測位方法、プログラム、測位装置及び電子機器
【課題】カルマンフィルタを用いた測位処理の速度補正処理で用いる測定誤差を適切に設定すること。
【解決手段】予め規定された３つの捕捉モードのうち、選択的に決定された捕捉モードでＧＰＳ衛星信号を捕捉する捕捉処理が実行されて、携帯型電話機１の位置及び速度を成分とする状態ベクトルの予測処理が実行される。また、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、当該捕捉衛星と測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とが実行される。その速度補正処理では、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法が、捕捉モードに応じて切り替えて設定される。
【解決手段】予め規定された３つの捕捉モードのうち、選択的に決定された捕捉モードでＧＰＳ衛星信号を捕捉する捕捉処理が実行されて、携帯型電話機１の位置及び速度を成分とする状態ベクトルの予測処理が実行される。また、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、当該捕捉衛星と測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とが実行される。その速度補正処理では、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法が、捕捉モードに応じて切り替えて設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位方法、プログラム、測位装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位装置に利用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパラメータの値を、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【０００３】
しかし、測位用衛星からの衛星信号を用いた測位では、いわゆるマルチパスによる影響等、種々の誤差要因が存在しており、測位誤差の発生を回避することが困難であるため、測位誤差を低減させるための様々な技術が考案されている。その一例として、特許文献１には、カルマンフィルタを用いた測位処理に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３３７１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カルマンフィルタは、測定誤差を含む観測値を利用して、時々刻々と変化する状態量を推定する確率理論に基づく推定方法である。カルマンフィルタを用いた測位処理では、例えばＧＰＳ衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として測位装置の速度を補正する速度補正処理と、ＧＰＳ衛星と測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として測位装置の位置を補正する位置補正処理との２段階の処理を行って、測位装置の現在位置を測位する。
【０００５】
しかし、速度補正処理で用いる観測値に含まれる測定誤差が真値から大きく外れている場合には、測位装置の速度が正しく補正されず、速度の計測精度が著しく低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための第１の発明は、現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、屋内捕捉モードと屋外捕捉モードとの少なくとも２つの予め規定された捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理は、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法を、前記捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定することを含む測位方法である。
【０００８】
また、第８の発明として、現在位置の測位を行う測位装置であって、屋内捕捉モードと屋外捕捉モードとの少なくとも２つの予め規定された捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理において、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法を、前記捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定することを実行する測位装置を構成してもよい。
【０００９】
この第１の発明等によれば、屋内捕捉モードと屋外捕捉モードとの少なくとも２つの予め規定された捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理が実行されて、測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理が実行される。また、速度補正処理と位置補正処理とが実行されるが、速度補正処理では、当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法が、捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定される。
【００１０】
衛星信号の捕捉処理時の捕捉モードに応じて、測定誤差の初期値を設定する設定方法を切り替えることで、より適切な測定誤差を設定することが可能となり、ひいては、速度の計測精度を向上させることが可能となる。
【００１１】
第２の発明は、現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、予め規定された複数種類の捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理は、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、前記初期値が設定された測定誤差を、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて変更することと、を含む測位方法である。
【００１２】
また、第９の発明として、現在位置の測位を行う測位装置であって、予め規定された複数種類の捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理において、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、前記初期値が設定された測定誤差を、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて変更することと、を実行する測位装置を構成してもよい。
【００１３】
この第２の発明等によれば、予め規定された複数種類の捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理が実行されて、測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理が実行される。また、速度補正処理と位置補正処理とが実行されるが、速度補正処理では、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値が設定される。そして、初期値が設定された測定誤差が、当該捕捉衛星からの衛星信号を捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて変更される。
【００１４】
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて捕捉衛星についての速度補正処理で用いる測定誤差の大凡の値を予想して初期値とした上で、当該捕捉衛星からの衛星信号を捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて測定誤差を変更することで、より適切な測定誤差を設定することが可能となり、ひいては、速度の計測精度を向上させることが可能となる。
【００１５】
また、第３の発明として、第２の発明の測位方法における前記捕捉モードには、少なくとも周波数掃引間隔が異なる２種類の捕捉モードが含まれ、前記測定誤差を変更することは、前記周波数掃引間隔が大きいモードである程、変更量が大きくなるように前記測定誤差を変更することを少なくとも含む測位方法を構成してもよい。
【００１６】
この第３の発明によれば、捕捉モードには、少なくとも周波数掃引間隔が異なる２種類の捕捉モードが含まれ、周波数掃引間隔が大きいモードである程、変更量が大きくなるように測定誤差が変更される。周波数掃引間隔が大きいモードで衛星信号を捕捉処理した場合には、速度補正処理で用いる測定誤差は大きくなるものと考えられる。従って、周波数掃引間隔が大きい程、測定誤差に対する加算量を大きくすれば好適である。
【００１７】
第４の発明は、現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理は、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての前記速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、前記捕捉処理で実行された相関処理の相関値に基づいて、捕捉衛星信号の信頼度を評価することと、前記初期値が設定された測定誤差を、前記評価された当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の信頼度に基づいて変更することと、を含む測位方法である。
【００１８】
また、第１０の発明として、現在位置の測位を行う測位装置であって、測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理において、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての前記速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、前記捕捉処理で実行された相関処理の相関値に基づいて、捕捉衛星信号の信頼度を評価することと、前記初期値が設定された測定誤差を、前記評価された当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の信頼度に基づいて変更することと、を実行する測位装置を構成してもよい。
【００１９】
この第４の発明等によれば、測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理が実行されて、測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理が実行される。また、速度補正処理と位置補正処理とが実行されるが、速度補正処理では、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて速度補正処理で用いる測定誤差の初期値が設定される。そして、捕捉処理で実行された相関処理の相関値に基づいて、捕捉衛星信号の信頼度が評価され、初期値が設定された測定誤差が、評価された当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の信頼度に基づいて変更される。
【００２０】
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて、捕捉衛星についての速度補正処理で用いる測定誤差の大凡の値を予測して初期値とした上で、捕捉衛星信号の信頼度に基づいて測定誤差を変更する。このため、より適切な測定誤差を設定することが可能となり、ひいては、速度の計測精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
また、第５の発明として、第２〜第４の何れかの発明の測位方法であって、前記測定誤差を変更することは、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉時諸量に基づいて変更することを少なくとも含む測位方法を構成してもよい。
【００２２】
この第５の発明によれば、当該捕捉衛星からの衛星信号を捕捉処理した際の捕捉時諸量に基づいて、測定誤差が変更される。
【００２３】
また、第６の発明として、第４の発明の測位方法であって、前記測定誤差を変更することは、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の周波数掃引間隔が所定の場合に変更することを少なくとも含む測位方法を構成してもよい。
【００２４】
この第６の発明によれば、当該捕捉衛星からの衛星信号を捕捉処理した際の周波数掃引間隔が所定の場合に、測定誤差が変更される。
【００２５】
また、第７の発明として、第１〜第６の何れの発明の測位方法を、測位装置に内蔵されたコンピュータに実行させるためのプログラムを構成してもよいし、さらには、第１１の発明として、第８〜第１０の何れかの発明の測位装置を備えた電子機器を構成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。尚、以下では、測位装置を備えた電子機器として携帯型電話機を例に挙げ、測位システムとしてＧＰＳを用いた場合について説明するが、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではない。
【００２７】
１．原理
携帯型電話機１は、測位用衛星であるＧＰＳ衛星から発信（送出）されている測位用信号としてのＧＰＳ衛星信号を受信し、受信したＧＰＳ衛星信号に重畳されているＧＰＳ衛星の軌道情報（エフェメリスデータやアルマナックデータ）等の航法メッセージに基づいて、ＧＰＳ衛星の位置、移動方向、速度等の衛星情報を算出する。ＧＰＳ衛星信号は、Ｃ／Ａ（Coarse and Acquisition）コードと呼ばれるスペクトラム拡散変調された信号であり、１．５７５４２［ＧＨｚ］を搬送波周波数とするＬ１帯の搬送波に重畳されている。
【００２８】
尚、ＧＰＳ衛星は、６つの周回軌道面それぞれに４機ずつ配置され、原則、地球上のどこからでも常時４機以上の衛星が幾何学的配置のもとで観測できるように運用されている。以下では、捕捉したＧＰＳ衛星信号を発信したＧＰＳ衛星を、他のＧＰＳ衛星と区別するために「捕捉衛星」と称する。
【００２９】
また、携帯型電話機１は、内蔵している水晶時計により特定されるＧＰＳ衛星信号の受信時刻と、当該受信したＧＰＳ衛星信号のＧＰＳ衛星からの送信時刻との差に基づいて、捕捉衛星から自機までの電波伝搬時間を計算する。そして、計算した電波伝搬時間に光速度を乗算することで、捕捉衛星から自機までの距離（疑似距離）を計算する。
【００３０】
携帯型電話機１は、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパラメータの値を、複数の捕捉衛星の衛星情報や各捕捉衛星から自機までの距離（擬似距離）等の情報に基づいて算出する測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【００３１】
本実施形態では、携帯型電話機１は、ＧＰＳ起動後の１回目の測位では最小二乗法を用いた測位処理（以下、「ＬＳ（Least Square）測位処理」と称す。）を行い、２回目以降の測位ではカルマンフィルタを用いた測位処理（以下、「ＫＦ（Kalman Filter）測位処理」と称す。）を行って現在位置を測位する。ＬＳ測位処理は周知の処理であるため説明を省略し、ここでは本実施形態におけるＫＦ測位処理について詳細に説明する。
【００３２】
カルマンフィルタは、誤差を含む観測値を利用して、時々刻々と変化する状態量を推定する確率理論に基づく推定方法である。本実施形態では、携帯型電話機１の状態を状態ベクトル「Ｘ」で表し、状態ベクトル「Ｘ」と真値との誤差の共分散を誤差共分散行列「Ｐ」で表す。
【００３３】
状態ベクトル「Ｘ」は、携帯型電話機１の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）、クロックバイアス（ｂ）、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）を成分とする８次元のベクトルである。また、誤差共分散行列「Ｐ」は、状態ベクトル「Ｘ」の各成分の誤差の共分散を示す８×８の行列である。
【００３４】
ＫＦ測位処理では、状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」の予測処理（Prediction）及び補正処理（Correction）を行う。以下説明においては、この計算処理上の時間経過（計算処理上の所定時間間隔）を表す単位を「１時刻」と称し、時刻１つ１つを進めながら、各時刻毎に携帯型電話機１の現在位置を測位する。
【００３５】
図１は、本実施形態におけるＫＦ測位処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、携帯型電話機１の速度を予測する速度予測処理を行う（ステップＡ１）。具体的には、式（１）及び式（２）に従って、現在の状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」の予測値を算出する。
【数１】
【数２】
【００３６】
ここで、各式における下付きの添え字「ｔ」は時刻を示しており、上付きの添え字「−」は予測値、「＋」は補正値、「Ｔ」は転置行列をそれぞれ示している。また、「φ」は、状態遷移行列と呼ばれる８×８の行列であり、「Ｑ」は、プロセスノイズと呼ばれる８×８の行列である。状態遷移行列「φ」及びプロセスノイズ「Ｑ」の行と列の並びは、状態ベクトル「Ｘ」の８次元の成分（ｘ，ｙ，ｚ，ｂ，ｕ，ｖ，ｗ，ｄ）にそれぞれ対応している。
【００３７】
本実施形態では、次式（３）で表される状態遷移行列「φ」を用いて計算を行う。
【数３】
但し、「ｄｔ」は、前回のＫＦ測位処理時の時刻と現在（今回）の時刻との時刻差である。
【００３８】
式（１）からわかるように、速度予測処理では、１時刻前の状態ベクトル「Ｘ」の補正値を現在の状態ベクトル「Ｘ」の予測値とする。すなわち、携帯型電話機１の現在の速度が、１時刻前に求められた速度と同一であると予測する。速度予測処理を行った後、予測速度を補正する速度補正処理を行う（ステップＡ３）。
【００３９】
図２は、速度補正処理の流れを示すフローチャートである。
速度補正処理では、各捕捉衛星について、ループＡの処理を繰り返し実行する（ステップＢ１〜Ｂ１９）。ループＡでは、先ず当該捕捉衛星の位置、移動方向及び速度の情報（衛星情報）と、状態ベクトル「Ｘ」の予測値から得られる携帯型電話機１の位置、移動方向及び速度の情報（以下、包括的に「自機情報」と称す。）とに基づいて、携帯型電話機１から当該捕捉衛星への視線方向を示す視線方向行列「Ｈ」を算出する（ステップＢ３）。
【００４０】
次いで、当該捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信した受信周波数を取得して、受信周波数に関する実測値（以下、受信したＧＰＳ衛星信号に関する実測値のことを「メジャメント実測値」と称す。）とする（ステップＢ５）。ＧＰＳ衛星信号の周波数は、１．５７５４２［ＧＨｚ］に規定されているが、ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１との相対的な移動方向・移動速度の変化に応じて携帯型電話機１での受信周波数が変化する。この周波数偏移がいわゆるドップラー周波数であり、受信周波数はドップラー周波数による偏移後の周波数である。
【００４１】
