測位装置、その制御方法、制御プログラム及びその記録媒体
【課題】非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、位置誤差の少ない位置を出力することができる測位装置等を提供すること。
【解決手段】ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、ＳＰＳ衛星との時刻非同期の通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置２０であって、衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、測位装置の推定位置を示す推定線Ｌ２を算出する推定線算出手段と、通信信号が通信基地局と測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得手段と、往復時間と通信基地局４０の位置に基づいて、測位装置２０の予想位置を示す予想円Ｌ３を算出する予想円算出手段と、推定線Ｌ２と予想円Ｌ３との共有点を算出する共有点算出手段と、共有点に基づいて、測位装置２０が出力するための出力位置Ｐｆｉｘを算出する出力位置算出手段と、を有する。
【解決手段】ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、ＳＰＳ衛星との時刻非同期の通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置２０であって、衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、測位装置の推定位置を示す推定線Ｌ２を算出する推定線算出手段と、通信信号が通信基地局と測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得手段と、往復時間と通信基地局４０の位置に基づいて、測位装置２０の予想位置を示す予想円Ｌ３を算出する予想円算出手段と、推定線Ｌ２と予想円Ｌ３との共有点を算出する共有点算出手段と、共有点に基づいて、測位装置２０が出力するための出力位置Ｐｆｉｘを算出する出力位置算出手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して、２次元測位を行うことができる測位装置、その制御方法、制御プログラム及びその記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、衛星航法システムである例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用してＧＰＳ受信機の現在位置を測位する測位システムが実用化されている（例えば、特許文献１）。
ＧＰＳ受信機は、例えば、上空に位置して観測可能なＧＰＳ衛星を算出し、例えば、４個のＧＰＳ衛星の組を選択する。そして、ＧＰＳ受信機は、各ＧＰＳ衛星の組について、各ＧＰＳ衛星から信号（以後、衛星信号と呼ぶ）を受信し、衛星信号が各ＧＰＳ衛星から発信された時刻とＧＰＳ受信機に到達した時刻との差（以後、遅延時間と呼ぶ）によって、各ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間の距離（以後、擬似距離と呼ぶ）を求める。ＧＰＳ受信機は、各ＧＰＳ衛星の衛星軌道上の位置と、上述の擬似距離を使用して、ＧＰＳ受信機の現在位置の測位結果を算出するようになっている。そして、ＧＰＳ受信機は、各ＧＰＳ衛星の組について、それぞれ測位結果を算出し、複数の測位結果の中から、真の位置に近いと考えられる位置を選択して、出力するようになっている。
上述の測位のためには、最低３個のＧＰＳ衛星から衛星信号を受信する必要がある。
ところが、常に、３個以上のＧＰＳ衛星から衛星信号を受信することができるとは限らない。
このため、２個のＧＰＳ衛星からの衛星信号と、携帯電話のキャリア波を併用して、測位を行う技術が提案されている。例えば、携帯電話のキャリア波に乗せられた信号が通信基地局と（携帯電話機を兼ねたＧＰＳ受信機との間を往復する時間（以後、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）と呼ぶ）を算出し、通信基地局の位置とＲＴＴを利用して、ＧＰＳ受信機の位置についての方程式（２次元測位をする前提で、未知数は、緯度、経度、及び時刻の３つ）を作成し、２個のＧＰＳ衛星からの衛星信号を使用して作成した２つの方程式（未知数は、緯度、経度及び時刻の３つ）と合わせて、現在位置の緯度及び経度を算出する。
【特許文献１】特開２０００−１３１４１５号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、ＲＴＴを併用する測位においては、通信基地局からキャリア波に乗せられた信号が発信されるタイミングがＧＰＳ時刻と同期している必要がある。このため、通信基地局は、ＧＰＳ時刻に同期した、例えば、ｇｐｓＯｎｅのような同期システムである必要がある。同期システムは、同期のための設備に要するコストや、その設備の調整のためのコストが多大になる場合があるという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、位置誤差の少ない位置を出力することができる測位装置、その制御方法、制御プログラム及びその記録媒体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】
【０００５】
前記目的は、第１の発明によれば、ＳＰＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの衛星信号と、前記ＳＰＳ衛星との時刻非同期の通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置であって、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出手段と、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得手段と、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出手段と、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出手段と、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出手段と、を有することを特徴とする測位装置により達成される。
【０００６】
第１の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記推定線を算出することができる。前記測位装置は２次元測位を行うから、測位における未知数は、緯度（ｘ）、経度（ｙ）及び時刻（ｔ）の３つである。このため、２つの前記ＳＰＳ衛星からの前記衛星信号を使用して、時刻（ｔ）を消去すれば、緯度（ｘ）及び経度（ｙ）を未知数とする方程式、すなわち、前記推定線を得ることができる。
また、前記測位装置は、前記予想円を算出することができる。例えば、前記往復時間の２分の１の時間を電波が進む距離は算出可能であるから、前記通信基地局の位置を中心そとしてその距離を半径とする円、すなわち、前記予想円を算出することができる。
そして、前記測位装置は、前記推定線と前記予想円の共有点を算出することができる。ここで、前記共有点は１個であるとは限らない。
この点、前記測位装置は、前記出力位置算出手段を有するから、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出することができる。
これにより、前記測位装置は、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、位置誤差の少ない位置を出力することができる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、複数の前記共有点の平均位置を前記出力位置とする構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【０００８】
複数の前記共有点の一つを選択して出力位置とすると、その選択が誤っていた場合には、真の位置と出力位置の乖離（以下、「位置誤差」と呼ぶ）が大きくなる。
この点、第２の発明の構成によれば、前記平均位置を前記出力位置とするから、複数の前記共有点の一つを選択して出力位置とする場合に比べて、大きな位置誤差が発生することを回避することができる。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、前記推定線と前記予想円とで形成される図形の重心を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１０】
第３の発明の構成によれば、前記重心を前記出力位置とするから、複数の前記共有点の一つを選択して出力位置とする場合に比べて、大きな位置誤差が発生することを回避することができる。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、２個の前記共有点によって規定される前記予想円の円周部分において、２個の前記共有点の中間点を前記出力位置とする構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１２】
前記予想円の半径は前記擬似距離よりもはるかに短いから、前記往復時間に誤差があったとしても、前記往復時間の誤差が前記予想円の半径の絶対値に与える影響は限定的である。このため、前記測位装置は、前記予想円上に位置すると考えてよい。
この点、第４の発明の構成によれば、２個の前記共有点の中間点を前記出力位置とする場合よりも、位置誤差を低減することができる。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明乃至第４の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、 前記共有点が存在しない場合には、前記推定線と前記予想円と等距離にある位置を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１４】
前記推定線と前記予想円とが交わらず、接しない場合には、前記共有点は存在しない。
一方で、前記測位装置は、前記予想円及び前記推定線の近傍に位置するはずである。
この点、第５の発明の構成によれば、前記共有点が存在しない場合であっても、前記推定線と前記予想円に基づいて、前記出力位置を算出することができる。
【００１５】
第６の発明は、第１の発明乃至第４の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、
前記共有点が存在しない場合には、前記予想円上の位置であって、前記推定線と最も近い位置を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１６】
第６の発明の構成によれば、前記共有点が存在しない場合であっても、前記予想円上の位置を前記出力位置として算出することができる。
【００１７】
