擬似距離残差Δρｊ（＝１〜ｐ）に先行して求められた擬似距離で代替されてもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、以下に列記する何れの場合にも、既述の時間関数ｘ(ｔ)、ｕ(ｔ)、ｙ(ｔ)の相互の関係は、厳密には「線形動的システム」と見なすことはできない。
(1) 上記推定値が先行した時点で求められた緯度、経度、高度および時刻で代替される場合
(2) 同様の推定値を得るためにも本発明が適用される場合
【００５８】
しかし、本発明は、これらの時間関数ｘ(ｔ)、ｕ(ｔ)、ｙ(ｔ)の定常性が所望の精度で保証される頻繁や周期で本発明が適用される場合には、本発明は、既述の原理が基本的に損なわれず、かつ既述の作用効果が同様に達成される。
【００５９】
さらに、本発明は、ＧＰＳに限定されず、例えば、構築や開発が進められているグロナス、ガリレオ、コンパスその他の多様な衛星航法に適応する受信機にも、同様に適用可能である。
【００６０】
また、本実施形態では、偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔは、既述の連立方程式に重み付き最小自乗法が適用されることによって、その連立法定式の解としてを求められている。
しかし、このような連立方程式の解法は、既述の拘束条件を所望の精度で満たすことが可能であるならば、最小自乗法以外の如何なる解法であってもよい。
【００６１】
さらに、本実施形態では、偏差ΔＬＡＴ、ΔＬＯＮ、ΔＡＬＴ、Δｔの内、所望の一部のみが上記連立法定式の解として求められてもよい。
【００６２】
また、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
【００６３】
以下、本願に開示された発明の内、「特許請求の範囲」に記載しなかった発明の構成、作用および効果を「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段」の欄の記載に準じた様式により記載する。
【００６４】
［請求項６］
請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の測位支援装置において、
前記解として求められた偏差Δａ１〜Δａｐ，Δｑ１〜Δｑαが前記連立方程式に代入されてなる連立方程式の解である誤差εｊ′
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))に、前記誤差εｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))を更新する手段を有する
ことを特徴とする測位支援装置。
【００６５】
このような構成の測位支援装置では、前記解として求められた偏差Δａ１〜Δａｐ，Δｑ１〜Δｑαが前記連立方程式に代入されてなる連立方程式の解である誤差εｊ′
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))に、前記誤差εｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))が更新される。
【００６６】
すなわち、連立方程式に含まれる誤差εｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))は、その連立方程式の解として求められた新たな偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαに適応する値εｊ′
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))に逐次更新される。
【００６７】
したがって、本発明が適用された測位系では、このようなεｊ(１≦ｊ≦(ｐ＋α)(ｐ＞ｎ))に予測不可能な変動を伴い、あるいはその変動の要因が未知である場合であっても、測位の精度が高められ、かつ安定に維持される。
【符号の説明】
【００６８】
１１ アンテナ
１２ 受信部
１３ 測位演算部
１４ 地図データベース参照部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星航法に基づく測位に供される複数ｐの航行衛星毎に、
前記測位に供される座標系の要素ａｉ
(1≦ｉ≦ｎ)と、前記測位の過程で既知である物理量ｑ１〜ｑα(α≧１)とのそれぞれの基準値に対する偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαと、
前記複数の航行衛星の距離と既知の物理量の換算により得られた距離との何れか一方であるρｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))の残差Δρｊ
の標準値と、前記標準値に含まれる誤差εｊ (１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))との差を与える係数列ｈｊ１〜ｈｊｎ，ｈｊ(ｎ＋１)〜ｈｊ(ｎ＋α)とに対して、
Δρｊ＝(ｈｊ１・Δａ１＋…＋ｈｊｎ・Δａｎ
＋ｈｊ(ｎ＋１)・Δｑ１＋…＋ｈｊ(ｎ＋α)・Δｑα）＋εｊ
が成立する連立方程式の解として、前記偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαの全てまたは一部を求める
ことを特徴とする測位支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測位支援装置において、
前記物理量ｑ１〜ｑαの数αが複数である
ことを特徴とする測位支援装置。
【請求項３】
請求項１に記載の測位支援装置において、
前記物理量ｑ１〜ｑαは、
前記衛星航法に基づいて前記測位の結果に含まれるべき高度である
ことを特徴とする測位支援装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の測位支援装置において、
前記基準値は、
前記要素ａｉ (1≦ｉ≦ｎ)と前記物理量ｑ１〜ｑαとの先行して求められた値である
ことを特徴とする測位支援装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の測位支援装置において、
前記標準値は、
前記残差Δρｊ
の先行して求められた値である
ことを特徴とする測位支援装置。
【請求項１】
衛星航法に基づく測位に供される複数ｐの航行衛星毎に、
前記測位に供される座標系の要素ａｉ
(1≦ｉ≦ｎ)と、前記測位の過程で既知である物理量ｑ１〜ｑα(α≧１)とのそれぞれの基準値に対する偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαと、
前記複数の航行衛星の距離と既知の物理量の換算により得られた距離との何れか一方であるρｊ
(１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))の残差Δρｊ
の標準値と、前記標準値に含まれる誤差εｊ (１≦ｊ≦(ｐ＋α)，(ｐ＞ｎ))との差を与える係数列ｈｊ１〜ｈｊｎ，ｈｊ(ｎ＋１)〜ｈｊ(ｎ＋α)とに対して、
Δρｊ＝(ｈｊ１・Δａ１＋…＋ｈｊｎ・Δａｎ
＋ｈｊ(ｎ＋１)・Δｑ１＋…＋ｈｊ(ｎ＋α)・Δｑα）＋εｊ
が成立する連立方程式の解として、前記偏差Δａ１〜Δａｎ，Δｑ１〜Δｑαの全てまたは一部を求める
ことを特徴とする測位支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測位支援装置において、
前記物理量ｑ１〜ｑαの数αが複数である
ことを特徴とする測位支援装置。
【請求項３】
請求項１に記載の測位支援装置において、
前記物理量ｑ１〜ｑαは、
前記衛星航法に基づいて前記測位の結果に含まれるべき高度である
ことを特徴とする測位支援装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の測位支援装置において、
前記基準値は、
前記要素ａｉ (1≦ｉ≦ｎ)と前記物理量ｑ１〜ｑαとの先行して求められた値である
ことを特徴とする測位支援装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の測位支援装置において、
前記標準値は、
前記残差Δρｊ
の先行して求められた値である
ことを特徴とする測位支援装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１５９３１２（Ｐ２０１２−１５９３１２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３５８（Ｐ２０１１−１７３５８）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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