また、当該捕捉衛星の衛星情報と自機情報とに基づいて、当該ＧＰＳ衛星信号の受信周波数を予測して、受信周波数に関する予測値（以下、メジャメント実測値を予測した値のことを「メジャメント予測値」と称す。）とする（ステップＢ７）。そして、受信周波数に関して、ステップＢ５で取得したメジャメント実測値と、ステップＢ７で算出したメジャメント予測値との差を算出して、当該捕捉衛星の観測値「Ｚ」とする（ステップＢ９）。
【００４２】
ＧＰＳ衛星信号の受信周波数の実測値と予測値との差をカルマンフィルタの入力値とすることで、状態ベクトル「Ｘ」の３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）の変化量を求めることができる。尚、この場合、状態ベクトル「Ｘ」の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）の変化量は「０」である。
【００４３】
その後、速度補正処理で用いる観測値「Ｚ」の測定誤差の値（以下、「速度Ｒ値」と称す。）を決定する速度Ｒ値決定処理を行い（ステップＢ１０）、決定した速度Ｒ値を設定した所定の測定誤差行列「Ｒ」を設定する（ステップＢ１１）。
【００４４】
速度Ｒ値決定処理は、ＧＰＳ衛星信号の捕捉モードや受信環境、捕捉したＧＰＳ衛星信号の信号強度や信頼度等の情報に基づいて速度Ｒ値を決定する処理であり、本実施形態における特徴的な処理の１つである。この速度Ｒ値の決定に係る処理については、詳細に後述する。
【００４５】
次いで、速度予測処理で算出された誤差共分散行列「Ｐ」の予測値と、視線方向行列「Ｈ」と、測定誤差行列「Ｒ」とを用いて、次式（４）に従ってカルマンゲイン「Ｋ」を算出する（ステップＢ１３）。
【数４】
【００４６】
そして、カルマンゲイン「Ｋ」と、観測値「Ｚ」と、視線方向行列「Ｈ」とを用いて、次式（５）に従って状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出する（ステップＢ１５）。
【数５】
【００４７】
また、カルマンゲイン「Ｋ」と、視線方向行列「Ｈ」と、誤差共分散行列「Ｐ」の予測値とを用いて、次式（６）に従って誤差共分散行列「Ｐ」を補正する（ステップＢ１７）。
【数６】
但し、「Ｉ」は単位行列である。
【００４８】
ステップＢ３〜Ｂ１７の処理を全捕捉衛星について順次行い、状態ベクトルの差分「ΔＸ」及び誤差共分散行列「Ｐ」を更新していく。そして、次式（７）に従って、速度予測処理で算出された状態ベクトル「Ｘ」の予測値に、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を加算して状態ベクトル「Ｘ」を補正することで、携帯型電話機１の速度を決定する（ステップＢ２１）。
【数７】
【００４９】
ステップＢ２１で得られた状態ベクトル「Ｘ」は、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）が、それぞれ予測値から補正されたものとなっている。これは、上述したように、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出したことによるものである。補正後の状態ベクトル「Ｘ」の３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）で表される速度が、現在の時刻の速度となる。
【００５０】
図１のＫＦ測位処理に戻って、速度補正処理を行った後、携帯型電話機１の位置を予測する位置予測処理を行う（ステップＡ５）。具体的には、次式（８）に従って、速度補正処理で得られた状態ベクトル「Ｘ」の補正値に状態遷移行列「φ」を乗算することで、状態ベクトル「Ｘ」の予測値を算出する。
【数８】
【００５１】
式（３）からわかるように、状態遷移行列「φ」のうち、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）に対応する３×３の行列部分の対角成分は、前回の時刻と現在の時刻との時刻差「ｄｔ」となっている。従って、状態ベクトル「Ｘ」の補正値に状態遷移行列「φ」を乗算した場合、その位置成分に着目すると、１時刻前の測位位置に予測移動距離が加算されることになり、携帯型電話機１の現在の予測位置が算出される。位置予測処理を行った後、予測位置を補正する位置補正処理を行う（ステップＡ７）。
【００５２】
図３は、位置補正処理の流れを示すフローチャートである。
位置補正処理の流れは速度補正処理の流れとほぼ同一であるため、異なる部分を中心に説明する。位置補正処理では、当該捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号のコード位相を取得してコード位相に関するメジャメント実測値とし（ステップＣ５）、当該ＧＰＳ衛星信号のコード位相を予測してコード位相に関するメジャメント予測値とする（ステップＣ７）。そして、このコード位相に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差を算出して、カルマンフィルタの入力値である観測値「Ｚ」とする（ステップＣ９）。
【００５３】
ここで、コード位相とは、ＧＰＳ衛星信号に変調されているＣ／Ａコードの位相のことであり、当該ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１間の距離を示す距離相当値である。観念的には、ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１との間には、Ｃ／Ａコードが連続的に並んでいると考えることができるが、ＧＰＳ衛星から携帯型電話機１までの距離がＣ／Ａコードの長さの整数倍になるとは限らない。この場合、Ｃ／Ａコードの長さの整数倍に端数部分を加えた長さがＧＰＳ衛星と携帯型電話機１間の距離になるが、この端数部分に相当する位相がコード位相である。
【００５４】
尚、コード位相は距離に換算して表すことも可能であるため、コード位相に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として位置補正処理を行うことは、捕捉衛星と携帯型電話機１間の距離（Ｃ／Ａコードの長さの整数倍に端数部分を加えた長さ）の実測値と予測値との差を観測値「Ｚ」として位置補正処理を行うことと等価である。このため、コード位相は、捕捉衛星と携帯型電話機１間の距離に相当する値といえる。
【００５５】
ＧＰＳ衛星信号のコード位相に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差をカルマンフィルタの入力値とすることで、状態ベクトル「Ｘ」の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）の変化量を求めることができる。尚、この場合、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）の変化量は「０」である。
【００５６】
その後、カルマンフィルタの入力値となる観測値「Ｚ」の測定誤差を示す行列として、所定の測定誤差行列「Ｒ」を設定する（ステップＣ１１）。具体的には、位置補正処理で用いる観測値「Ｚ」の測定誤差の値（「位置Ｒ値」と称す。）として所定値を設定した測定誤差行列「Ｒ」を設定する。
【００５７】
ステップＣ３〜Ｃ１７の処理を全捕捉衛星について順次行い、状態ベクトルの差分「ΔＸ」及び誤差共分散行列「Ｐ」を更新していく。そして、式（７）に従って、位置予測処理で算出された状態ベクトル「Ｘ」の予測値に、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を加算して状態ベクトル「Ｘ」を補正することで、携帯型電話機１の測位位置を決定する（ステップＣ２１）。
【００５８】
ステップＣ２１で得られた状態ベクトル「Ｘ」は、３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）が、それぞれ予測値から補正されたものとなっている。これは、上述したように、ＧＰＳ衛星信号のコード位相の実測値と予測値との差を観測値「Ｚ」として、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出したことによるものである。補正後の状態ベクトル「Ｘ」の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）で表される位置が、最終的に求めた現在の時刻における測位位置となる。
【００５９】
２．機能構成
図４は、携帯型電話機１の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）４０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）５０と、操作部６０と、表示部７０と、携帯電話用アンテナ８０と、携帯電話用無線通信回路部９０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１０とを備えて構成される。
【００６０】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部２０に出力する。
【００６１】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の現在位置を測位する測位部であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００６２】
ＲＦ受信回路部２１は、高周波信号（ＲＦ信号）の回路ブロックであり、ＴＣＸＯ４０により生成された発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ１０から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部３０に出力する。
【００６３】
ベースバンド処理回路部３０は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出して測位演算を行う回路部である。ベースバンド処理回路部３０は、演算制御部３１と、ＲＯＭ３５と、ＲＡＭ３７とを備えて構成される。また、演算制御部３１は、メジャメント取得演算部３２と、測位演算部３３とを備えて構成される。
【００６４】
尚、メジャメント取得演算部３２と、測位演算部３３とは、それぞれ別のＬＳＩとして製造することも、１チップとして製造することも可能である。また、本実施形態においては現在位置の測位演算そのものは測位演算部３３で実行することとして説明するが、測位演算部３３で実行する処理全てをホストＣＰＵ５０で実行することとしてもよいのは勿論である。
【００６５】
メジャメント取得演算部３２は、ＲＦ受信回路部２１から出力された受信信号（ＩＦ信号）から、ＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾を行う回路部であり、相関演算部３２１を備えて構成されている。メジャメント取得演算部３２は、捕捉・追尾したＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相等の情報を取得し、メジャメント実測値として測位演算部３３に出力する。
【００６６】
相関演算部３２１は、「第１屋内捕捉モード」と「第２屋内捕捉モード」と「屋外捕捉モード」との３種類の衛星信号捕捉モードを切り替えながら、ＧＰＳ衛星信号を捕捉する。第１屋内捕捉モード及び第２屋内捕捉モード（以下、包括的に「屋内捕捉モード」と称す。）は、携帯型電話機１が屋内に位置していることが想定される場合の捕捉モードであり、受信信号に含まれるＣ／Ａコードとレプリカコードとの相関を、例えばＦＦＴ演算を用いて算出するコヒーレント処理（相関処理）を行い、このコヒーレント処理の結果である相関値を所定秒数分（例えば「１秒分」）積算して積算相関値を算出するインコヒーレント処理（相関値積算処理）を行うことで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉する。
【００６７】
相関演算部３２１は、第１屋内捕捉モードでは、第２屋内捕捉モードに比べて積算時間を長くしてインコヒーレント処理を行う。これは、積算時間を長くすることによって、積算相関値のピークの判別を容易にするためである。
【００６８】
また、屋外捕捉モードは、携帯型電話機１が屋外に位置していることが想定される場合の捕捉モードであり、屋内捕捉モードと同様にコヒーレント処理（相関処理）を行うが、このコヒーレント処理の結果である相関値を所定秒数分（例えば「１秒分」）平均した平均相関値を算出することで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉する。
【００６９】
この衛星信号捕捉モードの切り替えは、相関演算部３２１が測位演算部３３の制御に従って行う。具体的には、測位演算部３３は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が良い場合（信号強度が一定以上の場合）や、コヒーレント処理の結果である相関値が大きい場合は、屋外捕捉モードでＧＰＳ衛星信号の捕捉を行うように制御し、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が悪い場合（信号強度が一定未満の場合）や、コヒーレント処理の結果である相関値が小さい場合は、屋内捕捉モードでＧＰＳ衛星信号の捕捉を行うように制御する。
【００７０】
本実施形態では、ＧＰＳ衛星信号の受信環境として、「弱電界環境」、「中電界環境」、「強電界環境」の３種類が存在するものとして説明する。受信環境は、例えば捕捉されたＧＰＳ衛星信号の信号強度や衛星配置の指標値であるＰＤＯＰ（Position Dilution Of Precision）値に基づいて判定することが可能であるが、その詳細については公知であるため、説明を省略する。
【００７１】
また、レプリカコードとは、擬似的に発生させた捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードの一種であるＣ／Ａコードを模擬した信号である。Ｃ／Ａコードは、１０２３チップで構成されている。
【００７２】
捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号が間違いなければ、そのＧＰＳ衛星信号に含まれるＣ／Ａコードとレプリカコードとは一致し（捕捉成功）、間違っていれば一致しない（捕捉失敗）。そのため、算出された積算相関値又は平均相関値のピークを判定することによってＧＰＳ衛星信号の捕捉が成功したか否かを判定でき、レプリカコードを次々に変更して、同じ受信信号との相関演算を行うことで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能となる。
【００７３】
また、相関演算部３２１は、上述したコヒーレント処理を、レプリカコードの発生信号の周波数と、Ｃ／Ａコードとレプリカコードとを相関演算する際の位相とを変更しつつ行っている。レプリカコードの発生信号の周波数と受信信号の周波数とが一致し、且つＣ／Ａコードとレプリカコードとの相関演算時の位相が一致した場合に、積算相関値又は平均相関値が最大となる。
【００７４】
より具体的には、捕捉対象のＧＰＳ衛星信号に応じた所定の周波数及びコード位相の範囲をサーチ範囲として設定し、このサーチ範囲内で、Ｃ／Ａコードの開始位置（コード位相）を検出するための位相方向の相関演算と、周波数を検出するための周波数方向の相関演算とを行う。サーチ範囲は、周波数についてはＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数である１．５７５４２［ＧＨｚ］を中心とする所定の周波数掃引範囲、コード位相についてはＣ／Ａコードのチップ長である１０２３チップのコード位相範囲内に定められる。
【００７５】
また、メジャメント取得演算部３２は、メジャメント実測値とは別に、当該捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号を捕捉処理した際の捕捉時諸量を、測位演算部３３に出力する。捕捉時諸量には、相関演算部３２１のインコヒーレント処理による積算時間又は相関値を平均した時間（以下、包括的に「相関時間」と称す。）と、ＧＰＳ衛星信号のメジャメント実測値を取得した時刻から現在までの経過時間（以下、「メジャメント取得基準時刻経過時間」と称す。）と、コヒーレント処理における周波数の掃引間隔（以下、「周波数掃引間隔」と称す。）と、積算相関値又は平均相関値のピークの有無（以下、「相関値ピーク有無」と称す。）と、インターポレーション処理の実施の有無（以下、「インターポレーション実施有無」と称す。）とが含まれる。
【００７６】
周波数掃引間隔が狭いほど、高い精度でＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能であるが、ＧＰＳ衛星信号の捕捉に要する時間は長くなる。相関演算部３２１は、屋外捕捉モードでは、最初は広い周波数掃引間隔（例えば「４Ｈｚ」）で相関演算を行うが、徐々に周波数掃引間隔を狭くしていき、最終的には非常に狭い周波数掃引間隔（例えば「０．２Ｈｚ」）で相関演算を行う。すなわち、最初のうちはＧＰＳ衛星信号の周波数を荒く探索するが、徐々に精細な周波数の探索に切り替えていく。
【００７７】
また、屋内捕捉モードでは、屋外捕捉モードよりも広い周波数掃引間隔で相関演算を行うが、第１屋内捕捉モードでは、第２屋内捕捉モードに比べて狭い周波数掃引間隔（例えば「２５Ｈｚ」）で相関演算を行い、第２屋内捕捉モードでは、第１屋内捕捉モードに比べて広い周波数掃引間隔（例えば「５０Ｈｚ」）で相関演算を行う。すなわち、第１屋内捕捉モードの方が、第２屋内捕捉モードに比べて周波数の探索の精度が高い。
【００７８】
図５は、積算相関値のピーク有無の判定方法を説明するための図である。図５では、横軸をコード位相ＣＰ、縦軸を積算相関値Ｐとし、ある周波数におけるコード位相と積算相関値との対応関係を模式的に示している。尚、平均相関値のピーク有無の判定も同様に行うことが可能であるため、ここでは積算相関値のピーク有無の判定方法について説明する。
【００７９】
相関演算部３２１は、相関値を積算するが、回路的（メモリ容量的）に積算可能な値に限りがあるため、この限界値を超える積算はできない。図５は、この積算限界値「Ｐθ」を超える積算を実行した場合の一例である。積算限界値「Ｐθ」を超えた部分は積算限界値「Ｐθ」となっている。この結果、最大の積算相関値（積算限界値「Ｐθ」）をとるコード位相ＣＰは複数存在することとなり、ピークの判定ができない。そこで、メジャメント取得演算部３２は、相関演算部３２１により演算された最大の積算相関値が、積算限界値「Ｐθ」に達している場合にはピーク無しと判定し、達していなければピーク有りと判定することでピークの有無を判定する。
【００８０】
また、メジャメント取得演算部３２は、メジャメント実測値や捕捉時諸量とは別に、捕捉衛星のＧＰＳ衛星信号の信頼度を評価し、評価した信頼度を測位演算部３３に出力する。具体的には、相関演算部３２１による相関演算の結果に基づいて信頼度指標ＸＰＲ（以下、単に「ＸＰＲ」と称す。）を算出し、当該ＸＰＲを５段階の評価レベルに分類する。そして、ＸＰＲと評価レベルとを対応付けた捕捉衛星信号信頼度情報を、測位演算部３３に出力する。
【００８１】
図６は、ＸＰＲの算出方法を説明するための図である。図６では、図５と同様に、横軸をコード位相ＣＰ、縦軸を積算相関値Ｐとし、ある周波数におけるコード位相と積算相関値との対応関係を模式的に示している。尚、平均相関値を用いたＸＰＲの算出も同様に行うことが可能であるため、ここでは積算相関値を用いたＸＰＲの算出方法について説明する。
【００８２】
メジャメント取得演算部３２は、相関演算部３２１の相関演算により得られた積算相関値の最大値「Ｐ1」と、当該積算相関値が最大となったコード位相ＣＰ１から±１／２チップ離れたコード位相における積算相関値のうち、値が小さい方の積算相関値「Ｐ2」とを取得する。そして、次式（９）に従ってＸＰＲを算出する。
ＸＰＲ＝（Ｐ1−Ｐ2）／Ｐ1 ・・・（９）
【００８３】