第７の発明は、第１の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、前記通信信号の送信方向を示す送信方向情報を受信し、前記送信方向情報に基づいて、前記出力位置を算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１８】
第７の発明の構成によれば、前記共有点のうち、真の位置に近いものを前記出力位置とすることができるから、前記出力位置の位置誤差を低減することができる。
【００１９】
第８の発明は、第１の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、第２の前記通信基地局の位置及び前記通信信号に基づいて、第２予想円を算出し、前記第２予想円に基づいて、前記出力位置を算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００２０】
第８の発明の構成によれば、前記共有点のうち、真の位置に近いものを前記出力位置とすることができるから、前記出力位置の位置誤差を低減することができる。
【００２１】
前記目的は、第９の発明によれば、ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、 前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、を有することを特徴とする測位装置の制御方法によって達成される。
【００２２】
第９の発明の構成によれば、第１の発明の構成と同様に、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、位置誤差の少ない位置を出力することができる。
【００２３】
前記目的は、第１０の発明によれば、コンピュータに、ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、を有することを特徴とする測位装置の制御プログラムによって達成される。
【００２４】
前記目的は、第１１の発明によれば、コンピュータに、ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、を有することを特徴とする測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２６】
図１及び図２は、本発明の実施の形態の端末２０等を示す概略図である。
図１に示すように、端末２０は、ＧＰＳ衛星星１２ａ及び１２ｂから信号Ｓ１及びＳ２を受信することができる。端末２０は、２つのＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等、及び、後述の基地局４０の通信信号ＣＳを使用して、２次元測位を行うことができるようになっている。端末２０は、測位装置の一例である。ＧＰＳ衛星１２ａ等は、ＳＰＳ衛星の一例である。ここで、２次元測位とは、緯度及び経度を算出する測位を意味する。高度は既知の定数であり、例えば、基地局４０の位置の高度である。
端末２０は、通信機能を有し、基地局４０（図２参照）を介して他の端末（図示せず）と通信することができるようになっている。
【００２７】
ＧＰＳ衛星１２ａ等はＳＰＳ衛星の一例であり、信号Ｓ１等は衛星信号の一例である。信号Ｓ１は、Ｃ／Ａ（Ｃｌｅａｒ ａｎｄ ＡｃｑｕｉｓｉｏｎまたはＣｏａｒｓｅ ａｎｄ Ａｃｃｅｓｓ）コードを含む。Ｃ／Ａコードは、擬似雑音符号（以後、ＰＮ（Ｐｓｕｅｄｏ ｒａｎｄｏｍ ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ）符号と呼ぶ）の一つである。このＣ／Ａコードは、１．０２３Ｍｂｐｓのビット率、１，０２３ｂｉｔ（＝１ｍｓｅｃ）のビット長の信号である。Ｃ／Ａコードは、１，０２３チップ（ｃｈｉｐ）で構成されている。端末２０は、このＣ／Ａコードを使用して現在位置の測位を行う。
ＳＰＳ衛星は、ＧＰＳ衛星に限らず、例えば、Ｇａｌｉｌｅｏにおいて使用される衛星、準天頂衛星等であってもよい。
【００２８】
端末２０は例えば、携帯電話機、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等であるが、これらに限らない。
【００２９】
端末２０は、例えば、各ＧＰＳ衛星１２ａからＣ／Ａコードが発信された時刻と、そのＣ／Ａコードを端末２０が受信した時刻との時間差（以後、「遅延時間」と呼ぶ）に光速を乗じることによって、擬似距離を算出する。
端末２０は、３個以上ＧＰＳ衛星１２ａ等からＣ／Ａコードを受信することができれば、各擬似距離と、各ＧＰＳ衛星１２ａ等の衛星軌道上の位置を使用して、現在位置を測位することができる。
また、端末２０は、２個のＧＰＳ衛星１２ａ等からＣ／Ａコードを受信することができれば、基地局４０の位置と通信電波ＣＳを使用して、２次元測位をすることができる。
【００３０】
２個のＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等を使用して２次元測位する場合、端末２０がＧＰＳ衛星１２ａ等が算出する時刻（ＧＰＳ時刻）と同期していない限り、測位位置を特定することはできず、以下に説明するように、測位位置は一般的には曲線で示される推定位置の集合となる。
端末２０は、例えば、ＧＰＳ衛星１２ａについての擬似距離ｒ１及びＧＰＳ衛星１２ｂについての擬似距離ｒ２を算出する。
図１（ａ）に示すように、端末２０とＧＰＳ衛星１２ａとの真の距離が、端末２０とＧＰＳ衛星１２ｂとの真の距離に等しい場合には、端末２０のｘｙ平面上の推定座標は、ｙ＝ｆｇ（ｘ）の式で表現される直線Ｌ１を描く。これは、擬似距離ｒ１等は正確に算出することができるとしても、端末２０はＧＰＳ時刻に同期していないから、ＧＰＳ衛星１２ａ等の軌道上の位置及び遅延時間を正確に特定することができないからである。実際の計算は、複数の時刻ｔを仮定してＧＰＳ衛星１２ａ及び１２ｂの軌道上の位置、擬似距離ｒ１及びｒ２を算出し、複数のｘｙ平面上の座標を算出する。そして、複数のｘｙ平面上の座標を結ぶと、直線Ｌ１を得る。例えば、時刻ｔ１に対応して擬似距離ｒ１及びｒ２を算出し、時刻ｔ２に対応して擬似距離ｒ１ａ及びｒ２ａを算出する。各時刻における座標の演算は、収束計算によって算出される。図示は省略しているが、ＧＰＳ衛星１２ａ等の位置も時刻ｔ１と時刻ｔ２とでは異なる。なお、高度Ｈは基地局４０の位置として既知であることを仮定している。
これに対して、図１（ｂ）に示すように、端末２０とＧＰＳ衛星１２ａとの真の距離が、端末２０とＧＰＳ衛星１２ｂとの真の距離に等しくない場合には、端末２０のｘｙ平面上の推定座標は、ｙ＝ｆｇ（ｘ）の式で表現される曲線Ｌ２を描く。
このように、２つのＧＰＳ衛星１２ａ等から信号Ｓ１等を受信したとしても、端末２０がＧＰＳ時刻と同期していない限り、端末２０の位置をｘｙ座標において特定することはできない。
これを、別の観点から考察すると、ＧＰＳ衛星１２ａの衛星軌道上の位置を中心として擬似距離ｒ１を中心とする球と、ＧＰＳ衛星１２ｂの衛星軌道上の位置を中心として擬似距離ｒ２を中心とする球との交点は円であり、高度Ｈは基地局４０の位置として既知であるとすれば、その円において高度Ｈである２点のいずれかである。この２点のうち、一方は、明らかに不正解であるから、端末２０の位置を特定できるはずである。ところが、ＧＰＳ衛星１２ａ等が２つだけでは、端末２０の時刻誤差を算出することができないから、端末２０の位置は、一点で特定することはできず、直線Ｌ１又は曲線Ｌ２となる。直線Ｌ１及び曲線Ｌ２は、推定線の一例である。
なお、曲線Ｌ２の方が直線Ｌ１よりも一般的なので、ｙ＝ｆｇ（ｘ）は曲線Ｌ２を示すものとして以下の説明をする。
【００３１】
図２に示すように、端末２０は、基地局４０から通信信号ＣＳを受信することができる。基地局４０は、通信基地局の一例である。基地局４０は、ＧＰＳ衛星１２ａ等の時刻（ＧＰＳ時刻）と同期していない。すなわち、基地局４０は、時刻非同期の通信システムにおける通信基地局である。基地局４０は固定位置に位置し、その位置は既知である。
端末２０は、通信信号ＣＳが基地局４０と端末２０との間を往復する時間に基づいて、基地局４０と端末２０との距離ｄを算出することができる。そして、端末２０は、基地局４０の位置を中心として、距離ｄを半径とする円Ｌ３を算出することができる。この円Ｌ３は、ｘとｙの関数であり、ｙ＝ｆｒ（ｘ）で表現される。
曲線Ｌ２と円Ｌ３が図２（ａ）に示すように共有点Ｐ０で接する場合もあるが、一般的には、図２（ｂ）に示すように、曲線Ｌ２と円Ｌ３は共有点Ｐ１及びＰ２の２点で交わるか、または、共有点を有さない。
【００３２】
このような状態において、端末２０は、以下に説明するように、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、妥当な位置を出力することができるようになっている。
【００３３】
（端末２０の主なハードウエア構成について）
図３は端末２０の主なハードウエア構成を示す概略図である。
図３に示すように、端末２０は、コンピュータを有しており、コンピュータは、バス２２を有する。
このバス２２には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２４、記憶装置２６が接続されている。記憶装置２６は例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等である。
【００３４】
また、このバス２２には、各種情報や命令の入力を受けるための入力装置２８、電源装置３０、基地局４０との間で通信信号を送受信するための通信装置３２、ＧＰＳ衛星１２ａ等から信号Ｓ１等を受信するためのＧＰＳ装置３４及び、各種情報を表示するための表示装置３６が接続されている。
また、このバス２２には、時計３８が接続されている。
【００３５】
（端末２０の主なソフトウエア構成について）
図４は、端末２０の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図４に示すように、端末２０は、各部を制御する制御部１００、図２の通信装置３２に対応する通信部１０２、ＧＰＳ装置３４に対応するＧＰＳ部１０４、表示装置３６に対応する表示部１０６、時計３８に対応する計時部１０８等を有する。
端末２０は、また、各種プログラムを格納する第１記憶部１１０、各種情報を格納する第２記憶部１５０を有する。
【００３６】
図４に示すように、端末２０は、第２記憶部１５０に、衛星軌道情報１５２を格納している。衛星軌道情報１５２は、すべてのＧＰＳ衛星１２ａ等の概略の軌道を示すアルマナック（Ａｌｍａｎａｃ）１５２ａ、及び、各ＧＰＳ衛星１２ａ等の精密な軌道を示すエフェメリス（Ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ）１５２ｂを含む。端末２０は、アルマナック１５２ａ及びエフェメリス１５２ｂを、ＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等を受信してデコードすることによって取得する。
端末２０は、衛星軌道情報１５２を、信号Ｓ１等及び通信信号ＣＳに基づく測位に使用する。
