測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、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
【課題】インコヒーレントの途中であっても、精度良く現在位置を測位することができる測位装置等を提供すること。
【解決手段】発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置２０であって、測位基礎符号の位相及び測位基礎符号を受信したときの信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出手段と、信号強度に基づいて、位相の信頼度を算出する信頼度算出手段と、信頼度を評価する信頼度評価手段と、信頼度評価手段の評価結果に基づいて、インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位手段と、を有する。
【解決手段】発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置２０であって、測位基礎符号の位相及び測位基礎符号を受信したときの信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出手段と、信号強度に基づいて、位相の信頼度を算出する信頼度算出手段と、信頼度を評価する信頼度評価手段と、信頼度評価手段の評価結果に基づいて、インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発信源からの電波を利用する測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、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。
このＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星の軌道等を示す航法メッセージ（概略衛星軌道情報：アルマナック、精密衛星軌道情報：エフェメリス等を含む）に基づいて、ＧＰＳ衛星からの電波（以後、衛星電波と呼ぶ）に乗せられている擬似雑音符号（以後、ＰＮ（Ｐｓｕｅｄｏ ｒａｎｄｏｍ ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ）符号と呼ぶ）の一つであるＣ／Ａ（Ｃｌｅａｒ ａｎｄ ＡｃｑｕｉｓｉｏｎまたはＣｏａｒｓｅ ａｎｄ Ａｃｃｅｓｓ）コードを受信する。Ｃ／Ａコードは、測位の基礎となる符号である。
ＧＰＳ受信機は、そのＣ／ＡコードがどのＧＰＳ衛星から発信されたものであるかを特定したうえで、例えば、そのＣ／Ａコードの発信時刻と受信時刻に基づいて、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機の距離（擬似距離）を算出する。そして、ＧＰＳ受信機は、３個以上のＧＰＳ衛星についての擬似距離と、各ＧＰＳ衛星の衛星軌道上の位置に基づいて、ＧＰＳ受信機の位置を測位するようになっている（特開平１０−３３９７７２号公報等参照）。
ＧＰＳ衛星からの信号を受信するためには、受信したＣ／ＡコードとＧＰＳ受信機内部で発生するレプリカＣ／Ａコードの位相を合致させる必要がある。
また、受信しているＣ／Ａコードの位相を特定することで、擬似距離を算出することも行われている。すなわち、Ｃ／Ａコードは、１．０２３Ｍｂｐｓのビット率で、コードの長さは１０２３チップである。したがってＣ／Ａコードは、１ミリ秒（ｍｓ）間に電波が進む距離である約３００キロメートル（ｋｍ）ごとに、並んで走っていると考えることができる。このため、衛星軌道上のＧＰＳ衛星の位置と、ＧＰＳ受信機の概略位置から、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間にＣ／Ａコードがいくつあるかを算出し、Ｃ／Ａコードの位相を特定すれば、擬似距離を算出することができる。
そして、受信したＣ／ＡコードとＧＰＳ受信機内部で生成したレプリカＣ／Ａコードの位相を合致させるために、レプリカＣ／Ａコードの位相と受信中間（ＩＦ）周波数をずらせながら相関処理が行われている。
この相関処理は、コヒーレントと、インコヒーレントから構成される。
コヒーレントは、受信したＣ／Ａコードを同期的に積算し、レプリカＣ／Ａコードの各ｃｈｉｐとの相関結果を算出する処理である。コヒーレント処理による出力値をコヒーレント値と呼ぶ。例えば、コヒーレント時間が２０ｍｓｅｃであれば、２０ｍｓｅｃの時間におけるコヒーレント値を算出する。コヒーレント処理の結果、相関をとった位相と、コヒーレント値が出力される。
インコヒーレントは、コヒーレント値を積算することによって、インコヒーレント値を算出する処理である。Ｃ／Ａコードは航法メッセージによって変調されているため、コヒーレント時間を長時間化すると、コヒーレント値が劣化する。このため、コヒーレント時間を一定時間に限定したうえで、コヒーレント値を積算するインコヒーレントが行われる（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３２１３０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、ＧＰＳ衛星からの信号強度は微弱ではあるが、その程度は様々であり、予め規定した、例えば、１秒（ｓ）間のインコヒーレント時間を要することなく、測位に使用し得るＣ／Ａコードの位相を取得することができる可能性がある。この場合、インコヒーレント時間の経過を待つと、測位が遅くなるという問題がある。
なお、本明細書においては、「信号強度」は「電波強度」と同義で使用する。
【０００４】
そこで、本発明は、インコヒーレントの途中であっても、精度良く現在位置を測位することができる測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、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、発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置であって、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出手段と、前記信号強度に基づいて、前記位相の信頼度を算出する信頼度算出手段と、前記信頼度を評価する信頼度評価手段と、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位手段と、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、前記インコヒーレント途中測位手段を有するから、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うことができる。
すなわち、前記測位装置は、前記位相の信頼度が十分であれば、前記インコヒーレントの途中であっても、測位を行うことができる。
これにより、インコヒーレントの途中であっても、精度良く現在位置を測位することができる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記基礎情報が生成される度に前記基礎情報を保存手段に格納する基礎情報格納手段と、前記保存手段に格納されている前記位相に基づいて、現在時刻における予測位相を算出する予測位相算出手段と、前記予測位相に基づいて、現在時刻における前記位相を補正して、補正後位相を算出する位相補正手段とを有することを特徴とする測位装置である。