第２屋内捕捉モードでは、第１屋内捕捉モードに比べて積算時間を短くしてインコヒーレント処理を行うため、弱電界環境等においては、積算相関値Ｐが十分な大きさとならず、積算相関値のピークを判別することが困難な場合がある。そこで、第２屋内捕捉モードでは、インターポレーション処理と呼ばれる処理を行って積算相関値のピークを判定する。
【００８４】
図７、図８は、インターポレーション処理を説明するための図である。図７、図８では、横軸をコード位相ＣＰ、縦軸を積算相関値Ｐとし、図６の積算相関値のピーク近傍を拡大した図を示している。インターポレーション処理では、Ｃ／Ａコードの１チップを例えば３２等分した位相幅（１／３２チップ）間隔で相関演算を行い、その中で最大の積算相関値「Ｐ3」をとるコード位相ＣＰ３を特定する。
【００８５】
そして、コード位相ＣＰ３よりも１／３２チップ進んだコード位相ＣＰ４に対応する積算相関値「Ｐ4」と、１／３２チップ遅れたコード位相ＣＰ５に対応する積算相関値「Ｐ5」とを特定し、積算相関値「Ｐ4」と「Ｐ5」との大小関係に応じて、積算相関値のピークを判定する。
【００８６】
「Ｐ4」が「Ｐ5」よりも小さい場合（Ｐ4＜Ｐ5）を示したのが図７である。極めて微弱な信号強度下においても、狭いコード位相範囲では、積算相関値Ｐは略二等辺三角形の形状を形成する。コード位相ＣＰ３及び積算相関値「Ｐ3」で決定される点をＧ３、コード位相ＣＰ４及び積算相関値「Ｐ4」で決定される点をＧ４、コード位相ＣＰ５及び積算相関値「Ｐ5」で決定される点をＧ５、点Ｇ３と点Ｇ４とを通る直線Ｌ１の傾きを「ａ」とした場合、点Ｇ５を通る傾き「−ａ」の直線Ｌ２と直線Ｌ１との交点Ｇ０を求め、交点Ｇ０に対応する積算相関値「Ｐ0」を積算相関値のピークと判定する。
【００８７】
「Ｐ4」が「Ｐ5」よりも大きい場合（Ｐ4＞Ｐ5）を示したのが図８である。この場合は、点Ｇ３と点Ｇ５とを通る直線Ｌ２の傾きを「−ａ」とした場合、点Ｇ４を通る傾き「ａ」の直線Ｌ１とＬ２との交点Ｇ０を求め、交点Ｇ０に対応する積算相関値「Ｐ0」を積算相関値のピークと判定する。また、「Ｐ4」と「Ｐ5」とが等しい場合（Ｐ4＝Ｐ5）には、点Ｇ３に対応する積算相関値「Ｐ3」を積算相関値のピークと判定する。
【００８８】
但し、上述した１／３２チップの位相幅で行うインターポレーション処理は、ＧＰＳ衛星信号の信号強度が「−１５５ｄＢｍ」に満たない場合は、積算相関値「Ｐ3」を判別することができないために、実施することができないことが実験によって明らかになっている。そこで、本実施形態では、第２屋内捕捉モードにおいて、ＧＰＳ衛星信号の信号強度が「−１５５ｄＢｍ」以上である場合に限り、インターポレーション処理を実施して積算相関値のピークを判定するものとする。
【００８９】
測位演算部３３は、メジャメント取得演算部３２から入力したメジャメント実測値に基づいて携帯型電話機１の現在位置を測位する測位演算を行う。また、メジャメント取得演算部３２から入力した捕捉時諸量や捕捉衛星信号信頼度等の情報に基づいて、速度補正処理で用いる速度Ｒ値を決定する処理を行う。
【００９０】
図９は、ＲＯＭ３５に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ３５には、測位演算部３３により読み出され、ベースバンド処理（図１９参照）として実行されるベースバンド処理プログラム３５１と、基準速度Ｒ値設定用データ３５２と、ＸＰＲ評価用データ３５３と、ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４とが記憶されている。
【００９１】
また、ベースバンド処理プログラム３５１には、ＬＳ測位処理として実行されるＬＳ測位プログラム３５１１と、ＫＦ測位処理（図１〜図３参照）として実行されるＫＦ測位プログラム３５１２と、速度Ｒ値決定処理（図２０参照）として実行される速度Ｒ値決定プログラム３５１３とがサブルーチンとして含まれている。
【００９２】
ベースバンド処理とは、測位演算部３３が、１回目の測位ではＬＳ測位処理を行って携帯型電話機１の現在位置を測位し、２回目以降の測位ではＫＦ測位処理を行って携帯型電話機１の現在位置を測位して出力する処理である。ベースバンド処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００９３】
ＬＳ測位処理とは、測位演算部３３が、複数の捕捉衛星について最小二乗法を用いた測位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する処理である。ＬＳ測位処理については公知の処理内容であるため、詳細な説明を省略する。
【００９４】
ＫＦ測位処理とは、測位演算部３３が、複数の捕捉衛星についてカルマンフィルタを用いた測位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する処理である。ＫＦ測位処理については、図１〜図３を参照して説明した通りである。
【００９５】
速度Ｒ値決定処理とは、測位演算部３３が、メジャメント取得演算部３２から入力した捕捉時諸量や衛星信号信頼度情報、ＧＰＳ衛星信号の捕捉モードや受信環境等の情報に基づいて、速度Ｒ値を決定する処理である。速度Ｒ値決定処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００９６】
図１１は、基準速度Ｒ値設定用データ３５２のデータ構成例を示す図である。基準速度Ｒ値設定用データ３５２には、捕捉されたＧＰＳ衛星信号の信号強度が含まれる範囲を定めた信号強度３５２１と、基準速度Ｒ値３５２３とが対応付けて記憶されている。例えば、信号強度が「−１４０ｄＢｍ〜−１４２ｄＢｍ」の範囲に含まれる場合の基準速度Ｒ値は「２ｍ／ｓ」である。
【００９７】
速度Ｒ値決定処理において、測位演算部３３は、衛星信号捕捉モードが屋内捕捉モードである場合に、基準速度Ｒ値設定用データ３５２を参照し、当該捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の信号強度が含まれる範囲に対応する基準速度Ｒ値を読み出すことで、基準速度Ｒ値を設定する。
【００９８】
図１２は、ＸＰＲ評価用データ３５３のデータ構成例を示す図である、ＸＰＲ評価用データ３５３には、ＸＰＲが含まれる範囲を定めたＸＰＲ３５３１と、５段階の評価レベル３５３３とが対応付けて記憶されている。例えば、ＸＰＲが「０．３〜０．５」の範囲に含まれる場合の評価レベルは「Ｃ」である。
【００９９】
メジャメント取得演算部３２は、ＸＰＲ評価用データ３５３を参照し、式（９）に従って算出したＸＰＲが含まれる範囲に対応する評価レベルを読み出す。そして、算出したＸＰＲと読み出した評価レベルとを対応付けた捕捉衛星信号信頼度情報を、測位演算部３３に出力する。
【０１００】
図１３は、ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４のデータ構成例を示す図である。ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４には、速度Ｒ値決定処理において実行される３種類の速度Ｒ値変更処理（第１速度Ｒ値変更処理〜第３速度Ｒ値変更処理）それぞれについて、ＸＰＲ評価用データ３５３に定められている評価レベル３５３３別に、速度Ｒ値への加減算量（以下、「速度Ｒ値加減算量」と称す。）が記憶されている。
【０１０１】
第１速度Ｒ値変更処理は、衛星信号捕捉モードが屋外捕捉モードの場合における速度Ｒ値の変更処理である。第２速度Ｒ値変更処理は、衛星信号捕捉モードが第１屋内捕捉モードの場合における速度Ｒ値の変更処理である。また、第３速度Ｒ値変更処理は、衛星信号捕捉モードが第２屋内捕捉モードの場合における速度Ｒ値の変更処理である。
【０１０２】
速度Ｒ値加減算量の増減幅は、第１速度Ｒ値変更処理が最も小さくなっている。これは、屋外捕捉モードでは、相関演算を狭小な周波数掃引間隔（例えば０．２〜４［Ｈｚ］）で行うため、周波数探索の精度が高く、受信周波数に関する観測値「Ｚ」の測定誤差が最も小さくなるものと考えられるためである。
【０１０３】
また、第３速度Ｒ値変更処理における速度Ｒ値加減算量の増減幅は、第２速度Ｒ値変更処理における速度Ｒ値加減算量の増減幅に比べて大きくなっている。これは、第２屋内捕捉モードでは、第１屋内捕捉モードに比べて広い周波数掃引間隔（例えば５０［Ｈｚ］）で相関演算を行うため、周波数探索の精度が低く、受信周波数に関する観測値「Ｚ」の測定誤差が最も大きくなるものと考えられるためである。
【０１０４】
速度Ｒ値決定処理において、測位演算部３３は、第１速度Ｒ値変更処理〜第３速度Ｒ値変更処理の各速度Ｒ値変更処理それぞれにおいて、ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４を参照し、当該速度Ｒ値変更処理及び捕捉衛星信号信頼度情報に含まれる評価レベルに対応する速度Ｒ値加減算量を読み出す。そして、読み出した速度Ｒ値加減算量を速度Ｒ値に加算又は速度Ｒ値から減算することで、速度Ｒ値を変更する。
【０１０５】
図１０は、ＲＡＭ３７に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ３７には、ＫＦパラメータデータ３７１と、捕捉衛星別メジャメントデータ３７２と、捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３と、捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データ３７４と、捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータ３７５と、測位履歴データ３７６とが記憶される。
【０１０６】
ＫＦパラメータデータ３７１は、ＫＦ測位処理において用いられるカルマンフィルタの各種パラメータの値が記憶されたデータであり、ＫＦ測位処理において測位演算部３３により更新される。
【０１０７】
図１４は、捕捉衛星別メジャメントデータ３７２のデータ構成例を示す図である。捕捉衛星別メジャメントデータ３７２には、捕捉衛星３７２１と、メジャメント実測値３７２３と、メジャメント予測値３７２５とが対応付けて記憶される。捕捉衛星３７２１には、当該捕捉衛星の番号が記憶され、メジャメント実測値３７２３及びメジャメント予測値３７２５には、当該捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相の実測値及び予測値がそれぞれ記憶される。
【０１０８】
例えば、捕捉衛星「Ｓ１」についてのメジャメント実測値は、受信周波数が「ＳＦｒｅｑ１」、コード位相が「ＳＣＰ１」であり、メジャメント予測値は、受信周波数が「ＥＦｒｅｑ１」、コード位相が「ＥＣＰ１」である。ＫＦ測位処理では、測位演算部３３は、メジャメント実測値とメジャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として、速度補正処理及び位置補正処理を行う。
【０１０９】
図１５は、捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３のデータ構成例を示す図である。捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３には、捕捉衛星３７３１と、捕捉時諸量３７３３とが対応付けて記憶される。また、捕捉時諸量３７３３には、相関時間及びメジャメント取得基準時刻経過時間でなる捕捉時所用時間と、周波数掃引間隔と、相関値ピーク有無と、インターポレーション実施有無とが記憶される。
【０１１０】
当該捕捉衛星の衛星信号捕捉モードが屋外捕捉モード又は第１屋内捕捉モードである場合は、インターポレーション処理が実施されないため、インターポレーション実施有無には「−」が記憶される。また、当該捕捉衛星の衛星信号捕捉モードが第２屋内捕捉モードである場合は、インターポレーション処理が実施されたか否かに応じて「有り」又は「無し」が記憶される。
【０１１１】
例えば、捕捉衛星「Ｓ３」の相関時間は「２．０秒」、メジャメント取得基準時刻経過時間は「０秒」、周波数掃間隔は「５０Ｈｚ」、相関値ピーク有無は「無し」、インターポレーション実施有無は「無し」である。捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３は、測位演算部３３がメジャメント取得演算部３２から捕捉時諸量を入力することで更新される。
【０１１２】
図１６は、捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データ３７４のデータ構成例を示す図である。捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データ３７４には、捕捉衛星３７４１と、捕捉衛星信号信頼度情報３７４３とが対応付けて記憶される。また、捕捉衛星信号信頼度情報３７４３には、ＸＰＲと評価レベルとが記憶される。
【０１１３】
例えば、捕捉衛星「Ｓ３」のＸＰＲは「０．７８」であり、評価レベルは「Ａ」である。捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データ３７４は、測位演算部３３がメジャメント取得部３２から捕捉衛星信号信頼度情報を入力することで更新される。
【０１１４】
図１７は、捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータ３７５のデータ構成例を示す図である。捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータ３７５には、捕捉衛星３７５１と、衛星信号捕捉モード３７５３とが対応付けて記憶される。例えば、捕捉衛星「Ｓ３」の衛星信号捕捉モードは「第２屋内捕捉モード」である。捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータ３７５は、測位演算部３３により更新される。
【０１１５】
図１８は、測位履歴データ３７６のデータ構成例を示す図である。測位履歴データ３７６には、測位位置が決定された時刻３７６１と、その測位位置３７６３とが対応付けて測位された新しい順に記憶されていく。測位履歴データ３７６のうち、最も新しい時刻３７６１に対応する測位位置３７６３を「最新測位位置」と称する。例えば、図１８における最新測位位置は時刻「ｔ１」における測位位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）である。測位履歴データ３７６は、測位演算部３３により測位処理が行われることで更新される。
【０１１６】
ＴＣＸＯ４０は、所定の発振周波数で発振信号を生成する温度補償型水晶発振器であり、生成した発振信号をＲＦ受信回路部２１及びベースバンド処理回路部３０に出力する。
【０１１７】
ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサである。ホストＣＰＵ５０は、測位演算部３３から入力した最新測位位置をプロットしたナビゲーション画面を、表示部７０に表示させる。
【０１１８】
操作部６０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストＣＰＵ５０に出力する。この操作部６０の操作により、通話要求やメールの送受信要求等の各種指示入力がなされる。
【０１１９】
表示部７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ５０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部７０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
【０１２０】
携帯電話用アンテナ８０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【０１２１】
携帯電話用無線通信回路部９０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【０１２２】
ＲＯＭ１００は、ホストＣＰＵ５０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
【０１２３】
ＲＡＭ１１０は、ホストＣＰＵ５０により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【０１２４】
３．処理の流れ
図１９は、測位演算部３３によりＲＯＭ３５に記憶されているベースバンド処理プログラム３５１が読み出されて実行されることで、携帯型電話機１において実行されるベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。
【０１２５】
ベースバンド処理は、ＲＦ受信回路部２１によるＧＰＳ衛星信号の受信と併せて、測位演算部３３が、操作部６０に測位開始指示の操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理であり、各種アプリケーションの実行といった各種の処理と並行して行われる処理である。尚、携帯型電話機１の電源のＯＮ／ＯＦＦとＧＰＳの起動／停止とを連動させ、携帯型電話機１の電源投入操作を検出した場合に処理の実行を開始させることにしてもよい。原則として、測位演算は「１秒」毎に行われるものとする。
【０１２６】
また、特に説明しないが、以下のベースバンド処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ１０によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部２１によるＩＦ信号へのダウンコンバート、メジャメント取得演算部３２によるメジャメント実測値や捕捉時諸量、捕捉衛星信号信頼度情報の取得・算出等が随時行われている状態にあるものとする。
【０１２７】
先ず、測位演算部３３は、測位が１回目であるか否かを判定し（ステップＳ１）、１回目であると判定した場合は（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、ＲＯＭ３５に記憶されているＬＳ測位プログラム３５１１を読み出して実行することで、ＬＳ測位処理を行う（ステップＳ３）。
【０１２８】
ＬＳ測位処理では、測位演算部３３は、複数の捕捉衛星について最小二乗法を用いた測位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する。そして、時刻３７６１と、測位位置３７６３とを対応付けて、ＲＡＭ３７の測位履歴データ３７６に記憶させる。
【０１２９】
次いで、測位演算部３３は、カルマンフィルタの初期設定を行う（ステップＳ５）。具体的には、ＬＳ測位処理で得られた測位位置を、カルマンフィルタの状態ベクトル「Ｘ」の位置成分に設定する。また、状態ベクトル「Ｘ」の他の成分や誤差共分散行列「Ｐ」の各成分に所定値を設定して、ＲＡＭ３７のＫＦパラメータデータ３７１に記憶させる。
【０１３０】
次いで、測位演算部３３は、ＲＡＭ３７の測位履歴データ３７６に記憶されている最新測位位置をホストＣＰＵ５０に出力する（ステップＳ７）。そして、操作部６０に対してユーザによる測位終了指示がなされたか否かを判定し（ステップＳ９）、なされなかったと判定した場合は（ステップＳ９；Ｎｏ）、ステップＳ１に戻る。また、測位終了指示がなされたと判定した場合は（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、ベースバンド処理を終了する。
【０１３１】
一方、ステップＳ１において測位が２回目以降であると判定した場合は（ステップＳ１；Ｎｏ）、測位演算部３３は、ＲＯＭ３５に記憶されているＫＦ測位プログラム３５１２を読み出して実行することで、ＫＦ測位処理を行う（ステップＳ１１）。そして、測位演算部３３は、ステップＳ７へと処理を移行する。
【０１３２】
ＫＦ測位処理では、測位演算部３３は、図１〜図３のフローチャートに従って処理を実行する。この際、図２の速度補正処理のステップＢ１０において、測位演算部３３は、ＲＯＭ３５に記憶されている速度Ｒ値決定プログラム３５１３を読み出して実行することで、速度Ｒ値決定処理を行う。