【００３７】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、衛星信号受信プログラム１１２を格納している。衛星信号受信プログラム１１２は、制御部１００が、ＧＰＳ衛星１２ａ等から、信号Ｓ１等を受信するためのプログラムである。衛星信号受信プログラム１１２と制御部１００は、衛星信号受信手段の一例である。
具体的には、制御部１００は、アルマナック１５２ａを参照して、現在時刻において観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等を判断し、観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等を受信する。このとき、基準となる自己位置は、例えば、前回の測位位置を使用する。
【００３８】
制御部１００は、信号Ｓ１等を受信して、ＧＰＳ衛星１２ａについてのコードフェーズＣＰｂ１、及び、ＧＰＳ衛星１２ｂについてのコードフェーズＣＰｂ２を算出する。
制御部１００は、コードフェーズＣＰｂ１及びＣＰｂ２を示すコードフェーズ情報１５４を第２記憶部１５０に格納する。
さらに、制御部１００は、コードフェーズＣＰｂ１及びＣＰｂ２に基づいて、擬似距離ｒ１及びｒ２（図１及び図２参照）を算出する。
制御部１００は、擬似距離ｒ１及びｒ２を示す擬似距離情報１５６を第２記憶部１５０に格納する。
【００３９】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、推定線算出受信プログラム１１４を格納している。推定線算出受信プログラム１１４は、制御部１００が、擬似距離ｒ１及びｒ２と、エフェメリス１５２ｂに基づいて、端末２０の推定位置を示す曲線Ｌ２（図１及び図２参照）を算出するためのプログラムである。推定線算出受信プログラム１１４と制御部１００は、推定線算出手段の一例である。
具体的には、制御部１００は、計時部１０８によって現在時刻を算出し、エフェメリス１５２ｂを使用して現在時刻におけるＧＰＳ衛星１２ａ及び１２ｂの軌道上の位置を算出する。そして、ＧＰＳ衛星１２ａ及び１２ｂの軌道上の位置と擬似距離ｒ１及びｒ２に基づいて、曲線Ｌ２を算出する。
制御部１００は、曲線Ｌ２を示す推定位置曲線情報１５８を第２記憶部１５０に格納する。
【００４０】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、基地局情報取得プログラム１１６を格納している。基地局情報取得プログラム１１６は、制御部１００が、基地局４０と通信し、基地局位置Ｑ及びＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）を取得するためのプログラムである。ＲＴＴは、通信信号ＣＳが基地局４０と端末２０との間を往復するために必要な時間である。ＲＴＴは、往復時間の一例である。そして、基地局情報取得プログラム１１６と制御部１００は、往復時間取得手段の一例である。
制御部１００は、通信信号ＣＳに含まれる基地局位置Ｑを示す情報を抽出する。そして、制御部１００は、基地局位置Ｑを示す基地局位置情報１６０として第２記憶部１５０に格納する。
【００４１】
基地局４０から送信された通信信号ＣＳの特定のフレームは、端末２０から基地局４０に返信されるようになっている。基地局４０は、その特定のフレームを送信した時刻と受信した時刻とを計測することによって、ＲＴＴを算出する。そして、基地局４０は、通信信号ＣＳにＲＴＴを示す情報を含ませて、端末２０に送信する。
端末２０は、通信信号ＣＳに含まれるＲＴＴを示す情報を抽出する。そして、制御部１００は、ＲＴＴを示すＲＴＴ情報１６２を第２記憶部１５０に格納する。
なお、本実施の形態とは異なり、端末２０が特定のフレームを基地局４０に送信し、基地局４０からその特定のフレームを受信するようにしてもよい。そして、端末２０が特定のフレームを送信した時刻と受信した時刻との間の時間をＲＴＴとしてもよい。
【００４２】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、予想円半径算出プログラム１１８を格納している。予想円半径算出プログラム１１８は、制御部１００が、ＲＴＴに基づいて、予想円Ｌ３（図２参照）の半径ｄを算出するためのプログラムである。制御部１００は、ＲＴＴの２分の１の時間において電波が進む距離を算出し、半径ｄを算出する。なお、電波は、光速で伝播するから、ＲＴＴの２分の１の時間に光速を乗じることによって、半径ｄを算出することができる。
制御部１００は、半径ｄを示す半径情報１６４を第２記憶部１５０に格納する。
【００４３】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、予想円算出プログラム１２０を格納している。予想円算出プログラム１２０は、制御部１００が、半径ｄと基地局位置Ｑに基づいて、予想円Ｌ３（図２参照）を算出するためのプログラムである。上述の予想円半径算出プログラム１１８と予想円算出プログラム１２０と制御部１００は、予想円算出手段の一例である。
制御部１００は、算出した予想円Ｌ３を示す予想円情報１６６を第２記憶部１５０に格納する。
【００４４】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、共有点算出プログラム１２２を格納している。共有点算出プログラム１２２は、制御部１００が、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３との共有点を算出するためのプログラムである。共有点算出プログラム１２２と制御部１００は、共有点算出プログラムの一例である。
制御部１００は、例えば、共有点Ｐ１及びＰ２（図２（ｂ）参照）を算出する。制御部１００は、共有点Ｐ１及びＰ２を示す共有点情報１６８を第２記憶部１５０に格納する。
【００４５】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、現在位置決定プログラム１２４を格納している。現在位置決定プログラム１２４は、制御部１００が、共有点情報１６８に基づいて、表示装置３６に出力するための現在位置Ｐｆｉｘを算出するためのプログラムである。現在位置Ｐｆｉｘは、出力位置の一例である。現在位置決定プログラム１２４と制御部１００は、出力位置算出手段の一例である。
【００４６】
図５は、現在位置決定プログラム１２４の説明図である。
制御部１００は、図５（ａ）に示すように、共有点Ｐ１とＰ２との平均位置を算出し、現在位置Ｐｆｉｘとする。
ここで、共有点Ｐ１又はＰ２のうち一つを選択して出力位置とすると、その選択が誤っていた場合には、位置誤差が大きくなる。
この点、制御部１００は、共有点Ｐ１とＰ２との平均位置を現在位置Ｐｆｉｘとするから、共有点Ｐ１又はＰ２のうち一つを選択して現在位置Ｐｆｉｘとする場合に比べて、大きな位置誤差が発生することを回避することができる。
【００４７】
また、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３との共有点が存在しない場合には、図５（ｂ）に示すように、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３と等距離にある点を算出し、現在位置Ｐｆｉｘとする。
曲線Ｌ２と予想円Ｌ３とが交わらず、接しない場合には、共有点は存在しない。一方で、端末２０は、予想円Ｌ３及び曲線Ｌ２の近傍に位置するはずである。
この点、制御部１００は、共有点が存在しない場合であっても、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３に基づいて、現在位置Ｐｆｉｘを算出することができる。
【００４８】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、現在位置出力プログラム１２６を格納している。現在位置出力プログラム１２６は、制御部１００が、現在位置Ｐｆｉｘを表示装置３６に出力するためのプログラムである。
【００４９】
端末２０は、以上のように構成されている。
上述のように、端末２０は、曲線Ｌ２を算出することができる。端末２０は２次元測位を行うから、測位における未知数は、緯度（ｘ）、経度（ｙ）及び時刻（ｔ）の３つである。このため、２つのＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等を使用して、時刻（ｔ）を消去すれば、緯度（ｘ）及び経度（ｙ）を未知数とする方程式、すなわち、曲線Ｌ２を得ることができる。
また、端末２０は、予想円Ｌ３を算出することができる。
そして、端末２０は、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３の共有点を算出することができる。ここで、共有点は１個であるとは限らない。
この点、端末２０は、共有点に基づいて、表示装置３６に出力するための現在位置Ｐｆｉｘを算出することができる。
これにより、端末２０は、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、妥当な位置を出力することができる。
【００５０】
以上が本実施の形態の端末２０の構成であるが、以下、その動作例を主に図６を使用して説明する。
図６は本実施の形態の端末４０の動作例を示す概略フローチャートである。
【００５１】
まず、端末2０は、ＧＰＳ衛星１２ａ等から信号Ｓ１等を受信する（図６のステップＳＴ１）。このステップＳＴ１は、衛星信号受信ステップの一例である。
続いて、端末２０は、推定線Ｌ２（図１及び図２参照）を算出する（ステップＳＴ２）。このステップＳＴ２は、推定線算出ステップの一例である。
【００５２】
続いて、端末２０は、ＲＴＴを取得する（ステップＳＴ３）。このステップＳＴ３は、往復時間取得ステップの一例である。
続いて、端末２０は、予想円Ｌ３を算出する（ステップＳＴ４）。このステップＳＴ４は、予想円算出ステップの一例である。ステップＳＴ４においては、ＲＴＴに基づいて予想円Ｌ３の半径ｄを算出し、この半径ｄ３と基地局位置Ｑに基づいて、予想円Ｌ３を算出する。
【００５３】
続いて、端末２０は、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３との共有点を算出する（ステップＳＴ５）。このステップＳＴ５は、共有点算出ステップの一例である。
続いて、端末２０は、現在位置Ｐｆｉｘを算出する（ステップＳＴ６）。このステップＳＴ６は、出力位置算出ステップの一例である。
続いて、端末２０は、現在位置Ｐｆｉｘを表示装置３６に出力する（ステップＳＴ７）。
【００５４】
上述のステップによって、端末２０は、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、位置誤差の少ない位置を出力することができる。
【００５５】
（第１の変形例）
図７は、本実施の形態の第１の変形例における現在位置決定プログラム１２４Ａの説明図である。
図７に示すように、制御部１００は、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３とで形成される図形の重心を現在位置Ｐｆｉｘとして算出する構成となっている。
制御部１００は、重心を現在位置Ｐｆｉｘとするから、複数の共有点の一つを選択して現在位置Ｐｆｉｘとする場合に比べて、大きな位置誤差が発生することを回避することができる。