【０００８】
第２の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記位相補正手段を有するから、インコヒーレントの途中であっても、より精度良く、測位を行うことができる。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明のいずれかの構成において、前記基礎情報は、前記測位基礎符号を受信したときの受信周波数を含み、前記予測位相算出手段は、現在時刻において前記位相を算出することができない場合には、現在時刻より前に算出した前記位相及び前記受信周波数に基づいて、現在時刻における前記位相を予測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、現在時刻において前記位相を算出することができない場合において、インコヒーレントの途中であっても、測位を行うことができる。
【００１１】
第４の発明は、第２の発明又は第３の発明のいずれかの構成において、前記予測位相算出手段は、前記保存手段に格納されているすべての前記位相に基づいて、現在時刻における予測位相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。
【００１２】
第４の発明の構成によれば、可能な限り多数の前記予測位相に基づいて、現在時刻における前記位相を補正することができるから、前記補正後位相の精度が向上する。
【００１３】
第５の発明は、第２の発明乃至第４の発明のいずれかの構成において、現在時刻における前記位相との乖離が予め規定した許容範囲内か否かによって、前記予測位相を現在時刻における前記位相の補正に使用するか否かを判断する予測位相評価手段を有することを特徴とする測位装置である。
【００１４】
第５の発明の構成によれば、前記予測位相を取捨選択することができるから、前記補正後位相の精度が一層向上する。
【００１５】
第６の発明は、第２の発明乃至第４の発明のいずれかの構成において、前記予測位相算出手段は、「予測ＣＰｔ＝ＣＰ（ｔ−ｄｔ）＋Ｆ（Ｄｏｐｐｌｅｒ（ｔ−ｄｔ））×ｄｔ」という式を使用して、前記予測位相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。
【００１６】
第７の発明は、第１の発明乃至第６の発明のいずれかの構成において、前記発信源は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星を含む測位衛星であることを特徴とする測位装置である。
【００１７】
前記目的は、第８の発明によれば、発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、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。
【００１８】
第８の発明の構成によれば、第１の発明の構成と同様に、インコヒーレントの途中におであっても、精度良く現在位置を測位することができる。
【００１９】
前記目的は、第９の発明によれば、コンピュータに、発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、を実行させ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。
【００２０】
前記目的は、第１０の発明によれば、コンピュータに、発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、を実行させ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】
【００２１】
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。
【００２２】
図１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、測位衛星である例えば、ＧＰＳ衛星１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄから、電波Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４を受信することができる。ＧＰＳ衛星１２ａ等は、発信源の一例でもある。
電波Ｓ１等には各種のコード（符号）が乗せられている。そのうちの一つがＣ／ＡコードＳｃａである。このＣ／ＡコードＳｃａ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Ｓｃａは、１，０２３チップ（ｃｈｉｐ）で構成されている。端末２０は、現在位置を測位する測位装置の一例であり、このＣ／Ａコードを使用して現在位置の測位を行う。このＣ／ＡコードＳｃａは、測位基礎符号の一例である。
【００２３】
また、電波Ｓ１等に乗せられる情報として、アルマナックＳａｌ及びエフェメリスＳｅｈがある。アルマナックＳａｌはすべてのＧＰＳ衛星１２ａ等の概略の衛星軌道を示す情報であり、エフェメリスＳｅｈは各ＧＰＳ衛星１２ａ等の精密な衛星軌道を示す情報である。アルマナックＳａｌ及びエフェメリスＳｅｈを総称して航法メッセージと呼ぶ。
【００２４】
端末２０は、例えば、３個以上の異なるＧＰＳ衛星１２ａ等からのＣ／Ａコードを受信して、現在位置を測位することができるようになっている。
端末２０は、まず、受信したＣ／ＡコードがどのＧＰＳ衛星に対応するものかを特定する。次に、Ｃ／Ａコードの位相を特定することによって、各ＧＰＳ衛星１２ａ等と端末２０との距離（以後、擬似距離と呼ぶ）を算出する。続いて、現在時刻における各ＧＰＳ衛星１２ａ等の衛星軌道上の位置と、上述の擬似距離に基づいて、現在位置の測位演算を行うことができるように構成されている。
端末２０は、上述のＣ／Ａコードの位相を特定するために、後述のコヒーレント処理及びインコヒーレント処理を行う。
なお、本実施の形態とは異なり、端末２０は、例えば、携帯電話の通信基地局からの電波を使用して測位を行うようにしてもよい。また、本実施の形態とは異なり、端末２０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）から電波を受信して、測位を行うようにしてもよい。
【００２５】
（端末２０の主なハードウエア構成について）
図２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２に示すように、端末２０は、コンピュータを有し、コンピュータは、バス２２を有する。バス２２には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２４、記憶装置２６等が接続されている。記憶装置２６は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等である。
また、バス２２には、入力装置２８、電源装置３０、ＧＰＳ装置３２、表示装置３４、通信装置３６及び時計３８が接続されている。
【００２６】
（ＧＰＳ装置３２の構成について）
図３は、ＧＰＳ装置３２の構成を示す概略図である。
図３に示すように、ＧＰＳ装置３２は、ＲＦ部３２ａとベースバンド部３２ｂで構成される。
ＲＦ部３２ａは、アンテナ３３ａで電波Ｓ１等を受信する。そして、増幅器であるＬＮＡ３３ｂが、電波Ｓ１等に乗せられているＣ／Ａコード等の信号を増幅する。そして、ミキサ３３ｃが、信号の周波数をダウンコンバートする。そして、直交（ＩＱ）検波器３３ｄが信号をＩＱ分離する。続いて、ＡＤコンバータ３３ｅ１及び３３ｅ２が、ＩＱ分離された信号をそれぞれデジタル信号に変換するように構成されている。