【０１３３】
図２０は、速度Ｒ値決定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、測位演算部３３は、ＲＡＭ３７に記憶されている捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータ３７５を参照し、当該捕捉衛星の衛星信号捕捉モード３７５３が「屋外捕捉モード」であるか否かを判定する（ステップＴ１）。
【０１３４】
そして、「屋外捕捉モード」であると判定した場合は（ステップＴ１；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、当該捕捉衛星のＧＰＳ衛星信号の信号強度が所定の閾値強度（例えば「−１４０ｄＢｍ」）以上であるか否かを判定する（ステップＴ３）。
【０１３５】
そして、信号強度が閾値強度以上であると判定した場合は（ステップＴ３；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、速度Ｒ値に所定の高信頼度相応値（例えば「０．２５ｍ／ｓ」）を設定する（ステップＴ５）。捕捉したＧＰＳ衛星信号の信号強度が大きければ、観測値「Ｚ」の測定誤差は小さくなるものと考えられるため、速度Ｒ値に小さな値を設定することにしている。
【０１３６】
また、ステップＴ３において信号強度が閾値強度未満であると判定した場合は（ステップＴ３；Ｎｏ）、測位演算部３３は、速度Ｒ値に所定の通常信頼度相応値（例えば「１ｍ／ｓ」）を設定する（ステップＴ７）。
【０１３７】
その後、測位演算部３３は、第１速度Ｒ値変更処理を行う（ステップＴ９）。具体的には、ＲＯＭ３５に記憶されているＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４のうち、第１速度Ｒ値変更処理に対応するデータ部分を参照し、ＲＡＭ３７の捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データ３７４に記憶されている評価レベルに対応する速度Ｒ値加減算量を読み出す。そして、読み出した速度Ｒ値加減算量を速度Ｒ値に加算又は速度Ｒ値から減算することで、速度Ｒ値を変更する。
【０１３８】
次いで、測位演算部３３は、ＲＡＭ３７の捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３に記憶されている当該捕捉衛星の周波数掃引間隔が「０．８Ｈｚ」以上であるか否かを判定し（ステップＴ１１）、「０．８Ｈｚ」未満であると判定した場合は（ステップＴ１１；Ｎｏ）、ステップＴ１５へと処理を移行する。
【０１３９】
一方、ステップＴ１１において周波数掃引間隔が「０．８Ｈｚ」以上であると判定した場合は（ステップＴ１１；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、速度Ｒ値に所定の低信頼度相応値（例えば「５ｍ／ｓ」）を設定する（ステップＴ１３）。周波数掃引間隔が広ければ、観測値「Ｚ」の測定誤差は大きくなるものと考えられるため、速度Ｒ値に大きな値を設定することにしている。
【０１４０】
次いで、測位演算部３３は、受信環境が「強電界環境」であるか否かを判定し（ステップＴ１５）、強電界環境ではないと判定した場合は（ステップＴ１５；Ｎｏ）、速度Ｒ値決定処理を終了する。
【０１４１】
また、受信環境が「強電界環境」であると判定した場合は（ステップＴ１５；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、速度Ｒ値から所定値（例えば「０．５ｍ／ｓ」）を減算する（ステップＴ１７）。ＧＰＳ衛星信号の受信環境が良好であれば、観測値「Ｚ」の測定誤差は小さくなるものと考えられるためである。そして、測位演算部３３は、速度Ｒ値決定処理を終了する。
【０１４２】
一方、ステップＴ１において衛星信号捕捉モードが「屋外捕捉モード」ではないと判定した場合、すなわち「屋内捕捉モード」であると判定した場合は（ステップＴ１；Ｎｏ）、測位演算部３３は、ＲＯＭ３５に記憶されている基準速度Ｒ値設定用テーブル３５２を参照して、当該捕捉衛星のＧＰＳ衛星信号の信号強度３５２１に対応する基準速度Ｒ値３５２３を求め、速度Ｒ値の初期値として設定する（ステップＴ１９）。
【０１４３】
その後、測位演算部３３は、当該捕捉衛星の衛星信号捕捉モードを判定し（ステップＴ２１）、「第１屋内捕捉モード」であると判定した場合は（ステップＴ２１；第１屋内捕捉モード）、第２速度Ｒ値変更処理を行う（ステップＴ２３）。第２速度Ｒ値変更処理では、測位演算部３３は、ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４のうち、第２速度Ｒ値変更処理に対応するデータ部分を参照して速度Ｒ値加減算量を読み出すことで、速度Ｒ値を変更する。第２速度Ｒ値変更処理を行った後、測位演算部３３は、速度Ｒ値決定処理を終了する。
【０１４４】
また、ステップＴ２１において衛星信号捕捉モードが「第２屋内捕捉モード」であると判定した場合は（ステップＴ２１；第２屋内捕捉モード）、測位演算部３３は、第３速度Ｒ値変更処理を行う（ステップＴ２５）。第３速度Ｒ値変更処理では、測位演算部３３は、ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４のうち、第３速度Ｒ値変更処理に対応するデータ部分を参照して速度Ｒ値加減算量を読み出すことで、速度Ｒ値を変更する。
【０１４５】
次いで、測位演算部３３は、ＲＡＭ３７の捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３に記憶されている当該捕捉衛星のインターポレーション実施有無が「有り」であるか否かを判定し（ステップＴ２７）、「有り」であると判定した場合は（ステップＴ２７；Ｙｅｓ）、速度Ｒ値決定処理を終了する。
【０１４６】
一方、ステップＴ２７においてインターポレーション実施有無が「無し」であると判定した場合は（ステップＴ２７；Ｎｏ）、測位演算部３３は、速度Ｒ値に所定値（例えば「２ｍ／ｓ」）を加算する（ステップＴ２９）。インターポレーション処理が実施されていなければ、観測値「Ｚ」の測定誤差は大きくなるものと考えられるためである。そして、測位演算部３３は、速度Ｒ値決定処理を終了する。
【０１４７】
４．実験結果
図２１〜図２４は、計測条件を変えて、従来の処理で携帯型電話機１の速度を計測した場合と、本実施形態の処理で携帯型電話機１の速度を計測した場合とを対比した実験結果を示す図である。各図において、横軸は時刻、縦軸は携帯型電話機１の速度をそれぞれ示しており、各時刻における携帯型電話機１の速度をプロットした結果を示している。携帯型電話機１の速度の真値は「Ｖａ」で一定であり、計測した速度が「Ｖａ」に近いほど計測誤差が小さいことを意味する。
【０１４８】
図２１は、衛星信号捕捉モードが「屋外捕捉モード」で（図２０のステップＴ１；Ｙｅｓ）、ＧＰＳ衛星信号の信号強度が閾値強度以上である場合（図２０のステップＴ３；Ｙｅｓ）の計測条件下で実験を行った結果を示す図である。従来の処理では、速度が真値「Ｖａ」から大きく外れている時刻が存在するが、本実施形態の処理では、全ての時刻において速度が真値「Ｖａ」とほぼ重なっている。
【０１４９】
図２２は、衛星信号捕捉モードが「屋外捕捉モード」で（図２０のステップＴ１；Ｙｅｓ）、ＧＰＳ衛星信号の信号強度が閾値強度未満である場合（図２０のステップＴ３；Ｎｏ）の計測条件下で実験を行った結果を示す図である。従来の処理では、速度が真値「Ｖａ」を中心として大きく揺らいでいるが、本実施形態の処理では、揺らぎが小さく、ほぼ全ての時刻において速度が真値「Ｖａ」に近い値となっている。
【０１５０】
図２３は、衛星信号捕捉モードが「第１屋内捕捉モード」である場合（図２０のステップＴ２１；第１屋内捕捉モード）の計測条件下で実験を行った結果を示す図である。従来の処理及び本実施形態の処理の何れについても、速度が真値「Ｖａ」を中心として大きく揺らいでいるが、本実施形態の処理の方が揺らぎが小さくなっていることがわかる。
【０１５１】
図２４は、衛星信号捕捉モードが「第２屋内捕捉モード」である場合（図２０のステップＴ２１；第２屋内捕捉モード）の計測条件下で実験を行った結果を示す図である。この場合も、従来の処理及び本実施形態の処理共に、速度が真値「Ｖａ」を中心として揺らいでいるが、本実施形態の処理の方が揺らぎが小さくなっている。
【０１５２】
５．作用効果
本実施形態によれば、第１屋内捕捉モード、第２屋内捕捉モード及び屋外捕捉モードの３つの予め規定された捕捉モードのうち、選択的に決定された捕捉モードでＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を捕捉する捕捉処理が実行されて、携帯型電話機１の位置及び速度を成分とする状態ベクトル「Ｘ」を予測する予測処理が実行される。また、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として状態ベクトル「Ｘ」の速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として状態ベクトル「Ｘ」の位置成分を補正する位置補正処理とが実行される。そして、速度補正処理では、捕捉したＧＰＳ衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる速度Ｒ値の初期値を設定する設定方法が、捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定される。
【０１５３】
衛星信号の捕捉処理時の捕捉モードに応じて、速度補正処理で用いる速度Ｒ値の初期値を設定する設定方法を切り替えることで、より適切な測定誤差を設定することが可能となり、ひいては、速度の計測精度を向上させることが可能となる。
【０１５４】
６．変形例
６−１．電子機器
本発明は、測位装置を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例えば、ノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション装置等についても同様に適用可能である。
【０１５５】
６−２．衛星測位システム
上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムであってもよい。
【０１５６】
６−３．処理の分化
測位演算部３３が実行する処理の一部又は全部を、ホストＣＰＵ５０が実行することにしてもよい。例えば、ホストＣＰＵ５０が速度Ｒ値決定処理を行い、決定された速度Ｒ値を用いて、測位演算部３３が測位処理を行うようにする。また、ＬＳ測位処理及びＫＦ測位処理も含めて、測位演算部３３が実行する処理全てをホストＣＰＵ５０が実行することにしてもよい。
【０１５７】
６−４．評価レベルの決定
上述した実施形態では、ＸＰＲの算出及び評価レベルの決定をメジャメント取得演算部３２が行うものとして説明したが、メジャメント取得演算部３２が算出したＸＰＲに基づいて、測位演算部３３が評価レベルを決定することにしてもよい。
【０１５８】
６−５．捕捉衛星信号の信頼度に基づく速度Ｒ値の変更
上述した実施形態では、ＸＰＲから決定した評価レベルに基づいて速度Ｒ値を変更するものとして説明したが、評価レベルを用いずに、ＸＰＲに基づいて直接速度Ｒ値を変更することにしてもよい。この場合は、ＸＰＲと速度Ｒ値加減算量との対応関係を定めたＸＰＲ対応速度Ｒ値変更用データをＲＯＭ３５に格納しておき、当該ＸＰＲ対応速度Ｒ値変更用データから読み出した速度Ｒ値加減算量を速度Ｒ値に加算又は速度Ｒ値から減算することで、速度Ｒ値を変更するようにする。
【０１５９】
６−６．捕捉時所用時間に基づく速度Ｒ値の変更
捕捉時諸量に含まれる捕捉時所用時間（＝相関時間＋メジャメント取得基準時刻経過時間）に基づいて速度Ｒ値を変更することにしてもよい。この場合は、捕捉時所用時間と速度Ｒ値加減算量とを対応付けた捕捉時所用時間対応速度Ｒ値変更用データをＲＯＭ３５に格納しておき、当該捕捉時所用時間対応速度Ｒ値変更用データから読み出した速度Ｒ値加減算量を速度Ｒ値に加算又は速度Ｒ値から減算することで、速度Ｒ値を変更するようにする。
【０１６０】
この場合、捕捉時所用時間が長いほど、観測値「Ｚ」の測定誤差は大きくなるものと考えられる。従って、捕捉時所用時間対応速度Ｒ値変更用データには、捕捉時所用時間が長いほど速度Ｒ値の加算量が大きく、捕捉時所用時間が短いほど速度Ｒ値の減算量が大きくなるように、捕捉時所用時間と速度Ｒ値加減算量との対応関係を定めておけばよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】ＫＦ測位処理の流れを示すフローチャート。
【図２】速度補正処理の流れを示すフローチャート。
【図３】位置補正処理の流れを示すフローチャート。
【図４】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図５】積算相関値のピーク有無の判定方法の説明図。
【図６】ＸＰＲの算出方法の説明図。
【図７】インターポレーション処理の説明図。
【図８】インターポレーション処理の説明図。
【図９】ＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図１０】ＲＡＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図１１】基準速度Ｒ値設定用データのデータ構成例を示す図。
【図１２】ＸＰＲ評価用データのデータ構成例を示す図。
【図１３】ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データのデータ構成例を示す図。
【図１４】捕捉衛星別メジャメントデータのデータ構成例を示す図。
【図１５】捕捉衛星別捕捉時諸量データのデータ構成例を示す図。
【図１６】捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データのデータ構成例を示す図。
【図１７】捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータのデータ構成例を示す図。
【図１８】測位履歴データのデータ構成例を示す図。
【図１９】ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。
【図２０】速度Ｒ値決定処理の流れを示すフローチャート。
【図２１】実験結果の一例を示す図。
【図２２】実験結果の一例を示す図。
【図２３】実験結果の一例を示す図。
【図２４】実験結果の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１６２】
１ 携帯型電話機 、 １０ ＧＰＳアンテナ、 ２０ ＧＰＳ受信部、
２１ ＲＦ受信回路部、 ３０ ベースバンド処理回路部、 ３１ 演算制御部、
３２ メジャメント取得演算部、 ３３ 測位演算部、 ３５ ＲＯＭ、
３７ ＲＡＭ、 ４０ ＴＣＸＯ、 ５０ ホストＣＰＵ、 ６０ 操作部、
７０ 表示部、 ８０ 携帯電話用アンテナ、 ９０ 携帯電話用無線通信回路部、
１００ ＲＯＭ、 １１０ ＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位方法、プログラム、測位装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位装置に利用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパラメータの値を、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【０００３】
しかし、測位用衛星からの衛星信号を用いた測位では、いわゆるマルチパスによる影響等、種々の誤差要因が存在しており、測位誤差の発生を回避することが困難であるため、測位誤差を低減させるための様々な技術が考案されている。その一例として、特許文献１には、カルマンフィルタを用いた測位処理に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３３７１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カルマンフィルタは、測定誤差を含む観測値を利用して、時々刻々と変化する状態量を推定する確率理論に基づく推定方法である。カルマンフィルタを用いた測位処理では、例えばＧＰＳ衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として測位装置の速度を補正する速度補正処理と、ＧＰＳ衛星と測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として測位装置の位置を補正する位置補正処理との２段階の処理を行って、測位装置の現在位置を測位する。
【０００５】
しかし、速度補正処理で用いる観測値に含まれる測定誤差が真値から大きく外れている場合には、測位装置の速度が正しく補正されず、速度の計測精度が著しく低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための第１の発明は、現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、屋内捕捉モードと屋外捕捉モードとの少なくとも２つの予め規定された捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理は、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法を、前記捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定することを含む測位方法である。
【０００８】
また、第８の発明として、現在位置の測位を行う測位装置であって、屋内捕捉モードと屋外捕捉モードとの少なくとも２つの予め規定された捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理において、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法を、前記捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定することを実行する測位装置を構成してもよい。
【０００９】
この第１の発明等によれば、屋内捕捉モードと屋外捕捉モードとの少なくとも２つの予め規定された捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理が実行されて、測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理が実行される。また、速度補正処理と位置補正処理とが実行されるが、速度補正処理では、当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法が、捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定される。
【００１０】
衛星信号の捕捉処理時の捕捉モードに応じて、測定誤差の初期値を設定する設定方法を切り替えることで、より適切な測定誤差を設定することが可能となり、ひいては、速度の計測精度を向上させることが可能となる。
【００１１】
第２の発明は、現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、予め規定された複数種類の捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理は、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、前記初期値が設定された測定誤差を、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて変更することと、を含む測位方法である。
【００１２】