【００５６】
（第２の変形例）
図８は、本実施の形態の第２の変形例における現在位置決定プログラム１２４Ｂの説明図である。
図８（ａ）に示すように、制御部１００は、２個の共有点Ｐ１及びＰ２によって規定される予想円Ｌ３の円周の短い方の弧上において、２個の共有点Ｐ１及びＰ２の中間点を現在位置Ｐｆｉｘとする。
【００５７】
予想円Ｌ３の半径ｄは擬似距離ｒ１及びｒ２よりもはるかに短いから、ＲＴＴに誤差があったとしても、ＲＴＴの誤差が予想円Ｌ３の半径ｄの絶対値に与える影響は限定的である。このため、端末２０は、予想円Ｌ３上に位置すると考えてよい。
また、端末２０は、曲線２の近傍に位置するはずである。
制御部１００は、現在位置決定プログラム１２４Ｂに基づいて、２個の共有点Ｐ１及びＰ２によって規定される予想円Ｌ３の円周の短い方の弧上において、２個の共有点Ｐ１及びＰ２の中間点を現在位置Ｐｆｉｘとするから、２個の共有点の中間点を現在位置Ｐｆｉｘとする場合よりも、位置誤差を低減することができる
【００５８】
また、制御部１００は、曲線Ｌ２と予想円Ｃ３との共有点が存在しない場合には、予想円Ｌ３上の位置であって、曲線Ｌ２と最も近い位置を現在位置Ｐｆｉｘとして算出する構成となっている。
曲線Ｌ２と予想円Ｃ３とが交わらず、接しない場合には、共有点は存在しない。
一方で、端末２０は、予想円Ｌ３及び曲線Ｌ２の近傍に位置するはずである。
この点、制御部１００は、現在位置決定プログラム１２４Ｂに基づいて、共有点が存在しない場合であっても、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３に基づいて、現在位置Ｐｆｉｘを算出することができる。
【００５９】
（第３の変形例）
図９は、本実施の形態の第３の変形例における現在位置決定プログラム１２４Ｃの説明図である。
図９に示すように、制御部１００は、基地局４０から通信信号ＣＳの送信方向を示す送信方向情報を受信し、送信方向情報に基づいて、現在位置Ｐｆｉｘを算出する構成となっている。
基地局４０は、例えば、東西南北の４つの方向にそれぞれ通信信号ＣＳを送信するための４つのアンテナを有している。そして、通信信号ＣＳには、いずれのアンテナから送信されたかを示す情報（送信方向情報）が含まれている。
制御部１００は、この送信方向情報を使用して、現在位置Ｐｆｉｘを算出するようになっている。
例えば、制御部１００は、共有点Ｐ１とＰ２のうち、送信方向情報に示される送信方向に位置する共有点Ｐ２を、現在位置Ｐｆｉｘとして算出する。
このように、制御部１００は、共有点のうち、真の位置に近いものを現在位置Ｐｆｉｘとすることができるから、現在位置Ｐｆｉｘの位置誤差を低減することができる。
【００６０】
（第４の変形例）
図１０は、本実施の形態の第４の変形例における現在位置決定プログラム１２４Ｄの説明図である。
図１０に示すように、制御部１００は、第２の基地局４０Ａの位置及び通信信号ＣＳ２に基づいて、第２予想円Ｌ４を算出し、第２予想円Ｌ４に基づいて、現在位置Ｐｆｉｘを算出する構成となっている。
例えば、制御部１００は、共有点Ｐ１とＰ２のうち、第２予想円Ｌ４内に位置する共有点Ｐ１を現在位置Ｐｆｉｘとして算出する。
このように、制御部１００は、共有点のうち、真の位置に近いものを現在位置Ｐｆｉｘとすることができるから、現在位置Ｐｆｉｘの位置誤差を低減することができる。
【００６１】
（プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等について）
コンピュータに上述の動作例の衛星信号受信ステップと、推定線算出ステップと、報復時間取得ステップと、予想円算出ステップと、共有点算出ステップと、出力位置算出ステップ等を実行させるための測位装置の制御プログラムとすることができる。
また、このような測位装置の制御プログラム等を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等とすることもできる。
【００６２】
これら測位端末装置の制御プログラム等をコンピュータにインストールし、コンピュータによって実行可能な状態とするために用いられるプログラム格納媒体は、例えばフロッピー（登録商標）のようなフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＣＤ−ＲＷ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などのパッケージメディアのみならず、プログラムが一時的若しくは永続的に格納される半導体メモリ、磁気ディスクあるいは光磁気ディスクなどで実現することができる。
【００６３】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されない。さらに、上述の各実施の形態は、相互に組み合わせて構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態の端末等を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態の端末等を示す概略図である。
【図３】端末の主なハードウエア構成を示す概略図である。
【図４】端末の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
【図５】現在位置決定プログラムの説明図である。
【図６】端末の動作例を示す概略フローチャートである。
【図７】現在位置決定プログラムの説明図である。
【図８】現在位置決定プログラムの説明図である。
【図９】現在位置決定プログラムの説明図である。
【図１０】現在位置決定プログラムの説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１２ａ，１２ｂ・・・ＧＰＳ衛星、２０・・・端末、４０，４０Ａ・・・基地局、１１２・・・衛星信号受信プログラム、１１４・・・推定線算出プログラム、１１６・・・基地局情報取得プログラム、１１８・・・予想円半径算出プログラム、１２０・・・予想円算出プログラム、１２２・・・共有点算出プログラム、１２４，１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄ・・・現在位置決定プログラム、１２６・・・現在位置出力プログラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して、２次元測位を行うことができる測位装置、その制御方法、制御プログラム及びその記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、衛星航法システムである例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用してＧＰＳ受信機の現在位置を測位する測位システムが実用化されている（例えば、特許文献１）。
ＧＰＳ受信機は、例えば、上空に位置して観測可能なＧＰＳ衛星を算出し、例えば、４個のＧＰＳ衛星の組を選択する。そして、ＧＰＳ受信機は、各ＧＰＳ衛星の組について、各ＧＰＳ衛星から信号（以後、衛星信号と呼ぶ）を受信し、衛星信号が各ＧＰＳ衛星から発信された時刻とＧＰＳ受信機に到達した時刻との差（以後、遅延時間と呼ぶ）によって、各ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間の距離（以後、擬似距離と呼ぶ）を求める。ＧＰＳ受信機は、各ＧＰＳ衛星の衛星軌道上の位置と、上述の擬似距離を使用して、ＧＰＳ受信機の現在位置の測位結果を算出するようになっている。そして、ＧＰＳ受信機は、各ＧＰＳ衛星の組について、それぞれ測位結果を算出し、複数の測位結果の中から、真の位置に近いと考えられる位置を選択して、出力するようになっている。
上述の測位のためには、最低３個のＧＰＳ衛星から衛星信号を受信する必要がある。
ところが、常に、３個以上のＧＰＳ衛星から衛星信号を受信することができるとは限らない。
このため、２個のＧＰＳ衛星からの衛星信号と、携帯電話のキャリア波を併用して、測位を行う技術が提案されている。例えば、携帯電話のキャリア波に乗せられた信号が通信基地局と（携帯電話機を兼ねたＧＰＳ受信機との間を往復する時間（以後、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）と呼ぶ）を算出し、通信基地局の位置とＲＴＴを利用して、ＧＰＳ受信機の位置についての方程式（２次元測位をする前提で、未知数は、緯度、経度、及び時刻の３つ）を作成し、２個のＧＰＳ衛星からの衛星信号を使用して作成した２つの方程式（未知数は、緯度、経度及び時刻の３つ）と合わせて、現在位置の緯度及び経度を算出する。
【特許文献１】特開２０００−１３１４１５号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、ＲＴＴを併用する測位においては、通信基地局からキャリア波に乗せられた信号が発信されるタイミングがＧＰＳ時刻と同期している必要がある。このため、通信基地局は、ＧＰＳ時刻に同期した、例えば、ｇｐｓＯｎｅのような同期システムである必要がある。同期システムは、同期のための設備に要するコストや、その設備の調整のためのコストが多大になる場合があるという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、位置誤差の少ない位置を出力することができる測位装置、その制御方法、制御プログラム及びその記録媒体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】
【０００５】
前記目的は、第１の発明によれば、ＳＰＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの衛星信号と、前記ＳＰＳ衛星との時刻非同期の通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置であって、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出手段と、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得手段と、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出手段と、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出手段と、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出手段と、を有することを特徴とする測位装置により達成される。
【０００６】
第１の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記推定線を算出することができる。前記測位装置は２次元測位を行うから、測位における未知数は、緯度（ｘ）、経度（ｙ）及び時刻（ｔ）の３つである。このため、２つの前記ＳＰＳ衛星からの前記衛星信号を使用して、時刻（ｔ）を消去すれば、緯度（ｘ）及び経度（ｙ）を未知数とする方程式、すなわち、前記推定線を得ることができる。