ベースバンド部３２ｂは、ＲＦ部３２ａからデジタル信号に変換された信号を受信し、信号の各チップ（図示せず）をサンプリングして積算し、ベースバンド部３２ｂが発生するレプリカＣ／Ａコードとの相関をとるように構成されている。ベースバンド部３２ｂは、例えば、１２８個の相関器（図示せず）及び積算器（図示せず）を有し、同時に１２８の位相において、相関処理を行うことができるようになっている。
相関処理は、コヒーレントと、インコヒーレントから構成される。
そして、相関器はコヒーレント処理を行うための構成である。積算器はインコヒーレント処理を行うための構成である。
コヒーレントは、ベースバンド部３２ｂが、受信したＣ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードの各ｃｈｉｐについて相関をとる処理である。
例えば、コヒーレント時間が２０ｍｓｅｃであれば、２０ｍｓｅｃの時間おいてＣ／Ａコードを同期積算し、その積算したＣ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関値等を算出する。コヒーレント処理の結果、相関をとった位相と、相関値が出力される。
インコヒーレントは、コヒーレント結果の相関値を積算することによって、インコヒーレント値を算出する処理である。
相関処理の結果、コヒーレント処理で出力された位相と、インコヒーレント値が出力される。
【００２７】
（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ＧＰＳ装置３２に対応するＧＰＳ部１０２、時計３８に対応する計時部１０４等を有している。
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。
【００２８】
図４に示すように、端末２０は、第２記憶部１５０に、航法メッセージ１５２を格納している。航法メッセージ１５２は、アルマナック１５２ａ及びエフェメリス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、測位のために使用する。
【００２９】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、観測可能衛星算出プログラム１１２を格納している。観測可能衛星算出プログラム１１２は、制御部１００が、初期位置情報１５４に示される初期位置Ｑ０を基準として、観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等を算出するためのプログラムである。
具体的には、制御部１００は、アルマナック１５２ａを参照して、計時部１０４によって計測した現在時刻において観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等を判断する。初期位置Ｑ０は、例えば、前回の測位位置である。
制御部１００は、観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等を示す観測可能衛星情報１５６を第２記憶部１５０に格納する。
【００３０】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、メジャメント算出プログラム１１４を格納している。メジャメント算出プログラム１１４は、制御部１００が、コヒーレント結果に基づいて、コードフェーズ、ＩＦ周波数、Ｐｍａｘ及びＰｎｏｉｓｅを含むメジャメントを算出するためのプログラムである。メジャメントは、基礎情報の一例である。メジャメント算出プログラム１１４と制御部１００は、基礎情報算出手段の一例である。
【００３１】
図５は、メジャメント算出プログラム１１４の説明図である。
ベースバンド部３２ｂにおいては、例えば、０．１チップ幅でコヒーレントを行い、相関最大値Ｐｍａｘを出力する。
また、ベースバンド部３２ｂにおいては、相関最大値Ｐｍａｘに対応するコードフェーズＣＰｔを算出する。コードフェーズは、コヒーレントを行ったときのＣ／Ａコードの位相である。コードフェーズは、位相の一例である。なお、「コヒーレントを行ったとき」は、「Ｃ／Ａコードを受信したとき」と同義で使用する。
また、ベースバンド部３２ｂにおいては、位相ＣＰｔから１／２チップ（ｃｈｉｐ）ずれた位相の相関値のうち、大きい方をＰｎｏｉｓｅとして出力する。端末２０は、Ｐｎｏｉｓｅをノイズフロアの相関値とみなす。
ＰｍａｘとＰｎｏｉｓｅは、信号強度の一例である。
ＩＦ周波数Ｆｔは、コヒーレントを行ったときのＩＦ周波数である。ＩＦ周波数は、受信周波数の一例である。
【００３２】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、メジャメント保存プログラム１１６を格納している。メジャメント保存プログラム１１６は、制御部１００が、予め規定したインコヒーレント時間において、生成したメジャメントを順次メジャメントデータベース１５８に格納するためのプログラムである。インコヒーレント時間は、例えば、１秒である。
メジャメントデータベース１５８は保存手段の一例である。メジャメント保存プログラム１１６と制御部１００は、基礎情報格納手段の一例である。
【００３３】
図６は、メジャメントデータベース１５８の一例を示す図である。
図６に示すように、制御部１００は、例えば、コードフェーズＣＰｔ，ＩＦ周波数Ｆｔ、Ｐｍａｘ及びＰｎｏｉｓｅを算出した順に保存する。
メジャメントの算出間隔は、コヒーレント時間と等しく、例えば、２０ミリ秒（ｍｓ）である。
メジャメントデータベース１５８には、インコヒーレント時間である例えば、１秒（ｓ）間に算出されたメジャメントが保存される。
【００３４】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、信頼度算出プログラム１１８を格納している。信頼度算出プログラム１１８は、制御部１００が、Ｐｍａｘ積算値Ｂ及び差分積算値Ａに基づいて、信頼度Ｒｔを算出するためのプログラムである。信頼度Ｒｔは信頼度の一例である。信頼度算出プログラム１１８と制御部１００は、信頼度算出手段の一例である。
【００３５】
図７は、信頼度算出プログラム１１８の説明図である。
バースバンド部３２ｂ（図３参照）からは、１回のコヒーレントが終了するたびに、ＰｍａｘＢ及び信号強度差分Ａが出力される。
ＰｍａｘＢは、１回のコヒーレントごとのＰｍａｘである。例えば、時刻ｔにおけるＰｍａｘＢは１００であり、信号強度差分Ａは、２０である。
この場合、信頼度Ｒｔは、０．２である。
【００３６】
制御部１００は、差分積算値ＡをＰｍａｘ積算値Ｂで除することによって、信頼度Ｒｔを算出する。制御部１００は、ベースバンド部３２ｂからＰｍａｘ積算値Ｂ及び差分積算値Ａが出力されるたびに、信頼度Ｒｔを算出する。
制御部１００は、信頼度Ｒｔを示す信頼度情報１６０を第２記憶部１５０に格納する。
【００３７】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、コードフェーズ予測プログラム１２０を格納している。コードフェーズ予測プログラム１２０は、制御部１００が、メジャメントデータベース１５８に格納されているすべてのコードフェーズに基づいて、現在時刻における予測コードフェーズＰＣＰを算出するためのプログラムである。予測コードフェーズＰＣＰは予測位相の一例である。コードフェーズ予測プログラム１２０と制御部１００は、予測位相算出手段の一例である。
【００３８】