また、第９の発明として、現在位置の測位を行う測位装置であって、予め規定された複数種類の捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理において、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、前記初期値が設定された測定誤差を、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて変更することと、を実行する測位装置を構成してもよい。
【００１３】
この第２の発明等によれば、予め規定された複数種類の捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理が実行されて、測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理が実行される。また、速度補正処理と位置補正処理とが実行されるが、速度補正処理では、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値が設定される。そして、初期値が設定された測定誤差が、当該捕捉衛星からの衛星信号を捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて変更される。
【００１４】
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて捕捉衛星についての速度補正処理で用いる測定誤差の大凡の値を予想して初期値とした上で、当該捕捉衛星からの衛星信号を捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて測定誤差を変更することで、より適切な測定誤差を設定することが可能となり、ひいては、速度の計測精度を向上させることが可能となる。
【００１５】
また、第３の発明として、第２の発明の測位方法における前記捕捉モードには、少なくとも周波数掃引間隔が異なる２種類の捕捉モードが含まれ、前記測定誤差を変更することは、前記周波数掃引間隔が大きいモードである程、変更量が大きくなるように前記測定誤差を変更することを少なくとも含む測位方法を構成してもよい。
【００１６】
この第３の発明によれば、捕捉モードには、少なくとも周波数掃引間隔が異なる２種類の捕捉モードが含まれ、周波数掃引間隔が大きいモードである程、変更量が大きくなるように測定誤差が変更される。周波数掃引間隔が大きいモードで衛星信号を捕捉処理した場合には、速度補正処理で用いる測定誤差は大きくなるものと考えられる。従って、周波数掃引間隔が大きい程、測定誤差に対する加算量を大きくすれば好適である。
【００１７】
第４の発明は、現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理は、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての前記速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、前記捕捉処理で実行された相関処理の相関値に基づいて、捕捉衛星信号の信頼度を評価することと、前記初期値が設定された測定誤差を、前記評価された当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の信頼度に基づいて変更することと、を含む測位方法である。
【００１８】
また、第１０の発明として、現在位置の測位を行う測位装置であって、測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、前記速度補正処理において、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての前記速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、前記捕捉処理で実行された相関処理の相関値に基づいて、捕捉衛星信号の信頼度を評価することと、前記初期値が設定された測定誤差を、前記評価された当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の信頼度に基づいて変更することと、を実行する測位装置を構成してもよい。
【００１９】
この第４の発明等によれば、測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理が実行されて、測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理が実行される。また、速度補正処理と位置補正処理とが実行されるが、速度補正処理では、捕捉衛星信号の信号強度に基づいて速度補正処理で用いる測定誤差の初期値が設定される。そして、捕捉処理で実行された相関処理の相関値に基づいて、捕捉衛星信号の信頼度が評価され、初期値が設定された測定誤差が、評価された当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の信頼度に基づいて変更される。
【００２０】
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて、捕捉衛星についての速度補正処理で用いる測定誤差の大凡の値を予測して初期値とした上で、捕捉衛星信号の信頼度に基づいて測定誤差を変更する。このため、より適切な測定誤差を設定することが可能となり、ひいては、速度の計測精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
また、第５の発明として、第２〜第４の何れかの発明の測位方法であって、前記測定誤差を変更することは、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉時諸量に基づいて変更することを少なくとも含む測位方法を構成してもよい。
【００２２】
この第５の発明によれば、当該捕捉衛星からの衛星信号を捕捉処理した際の捕捉時諸量に基づいて、測定誤差が変更される。
【００２３】
また、第６の発明として、第４の発明の測位方法であって、前記測定誤差を変更することは、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の周波数掃引間隔が所定の場合に変更することを少なくとも含む測位方法を構成してもよい。
【００２４】
この第６の発明によれば、当該捕捉衛星からの衛星信号を捕捉処理した際の周波数掃引間隔が所定の場合に、測定誤差が変更される。
【００２５】
また、第７の発明として、第１〜第６の何れの発明の測位方法を、測位装置に内蔵されたコンピュータに実行させるためのプログラムを構成してもよいし、さらには、第１１の発明として、第８〜第１０の何れかの発明の測位装置を備えた電子機器を構成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。尚、以下では、測位装置を備えた電子機器として携帯型電話機を例に挙げ、測位システムとしてＧＰＳを用いた場合について説明するが、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではない。
【００２７】
１．原理
携帯型電話機１は、測位用衛星であるＧＰＳ衛星から発信（送出）されている測位用信号としてのＧＰＳ衛星信号を受信し、受信したＧＰＳ衛星信号に重畳されているＧＰＳ衛星の軌道情報（エフェメリスデータやアルマナックデータ）等の航法メッセージに基づいて、ＧＰＳ衛星の位置、移動方向、速度等の衛星情報を算出する。ＧＰＳ衛星信号は、Ｃ／Ａ（Coarse and Acquisition）コードと呼ばれるスペクトラム拡散変調された信号であり、１．５７５４２［ＧＨｚ］を搬送波周波数とするＬ１帯の搬送波に重畳されている。
【００２８】
尚、ＧＰＳ衛星は、６つの周回軌道面それぞれに４機ずつ配置され、原則、地球上のどこからでも常時４機以上の衛星が幾何学的配置のもとで観測できるように運用されている。以下では、捕捉したＧＰＳ衛星信号を発信したＧＰＳ衛星を、他のＧＰＳ衛星と区別するために「捕捉衛星」と称する。
【００２９】
また、携帯型電話機１は、内蔵している水晶時計により特定されるＧＰＳ衛星信号の受信時刻と、当該受信したＧＰＳ衛星信号のＧＰＳ衛星からの送信時刻との差に基づいて、捕捉衛星から自機までの電波伝搬時間を計算する。そして、計算した電波伝搬時間に光速度を乗算することで、捕捉衛星から自機までの距離（疑似距離）を計算する。
【００３０】
携帯型電話機１は、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパラメータの値を、複数の捕捉衛星の衛星情報や各捕捉衛星から自機までの距離（擬似距離）等の情報に基づいて算出する測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【００３１】
本実施形態では、携帯型電話機１は、ＧＰＳ起動後の１回目の測位では最小二乗法を用いた測位処理（以下、「ＬＳ（Least Square）測位処理」と称す。）を行い、２回目以降の測位ではカルマンフィルタを用いた測位処理（以下、「ＫＦ（Kalman Filter）測位処理」と称す。）を行って現在位置を測位する。ＬＳ測位処理は周知の処理であるため説明を省略し、ここでは本実施形態におけるＫＦ測位処理について詳細に説明する。
【００３２】
カルマンフィルタは、誤差を含む観測値を利用して、時々刻々と変化する状態量を推定する確率理論に基づく推定方法である。本実施形態では、携帯型電話機１の状態を状態ベクトル「Ｘ」で表し、状態ベクトル「Ｘ」と真値との誤差の共分散を誤差共分散行列「Ｐ」で表す。
【００３３】
状態ベクトル「Ｘ」は、携帯型電話機１の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）、クロックバイアス（ｂ）、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）を成分とする８次元のベクトルである。また、誤差共分散行列「Ｐ」は、状態ベクトル「Ｘ」の各成分の誤差の共分散を示す８×８の行列である。
【００３４】
ＫＦ測位処理では、状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」の予測処理（Prediction）及び補正処理（Correction）を行う。以下説明においては、この計算処理上の時間経過（計算処理上の所定時間間隔）を表す単位を「１時刻」と称し、時刻１つ１つを進めながら、各時刻毎に携帯型電話機１の現在位置を測位する。
【００３５】
図１は、本実施形態におけるＫＦ測位処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、携帯型電話機１の速度を予測する速度予測処理を行う（ステップＡ１）。具体的には、式（１）及び式（２）に従って、現在の状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」の予測値を算出する。
【数１】
【数２】
【００３６】
ここで、各式における下付きの添え字「ｔ」は時刻を示しており、上付きの添え字「−」は予測値、「＋」は補正値、「Ｔ」は転置行列をそれぞれ示している。また、「φ」は、状態遷移行列と呼ばれる８×８の行列であり、「Ｑ」は、プロセスノイズと呼ばれる８×８の行列である。状態遷移行列「φ」及びプロセスノイズ「Ｑ」の行と列の並びは、状態ベクトル「Ｘ」の８次元の成分（ｘ，ｙ，ｚ，ｂ，ｕ，ｖ，ｗ，ｄ）にそれぞれ対応している。
【００３７】
本実施形態では、次式（３）で表される状態遷移行列「φ」を用いて計算を行う。
【数３】
但し、「ｄｔ」は、前回のＫＦ測位処理時の時刻と現在（今回）の時刻との時刻差である。
【００３８】
式（１）からわかるように、速度予測処理では、１時刻前の状態ベクトル「Ｘ」の補正値を現在の状態ベクトル「Ｘ」の予測値とする。すなわち、携帯型電話機１の現在の速度が、１時刻前に求められた速度と同一であると予測する。速度予測処理を行った後、予測速度を補正する速度補正処理を行う（ステップＡ３）。
【００３９】
図２は、速度補正処理の流れを示すフローチャートである。
速度補正処理では、各捕捉衛星について、ループＡの処理を繰り返し実行する（ステップＢ１〜Ｂ１９）。ループＡでは、先ず当該捕捉衛星の位置、移動方向及び速度の情報（衛星情報）と、状態ベクトル「Ｘ」の予測値から得られる携帯型電話機１の位置、移動方向及び速度の情報（以下、包括的に「自機情報」と称す。）とに基づいて、携帯型電話機１から当該捕捉衛星への視線方向を示す視線方向行列「Ｈ」を算出する（ステップＢ３）。
【００４０】
次いで、当該捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信した受信周波数を取得して、受信周波数に関する実測値（以下、受信したＧＰＳ衛星信号に関する実測値のことを「メジャメント実測値」と称す。）とする（ステップＢ５）。ＧＰＳ衛星信号の周波数は、１．５７５４２［ＧＨｚ］に規定されているが、ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１との相対的な移動方向・移動速度の変化に応じて携帯型電話機１での受信周波数が変化する。この周波数偏移がいわゆるドップラー周波数であり、受信周波数はドップラー周波数による偏移後の周波数である。
【００４１】
また、当該捕捉衛星の衛星情報と自機情報とに基づいて、当該ＧＰＳ衛星信号の受信周波数を予測して、受信周波数に関する予測値（以下、メジャメント実測値を予測した値のことを「メジャメント予測値」と称す。）とする（ステップＢ７）。そして、受信周波数に関して、ステップＢ５で取得したメジャメント実測値と、ステップＢ７で算出したメジャメント予測値との差を算出して、当該捕捉衛星の観測値「Ｚ」とする（ステップＢ９）。
【００４２】
ＧＰＳ衛星信号の受信周波数の実測値と予測値との差をカルマンフィルタの入力値とすることで、状態ベクトル「Ｘ」の３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）の変化量を求めることができる。尚、この場合、状態ベクトル「Ｘ」の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）の変化量は「０」である。
【００４３】
その後、速度補正処理で用いる観測値「Ｚ」の測定誤差の値（以下、「速度Ｒ値」と称す。）を決定する速度Ｒ値決定処理を行い（ステップＢ１０）、決定した速度Ｒ値を設定した所定の測定誤差行列「Ｒ」を設定する（ステップＢ１１）。
【００４４】
速度Ｒ値決定処理は、ＧＰＳ衛星信号の捕捉モードや受信環境、捕捉したＧＰＳ衛星信号の信号強度や信頼度等の情報に基づいて速度Ｒ値を決定する処理であり、本実施形態における特徴的な処理の１つである。この速度Ｒ値の決定に係る処理については、詳細に後述する。
【００４５】
次いで、速度予測処理で算出された誤差共分散行列「Ｐ」の予測値と、視線方向行列「Ｈ」と、測定誤差行列「Ｒ」とを用いて、次式（４）に従ってカルマンゲイン「Ｋ」を算出する（ステップＢ１３）。
【数４】
【００４６】
そして、カルマンゲイン「Ｋ」と、観測値「Ｚ」と、視線方向行列「Ｈ」とを用いて、次式（５）に従って状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出する（ステップＢ１５）。
【数５】
【００４７】
また、カルマンゲイン「Ｋ」と、視線方向行列「Ｈ」と、誤差共分散行列「Ｐ」の予測値とを用いて、次式（６）に従って誤差共分散行列「Ｐ」を補正する（ステップＢ１７）。
【数６】
但し、「Ｉ」は単位行列である。
【００４８】
ステップＢ３〜Ｂ１７の処理を全捕捉衛星について順次行い、状態ベクトルの差分「ΔＸ」及び誤差共分散行列「Ｐ」を更新していく。そして、次式（７）に従って、速度予測処理で算出された状態ベクトル「Ｘ」の予測値に、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を加算して状態ベクトル「Ｘ」を補正することで、携帯型電話機１の速度を決定する（ステップＢ２１）。
【数７】
【００４９】
ステップＢ２１で得られた状態ベクトル「Ｘ」は、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）が、それぞれ予測値から補正されたものとなっている。これは、上述したように、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出したことによるものである。補正後の状態ベクトル「Ｘ」の３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）で表される速度が、現在の時刻の速度となる。
【００５０】
図１のＫＦ測位処理に戻って、速度補正処理を行った後、携帯型電話機１の位置を予測する位置予測処理を行う（ステップＡ５）。具体的には、次式（８）に従って、速度補正処理で得られた状態ベクトル「Ｘ」の補正値に状態遷移行列「φ」を乗算することで、状態ベクトル「Ｘ」の予測値を算出する。
【数８】
【００５１】
式（３）からわかるように、状態遷移行列「φ」のうち、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）に対応する３×３の行列部分の対角成分は、前回の時刻と現在の時刻との時刻差「ｄｔ」となっている。従って、状態ベクトル「Ｘ」の補正値に状態遷移行列「φ」を乗算した場合、その位置成分に着目すると、１時刻前の測位位置に予測移動距離が加算されることになり、携帯型電話機１の現在の予測位置が算出される。位置予測処理を行った後、予測位置を補正する位置補正処理を行う（ステップＡ７）。
【００５２】
図３は、位置補正処理の流れを示すフローチャートである。
位置補正処理の流れは速度補正処理の流れとほぼ同一であるため、異なる部分を中心に説明する。位置補正処理では、当該捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号のコード位相を取得してコード位相に関するメジャメント実測値とし（ステップＣ５）、当該ＧＰＳ衛星信号のコード位相を予測してコード位相に関するメジャメント予測値とする（ステップＣ７）。そして、このコード位相に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差を算出して、カルマンフィルタの入力値である観測値「Ｚ」とする（ステップＣ９）。
【００５３】
ここで、コード位相とは、ＧＰＳ衛星信号に変調されているＣ／Ａコードの位相のことであり、当該ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１間の距離を示す距離相当値である。観念的には、ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１との間には、Ｃ／Ａコードが連続的に並んでいると考えることができるが、ＧＰＳ衛星から携帯型電話機１までの距離がＣ／Ａコードの長さの整数倍になるとは限らない。この場合、Ｃ／Ａコードの長さの整数倍に端数部分を加えた長さがＧＰＳ衛星と携帯型電話機１間の距離になるが、この端数部分に相当する位相がコード位相である。
【００５４】
尚、コード位相は距離に換算して表すことも可能であるため、コード位相に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として位置補正処理を行うことは、捕捉衛星と携帯型電話機１間の距離（Ｃ／Ａコードの長さの整数倍に端数部分を加えた長さ）の実測値と予測値との差を観測値「Ｚ」として位置補正処理を行うことと等価である。このため、コード位相は、捕捉衛星と携帯型電話機１間の距離に相当する値といえる。
【００５５】
ＧＰＳ衛星信号のコード位相に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差をカルマンフィルタの入力値とすることで、状態ベクトル「Ｘ」の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）の変化量を求めることができる。尚、この場合、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）の変化量は「０」である。