また、前記測位装置は、前記予想円を算出することができる。例えば、前記往復時間の２分の１の時間を電波が進む距離は算出可能であるから、前記通信基地局の位置を中心そとしてその距離を半径とする円、すなわち、前記予想円を算出することができる。
そして、前記測位装置は、前記推定線と前記予想円の共有点を算出することができる。ここで、前記共有点は１個であるとは限らない。
この点、前記測位装置は、前記出力位置算出手段を有するから、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出することができる。
これにより、前記測位装置は、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、位置誤差の少ない位置を出力することができる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、複数の前記共有点の平均位置を前記出力位置とする構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【０００８】
複数の前記共有点の一つを選択して出力位置とすると、その選択が誤っていた場合には、真の位置と出力位置の乖離（以下、「位置誤差」と呼ぶ）が大きくなる。
この点、第２の発明の構成によれば、前記平均位置を前記出力位置とするから、複数の前記共有点の一つを選択して出力位置とする場合に比べて、大きな位置誤差が発生することを回避することができる。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、前記推定線と前記予想円とで形成される図形の重心を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１０】
第３の発明の構成によれば、前記重心を前記出力位置とするから、複数の前記共有点の一つを選択して出力位置とする場合に比べて、大きな位置誤差が発生することを回避することができる。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、２個の前記共有点によって規定される前記予想円の円周部分において、２個の前記共有点の中間点を前記出力位置とする構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１２】
前記予想円の半径は前記擬似距離よりもはるかに短いから、前記往復時間に誤差があったとしても、前記往復時間の誤差が前記予想円の半径の絶対値に与える影響は限定的である。このため、前記測位装置は、前記予想円上に位置すると考えてよい。
この点、第４の発明の構成によれば、２個の前記共有点の中間点を前記出力位置とする場合よりも、位置誤差を低減することができる。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明乃至第４の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、 前記共有点が存在しない場合には、前記推定線と前記予想円と等距離にある位置を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１４】
前記推定線と前記予想円とが交わらず、接しない場合には、前記共有点は存在しない。
一方で、前記測位装置は、前記予想円及び前記推定線の近傍に位置するはずである。
この点、第５の発明の構成によれば、前記共有点が存在しない場合であっても、前記推定線と前記予想円に基づいて、前記出力位置を算出することができる。
【００１５】
第６の発明は、第１の発明乃至第４の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、
前記共有点が存在しない場合には、前記予想円上の位置であって、前記推定線と最も近い位置を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１６】
第６の発明の構成によれば、前記共有点が存在しない場合であっても、前記予想円上の位置を前記出力位置として算出することができる。
【００１７】
第７の発明は、第１の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、前記通信信号の送信方向を示す送信方向情報を受信し、前記送信方向情報に基づいて、前記出力位置を算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００１８】
第７の発明の構成によれば、前記共有点のうち、真の位置に近いものを前記出力位置とすることができるから、前記出力位置の位置誤差を低減することができる。
【００１９】
第８の発明は、第１の発明の構成において、前記出力位置算出手段は、第２の前記通信基地局の位置及び前記通信信号に基づいて、第２予想円を算出し、前記第２予想円に基づいて、前記出力位置を算出する構成となっていることを特徴とする測位装置である。
【００２０】
第８の発明の構成によれば、前記共有点のうち、真の位置に近いものを前記出力位置とすることができるから、前記出力位置の位置誤差を低減することができる。
【００２１】
前記目的は、第９の発明によれば、ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、 前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、を有することを特徴とする測位装置の制御方法によって達成される。
【００２２】
第９の発明の構成によれば、第１の発明の構成と同様に、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、位置誤差の少ない位置を出力することができる。
【００２３】
前記目的は、第１０の発明によれば、コンピュータに、ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、を有することを特徴とする測位装置の制御プログラムによって達成される。
【００２４】
前記目的は、第１１の発明によれば、コンピュータに、ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、を有することを特徴とする測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２６】
図１及び図２は、本発明の実施の形態の端末２０等を示す概略図である。
図１に示すように、端末２０は、ＧＰＳ衛星星１２ａ及び１２ｂから信号Ｓ１及びＳ２を受信することができる。端末２０は、２つのＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等、及び、後述の基地局４０の通信信号ＣＳを使用して、２次元測位を行うことができるようになっている。端末２０は、測位装置の一例である。ＧＰＳ衛星１２ａ等は、ＳＰＳ衛星の一例である。ここで、２次元測位とは、緯度及び経度を算出する測位を意味する。高度は既知の定数であり、例えば、基地局４０の位置の高度である。
端末２０は、通信機能を有し、基地局４０（図２参照）を介して他の端末（図示せず）と通信することができるようになっている。
【００２７】
ＧＰＳ衛星１２ａ等はＳＰＳ衛星の一例であり、信号Ｓ１等は衛星信号の一例である。信号Ｓ１は、Ｃ／Ａ（Ｃｌｅａｒ ａｎｄ ＡｃｑｕｉｓｉｏｎまたはＣｏａｒｓｅ ａｎｄ Ａｃｃｅｓｓ）コードを含む。Ｃ／Ａコードは、擬似雑音符号（以後、ＰＮ（Ｐｓｕｅｄｏ ｒａｎｄｏｍ ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ）符号と呼ぶ）の一つである。このＣ／Ａコードは、１．０２３Ｍｂｐｓのビット率、１，０２３ｂｉｔ（＝１ｍｓｅｃ）のビット長の信号である。Ｃ／Ａコードは、１，０２３チップ（ｃｈｉｐ）で構成されている。端末２０は、このＣ／Ａコードを使用して現在位置の測位を行う。
ＳＰＳ衛星は、ＧＰＳ衛星に限らず、例えば、Ｇａｌｉｌｅｏにおいて使用される衛星、準天頂衛星等であってもよい。
【００２８】
端末２０は例えば、携帯電話機、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等であるが、これらに限らない。
【００２９】
端末２０は、例えば、各ＧＰＳ衛星１２ａからＣ／Ａコードが発信された時刻と、そのＣ／Ａコードを端末２０が受信した時刻との時間差（以後、「遅延時間」と呼ぶ）に光速を乗じることによって、擬似距離を算出する。
端末２０は、３個以上ＧＰＳ衛星１２ａ等からＣ／Ａコードを受信することができれば、各擬似距離と、各ＧＰＳ衛星１２ａ等の衛星軌道上の位置を使用して、現在位置を測位することができる。
また、端末２０は、２個のＧＰＳ衛星１２ａ等からＣ／Ａコードを受信することができれば、基地局４０の位置と通信電波ＣＳを使用して、２次元測位をすることができる。
【００３０】
２個のＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等を使用して２次元測位する場合、端末２０がＧＰＳ衛星１２ａ等が算出する時刻（ＧＰＳ時刻）と同期していない限り、測位位置を特定することはできず、以下に説明するように、測位位置は一般的には曲線で示される推定位置の集合となる。
端末２０は、例えば、ＧＰＳ衛星１２ａについての擬似距離ｒ１及びＧＰＳ衛星１２ｂについての擬似距離ｒ２を算出する。
図１（ａ）に示すように、端末２０とＧＰＳ衛星１２ａとの真の距離が、端末２０とＧＰＳ衛星１２ｂとの真の距離に等しい場合には、端末２０のｘｙ平面上の推定座標は、ｙ＝ｆｇ（ｘ）の式で表現される直線Ｌ１を描く。これは、擬似距離ｒ１等は正確に算出することができるとしても、端末２０はＧＰＳ時刻に同期していないから、ＧＰＳ衛星１２ａ等の軌道上の位置及び遅延時間を正確に特定することができないからである。実際の計算は、複数の時刻ｔを仮定してＧＰＳ衛星１２ａ及び１２ｂの軌道上の位置、擬似距離ｒ１及びｒ２を算出し、複数のｘｙ平面上の座標を算出する。そして、複数のｘｙ平面上の座標を結ぶと、直線Ｌ１を得る。例えば、時刻ｔ１に対応して擬似距離ｒ１及びｒ２を算出し、時刻ｔ２に対応して擬似距離ｒ１ａ及びｒ２ａを算出する。各時刻における座標の演算は、収束計算によって算出される。図示は省略しているが、ＧＰＳ衛星１２ａ等の位置も時刻ｔ１と時刻ｔ２とでは異なる。なお、高度Ｈは基地局４０の位置として既知であることを仮定している。
これに対して、図１（ｂ）に示すように、端末２０とＧＰＳ衛星１２ａとの真の距離が、端末２０とＧＰＳ衛星１２ｂとの真の距離に等しくない場合には、端末２０のｘｙ平面上の推定座標は、ｙ＝ｆｇ（ｘ）の式で表現される曲線Ｌ２を描く。
このように、２つのＧＰＳ衛星１２ａ等から信号Ｓ１等を受信したとしても、端末２０がＧＰＳ時刻と同期していない限り、端末２０の位置をｘｙ座標において特定することはできない。
これを、別の観点から考察すると、ＧＰＳ衛星１２ａの衛星軌道上の位置を中心として擬似距離ｒ１を中心とする球と、ＧＰＳ衛星１２ｂの衛星軌道上の位置を中心として擬似距離ｒ２を中心とする球との交点は円であり、高度Ｈは基地局４０の位置として既知であるとすれば、その円において高度Ｈである２点のいずれかである。この２点のうち、一方は、明らかに不正解であるから、端末２０の位置を特定できるはずである。ところが、ＧＰＳ衛星１２ａ等が２つだけでは、端末２０の時刻誤差を算出することができないから、端末２０の位置は、一点で特定することはできず、直線Ｌ１又は曲線Ｌ２となる。直線Ｌ１及び曲線Ｌ２は、推定線の一例である。