図８は、コードフェーズ予測プログラム１２０の説明図である。
制御部１００は、図８（ａ）の式１によって、現在時刻ｔにおける予測位相ＰＣＰを算出する。
図８（ｂ）に示すように、１つのＧＰＳ衛星について１つの周波数ごとに、グラフＧ１が描けることがわかっている。例えば、ＧＰＳ衛星１２ａの移動に伴って実際の受信周波数は変動するから、端末２０側で発生するＩＦ周波数を固定した場合、実際の周波数と端末２０側のＩＦ周波数に差が生じ、この差が相関値に反映する。実際の周波数と端末２０側のＩＦ周波数の差は、ＧＰＳ衛星１２ａの移動によるドップラー偏移によるものである。これは、ドップラー偏移によって、一定時間ｄｔが経過した後の時刻ｔのコードフェーズＣＰｔを予測することができることを意味する。ドップラー偏移は、実際の受信周波数に基づいて算出する。ＧＰＳ衛星１２ａ等からの発信周波数は既知であるから、実際の受信周波数がわかれば、ドップラー偏移を算出することができる。
このため、式１によって、現在時刻ｔにおける予測位相ＰＣＰを算出することができるのである。式１の中で、Ｆは、ドップラー偏移とコードフェーズの関係を示す関数である。式１において、予測位相ＰＣＰ、時刻ｔ−ｄｔにおける位相ＣＰ（ｔ−ｄｔ）は、距離に換算されている。
関数Ｆは、ドップラー偏移を相対移動速度に換算するための関数である。電波Ｓ１等は、光速（３×１０８ｍ／ｓ）で伝播する。このため、光速を電波Ｓ１等の発信周波数で除することによって、ドップラー偏移１ヘルツ（Ｈｚ）に対応する速度を算出することができる。発信周波数は既知であり、例えば、１，５７５．４２ＭＨｚである。ドップラー偏移がプラス（＋）１ヘルツ（Ｈｚ）であるということは、ＧＰＳ衛星１２ａが秒速０．１９メートル（ｍ／ｓ）で端末２０に近づいているということである。制御部１００は、関数Ｆによって、上述のように、例えば、プラス（＋）１ヘルツ（Ｈｚ）のドップラー偏移を、秒速０．１９メートル（ｍ／ｓ）の相対移動速度に変換する。
なお、式１は、前回測位時からの経過時間が短時間であるという条件において成立するものである。
また、本実施の形態とは異なり、時刻ｔ−ｄｔにおけるドップラー偏移と、現在時刻のドップラー偏移の平均値を、式１で使用するドップラー偏移としてもよい。これにより、予測位相ＰＣＰを一層正確に算出することができる。
制御部１００は、メジャメントデータベース１５８に格納されているすべてのコードフェーズに基づいて、それぞれ予測位相ＰＣＰを算出する。具体的には、制御部１００は、時刻ｔ１のコードフェーズＣＰ１に基づいてＰＣＰ１を算出する。同様に、制御部１００は、時刻ｔ２乃至ｔ１５のコードフェーズＣＰ２乃至ＣＰ１５に基づいて、それぞれＰＣＰ２乃至ＰＣＰ１５を算出する。
制御部１００は、予測コードフェーズＰＣＰを示す予測コードフェーズ情報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、メジャメントデータベース１５８のすべてのコードフェーズに基づいてそれぞれ予測位相ＰＣＰを算出するのではなくて、例えば、所定数の新しいコードフェーズに基づいてそれぞれ予測位相ＰＣＰを算出するようにしてもよい。
【００３９】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、コードフェーズ評価プログラム１２２を格納している。コードフェーズ評価プログラム１２２は、制御部１００が、現在時刻の実測位相ＣＰｔに基づいて、各予測位相ＰＣＰを、現在時刻ｔにおける実測位相ＣＰｔの補正に使用するか否かを判断するためのプログラムである。コードフェーズ評価プログラム１２２と制御部１００は、予測位相評価手段の一例である。
具体的には、制御部１００は、実測位相ＣＰｔと各予測位相ＰＣＰとの差分を距離に換算し、その差分が、例えば、４５メートル（ｍ）以内であれば、その予測位相ＰＣＰを実測位相ＣＰｔの補正に使用することを決定する。
制御部１００は、現在時刻ｔにおいて実測位相ＣＰｔを算出することができない場合には、現在時刻ｔより前に算出した実測位相ＣＰｔ−１を使用して実測位相ＣＰｔを予測して、実測位相ＣＰの代替とする。このとき、上述の式１を使用する。ここで、実際の受信周波数として、後述の補正後周波数情報１６８に示される補正後周波数を使用する。補正後周波数を使用することによって、ドップラー偏移の精度が向上するから、実測位相ＣＰｔの予測値の精度も向上する。
この場合、制御部１００は、現在時刻ｔの直前の実測位相ＣＰｔ−１より前の実測位相ＣＰｔ−２等を使用して予測位相ＰＣＰを算出するようになっている。
【００４０】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、コードフェーズ補正プログラム１２４を格納している。コードフェーズ補正プログラム１２４は、制御部１００が、予測位相ＰＣＰに基づいて、現在時刻における実測コードフェーズＣＰｔを補正して、補正後コードフェーズＦＣＰｔを算出するためのプログラムである。補正後コードフェーズＦＣＰｔは、補正後位相の一例である。そして、コードフェーズ補正プログラム１２４と制御部１００は、実測位相補正手段の一例である。
【００４１】
図９は、コードフェーズ補正プログラム１２４の説明図である。
制御部１００は、図９（ａ）に示す式２によって、補正後コードフェーズＦＣＰｔを算出する。
式２に示すように、制御部１００は、実測コードフェーズＣＰｔと各予測位相ＰＣＰとを所定のゲインαによって、加重平均する。ゲインαは、例えば、０．５である。
式２に示す式は、図９（ｂ）に示すように、実測位相ＣＰｔをすべての予測位相ＰＣＰで補正することを意味している。ここで、実測位相ＣＰｔの補正する予測位相ＰＣＰは、上述のコードフェーズ評価プログラム１２２によって、実測位相ＣＰｔの補正に使用することが決定された予測位相ＰＣＰである。
制御部１００は、補正後コードフェーズＦＣＰｔを示す補正後コードフェーズ情報１７０を第２記憶部１５０に格納する。
【００４２】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、信頼度補正プログラム１２６を格納している。信頼度補正プログラム１２６は、制御部１００が、現在時刻における信頼度Ｒｔを、実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用した予測位相ＰＣＰに対応する実測コードフェーズＣＰｔ−１等のＰｍａｘ及びＰｏｉｓｅによって補正するためのプログラムである。
【００４３】
図１０は、信頼度補正プログラム１２６の説明図である。
現在時刻ｔ１における信頼度Ｒｔは、０．２である。
この信頼度Ｒｔを、実測コードフェーズＣＰｔ−１等のＰｍａｘ及びＰｏｉｓｅによって補正する。
図１０において、Ｐｍａｘ積算値Ｃは、各実測コードフェーズＣＰｔ等のＰｍａｘの積算値である。
差分積算値Ｄは、各実測コードフェーズＣＰｔ等の信号強度差分Ａ（図７参照）の積算値である。
例えば、時刻ｔ２における実測コードフェーズＣＰｔ−１等のＰｍａｘ及びＰｏｉｓｅによって信頼度Ｒｔを補正する場合には、時刻ｔ１におけるＰｍａｘと時刻ｔ２におけるＰｍａｘを積算してＰｍａｘ積算値Ｃとして２００を得る。そして、差分積算値Ｄとして、時刻ｔ１における２０と時刻ｔ２における２５とを積算して４５を得る。
そして、補正後信頼度ＦＲｔとして０．２２を得る。
このようにして、制御部１００は、実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用した予測位相ＰＣＰに対応するＰｍａｘ及びＰｏｉｓｅを順次使用して、補正後信頼度ＦＲｔを算出する。