【００５６】
その後、カルマンフィルタの入力値となる観測値「Ｚ」の測定誤差を示す行列として、所定の測定誤差行列「Ｒ」を設定する（ステップＣ１１）。具体的には、位置補正処理で用いる観測値「Ｚ」の測定誤差の値（「位置Ｒ値」と称す。）として所定値を設定した測定誤差行列「Ｒ」を設定する。
【００５７】
ステップＣ３〜Ｃ１７の処理を全捕捉衛星について順次行い、状態ベクトルの差分「ΔＸ」及び誤差共分散行列「Ｐ」を更新していく。そして、式（７）に従って、位置予測処理で算出された状態ベクトル「Ｘ」の予測値に、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を加算して状態ベクトル「Ｘ」を補正することで、携帯型電話機１の測位位置を決定する（ステップＣ２１）。
【００５８】
ステップＣ２１で得られた状態ベクトル「Ｘ」は、３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）が、それぞれ予測値から補正されたものとなっている。これは、上述したように、ＧＰＳ衛星信号のコード位相の実測値と予測値との差を観測値「Ｚ」として、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出したことによるものである。補正後の状態ベクトル「Ｘ」の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）で表される位置が、最終的に求めた現在の時刻における測位位置となる。
【００５９】
２．機能構成
図４は、携帯型電話機１の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）４０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）５０と、操作部６０と、表示部７０と、携帯電話用アンテナ８０と、携帯電話用無線通信回路部９０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１０とを備えて構成される。
【００６０】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部２０に出力する。
【００６１】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の現在位置を測位する測位部であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部３０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００６２】
ＲＦ受信回路部２１は、高周波信号（ＲＦ信号）の回路ブロックであり、ＴＣＸＯ４０により生成された発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ１０から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部３０に出力する。
【００６３】
ベースバンド処理回路部３０は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出して測位演算を行う回路部である。ベースバンド処理回路部３０は、演算制御部３１と、ＲＯＭ３５と、ＲＡＭ３７とを備えて構成される。また、演算制御部３１は、メジャメント取得演算部３２と、測位演算部３３とを備えて構成される。
【００６４】
尚、メジャメント取得演算部３２と、測位演算部３３とは、それぞれ別のＬＳＩとして製造することも、１チップとして製造することも可能である。また、本実施形態においては現在位置の測位演算そのものは測位演算部３３で実行することとして説明するが、測位演算部３３で実行する処理全てをホストＣＰＵ５０で実行することとしてもよいのは勿論である。
【００６５】
メジャメント取得演算部３２は、ＲＦ受信回路部２１から出力された受信信号（ＩＦ信号）から、ＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾を行う回路部であり、相関演算部３２１を備えて構成されている。メジャメント取得演算部３２は、捕捉・追尾したＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相等の情報を取得し、メジャメント実測値として測位演算部３３に出力する。
【００６６】
相関演算部３２１は、「第１屋内捕捉モード」と「第２屋内捕捉モード」と「屋外捕捉モード」との３種類の衛星信号捕捉モードを切り替えながら、ＧＰＳ衛星信号を捕捉する。第１屋内捕捉モード及び第２屋内捕捉モード（以下、包括的に「屋内捕捉モード」と称す。）は、携帯型電話機１が屋内に位置していることが想定される場合の捕捉モードであり、受信信号に含まれるＣ／Ａコードとレプリカコードとの相関を、例えばＦＦＴ演算を用いて算出するコヒーレント処理（相関処理）を行い、このコヒーレント処理の結果である相関値を所定秒数分（例えば「１秒分」）積算して積算相関値を算出するインコヒーレント処理（相関値積算処理）を行うことで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉する。
【００６７】
相関演算部３２１は、第１屋内捕捉モードでは、第２屋内捕捉モードに比べて積算時間を長くしてインコヒーレント処理を行う。これは、積算時間を長くすることによって、積算相関値のピークの判別を容易にするためである。
【００６８】
また、屋外捕捉モードは、携帯型電話機１が屋外に位置していることが想定される場合の捕捉モードであり、屋内捕捉モードと同様にコヒーレント処理（相関処理）を行うが、このコヒーレント処理の結果である相関値を所定秒数分（例えば「１秒分」）平均した平均相関値を算出することで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉する。
【００６９】
この衛星信号捕捉モードの切り替えは、相関演算部３２１が測位演算部３３の制御に従って行う。具体的には、測位演算部３３は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が良い場合（信号強度が一定以上の場合）や、コヒーレント処理の結果である相関値が大きい場合は、屋外捕捉モードでＧＰＳ衛星信号の捕捉を行うように制御し、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が悪い場合（信号強度が一定未満の場合）や、コヒーレント処理の結果である相関値が小さい場合は、屋内捕捉モードでＧＰＳ衛星信号の捕捉を行うように制御する。
【００７０】
本実施形態では、ＧＰＳ衛星信号の受信環境として、「弱電界環境」、「中電界環境」、「強電界環境」の３種類が存在するものとして説明する。受信環境は、例えば捕捉されたＧＰＳ衛星信号の信号強度や衛星配置の指標値であるＰＤＯＰ（Position Dilution Of Precision）値に基づいて判定することが可能であるが、その詳細については公知であるため、説明を省略する。
【００７１】
また、レプリカコードとは、擬似的に発生させた捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードの一種であるＣ／Ａコードを模擬した信号である。Ｃ／Ａコードは、１０２３チップで構成されている。
【００７２】
捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号が間違いなければ、そのＧＰＳ衛星信号に含まれるＣ／Ａコードとレプリカコードとは一致し（捕捉成功）、間違っていれば一致しない（捕捉失敗）。そのため、算出された積算相関値又は平均相関値のピークを判定することによってＧＰＳ衛星信号の捕捉が成功したか否かを判定でき、レプリカコードを次々に変更して、同じ受信信号との相関演算を行うことで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能となる。
【００７３】
また、相関演算部３２１は、上述したコヒーレント処理を、レプリカコードの発生信号の周波数と、Ｃ／Ａコードとレプリカコードとを相関演算する際の位相とを変更しつつ行っている。レプリカコードの発生信号の周波数と受信信号の周波数とが一致し、且つＣ／Ａコードとレプリカコードとの相関演算時の位相が一致した場合に、積算相関値又は平均相関値が最大となる。
【００７４】
より具体的には、捕捉対象のＧＰＳ衛星信号に応じた所定の周波数及びコード位相の範囲をサーチ範囲として設定し、このサーチ範囲内で、Ｃ／Ａコードの開始位置（コード位相）を検出するための位相方向の相関演算と、周波数を検出するための周波数方向の相関演算とを行う。サーチ範囲は、周波数についてはＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数である１．５７５４２［ＧＨｚ］を中心とする所定の周波数掃引範囲、コード位相についてはＣ／Ａコードのチップ長である１０２３チップのコード位相範囲内に定められる。
【００７５】
また、メジャメント取得演算部３２は、メジャメント実測値とは別に、当該捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号を捕捉処理した際の捕捉時諸量を、測位演算部３３に出力する。捕捉時諸量には、相関演算部３２１のインコヒーレント処理による積算時間又は相関値を平均した時間（以下、包括的に「相関時間」と称す。）と、ＧＰＳ衛星信号のメジャメント実測値を取得した時刻から現在までの経過時間（以下、「メジャメント取得基準時刻経過時間」と称す。）と、コヒーレント処理における周波数の掃引間隔（以下、「周波数掃引間隔」と称す。）と、積算相関値又は平均相関値のピークの有無（以下、「相関値ピーク有無」と称す。）と、インターポレーション処理の実施の有無（以下、「インターポレーション実施有無」と称す。）とが含まれる。
【００７６】
周波数掃引間隔が狭いほど、高い精度でＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能であるが、ＧＰＳ衛星信号の捕捉に要する時間は長くなる。相関演算部３２１は、屋外捕捉モードでは、最初は広い周波数掃引間隔（例えば「４Ｈｚ」）で相関演算を行うが、徐々に周波数掃引間隔を狭くしていき、最終的には非常に狭い周波数掃引間隔（例えば「０．２Ｈｚ」）で相関演算を行う。すなわち、最初のうちはＧＰＳ衛星信号の周波数を荒く探索するが、徐々に精細な周波数の探索に切り替えていく。
【００７７】
また、屋内捕捉モードでは、屋外捕捉モードよりも広い周波数掃引間隔で相関演算を行うが、第１屋内捕捉モードでは、第２屋内捕捉モードに比べて狭い周波数掃引間隔（例えば「２５Ｈｚ」）で相関演算を行い、第２屋内捕捉モードでは、第１屋内捕捉モードに比べて広い周波数掃引間隔（例えば「５０Ｈｚ」）で相関演算を行う。すなわち、第１屋内捕捉モードの方が、第２屋内捕捉モードに比べて周波数の探索の精度が高い。
【００７８】
図５は、積算相関値のピーク有無の判定方法を説明するための図である。図５では、横軸をコード位相ＣＰ、縦軸を積算相関値Ｐとし、ある周波数におけるコード位相と積算相関値との対応関係を模式的に示している。尚、平均相関値のピーク有無の判定も同様に行うことが可能であるため、ここでは積算相関値のピーク有無の判定方法について説明する。
【００７９】
相関演算部３２１は、相関値を積算するが、回路的（メモリ容量的）に積算可能な値に限りがあるため、この限界値を超える積算はできない。図５は、この積算限界値「Ｐθ」を超える積算を実行した場合の一例である。積算限界値「Ｐθ」を超えた部分は積算限界値「Ｐθ」となっている。この結果、最大の積算相関値（積算限界値「Ｐθ」）をとるコード位相ＣＰは複数存在することとなり、ピークの判定ができない。そこで、メジャメント取得演算部３２は、相関演算部３２１により演算された最大の積算相関値が、積算限界値「Ｐθ」に達している場合にはピーク無しと判定し、達していなければピーク有りと判定することでピークの有無を判定する。
【００８０】
また、メジャメント取得演算部３２は、メジャメント実測値や捕捉時諸量とは別に、捕捉衛星のＧＰＳ衛星信号の信頼度を評価し、評価した信頼度を測位演算部３３に出力する。具体的には、相関演算部３２１による相関演算の結果に基づいて信頼度指標ＸＰＲ（以下、単に「ＸＰＲ」と称す。）を算出し、当該ＸＰＲを５段階の評価レベルに分類する。そして、ＸＰＲと評価レベルとを対応付けた捕捉衛星信号信頼度情報を、測位演算部３３に出力する。
【００８１】
図６は、ＸＰＲの算出方法を説明するための図である。図６では、図５と同様に、横軸をコード位相ＣＰ、縦軸を積算相関値Ｐとし、ある周波数におけるコード位相と積算相関値との対応関係を模式的に示している。尚、平均相関値を用いたＸＰＲの算出も同様に行うことが可能であるため、ここでは積算相関値を用いたＸＰＲの算出方法について説明する。
【００８２】
メジャメント取得演算部３２は、相関演算部３２１の相関演算により得られた積算相関値の最大値「Ｐ1」と、当該積算相関値が最大となったコード位相ＣＰ１から±１／２チップ離れたコード位相における積算相関値のうち、値が小さい方の積算相関値「Ｐ2」とを取得する。そして、次式（９）に従ってＸＰＲを算出する。
ＸＰＲ＝（Ｐ1−Ｐ2）／Ｐ1 ・・・（９）
【００８３】
第２屋内捕捉モードでは、第１屋内捕捉モードに比べて積算時間を短くしてインコヒーレント処理を行うため、弱電界環境等においては、積算相関値Ｐが十分な大きさとならず、積算相関値のピークを判別することが困難な場合がある。そこで、第２屋内捕捉モードでは、インターポレーション処理と呼ばれる処理を行って積算相関値のピークを判定する。
【００８４】
図７、図８は、インターポレーション処理を説明するための図である。図７、図８では、横軸をコード位相ＣＰ、縦軸を積算相関値Ｐとし、図６の積算相関値のピーク近傍を拡大した図を示している。インターポレーション処理では、Ｃ／Ａコードの１チップを例えば３２等分した位相幅（１／３２チップ）間隔で相関演算を行い、その中で最大の積算相関値「Ｐ3」をとるコード位相ＣＰ３を特定する。
【００８５】
そして、コード位相ＣＰ３よりも１／３２チップ進んだコード位相ＣＰ４に対応する積算相関値「Ｐ4」と、１／３２チップ遅れたコード位相ＣＰ５に対応する積算相関値「Ｐ5」とを特定し、積算相関値「Ｐ4」と「Ｐ5」との大小関係に応じて、積算相関値のピークを判定する。
【００８６】
「Ｐ4」が「Ｐ5」よりも小さい場合（Ｐ4＜Ｐ5）を示したのが図７である。極めて微弱な信号強度下においても、狭いコード位相範囲では、積算相関値Ｐは略二等辺三角形の形状を形成する。コード位相ＣＰ３及び積算相関値「Ｐ3」で決定される点をＧ３、コード位相ＣＰ４及び積算相関値「Ｐ4」で決定される点をＧ４、コード位相ＣＰ５及び積算相関値「Ｐ5」で決定される点をＧ５、点Ｇ３と点Ｇ４とを通る直線Ｌ１の傾きを「ａ」とした場合、点Ｇ５を通る傾き「−ａ」の直線Ｌ２と直線Ｌ１との交点Ｇ０を求め、交点Ｇ０に対応する積算相関値「Ｐ0」を積算相関値のピークと判定する。
【００８７】
「Ｐ4」が「Ｐ5」よりも大きい場合（Ｐ4＞Ｐ5）を示したのが図８である。この場合は、点Ｇ３と点Ｇ５とを通る直線Ｌ２の傾きを「−ａ」とした場合、点Ｇ４を通る傾き「ａ」の直線Ｌ１とＬ２との交点Ｇ０を求め、交点Ｇ０に対応する積算相関値「Ｐ0」を積算相関値のピークと判定する。また、「Ｐ4」と「Ｐ5」とが等しい場合（Ｐ4＝Ｐ5）には、点Ｇ３に対応する積算相関値「Ｐ3」を積算相関値のピークと判定する。
【００８８】
但し、上述した１／３２チップの位相幅で行うインターポレーション処理は、ＧＰＳ衛星信号の信号強度が「−１５５ｄＢｍ」に満たない場合は、積算相関値「Ｐ3」を判別することができないために、実施することができないことが実験によって明らかになっている。そこで、本実施形態では、第２屋内捕捉モードにおいて、ＧＰＳ衛星信号の信号強度が「−１５５ｄＢｍ」以上である場合に限り、インターポレーション処理を実施して積算相関値のピークを判定するものとする。
【００８９】
測位演算部３３は、メジャメント取得演算部３２から入力したメジャメント実測値に基づいて携帯型電話機１の現在位置を測位する測位演算を行う。また、メジャメント取得演算部３２から入力した捕捉時諸量や捕捉衛星信号信頼度等の情報に基づいて、速度補正処理で用いる速度Ｒ値を決定する処理を行う。
【００９０】
図９は、ＲＯＭ３５に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ３５には、測位演算部３３により読み出され、ベースバンド処理（図１９参照）として実行されるベースバンド処理プログラム３５１と、基準速度Ｒ値設定用データ３５２と、ＸＰＲ評価用データ３５３と、ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４とが記憶されている。
【００９１】
また、ベースバンド処理プログラム３５１には、ＬＳ測位処理として実行されるＬＳ測位プログラム３５１１と、ＫＦ測位処理（図１〜図３参照）として実行されるＫＦ測位プログラム３５１２と、速度Ｒ値決定処理（図２０参照）として実行される速度Ｒ値決定プログラム３５１３とがサブルーチンとして含まれている。
【００９２】
ベースバンド処理とは、測位演算部３３が、１回目の測位ではＬＳ測位処理を行って携帯型電話機１の現在位置を測位し、２回目以降の測位ではＫＦ測位処理を行って携帯型電話機１の現在位置を測位して出力する処理である。ベースバンド処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００９３】
ＬＳ測位処理とは、測位演算部３３が、複数の捕捉衛星について最小二乗法を用いた測位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する処理である。ＬＳ測位処理については公知の処理内容であるため、詳細な説明を省略する。
【００９４】
ＫＦ測位処理とは、測位演算部３３が、複数の捕捉衛星についてカルマンフィルタを用いた測位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する処理である。ＫＦ測位処理については、図１〜図３を参照して説明した通りである。
【００９５】
速度Ｒ値決定処理とは、測位演算部３３が、メジャメント取得演算部３２から入力した捕捉時諸量や衛星信号信頼度情報、ＧＰＳ衛星信号の捕捉モードや受信環境等の情報に基づいて、速度Ｒ値を決定する処理である。速度Ｒ値決定処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００９６】
図１１は、基準速度Ｒ値設定用データ３５２のデータ構成例を示す図である。基準速度Ｒ値設定用データ３５２には、捕捉されたＧＰＳ衛星信号の信号強度が含まれる範囲を定めた信号強度３５２１と、基準速度Ｒ値３５２３とが対応付けて記憶されている。例えば、信号強度が「−１４０ｄＢｍ〜−１４２ｄＢｍ」の範囲に含まれる場合の基準速度Ｒ値は「２ｍ／ｓ」である。
【００９７】
速度Ｒ値決定処理において、測位演算部３３は、衛星信号捕捉モードが屋内捕捉モードである場合に、基準速度Ｒ値設定用データ３５２を参照し、当該捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の信号強度が含まれる範囲に対応する基準速度Ｒ値を読み出すことで、基準速度Ｒ値を設定する。
【００９８】
図１２は、ＸＰＲ評価用データ３５３のデータ構成例を示す図である、ＸＰＲ評価用データ３５３には、ＸＰＲが含まれる範囲を定めたＸＰＲ３５３１と、５段階の評価レベル３５３３とが対応付けて記憶されている。例えば、ＸＰＲが「０．３〜０．５」の範囲に含まれる場合の評価レベルは「Ｃ」である。
【００９９】