なお、曲線Ｌ２の方が直線Ｌ１よりも一般的なので、ｙ＝ｆｇ（ｘ）は曲線Ｌ２を示すものとして以下の説明をする。
【００３１】
図２に示すように、端末２０は、基地局４０から通信信号ＣＳを受信することができる。基地局４０は、通信基地局の一例である。基地局４０は、ＧＰＳ衛星１２ａ等の時刻（ＧＰＳ時刻）と同期していない。すなわち、基地局４０は、時刻非同期の通信システムにおける通信基地局である。基地局４０は固定位置に位置し、その位置は既知である。
端末２０は、通信信号ＣＳが基地局４０と端末２０との間を往復する時間に基づいて、基地局４０と端末２０との距離ｄを算出することができる。そして、端末２０は、基地局４０の位置を中心として、距離ｄを半径とする円Ｌ３を算出することができる。この円Ｌ３は、ｘとｙの関数であり、ｙ＝ｆｒ（ｘ）で表現される。
曲線Ｌ２と円Ｌ３が図２（ａ）に示すように共有点Ｐ０で接する場合もあるが、一般的には、図２（ｂ）に示すように、曲線Ｌ２と円Ｌ３は共有点Ｐ１及びＰ２の２点で交わるか、または、共有点を有さない。
【００３２】
このような状態において、端末２０は、以下に説明するように、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、妥当な位置を出力することができるようになっている。
【００３３】
（端末２０の主なハードウエア構成について）
図３は端末２０の主なハードウエア構成を示す概略図である。
図３に示すように、端末２０は、コンピュータを有しており、コンピュータは、バス２２を有する。
このバス２２には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２４、記憶装置２６が接続されている。記憶装置２６は例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等である。
【００３４】
また、このバス２２には、各種情報や命令の入力を受けるための入力装置２８、電源装置３０、基地局４０との間で通信信号を送受信するための通信装置３２、ＧＰＳ衛星１２ａ等から信号Ｓ１等を受信するためのＧＰＳ装置３４及び、各種情報を表示するための表示装置３６が接続されている。
また、このバス２２には、時計３８が接続されている。
【００３５】
（端末２０の主なソフトウエア構成について）
図４は、端末２０の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図４に示すように、端末２０は、各部を制御する制御部１００、図２の通信装置３２に対応する通信部１０２、ＧＰＳ装置３４に対応するＧＰＳ部１０４、表示装置３６に対応する表示部１０６、時計３８に対応する計時部１０８等を有する。
端末２０は、また、各種プログラムを格納する第１記憶部１１０、各種情報を格納する第２記憶部１５０を有する。
【００３６】
図４に示すように、端末２０は、第２記憶部１５０に、衛星軌道情報１５２を格納している。衛星軌道情報１５２は、すべてのＧＰＳ衛星１２ａ等の概略の軌道を示すアルマナック（Ａｌｍａｎａｃ）１５２ａ、及び、各ＧＰＳ衛星１２ａ等の精密な軌道を示すエフェメリス（Ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ）１５２ｂを含む。端末２０は、アルマナック１５２ａ及びエフェメリス１５２ｂを、ＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等を受信してデコードすることによって取得する。
端末２０は、衛星軌道情報１５２を、信号Ｓ１等及び通信信号ＣＳに基づく測位に使用する。
【００３７】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、衛星信号受信プログラム１１２を格納している。衛星信号受信プログラム１１２は、制御部１００が、ＧＰＳ衛星１２ａ等から、信号Ｓ１等を受信するためのプログラムである。衛星信号受信プログラム１１２と制御部１００は、衛星信号受信手段の一例である。
具体的には、制御部１００は、アルマナック１５２ａを参照して、現在時刻において観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等を判断し、観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等を受信する。このとき、基準となる自己位置は、例えば、前回の測位位置を使用する。
【００３８】
制御部１００は、信号Ｓ１等を受信して、ＧＰＳ衛星１２ａについてのコードフェーズＣＰｂ１、及び、ＧＰＳ衛星１２ｂについてのコードフェーズＣＰｂ２を算出する。
制御部１００は、コードフェーズＣＰｂ１及びＣＰｂ２を示すコードフェーズ情報１５４を第２記憶部１５０に格納する。
さらに、制御部１００は、コードフェーズＣＰｂ１及びＣＰｂ２に基づいて、擬似距離ｒ１及びｒ２（図１及び図２参照）を算出する。
制御部１００は、擬似距離ｒ１及びｒ２を示す擬似距離情報１５６を第２記憶部１５０に格納する。
【００３９】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、推定線算出受信プログラム１１４を格納している。推定線算出受信プログラム１１４は、制御部１００が、擬似距離ｒ１及びｒ２と、エフェメリス１５２ｂに基づいて、端末２０の推定位置を示す曲線Ｌ２（図１及び図２参照）を算出するためのプログラムである。推定線算出受信プログラム１１４と制御部１００は、推定線算出手段の一例である。
具体的には、制御部１００は、計時部１０８によって現在時刻を算出し、エフェメリス１５２ｂを使用して現在時刻におけるＧＰＳ衛星１２ａ及び１２ｂの軌道上の位置を算出する。そして、ＧＰＳ衛星１２ａ及び１２ｂの軌道上の位置と擬似距離ｒ１及びｒ２に基づいて、曲線Ｌ２を算出する。
制御部１００は、曲線Ｌ２を示す推定位置曲線情報１５８を第２記憶部１５０に格納する。
【００４０】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、基地局情報取得プログラム１１６を格納している。基地局情報取得プログラム１１６は、制御部１００が、基地局４０と通信し、基地局位置Ｑ及びＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）を取得するためのプログラムである。ＲＴＴは、通信信号ＣＳが基地局４０と端末２０との間を往復するために必要な時間である。ＲＴＴは、往復時間の一例である。そして、基地局情報取得プログラム１１６と制御部１００は、往復時間取得手段の一例である。
制御部１００は、通信信号ＣＳに含まれる基地局位置Ｑを示す情報を抽出する。そして、制御部１００は、基地局位置Ｑを示す基地局位置情報１６０として第２記憶部１５０に格納する。
【００４１】
基地局４０から送信された通信信号ＣＳの特定のフレームは、端末２０から基地局４０に返信されるようになっている。基地局４０は、その特定のフレームを送信した時刻と受信した時刻とを計測することによって、ＲＴＴを算出する。そして、基地局４０は、通信信号ＣＳにＲＴＴを示す情報を含ませて、端末２０に送信する。
端末２０は、通信信号ＣＳに含まれるＲＴＴを示す情報を抽出する。そして、制御部１００は、ＲＴＴを示すＲＴＴ情報１６２を第２記憶部１５０に格納する。
なお、本実施の形態とは異なり、端末２０が特定のフレームを基地局４０に送信し、基地局４０からその特定のフレームを受信するようにしてもよい。そして、端末２０が特定のフレームを送信した時刻と受信した時刻との間の時間をＲＴＴとしてもよい。
【００４２】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、予想円半径算出プログラム１１８を格納している。予想円半径算出プログラム１１８は、制御部１００が、ＲＴＴに基づいて、予想円Ｌ３（図２参照）の半径ｄを算出するためのプログラムである。制御部１００は、ＲＴＴの２分の１の時間において電波が進む距離を算出し、半径ｄを算出する。なお、電波は、光速で伝播するから、ＲＴＴの２分の１の時間に光速を乗じることによって、半径ｄを算出することができる。
制御部１００は、半径ｄを示す半径情報１６４を第２記憶部１５０に格納する。
【００４３】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、予想円算出プログラム１２０を格納している。予想円算出プログラム１２０は、制御部１００が、半径ｄと基地局位置Ｑに基づいて、予想円Ｌ３（図２参照）を算出するためのプログラムである。上述の予想円半径算出プログラム１１８と予想円算出プログラム１２０と制御部１００は、予想円算出手段の一例である。
制御部１００は、算出した予想円Ｌ３を示す予想円情報１６６を第２記憶部１５０に格納する。
【００４４】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、共有点算出プログラム１２２を格納している。共有点算出プログラム１２２は、制御部１００が、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３との共有点を算出するためのプログラムである。共有点算出プログラム１２２と制御部１００は、共有点算出プログラムの一例である。
制御部１００は、例えば、共有点Ｐ１及びＰ２（図２（ｂ）参照）を算出する。制御部１００は、共有点Ｐ１及びＰ２を示す共有点情報１６８を第２記憶部１５０に格納する。
【００４５】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、現在位置決定プログラム１２４を格納している。現在位置決定プログラム１２４は、制御部１００が、共有点情報１６８に基づいて、表示装置３６に出力するための現在位置Ｐｆｉｘを算出するためのプログラムである。現在位置Ｐｆｉｘは、出力位置の一例である。現在位置決定プログラム１２４と制御部１００は、出力位置算出手段の一例である。
【００４６】
図５は、現在位置決定プログラム１２４の説明図である。
制御部１００は、図５（ａ）に示すように、共有点Ｐ１とＰ２との平均位置を算出し、現在位置Ｐｆｉｘとする。
ここで、共有点Ｐ１又はＰ２のうち一つを選択して出力位置とすると、その選択が誤っていた場合には、位置誤差が大きくなる。
この点、制御部１００は、共有点Ｐ１とＰ２との平均位置を現在位置Ｐｆｉｘとするから、共有点Ｐ１又はＰ２のうち一つを選択して現在位置Ｐｆｉｘとする場合に比べて、大きな位置誤差が発生することを回避することができる。
【００４７】
また、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３との共有点が存在しない場合には、図５（ｂ）に示すように、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３と等距離にある点を算出し、現在位置Ｐｆｉｘとする。