制御部１００は、補正後信頼度ＦＲｔを示す補正後信頼度情報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、周波数補正プログラム１２８を格納している。周波数補正プログラム１２８は、制御部１００が、現在時刻におけるＩＦ周波数を、実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用した予測位相ＰＣＰに対応するＩＦ周波数によって補正するためのプログラムである。
具体的には、制御部１００は、現在時刻におけるＩＦ周波数と、実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用した予測位相ＰＣＰに対応するＩＦ周波数との平均値を算出し、補正後周波数とする。
制御部１００は、補正後周波数を示す補正後周波数情報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、信頼度評価プログラム１３０を格納している。信頼度評価プログラム１３０は、制御部１００が、補正後信頼度ＦＲｔを評価するためのプログラムである。信頼度評価プログラム１３０と制御部１００は、信頼度評価手段の一例である。
具体的には、制御部１００は、補正後信頼度ＦＲｔが０．４以上か否かを判断する。
【００４６】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、測位プログラム１３２を格納している。測位プログラム１３２は、制御部１００が、上述の信頼度評価プログラム１３０による評価結果に基づいて、インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うためのプログラムである。測位プログラム１３２と制御部１００は、インコヒーレント途中測位手段の一例である。
【００４７】
図１１は、測位方法を示す概念図である。
図１１に示すように、例えば、ＧＰＳ衛星１２ａと端末２０との間には、ｎ個のＣ／Ａコードが連続的に並んでいると観念することができる。そして、ＧＰＳ衛星１２ａと端末２０との間の距離は、Ｃ／Ａコードの長さの整数倍とは限らないから、コード端数Ｃ／Ａａが存在する。つまり、ＧＰＳ衛星１２ａと端末２０との間には、Ｃ／Ａコードの整数倍の部分と、端数部分が存在する。Ｃ／Ａコードの整数倍の部分と端数部分の合計の長さが擬似距離である。端末２０は、この擬似距離を使用して測位を行う。
ＧＰＳ衛星１２ａの軌道上の位置はエフェメリス１５２ｂを使用して算出可能である。そして、ＧＰＳ衛星１２ａの軌道上の位置と初期位置Ｑ０との距離を算出すれば、Ｃ／Ａ コードの整数倍の部分を特定することができる。
そして、図１１に示すように、レプリカＣ／Ａコードの位相を例えば、矢印Ｘ１方向に移動させながら、相関処理を行う。
相関値が最大になった位相がコード端数Ｃ／Ａａである。そして、このコード端数Ｃ／Ａａが、補正後コードフェーズＦＣＰｔである。
【００４８】
制御部１００は、３個以上のＧＰＳ衛星１２ａ等に対応する補正後コードフェーズＦＣＰｔに基づいて、各ＧＰＳ衛星１２ａ等と端末２０との擬似距離を算出する。そして、各ＧＰＳ衛星１２ａ等の軌道上の位置はエフェリス１５２ｂによって算出する。そして、３個以上のＧＰＳ衛星１２ａ等の軌道上の位置と、擬似距離に基づいて、現在位置を測位して測位位置Ｑ１を算出する。
制御部１００は、測位位置Ｑ１を示す測位位置情報１７２を第２記憶部１５０に格納する。
【００４９】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、測位位置出力プログラム１３４を格納している。測位位置出力プログラム１３４は、制御部１００が、測位位置Ｑ１を表示装置３４に表示するためのプログラムである。
【００５０】
端末２０は、以上のように構成されている。
端末２０は、上述の測位プログラム１３２によって、インコヒーレントの途中であっても、現在位置の測位を行うことができる。
すなわち、端末２０は、補正後信頼度ＦＲｔが十分であれば、インコヒーレントの途中であっても、測位を行うことができる。
これにより、インコヒーレントの途中であっても、精度良く現在位置を測位することができる。
また、端末２０は、予測コードフェーズＰＣＰによって現在時刻における実測コードフェーズＣＰｔを補正することができるから、インコヒーレントの途中であっても、より精度良く、測位を行うことができる。
さらに、端末２０は、現在時刻ｔにおいて実測位相ＣＰｔを算出することができない場合には、その直前の実測位相ＣＰｔ−１を使用して実測位相ＣＰｔを予測して、実測位相ＣＰｔの代替とすることができる。そして、端末２０は、現在時刻ｔの直前の実測位相ＣＰｔ−１より前の実測位相ＣＰｔ−２等を使用して予測位相ＰＣＰを算出することができる。これにより、現在時刻において実測位相ＣＰｔを算出することができない場合であっても、インコヒーレントの途中において、測位を行うことができる。
さらに、端末２０は、メジャメントデータベース１５８に格納されているすべてのコードフェーズに基づいて、現在時刻における予測位相ＰＣＰを算出すことができるから、可能な限り多数の予測位相ＰＣＰに基づいて、現在時刻における実測位相ＣＰｔを補正することができるから、補正後コードフェーズＦＣＰの精度が向上する。
ここで、実測位相ＣＰｔとの乖離距離によって、すべてのコードフェーズを予め取捨選択しているから、補正後コードフェーズＦＣＰの精度が一層向上する。
以下、図１２を使用して、端末２０の動作を要約して説明する。
【００５１】
図１２は、インコヒーレント時間等を示す図である。
図１２（ａ）に示すように、端末２０は、例えば、２０ミリ秒間のコヒーレントを行い、インコヒーレント時間を１秒と決めている。
そして、インコヒーレント時間である１秒が経過した時点では、例えば、図１２（ｂ）に示すように、信頼度Ｒは十分に閾値０．４を上回っている。
ところが、インコヒーレント時間である１秒が経過する前の時点であっても、例えば、図１２（ｃ）に示すように、信頼度Ｒが０．４を上回る場合がある。
この場合、端末２０は、インコヒーレント時間の経過を待たず、測位を開始する。
【００５２】
以上が本実施の形態に係る端末２０の構成であるが、以下、その動作例を主に図１３及び図１４を使用して説明する。
図１３及び図１４は端末２０の動作例を示す概略フローチャートである。
【００５３】
まず、端末２０は、メジャメントを算出する（図１３のステップＳＴ１）。このステップＳＴ１は、基礎情報算出ステップの一例である。
続いて、端末２０は、メジャメントデータベース１５８中のすべてのコードフェーズＣＰについて、現在時刻ｔにおける予測コードフェーズＰＣＰを算出する（ステップＳＴ２）。
【００５４】
続いて、端末２０は、実測コードフェーズＣＰｔと各予測コードフェーズＰＣＰとの差が４５メートル以内か否かを判断する（ステップＳＴ３）。
続いて、端末２０は、ステップＳＴ３において、実測コードフェーズＣＰｔと予測コー
ドフェーズＰＣＰとの差が４５メートル以内であると判断した予測コードフェーズＰＣＰ
を実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用することを決定する（ステップＳＴ４）。
これに対して、端末２０は、ステップＳＴ３において、実測コードフェーズＣＰｔと予測コードフェーズＰＣＰとの差が４５メートル以内ではないと判断した予測コードフェーズＰＣＰを実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用しないことを決定する（ステップＳＴ４Ａ）。
【００５５】