メジャメント取得演算部３２は、ＸＰＲ評価用データ３５３を参照し、式（９）に従って算出したＸＰＲが含まれる範囲に対応する評価レベルを読み出す。そして、算出したＸＰＲと読み出した評価レベルとを対応付けた捕捉衛星信号信頼度情報を、測位演算部３３に出力する。
【０１００】
図１３は、ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４のデータ構成例を示す図である。ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４には、速度Ｒ値決定処理において実行される３種類の速度Ｒ値変更処理（第１速度Ｒ値変更処理〜第３速度Ｒ値変更処理）それぞれについて、ＸＰＲ評価用データ３５３に定められている評価レベル３５３３別に、速度Ｒ値への加減算量（以下、「速度Ｒ値加減算量」と称す。）が記憶されている。
【０１０１】
第１速度Ｒ値変更処理は、衛星信号捕捉モードが屋外捕捉モードの場合における速度Ｒ値の変更処理である。第２速度Ｒ値変更処理は、衛星信号捕捉モードが第１屋内捕捉モードの場合における速度Ｒ値の変更処理である。また、第３速度Ｒ値変更処理は、衛星信号捕捉モードが第２屋内捕捉モードの場合における速度Ｒ値の変更処理である。
【０１０２】
速度Ｒ値加減算量の増減幅は、第１速度Ｒ値変更処理が最も小さくなっている。これは、屋外捕捉モードでは、相関演算を狭小な周波数掃引間隔（例えば０．２〜４［Ｈｚ］）で行うため、周波数探索の精度が高く、受信周波数に関する観測値「Ｚ」の測定誤差が最も小さくなるものと考えられるためである。
【０１０３】
また、第３速度Ｒ値変更処理における速度Ｒ値加減算量の増減幅は、第２速度Ｒ値変更処理における速度Ｒ値加減算量の増減幅に比べて大きくなっている。これは、第２屋内捕捉モードでは、第１屋内捕捉モードに比べて広い周波数掃引間隔（例えば５０［Ｈｚ］）で相関演算を行うため、周波数探索の精度が低く、受信周波数に関する観測値「Ｚ」の測定誤差が最も大きくなるものと考えられるためである。
【０１０４】
速度Ｒ値決定処理において、測位演算部３３は、第１速度Ｒ値変更処理〜第３速度Ｒ値変更処理の各速度Ｒ値変更処理それぞれにおいて、ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４を参照し、当該速度Ｒ値変更処理及び捕捉衛星信号信頼度情報に含まれる評価レベルに対応する速度Ｒ値加減算量を読み出す。そして、読み出した速度Ｒ値加減算量を速度Ｒ値に加算又は速度Ｒ値から減算することで、速度Ｒ値を変更する。
【０１０５】
図１０は、ＲＡＭ３７に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ３７には、ＫＦパラメータデータ３７１と、捕捉衛星別メジャメントデータ３７２と、捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３と、捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データ３７４と、捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータ３７５と、測位履歴データ３７６とが記憶される。
【０１０６】
ＫＦパラメータデータ３７１は、ＫＦ測位処理において用いられるカルマンフィルタの各種パラメータの値が記憶されたデータであり、ＫＦ測位処理において測位演算部３３により更新される。
【０１０７】
図１４は、捕捉衛星別メジャメントデータ３７２のデータ構成例を示す図である。捕捉衛星別メジャメントデータ３７２には、捕捉衛星３７２１と、メジャメント実測値３７２３と、メジャメント予測値３７２５とが対応付けて記憶される。捕捉衛星３７２１には、当該捕捉衛星の番号が記憶され、メジャメント実測値３７２３及びメジャメント予測値３７２５には、当該捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相の実測値及び予測値がそれぞれ記憶される。
【０１０８】
例えば、捕捉衛星「Ｓ１」についてのメジャメント実測値は、受信周波数が「ＳＦｒｅｑ１」、コード位相が「ＳＣＰ１」であり、メジャメント予測値は、受信周波数が「ＥＦｒｅｑ１」、コード位相が「ＥＣＰ１」である。ＫＦ測位処理では、測位演算部３３は、メジャメント実測値とメジャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として、速度補正処理及び位置補正処理を行う。
【０１０９】
図１５は、捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３のデータ構成例を示す図である。捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３には、捕捉衛星３７３１と、捕捉時諸量３７３３とが対応付けて記憶される。また、捕捉時諸量３７３３には、相関時間及びメジャメント取得基準時刻経過時間でなる捕捉時所用時間と、周波数掃引間隔と、相関値ピーク有無と、インターポレーション実施有無とが記憶される。
【０１１０】
当該捕捉衛星の衛星信号捕捉モードが屋外捕捉モード又は第１屋内捕捉モードである場合は、インターポレーション処理が実施されないため、インターポレーション実施有無には「−」が記憶される。また、当該捕捉衛星の衛星信号捕捉モードが第２屋内捕捉モードである場合は、インターポレーション処理が実施されたか否かに応じて「有り」又は「無し」が記憶される。
【０１１１】
例えば、捕捉衛星「Ｓ３」の相関時間は「２．０秒」、メジャメント取得基準時刻経過時間は「０秒」、周波数掃間隔は「５０Ｈｚ」、相関値ピーク有無は「無し」、インターポレーション実施有無は「無し」である。捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３は、測位演算部３３がメジャメント取得演算部３２から捕捉時諸量を入力することで更新される。
【０１１２】
図１６は、捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データ３７４のデータ構成例を示す図である。捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データ３７４には、捕捉衛星３７４１と、捕捉衛星信号信頼度情報３７４３とが対応付けて記憶される。また、捕捉衛星信号信頼度情報３７４３には、ＸＰＲと評価レベルとが記憶される。
【０１１３】
例えば、捕捉衛星「Ｓ３」のＸＰＲは「０．７８」であり、評価レベルは「Ａ」である。捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データ３７４は、測位演算部３３がメジャメント取得部３２から捕捉衛星信号信頼度情報を入力することで更新される。
【０１１４】
図１７は、捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータ３７５のデータ構成例を示す図である。捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータ３７５には、捕捉衛星３７５１と、衛星信号捕捉モード３７５３とが対応付けて記憶される。例えば、捕捉衛星「Ｓ３」の衛星信号捕捉モードは「第２屋内捕捉モード」である。捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータ３７５は、測位演算部３３により更新される。
【０１１５】
図１８は、測位履歴データ３７６のデータ構成例を示す図である。測位履歴データ３７６には、測位位置が決定された時刻３７６１と、その測位位置３７６３とが対応付けて測位された新しい順に記憶されていく。測位履歴データ３７６のうち、最も新しい時刻３７６１に対応する測位位置３７６３を「最新測位位置」と称する。例えば、図１８における最新測位位置は時刻「ｔ１」における測位位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）である。測位履歴データ３７６は、測位演算部３３により測位処理が行われることで更新される。
【０１１６】
ＴＣＸＯ４０は、所定の発振周波数で発振信号を生成する温度補償型水晶発振器であり、生成した発振信号をＲＦ受信回路部２１及びベースバンド処理回路部３０に出力する。
【０１１７】
ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサである。ホストＣＰＵ５０は、測位演算部３３から入力した最新測位位置をプロットしたナビゲーション画面を、表示部７０に表示させる。
【０１１８】
操作部６０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストＣＰＵ５０に出力する。この操作部６０の操作により、通話要求やメールの送受信要求等の各種指示入力がなされる。
【０１１９】
表示部７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ５０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部７０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
【０１２０】
携帯電話用アンテナ８０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【０１２１】
携帯電話用無線通信回路部９０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【０１２２】
ＲＯＭ１００は、ホストＣＰＵ５０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
【０１２３】
ＲＡＭ１１０は、ホストＣＰＵ５０により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【０１２４】
３．処理の流れ
図１９は、測位演算部３３によりＲＯＭ３５に記憶されているベースバンド処理プログラム３５１が読み出されて実行されることで、携帯型電話機１において実行されるベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。
【０１２５】
ベースバンド処理は、ＲＦ受信回路部２１によるＧＰＳ衛星信号の受信と併せて、測位演算部３３が、操作部６０に測位開始指示の操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理であり、各種アプリケーションの実行といった各種の処理と並行して行われる処理である。尚、携帯型電話機１の電源のＯＮ／ＯＦＦとＧＰＳの起動／停止とを連動させ、携帯型電話機１の電源投入操作を検出した場合に処理の実行を開始させることにしてもよい。原則として、測位演算は「１秒」毎に行われるものとする。
【０１２６】
また、特に説明しないが、以下のベースバンド処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ１０によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部２１によるＩＦ信号へのダウンコンバート、メジャメント取得演算部３２によるメジャメント実測値や捕捉時諸量、捕捉衛星信号信頼度情報の取得・算出等が随時行われている状態にあるものとする。
【０１２７】
先ず、測位演算部３３は、測位が１回目であるか否かを判定し（ステップＳ１）、１回目であると判定した場合は（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、ＲＯＭ３５に記憶されているＬＳ測位プログラム３５１１を読み出して実行することで、ＬＳ測位処理を行う（ステップＳ３）。
【０１２８】
ＬＳ測位処理では、測位演算部３３は、複数の捕捉衛星について最小二乗法を用いた測位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する。そして、時刻３７６１と、測位位置３７６３とを対応付けて、ＲＡＭ３７の測位履歴データ３７６に記憶させる。
【０１２９】
次いで、測位演算部３３は、カルマンフィルタの初期設定を行う（ステップＳ５）。具体的には、ＬＳ測位処理で得られた測位位置を、カルマンフィルタの状態ベクトル「Ｘ」の位置成分に設定する。また、状態ベクトル「Ｘ」の他の成分や誤差共分散行列「Ｐ」の各成分に所定値を設定して、ＲＡＭ３７のＫＦパラメータデータ３７１に記憶させる。
【０１３０】
次いで、測位演算部３３は、ＲＡＭ３７の測位履歴データ３７６に記憶されている最新測位位置をホストＣＰＵ５０に出力する（ステップＳ７）。そして、操作部６０に対してユーザによる測位終了指示がなされたか否かを判定し（ステップＳ９）、なされなかったと判定した場合は（ステップＳ９；Ｎｏ）、ステップＳ１に戻る。また、測位終了指示がなされたと判定した場合は（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、ベースバンド処理を終了する。
【０１３１】
一方、ステップＳ１において測位が２回目以降であると判定した場合は（ステップＳ１；Ｎｏ）、測位演算部３３は、ＲＯＭ３５に記憶されているＫＦ測位プログラム３５１２を読み出して実行することで、ＫＦ測位処理を行う（ステップＳ１１）。そして、測位演算部３３は、ステップＳ７へと処理を移行する。
【０１３２】
ＫＦ測位処理では、測位演算部３３は、図１〜図３のフローチャートに従って処理を実行する。この際、図２の速度補正処理のステップＢ１０において、測位演算部３３は、ＲＯＭ３５に記憶されている速度Ｒ値決定プログラム３５１３を読み出して実行することで、速度Ｒ値決定処理を行う。
【０１３３】
図２０は、速度Ｒ値決定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、測位演算部３３は、ＲＡＭ３７に記憶されている捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータ３７５を参照し、当該捕捉衛星の衛星信号捕捉モード３７５３が「屋外捕捉モード」であるか否かを判定する（ステップＴ１）。
【０１３４】
そして、「屋外捕捉モード」であると判定した場合は（ステップＴ１；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、当該捕捉衛星のＧＰＳ衛星信号の信号強度が所定の閾値強度（例えば「−１４０ｄＢｍ」）以上であるか否かを判定する（ステップＴ３）。
【０１３５】
そして、信号強度が閾値強度以上であると判定した場合は（ステップＴ３；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、速度Ｒ値に所定の高信頼度相応値（例えば「０．２５ｍ／ｓ」）を設定する（ステップＴ５）。捕捉したＧＰＳ衛星信号の信号強度が大きければ、観測値「Ｚ」の測定誤差は小さくなるものと考えられるため、速度Ｒ値に小さな値を設定することにしている。
【０１３６】
また、ステップＴ３において信号強度が閾値強度未満であると判定した場合は（ステップＴ３；Ｎｏ）、測位演算部３３は、速度Ｒ値に所定の通常信頼度相応値（例えば「１ｍ／ｓ」）を設定する（ステップＴ７）。
【０１３７】
その後、測位演算部３３は、第１速度Ｒ値変更処理を行う（ステップＴ９）。具体的には、ＲＯＭ３５に記憶されているＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４のうち、第１速度Ｒ値変更処理に対応するデータ部分を参照し、ＲＡＭ３７の捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データ３７４に記憶されている評価レベルに対応する速度Ｒ値加減算量を読み出す。そして、読み出した速度Ｒ値加減算量を速度Ｒ値に加算又は速度Ｒ値から減算することで、速度Ｒ値を変更する。
【０１３８】
次いで、測位演算部３３は、ＲＡＭ３７の捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３に記憶されている当該捕捉衛星の周波数掃引間隔が「０．８Ｈｚ」以上であるか否かを判定し（ステップＴ１１）、「０．８Ｈｚ」未満であると判定した場合は（ステップＴ１１；Ｎｏ）、ステップＴ１５へと処理を移行する。
【０１３９】
一方、ステップＴ１１において周波数掃引間隔が「０．８Ｈｚ」以上であると判定した場合は（ステップＴ１１；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、速度Ｒ値に所定の低信頼度相応値（例えば「５ｍ／ｓ」）を設定する（ステップＴ１３）。周波数掃引間隔が広ければ、観測値「Ｚ」の測定誤差は大きくなるものと考えられるため、速度Ｒ値に大きな値を設定することにしている。
【０１４０】
次いで、測位演算部３３は、受信環境が「強電界環境」であるか否かを判定し（ステップＴ１５）、強電界環境ではないと判定した場合は（ステップＴ１５；Ｎｏ）、速度Ｒ値決定処理を終了する。
【０１４１】
また、受信環境が「強電界環境」であると判定した場合は（ステップＴ１５；Ｙｅｓ）、測位演算部３３は、速度Ｒ値から所定値（例えば「０．５ｍ／ｓ」）を減算する（ステップＴ１７）。ＧＰＳ衛星信号の受信環境が良好であれば、観測値「Ｚ」の測定誤差は小さくなるものと考えられるためである。そして、測位演算部３３は、速度Ｒ値決定処理を終了する。
【０１４２】
一方、ステップＴ１において衛星信号捕捉モードが「屋外捕捉モード」ではないと判定した場合、すなわち「屋内捕捉モード」であると判定した場合は（ステップＴ１；Ｎｏ）、測位演算部３３は、ＲＯＭ３５に記憶されている基準速度Ｒ値設定用テーブル３５２を参照して、当該捕捉衛星のＧＰＳ衛星信号の信号強度３５２１に対応する基準速度Ｒ値３５２３を求め、速度Ｒ値の初期値として設定する（ステップＴ１９）。
【０１４３】
その後、測位演算部３３は、当該捕捉衛星の衛星信号捕捉モードを判定し（ステップＴ２１）、「第１屋内捕捉モード」であると判定した場合は（ステップＴ２１；第１屋内捕捉モード）、第２速度Ｒ値変更処理を行う（ステップＴ２３）。第２速度Ｒ値変更処理では、測位演算部３３は、ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４のうち、第２速度Ｒ値変更処理に対応するデータ部分を参照して速度Ｒ値加減算量を読み出すことで、速度Ｒ値を変更する。第２速度Ｒ値変更処理を行った後、測位演算部３３は、速度Ｒ値決定処理を終了する。
【０１４４】
また、ステップＴ２１において衛星信号捕捉モードが「第２屋内捕捉モード」であると判定した場合は（ステップＴ２１；第２屋内捕捉モード）、測位演算部３３は、第３速度Ｒ値変更処理を行う（ステップＴ２５）。第３速度Ｒ値変更処理では、測位演算部３３は、ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データ３５４のうち、第３速度Ｒ値変更処理に対応するデータ部分を参照して速度Ｒ値加減算量を読み出すことで、速度Ｒ値を変更する。
【０１４５】
次いで、測位演算部３３は、ＲＡＭ３７の捕捉衛星別捕捉時諸量データ３７３に記憶されている当該捕捉衛星のインターポレーション実施有無が「有り」であるか否かを判定し（ステップＴ２７）、「有り」であると判定した場合は（ステップＴ２７；Ｙｅｓ）、速度Ｒ値決定処理を終了する。
【０１４６】
一方、ステップＴ２７においてインターポレーション実施有無が「無し」であると判定した場合は（ステップＴ２７；Ｎｏ）、測位演算部３３は、速度Ｒ値に所定値（例えば「２ｍ／ｓ」）を加算する（ステップＴ２９）。インターポレーション処理が実施されていなければ、観測値「Ｚ」の測定誤差は大きくなるものと考えられるためである。そして、測位演算部３３は、速度Ｒ値決定処理を終了する。
【０１４７】
４．実験結果
図２１〜図２４は、計測条件を変えて、従来の処理で携帯型電話機１の速度を計測した場合と、本実施形態の処理で携帯型電話機１の速度を計測した場合とを対比した実験結果を示す図である。各図において、横軸は時刻、縦軸は携帯型電話機１の速度をそれぞれ示しており、各時刻における携帯型電話機１の速度をプロットした結果を示している。携帯型電話機１の速度の真値は「Ｖａ」で一定であり、計測した速度が「Ｖａ」に近いほど計測誤差が小さいことを意味する。