曲線Ｌ２と予想円Ｌ３とが交わらず、接しない場合には、共有点は存在しない。一方で、端末２０は、予想円Ｌ３及び曲線Ｌ２の近傍に位置するはずである。
この点、制御部１００は、共有点が存在しない場合であっても、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３に基づいて、現在位置Ｐｆｉｘを算出することができる。
【００４８】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、現在位置出力プログラム１２６を格納している。現在位置出力プログラム１２６は、制御部１００が、現在位置Ｐｆｉｘを表示装置３６に出力するためのプログラムである。
【００４９】
端末２０は、以上のように構成されている。
上述のように、端末２０は、曲線Ｌ２を算出することができる。端末２０は２次元測位を行うから、測位における未知数は、緯度（ｘ）、経度（ｙ）及び時刻（ｔ）の３つである。このため、２つのＧＰＳ衛星１２ａ等からの信号Ｓ１等を使用して、時刻（ｔ）を消去すれば、緯度（ｘ）及び経度（ｙ）を未知数とする方程式、すなわち、曲線Ｌ２を得ることができる。
また、端末２０は、予想円Ｌ３を算出することができる。
そして、端末２０は、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３の共有点を算出することができる。ここで、共有点は１個であるとは限らない。
この点、端末２０は、共有点に基づいて、表示装置３６に出力するための現在位置Ｐｆｉｘを算出することができる。
これにより、端末２０は、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、妥当な位置を出力することができる。
【００５０】
以上が本実施の形態の端末２０の構成であるが、以下、その動作例を主に図６を使用して説明する。
図６は本実施の形態の端末４０の動作例を示す概略フローチャートである。
【００５１】
まず、端末2０は、ＧＰＳ衛星１２ａ等から信号Ｓ１等を受信する（図６のステップＳＴ１）。このステップＳＴ１は、衛星信号受信ステップの一例である。
続いて、端末２０は、推定線Ｌ２（図１及び図２参照）を算出する（ステップＳＴ２）。このステップＳＴ２は、推定線算出ステップの一例である。
【００５２】
続いて、端末２０は、ＲＴＴを取得する（ステップＳＴ３）。このステップＳＴ３は、往復時間取得ステップの一例である。
続いて、端末２０は、予想円Ｌ３を算出する（ステップＳＴ４）。このステップＳＴ４は、予想円算出ステップの一例である。ステップＳＴ４においては、ＲＴＴに基づいて予想円Ｌ３の半径ｄを算出し、この半径ｄ３と基地局位置Ｑに基づいて、予想円Ｌ３を算出する。
【００５３】
続いて、端末２０は、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３との共有点を算出する（ステップＳＴ５）。このステップＳＴ５は、共有点算出ステップの一例である。
続いて、端末２０は、現在位置Ｐｆｉｘを算出する（ステップＳＴ６）。このステップＳＴ６は、出力位置算出ステップの一例である。
続いて、端末２０は、現在位置Ｐｆｉｘを表示装置３６に出力する（ステップＳＴ７）。
【００５４】
上述のステップによって、端末２０は、非同期の通信システムにおけるＲＴＴを併用して２次元測位を行い、位置誤差の少ない位置を出力することができる。
【００５５】
（第１の変形例）
図７は、本実施の形態の第１の変形例における現在位置決定プログラム１２４Ａの説明図である。
図７に示すように、制御部１００は、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３とで形成される図形の重心を現在位置Ｐｆｉｘとして算出する構成となっている。
制御部１００は、重心を現在位置Ｐｆｉｘとするから、複数の共有点の一つを選択して現在位置Ｐｆｉｘとする場合に比べて、大きな位置誤差が発生することを回避することができる。
【００５６】
（第２の変形例）
図８は、本実施の形態の第２の変形例における現在位置決定プログラム１２４Ｂの説明図である。
図８（ａ）に示すように、制御部１００は、２個の共有点Ｐ１及びＰ２によって規定される予想円Ｌ３の円周の短い方の弧上において、２個の共有点Ｐ１及びＰ２の中間点を現在位置Ｐｆｉｘとする。
【００５７】
予想円Ｌ３の半径ｄは擬似距離ｒ１及びｒ２よりもはるかに短いから、ＲＴＴに誤差があったとしても、ＲＴＴの誤差が予想円Ｌ３の半径ｄの絶対値に与える影響は限定的である。このため、端末２０は、予想円Ｌ３上に位置すると考えてよい。
また、端末２０は、曲線２の近傍に位置するはずである。
制御部１００は、現在位置決定プログラム１２４Ｂに基づいて、２個の共有点Ｐ１及びＰ２によって規定される予想円Ｌ３の円周の短い方の弧上において、２個の共有点Ｐ１及びＰ２の中間点を現在位置Ｐｆｉｘとするから、２個の共有点の中間点を現在位置Ｐｆｉｘとする場合よりも、位置誤差を低減することができる
【００５８】
また、制御部１００は、曲線Ｌ２と予想円Ｃ３との共有点が存在しない場合には、予想円Ｌ３上の位置であって、曲線Ｌ２と最も近い位置を現在位置Ｐｆｉｘとして算出する構成となっている。
曲線Ｌ２と予想円Ｃ３とが交わらず、接しない場合には、共有点は存在しない。
一方で、端末２０は、予想円Ｌ３及び曲線Ｌ２の近傍に位置するはずである。
この点、制御部１００は、現在位置決定プログラム１２４Ｂに基づいて、共有点が存在しない場合であっても、曲線Ｌ２と予想円Ｌ３に基づいて、現在位置Ｐｆｉｘを算出することができる。
【００５９】
（第３の変形例）
図９は、本実施の形態の第３の変形例における現在位置決定プログラム１２４Ｃの説明図である。
図９に示すように、制御部１００は、基地局４０から通信信号ＣＳの送信方向を示す送信方向情報を受信し、送信方向情報に基づいて、現在位置Ｐｆｉｘを算出する構成となっている。
基地局４０は、例えば、東西南北の４つの方向にそれぞれ通信信号ＣＳを送信するための４つのアンテナを有している。そして、通信信号ＣＳには、いずれのアンテナから送信されたかを示す情報（送信方向情報）が含まれている。
制御部１００は、この送信方向情報を使用して、現在位置Ｐｆｉｘを算出するようになっている。
例えば、制御部１００は、共有点Ｐ１とＰ２のうち、送信方向情報に示される送信方向に位置する共有点Ｐ２を、現在位置Ｐｆｉｘとして算出する。
このように、制御部１００は、共有点のうち、真の位置に近いものを現在位置Ｐｆｉｘとすることができるから、現在位置Ｐｆｉｘの位置誤差を低減することができる。
【００６０】
（第４の変形例）
図１０は、本実施の形態の第４の変形例における現在位置決定プログラム１２４Ｄの説明図である。
図１０に示すように、制御部１００は、第２の基地局４０Ａの位置及び通信信号ＣＳ２に基づいて、第２予想円Ｌ４を算出し、第２予想円Ｌ４に基づいて、現在位置Ｐｆｉｘを算出する構成となっている。
例えば、制御部１００は、共有点Ｐ１とＰ２のうち、第２予想円Ｌ４内に位置する共有点Ｐ１を現在位置Ｐｆｉｘとして算出する。
このように、制御部１００は、共有点のうち、真の位置に近いものを現在位置Ｐｆｉｘとすることができるから、現在位置Ｐｆｉｘの位置誤差を低減することができる。
【００６１】
（プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等について）
コンピュータに上述の動作例の衛星信号受信ステップと、推定線算出ステップと、報復時間取得ステップと、予想円算出ステップと、共有点算出ステップと、出力位置算出ステップ等を実行させるための測位装置の制御プログラムとすることができる。
また、このような測位装置の制御プログラム等を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等とすることもできる。
【００６２】
これら測位端末装置の制御プログラム等をコンピュータにインストールし、コンピュータによって実行可能な状態とするために用いられるプログラム格納媒体は、例えばフロッピー（登録商標）のようなフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＣＤ−ＲＷ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などのパッケージメディアのみならず、プログラムが一時的若しくは永続的に格納される半導体メモリ、磁気ディスクあるいは光磁気ディスクなどで実現することができる。
【００６３】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されない。さらに、上述の各実施の形態は、相互に組み合わせて構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態の端末等を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態の端末等を示す概略図である。
【図３】端末の主なハードウエア構成を示す概略図である。
【図４】端末の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
【図５】現在位置決定プログラムの説明図である。
【図６】端末の動作例を示す概略フローチャートである。
【図７】現在位置決定プログラムの説明図である。
【図８】現在位置決定プログラムの説明図である。
【図９】現在位置決定プログラムの説明図である。
【図１０】現在位置決定プログラムの説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１２ａ，１２ｂ・・・ＧＰＳ衛星、２０・・・端末、４０，４０Ａ・・・基地局、１１２・・・衛星信号受信プログラム、１１４・・・推定線算出プログラム、１１６・・・基地局情報取得プログラム、１１８・・・予想円半径算出プログラム、１２０・・・予想円算出プログラム、１２２・・・共有点算出プログラム、１２４，１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄ・・・現在位置決定プログラム、１２６・・・現在位置出力プログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＰＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの衛星信号と、前記ＳＰＳ衛星との時刻非同期の通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置であって、
前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、
前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出手段と、
前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得手段と、
前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出手段と、
前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出手段と、
前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出手段と、