続いて、端末２０は、実測コードフェーズＣＰｔと予測コードフェーズＰＣＰとの差が４５メートル以内であると判断した予測コードフェーズＰＣＰに基づいて、補正後コードフェーズＦＣＰｔを算出する（図１４のステップＳＴ５）。
【００５６】
続いて、端末２０は、補正後周波数を算出する（ステップＳＴ６）。
続いて、端末２０は、補正後信頼度ＦＲｔを算出する（ステップＳＴ７）。
続いて、端末２０は、補正後信頼度ＦＲｔが閾値αよりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ８）。このステップＳＴ８は、信頼度評価ステップの一例である。
【００５７】
ステップＳＴ８において、端末２０が補正後信頼度ＦＲｔが閾値αよりも大きいと判断した場合には、測位を実施する（ステップＳＴ９）。このステップＳＴ９は、インコヒーレント途中測位ステップの一例である。
続いて、端末２０は、測位位置Ｑ１を出力する（ステップＳＴ１０）。
【００５８】
上述のステップによって、インコヒーレントの途中であっても、精度良く現在位置を測位することができる。
【００５９】
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】
【００６０】
【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】端末の主なハードウエア構成を示す概略図である。
【図３】ＧＰＳ装置の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】メジャメント算出プログラムの説明図である。
【図６】メジャメントデータベースの一例を示す図である。
【図７】信頼度算出プログラムの説明図である。
【図８】コードフェーズ予測プログラムの説明図である。
【図９】コードフェーズ補正プログラムの説明図である。
【図１０】信頼度補正プログラムの説明図である。
【図１１】測位方法の一例を示す概念図である。
【図１２】インコヒーレント時間等を示す概略図である。
【図１３】端末の動作例を示す概略フローチャートである。
【図１４】端末の動作例を示す概略フローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・ＧＰＳ衛星、２０・・・端末、３２・・・ＧＰＳ装置、１１２・・・観測可能衛星算出プログラム、１１４・・・メジャメント算出プログラム、１１６・・・メジャメント保存プログラム、１１８・・・信頼度算出プログラム、１２０・・・コードフェーズ予測プログラム、１２２・・・コードフェーズ評価プログラム、１２４・・・コードフェーズ補正プログラム、１２６・・・信頼度補正プログラム、１２８・・・周波数補正プログラム、１３０・・・信頼度評価プログラム、１３２・・・測位プログラム、１３４・・・測位位置出力プログラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発信源からの電波を利用する測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、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。
このＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星の軌道等を示す航法メッセージ（概略衛星軌道情報：アルマナック、精密衛星軌道情報：エフェメリス等を含む）に基づいて、ＧＰＳ衛星からの電波（以後、衛星電波と呼ぶ）に乗せられている擬似雑音符号（以後、ＰＮ（Ｐｓｕｅｄｏ ｒａｎｄｏｍ ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ）符号と呼ぶ）の一つであるＣ／Ａ（Ｃｌｅａｒ ａｎｄ ＡｃｑｕｉｓｉｏｎまたはＣｏａｒｓｅ ａｎｄ Ａｃｃｅｓｓ）コードを受信する。Ｃ／Ａコードは、測位の基礎となる符号である。
ＧＰＳ受信機は、そのＣ／ＡコードがどのＧＰＳ衛星から発信されたものであるかを特定したうえで、例えば、そのＣ／Ａコードの発信時刻と受信時刻に基づいて、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機の距離（擬似距離）を算出する。そして、ＧＰＳ受信機は、３個以上のＧＰＳ衛星についての擬似距離と、各ＧＰＳ衛星の衛星軌道上の位置に基づいて、ＧＰＳ受信機の位置を測位するようになっている（特開平１０−３３９７７２号公報等参照）。
ＧＰＳ衛星からの信号を受信するためには、受信したＣ／ＡコードとＧＰＳ受信機内部で発生するレプリカＣ／Ａコードの位相を合致させる必要がある。
また、受信しているＣ／Ａコードの位相を特定することで、擬似距離を算出することも行われている。すなわち、Ｃ／Ａコードは、１．０２３Ｍｂｐｓのビット率で、コードの長さは１０２３チップである。したがってＣ／Ａコードは、１ミリ秒（ｍｓ）間に電波が進む距離である約３００キロメートル（ｋｍ）ごとに、並んで走っていると考えることができる。このため、衛星軌道上のＧＰＳ衛星の位置と、ＧＰＳ受信機の概略位置から、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間にＣ／Ａコードがいくつあるかを算出し、Ｃ／Ａコードの位相を特定すれば、擬似距離を算出することができる。
そして、受信したＣ／ＡコードとＧＰＳ受信機内部で生成したレプリカＣ／Ａコードの位相を合致させるために、レプリカＣ／Ａコードの位相と受信中間（ＩＦ）周波数をずらせながら相関処理が行われている。
この相関処理は、コヒーレントと、インコヒーレントから構成される。
コヒーレントは、受信したＣ／Ａコードを同期的に積算し、レプリカＣ／Ａコードの各ｃｈｉｐとの相関結果を算出する処理である。コヒーレント処理による出力値をコヒーレント値と呼ぶ。例えば、コヒーレント時間が２０ｍｓｅｃであれば、２０ｍｓｅｃの時間におけるコヒーレント値を算出する。コヒーレント処理の結果、相関をとった位相と、コヒーレント値が出力される。
インコヒーレントは、コヒーレント値を積算することによって、インコヒーレント値を算出する処理である。Ｃ／Ａコードは航法メッセージによって変調されているため、コヒーレント時間を長時間化すると、コヒーレント値が劣化する。このため、コヒーレント時間を一定時間に限定したうえで、コヒーレント値を積算するインコヒーレントが行われる（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３２１３０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、ＧＰＳ衛星からの信号強度は微弱ではあるが、その程度は様々であり、予め規定した、例えば、１秒（ｓ）間のインコヒーレント時間を要することなく、測位に使用し得るＣ／Ａコードの位相を取得することができる可能性がある。この場合、インコヒーレント時間の経過を待つと、測位が遅くなるという問題がある。
なお、本明細書においては、「信号強度」は「電波強度」と同義で使用する。
【０００４】