【０１４８】
図２１は、衛星信号捕捉モードが「屋外捕捉モード」で（図２０のステップＴ１；Ｙｅｓ）、ＧＰＳ衛星信号の信号強度が閾値強度以上である場合（図２０のステップＴ３；Ｙｅｓ）の計測条件下で実験を行った結果を示す図である。従来の処理では、速度が真値「Ｖａ」から大きく外れている時刻が存在するが、本実施形態の処理では、全ての時刻において速度が真値「Ｖａ」とほぼ重なっている。
【０１４９】
図２２は、衛星信号捕捉モードが「屋外捕捉モード」で（図２０のステップＴ１；Ｙｅｓ）、ＧＰＳ衛星信号の信号強度が閾値強度未満である場合（図２０のステップＴ３；Ｎｏ）の計測条件下で実験を行った結果を示す図である。従来の処理では、速度が真値「Ｖａ」を中心として大きく揺らいでいるが、本実施形態の処理では、揺らぎが小さく、ほぼ全ての時刻において速度が真値「Ｖａ」に近い値となっている。
【０１５０】
図２３は、衛星信号捕捉モードが「第１屋内捕捉モード」である場合（図２０のステップＴ２１；第１屋内捕捉モード）の計測条件下で実験を行った結果を示す図である。従来の処理及び本実施形態の処理の何れについても、速度が真値「Ｖａ」を中心として大きく揺らいでいるが、本実施形態の処理の方が揺らぎが小さくなっていることがわかる。
【０１５１】
図２４は、衛星信号捕捉モードが「第２屋内捕捉モード」である場合（図２０のステップＴ２１；第２屋内捕捉モード）の計測条件下で実験を行った結果を示す図である。この場合も、従来の処理及び本実施形態の処理共に、速度が真値「Ｖａ」を中心として揺らいでいるが、本実施形態の処理の方が揺らぎが小さくなっている。
【０１５２】
５．作用効果
本実施形態によれば、第１屋内捕捉モード、第２屋内捕捉モード及び屋外捕捉モードの３つの予め規定された捕捉モードのうち、選択的に決定された捕捉モードでＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を捕捉する捕捉処理が実行されて、携帯型電話機１の位置及び速度を成分とする状態ベクトル「Ｘ」を予測する予測処理が実行される。また、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として状態ベクトル「Ｘ」の速度成分を補正する速度補正処理と、各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として状態ベクトル「Ｘ」の位置成分を補正する位置補正処理とが実行される。そして、速度補正処理では、捕捉したＧＰＳ衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる速度Ｒ値の初期値を設定する設定方法が、捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定される。
【０１５３】
衛星信号の捕捉処理時の捕捉モードに応じて、速度補正処理で用いる速度Ｒ値の初期値を設定する設定方法を切り替えることで、より適切な測定誤差を設定することが可能となり、ひいては、速度の計測精度を向上させることが可能となる。
【０１５４】
６．変形例
６−１．電子機器
本発明は、測位装置を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例えば、ノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション装置等についても同様に適用可能である。
【０１５５】
６−２．衛星測位システム
上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムであってもよい。
【０１５６】
６−３．処理の分化
測位演算部３３が実行する処理の一部又は全部を、ホストＣＰＵ５０が実行することにしてもよい。例えば、ホストＣＰＵ５０が速度Ｒ値決定処理を行い、決定された速度Ｒ値を用いて、測位演算部３３が測位処理を行うようにする。また、ＬＳ測位処理及びＫＦ測位処理も含めて、測位演算部３３が実行する処理全てをホストＣＰＵ５０が実行することにしてもよい。
【０１５７】
６−４．評価レベルの決定
上述した実施形態では、ＸＰＲの算出及び評価レベルの決定をメジャメント取得演算部３２が行うものとして説明したが、メジャメント取得演算部３２が算出したＸＰＲに基づいて、測位演算部３３が評価レベルを決定することにしてもよい。
【０１５８】
６−５．捕捉衛星信号の信頼度に基づく速度Ｒ値の変更
上述した実施形態では、ＸＰＲから決定した評価レベルに基づいて速度Ｒ値を変更するものとして説明したが、評価レベルを用いずに、ＸＰＲに基づいて直接速度Ｒ値を変更することにしてもよい。この場合は、ＸＰＲと速度Ｒ値加減算量との対応関係を定めたＸＰＲ対応速度Ｒ値変更用データをＲＯＭ３５に格納しておき、当該ＸＰＲ対応速度Ｒ値変更用データから読み出した速度Ｒ値加減算量を速度Ｒ値に加算又は速度Ｒ値から減算することで、速度Ｒ値を変更するようにする。
【０１５９】
６−６．捕捉時所用時間に基づく速度Ｒ値の変更
捕捉時諸量に含まれる捕捉時所用時間（＝相関時間＋メジャメント取得基準時刻経過時間）に基づいて速度Ｒ値を変更することにしてもよい。この場合は、捕捉時所用時間と速度Ｒ値加減算量とを対応付けた捕捉時所用時間対応速度Ｒ値変更用データをＲＯＭ３５に格納しておき、当該捕捉時所用時間対応速度Ｒ値変更用データから読み出した速度Ｒ値加減算量を速度Ｒ値に加算又は速度Ｒ値から減算することで、速度Ｒ値を変更するようにする。
【０１６０】
この場合、捕捉時所用時間が長いほど、観測値「Ｚ」の測定誤差は大きくなるものと考えられる。従って、捕捉時所用時間対応速度Ｒ値変更用データには、捕捉時所用時間が長いほど速度Ｒ値の加算量が大きく、捕捉時所用時間が短いほど速度Ｒ値の減算量が大きくなるように、捕捉時所用時間と速度Ｒ値加減算量との対応関係を定めておけばよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】ＫＦ測位処理の流れを示すフローチャート。
【図２】速度補正処理の流れを示すフローチャート。
【図３】位置補正処理の流れを示すフローチャート。
【図４】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図５】積算相関値のピーク有無の判定方法の説明図。
【図６】ＸＰＲの算出方法の説明図。
【図７】インターポレーション処理の説明図。
【図８】インターポレーション処理の説明図。
【図９】ＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図１０】ＲＡＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図１１】基準速度Ｒ値設定用データのデータ構成例を示す図。
【図１２】ＸＰＲ評価用データのデータ構成例を示す図。
【図１３】ＸＰＲ評価対応速度Ｒ値変更用データのデータ構成例を示す図。
【図１４】捕捉衛星別メジャメントデータのデータ構成例を示す図。
【図１５】捕捉衛星別捕捉時諸量データのデータ構成例を示す図。
【図１６】捕捉衛星別捕捉衛星信号信頼度情報データのデータ構成例を示す図。
【図１７】捕捉衛星別衛星信号捕捉モードデータのデータ構成例を示す図。
【図１８】測位履歴データのデータ構成例を示す図。
【図１９】ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。
【図２０】速度Ｒ値決定処理の流れを示すフローチャート。
【図２１】実験結果の一例を示す図。
【図２２】実験結果の一例を示す図。
【図２３】実験結果の一例を示す図。
【図２４】実験結果の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１６２】
１ 携帯型電話機 、 １０ ＧＰＳアンテナ、 ２０ ＧＰＳ受信部、
２１ ＲＦ受信回路部、 ３０ ベースバンド処理回路部、 ３１ 演算制御部、
３２ メジャメント取得演算部、 ３３ 測位演算部、 ３５ ＲＯＭ、
３７ ＲＡＭ、 ４０ ＴＣＸＯ、 ５０ ホストＣＰＵ、 ６０ 操作部、
７０ 表示部、 ８０ 携帯電話用アンテナ、 ９０ 携帯電話用無線通信回路部、
１００ ＲＯＭ、 １１０ ＲＡＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、
屋内捕捉モードと屋外捕捉モードとの少なくとも２つの予め規定された捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理は、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法を、前記捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定すること、
を含む測位方法。
【請求項２】
現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、
予め規定された複数種類の捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理は、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、
前記初期値が設定された測定誤差を、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて変更することと、
を含む測位方法。
【請求項３】
前記捕捉モードには、少なくとも周波数掃引間隔が異なる２種類の捕捉モードが含まれ、
前記測定誤差を変更することは、前記周波数掃引間隔が大きいモードである程、変更量が大きくなるように前記測定誤差を変更することを少なくとも含む、
請求項２に記載の測位方法。
【請求項４】
現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、
測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理は、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての前記速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、
前記捕捉処理で実行された相関処理の相関値に基づいて、捕捉衛星信号の信頼度を評価することと、
前記初期値が設定された測定誤差を、前記評価された当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の信頼度に基づいて変更することと、
を含む測位方法。
【請求項５】
前記測定誤差を変更することは、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉時諸量に基づいて変更することを少なくとも含む、
請求項２〜４の何れか一項に記載の測位方法。
【請求項６】
前記測定誤差を変更することは、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の周波数掃引間隔が所定の場合に変更することを少なくとも含む、
請求項４に記載の測位方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の測位方法を、測位装置に内蔵されたコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
現在位置の測位を行う測位装置であって、
屋内捕捉モードと屋外捕捉モードとの少なくとも２つの予め規定された捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理において、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法を、前記捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定することを実行する、
測位装置。
【請求項９】
現在位置の測位を行う測位装置であって、
予め規定された複数種類の捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理において、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、
前記初期値が設定された測定誤差を、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて変更することと、
を実行する測位装置。
【請求項１０】
現在位置の測位を行う測位装置であって、
測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理において、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての前記速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、
前記捕捉処理で実行された相関処理の相関値に基づいて、捕捉衛星信号の信頼度を評価することと、
前記初期値が設定された測定誤差を、前記評価された当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の信頼度に基づいて変更することと、
を実行する測位装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０の何れか一項に記載の測位装置を備えた電子機器。
【請求項１】
現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、
屋内捕捉モードと屋外捕捉モードとの少なくとも２つの予め規定された捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理は、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法を、前記捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定すること、
を含む測位方法。
【請求項２】
現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、
予め規定された複数種類の捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理は、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、
前記初期値が設定された測定誤差を、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて変更することと、
を含む測位方法。
【請求項３】
前記捕捉モードには、少なくとも周波数掃引間隔が異なる２種類の捕捉モードが含まれ、
前記測定誤差を変更することは、前記周波数掃引間隔が大きいモードである程、変更量が大きくなるように前記測定誤差を変更することを少なくとも含む、
請求項２に記載の測位方法。
【請求項４】
現在位置の測位を行う測位装置における測位方法であって、
測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理は、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての前記速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、
前記捕捉処理で実行された相関処理の相関値に基づいて、捕捉衛星信号の信頼度を評価することと、
前記初期値が設定された測定誤差を、前記評価された当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の信頼度に基づいて変更することと、
を含む測位方法。
【請求項５】
前記測定誤差を変更することは、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉時諸量に基づいて変更することを少なくとも含む、
請求項２〜４の何れか一項に記載の測位方法。
【請求項６】
前記測定誤差を変更することは、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の周波数掃引間隔が所定の場合に変更することを少なくとも含む、
請求項４に記載の測位方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の測位方法を、測位装置に内蔵されたコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
現在位置の測位を行う測位装置であって、
屋内捕捉モードと屋外捕捉モードとの少なくとも２つの予め規定された捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理において、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定する設定方法を、前記捕捉処理時の捕捉モードに応じて切り替えて設定することを実行する、
測位装置。
【請求項９】
現在位置の測位を行う測位装置であって、
予め規定された複数種類の捕捉モードのうち選択的に決定された捕捉モードで測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理において、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての当該速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、
前記初期値が設定された測定誤差を、当該捕捉衛星からの衛星信号を前記捕捉処理した際の捕捉モードに基づいて変更することと、
を実行する測位装置。
【請求項１０】
現在位置の測位を行う測位装置であって、
測位用衛星からの衛星信号を捕捉する捕捉処理を実行して、前記測位装置の位置及び速度を成分とする状態ベクトルを予測する予測処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星からの受信信号周波数の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの速度成分を補正する速度補正処理と、
各捕捉衛星毎に当該捕捉衛星と前記測位装置間の距離を示す距離相当値の実測値と予測値との差を観測値として前記状態ベクトルの位置成分を補正する位置補正処理とを含むカルマンフィルタ処理を実行するとともに、
前記速度補正処理において、
捕捉衛星信号の信号強度に基づいて当該捕捉衛星についての前記速度補正処理で用いる測定誤差の初期値を設定することと、
前記捕捉処理で実行された相関処理の相関値に基づいて、捕捉衛星信号の信頼度を評価することと、
前記初期値が設定された測定誤差を、前記評価された当該捕捉衛星の捕捉衛星信号の信頼度に基づいて変更することと、
を実行する測位装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０の何れか一項に記載の測位装置を備えた電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００９−１０３４８９（Ｐ２００９−１０３４８９Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７３５５３（Ｐ２００７−２７３５５３）
【出願日】平成１９年１０月２２日（２００７．１０．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２２日（２００７．１０．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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