を有することを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記出力位置算出手段は、
複数の前記共有点の平均位置を前記出力位置とする構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記出力位置算出手段は、
前記推定線と前記予想円とで形成される図形の重心を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項４】
前記出力位置算出手段は、
２個の前記共有点によって規定される前記予想円の円周部分において、２個の前記共有点の中間点を前記出力位置とする構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項５】
前記出力位置算出手段は、
前記共有点が存在しない場合には、前記推定線と前記予想円と等距離にある位置を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の測位装置。
【請求項６】
前記出力位置算出手段は、
前記共有点が存在しない場合には、前記予想円上の位置であって、前記推定線と最も近い位置を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の測位装置。
【請求項７】
前記出力位置算出手段は、
前記通信信号の送信方向を示す送信方向情報を受信し、前記送信方向情報に基づいて、前記出力位置を算出する構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項８】
前記出力位置算出手段は、
第２の前記通信基地局の位置及び前記通信信号に基づいて、第２予想円を算出し、
前記第２予想円に基づいて、前記出力位置を算出する構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項９】
ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、
前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、
前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、
前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、
前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、
前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、
を有することを特徴とする測位装置の制御方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、
前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、
前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、
前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、
前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、
前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、
を有することを特徴とする測位装置の制御プログラム。
【請求項１１】
コンピュータに、
ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、
前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、
前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、
前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、
前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、
前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、
を有することを特徴とする測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
ＳＰＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの衛星信号と、前記ＳＰＳ衛星との時刻非同期の通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置であって、
前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、
前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出手段と、
前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得手段と、
前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出手段と、
前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出手段と、
前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出手段と、
を有することを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記出力位置算出手段は、
複数の前記共有点の平均位置を前記出力位置とする構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記出力位置算出手段は、
前記推定線と前記予想円とで形成される図形の重心を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項４】
前記出力位置算出手段は、
２個の前記共有点によって規定される前記予想円の円周部分において、２個の前記共有点の中間点を前記出力位置とする構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項５】
前記出力位置算出手段は、
前記共有点が存在しない場合には、前記推定線と前記予想円と等距離にある位置を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の測位装置。
【請求項６】
前記出力位置算出手段は、
前記共有点が存在しない場合には、前記予想円上の位置であって、前記推定線と最も近い位置を前記出力位置として算出する構成となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の測位装置。
【請求項７】
前記出力位置算出手段は、
前記通信信号の送信方向を示す送信方向情報を受信し、前記送信方向情報に基づいて、前記出力位置を算出する構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項８】
前記出力位置算出手段は、
第２の前記通信基地局の位置及び前記通信信号に基づいて、第２予想円を算出し、
前記第２予想円に基づいて、前記出力位置を算出する構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項９】
ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、
前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、
前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、
前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、
前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、
前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、
を有することを特徴とする測位装置の制御方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、
前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、
前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、
前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、
前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、
前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、
を有することを特徴とする測位装置の制御プログラム。
【請求項１１】
コンピュータに、
ＳＰＳ衛星からの衛星信号と、通信基地局からの通信信号を使用して２次元測位を行う測位装置が、前記ＳＰＳ衛星から衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、
前記測位装置が、前記衛星信号を受信して算出した擬似距離と前記ＳＰＳ衛星の軌道情報に基づいて、前記測位装置の推定位置を示す推定線を算出する推定線算出ステップと、
前記測位装置が、前記通信信号が前記通信基地局と前記測位装置との間を往復する往復時間を取得する往復時間取得ステップと、
前記測位装置が、前記往復時間と前記通信基地局の位置に基づいて、前記測位装置の予想位置を示す予想円を算出する予想円算出ステップと、
前記測位装置が、前記推定線と前記予想円との共有点を算出する共有点算出ステップと、
前記測位装置が、前記共有点に基づいて、前記測位装置が出力するための出力位置を算出する出力位置算出ステップと、
を有することを特徴とする測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２６１３６（Ｐ２００８−２６１３６Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９８７５７（Ｐ２００６−１９８７５７）
【出願日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【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２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【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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