そこで、本発明は、インコヒーレントの途中であっても、精度良く現在位置を測位することができる測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、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、発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置であって、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出手段と、前記信号強度に基づいて、前記位相の信頼度を算出する信頼度算出手段と、前記信頼度を評価する信頼度評価手段と、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位手段と、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、前記インコヒーレント途中測位手段を有するから、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うことができる。
すなわち、前記測位装置は、前記位相の信頼度が十分であれば、前記インコヒーレントの途中であっても、測位を行うことができる。
これにより、インコヒーレントの途中であっても、精度良く現在位置を測位することができる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記基礎情報が生成される度に前記基礎情報を保存手段に格納する基礎情報格納手段と、前記保存手段に格納されている前記位相に基づいて、現在時刻における予測位相を算出する予測位相算出手段と、前記予測位相に基づいて、現在時刻における前記位相を補正して、補正後位相を算出する位相補正手段とを有することを特徴とする測位装置である。
【０００８】
第２の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記位相補正手段を有するから、インコヒーレントの途中であっても、より精度良く、測位を行うことができる。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明のいずれかの構成において、前記基礎情報は、前記測位基礎符号を受信したときの受信周波数を含み、前記予測位相算出手段は、現在時刻において前記位相を算出することができない場合には、現在時刻より前に算出した前記位相及び前記受信周波数に基づいて、現在時刻における前記位相を予測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、現在時刻において前記位相を算出することができない場合において、インコヒーレントの途中であっても、測位を行うことができる。
【００１１】
第４の発明は、第２の発明又は第３の発明のいずれかの構成において、前記予測位相算出手段は、前記保存手段に格納されているすべての前記位相に基づいて、現在時刻における予測位相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。
【００１２】
第４の発明の構成によれば、可能な限り多数の前記予測位相に基づいて、現在時刻における前記位相を補正することができるから、前記補正後位相の精度が向上する。
【００１３】
第５の発明は、第２の発明乃至第４の発明のいずれかの構成において、現在時刻における前記位相との乖離が予め規定した許容範囲内か否かによって、前記予測位相を現在時刻における前記位相の補正に使用するか否かを判断する予測位相評価手段を有することを特徴とする測位装置である。
【００１４】
第５の発明の構成によれば、前記予測位相を取捨選択することができるから、前記補正後位相の精度が一層向上する。
【００１５】
第６の発明は、第２の発明乃至第４の発明のいずれかの構成において、前記予測位相算出手段は、「予測ＣＰｔ＝ＣＰ（ｔ−ｄｔ）＋Ｆ（Ｄｏｐｐｌｅｒ（ｔ−ｄｔ））×ｄｔ」という式を使用して、前記予測位相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。
【００１６】
第７の発明は、第１の発明乃至第６の発明のいずれかの構成において、前記発信源は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星を含む測位衛星であることを特徴とする測位装置である。
【００１７】
前記目的は、第８の発明によれば、発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、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。
【００１８】
第８の発明の構成によれば、第１の発明の構成と同様に、インコヒーレントの途中におであっても、精度良く現在位置を測位することができる。
【００１９】
前記目的は、第９の発明によれば、コンピュータに、発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、を実行させ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。
【００２０】
前記目的は、第１０の発明によれば、コンピュータに、発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、を実行させ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】
【００２１】
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。
【００２２】
図１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、測位衛星である例えば、ＧＰＳ衛星１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄから、電波Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４を受信することができる。ＧＰＳ衛星１２ａ等は、発信源の一例でもある。
電波Ｓ１等には各種のコード（符号）が乗せられている。そのうちの一つがＣ／ＡコードＳｃａである。このＣ／ＡコードＳｃａ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Ｓｃａは、１，０２３チップ（ｃｈｉｐ）で構成されている。端末２０は、現在位置を測位する測位装置の一例であり、このＣ／Ａコードを使用して現在位置の測位を行う。このＣ／ＡコードＳｃａは、測位基礎符号の一例である。
【００２３】
また、電波Ｓ１等に乗せられる情報として、アルマナックＳａｌ及びエフェメリスＳｅｈがある。アルマナックＳａｌはすべてのＧＰＳ衛星１２ａ等の概略の衛星軌道を示す情報であり、エフェメリスＳｅｈは各ＧＰＳ衛星１２ａ等の精密な衛星軌道を示す情報である。アルマナックＳａｌ及びエフェメリスＳｅｈを総称して航法メッセージと呼ぶ。
【００２４】
端末２０は、例えば、３個以上の異なるＧＰＳ衛星１２ａ等からのＣ／Ａコードを受信して、現在位置を測位することができるようになっている。
端末２０は、まず、受信したＣ／ＡコードがどのＧＰＳ衛星に対応するものかを特定する。次に、Ｃ／Ａコードの位相を特定することによって、各ＧＰＳ衛星１２ａ等と端末２０との距離（以後、擬似距離と呼ぶ）を算出する。続いて、現在時刻における各ＧＰＳ衛星１２ａ等の衛星軌道上の位置と、上述の擬似距離に基づいて、現在位置の測位演算を行うことができるように構成されている。
端末２０は、上述のＣ／Ａコードの位相を特定するために、後述のコヒーレント処理及びインコヒーレント処理を行う。
なお、本実施の形態とは異なり、端末２０は、例えば、携帯電話の通信基地局からの電波を使用して測位を行うようにしてもよい。また、本実施の形態とは異なり、端末２０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）から電波を受信して、測位を行うようにしてもよい。
【００２５】
（端末２０の主なハードウエア構成について）
図２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２に示すように、端末２０は、コンピュータを有し、コンピュータは、バス２２を有する。バス２２には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２４、記憶装置２６等が接続されている。記憶装置２６は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等である。
また、バス２２には、入力装置２８、電源装置３０、ＧＰＳ装置３２、表示装置３４、通信装置３６及び時計３８が接続されている。
【００２６】
（ＧＰＳ装置３２の構成について）
図３は、ＧＰＳ装置３２の構成を示す概略図である。
図３に示すように、ＧＰＳ装置３２は、ＲＦ部３２ａとベースバンド部３２ｂで構成される。
ＲＦ部３２ａは、アンテナ３３ａで電波Ｓ１等を受信する。そして、増幅器であるＬＮＡ３３ｂが、電波Ｓ１等に乗せられているＣ／Ａコード等の信号を増幅する。そして、ミキサ３３ｃが、信号の周波数をダウンコンバートする。そして、直交（ＩＱ）検波器３３ｄが信号をＩＱ分離する。続いて、ＡＤコンバータ３３ｅ１及び３３ｅ２が、ＩＱ分離された信号をそれぞれデジタル信号に変換するように構成されている。
ベースバンド部３２ｂは、ＲＦ部３２ａからデジタル信号に変換された信号を受信し、信号の各チップ（図示せず）をサンプリングして積算し、ベースバンド部３２ｂが発生するレプリカＣ／Ａコードとの相関をとるように構成されている。ベースバンド部３２ｂは、例えば、１２８個の相関器（図示せず）及び積算器（図示せず）を有し、同時に１２８の位相において、相関処理を行うことができるようになっている。
相関処理は、コヒーレントと、インコヒーレントから構成される。
そして、相関器はコヒーレント処理を行うための構成である。積算器はインコヒーレント処理を行うための構成である。
コヒーレントは、ベースバンド部３２ｂが、受信したＣ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードの各ｃｈｉｐについて相関をとる処理である。
例えば、コヒーレント時間が２０ｍｓｅｃであれば、２０ｍｓｅｃの時間おいてＣ／Ａコードを同期積算し、その積算したＣ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関値等を算出する。コヒーレント処理の結果、相関をとった位相と、相関値が出力される。
インコヒーレントは、コヒーレント結果の相関値を積算することによって、インコヒーレント値を算出する処理である。
相関処理の結果、コヒーレント処理で出力された位相と、インコヒーレント値が出力される。
【００２７】
（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ＧＰＳ装置３２に対応するＧＰＳ部１０２、時計３８に対応する計時部１０４等を有している。
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。
【００２８】
図４に示すように、端末２０は、第２記憶部１５０に、航法メッセージ１５２を格納している。航法メッセージ１５２は、アルマナック１５２ａ及びエフェメリス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、測位のために使用する。
【００２９】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、観測可能衛星算出プログラム１１２を格納している。観測可能衛星算出プログラム１１２は、制御部１００が、初期位置情報１５４に示される初期位置Ｑ０を基準として、観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等を算出するためのプログラムである。
具体的には、制御部１００は、アルマナック１５２ａを参照して、計時部１０４によって計測した現在時刻において観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等を判断する。初期位置Ｑ０は、例えば、前回の測位位置である。
制御部１００は、観測可能なＧＰＳ衛星１２ａ等を示す観測可能衛星情報１５６を第２記憶部１５０に格納する。
【００３０】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、メジャメント算出プログラム１１４を格納している。メジャメント算出プログラム１１４は、制御部１００が、コヒーレント結果に基づいて、コードフェーズ、ＩＦ周波数、Ｐｍａｘ及びＰｎｏｉｓｅを含むメジャメントを算出するためのプログラムである。メジャメントは、基礎情報の一例である。メジャメント算出プログラム１１４と制御部１００は、基礎情報算出手段の一例である。
【００３１】
図５は、メジャメント算出プログラム１１４の説明図である。
ベースバンド部３２ｂにおいては、例えば、０．１チップ幅でコヒーレントを行い、相関最大値Ｐｍａｘを出力する。
また、ベースバンド部３２ｂにおいては、相関最大値Ｐｍａｘに対応するコードフェーズＣＰｔを算出する。コードフェーズは、コヒーレントを行ったときのＣ／Ａコードの位相である。コードフェーズは、位相の一例である。なお、「コヒーレントを行ったとき」は、「Ｃ／Ａコードを受信したとき」と同義で使用する。
また、ベースバンド部３２ｂにおいては、位相ＣＰｔから１／２チップ（ｃｈｉｐ）ずれた位相の相関値のうち、大きい方をＰｎｏｉｓｅとして出力する。端末２０は、Ｐｎｏｉｓｅをノイズフロアの相関値とみなす。
ＰｍａｘとＰｎｏｉｓｅは、信号強度の一例である。
ＩＦ周波数Ｆｔは、コヒーレントを行ったときのＩＦ周波数である。ＩＦ周波数は、受信周波数の一例である。
【００３２】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、メジャメント保存プログラム１１６を格納している。メジャメント保存プログラム１１６は、制御部１００が、予め規定したインコヒーレント時間において、生成したメジャメントを順次メジャメントデータベース１５８に格納するためのプログラムである。インコヒーレント時間は、例えば、１秒である。
メジャメントデータベース１５８は保存手段の一例である。メジャメント保存プログラム１１６と制御部１００は、基礎情報格納手段の一例である。
【００３３】
図６は、メジャメントデータベース１５８の一例を示す図である。
図６に示すように、制御部１００は、例えば、コードフェーズＣＰｔ，ＩＦ周波数Ｆｔ、Ｐｍａｘ及びＰｎｏｉｓｅを算出した順に保存する。
メジャメントの算出間隔は、コヒーレント時間と等しく、例えば、２０ミリ秒（ｍｓ）である。
メジャメントデータベース１５８には、インコヒーレント時間である例えば、１秒（ｓ）間に算出されたメジャメントが保存される。
【００３４】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、信頼度算出プログラム１１８を格納している。信頼度算出プログラム１１８は、制御部１００が、Ｐｍａｘ積算値Ｂ及び差分積算値Ａに基づいて、信頼度Ｒｔを算出するためのプログラムである。信頼度Ｒｔは信頼度の一例である。信頼度算出プログラム１１８と制御部１００は、信頼度算出手段の一例である。
【００３５】
図７は、信頼度算出プログラム１１８の説明図である。
バースバンド部３２ｂ（図３参照）からは、１回のコヒーレントが終了するたびに、ＰｍａｘＢ及び信号強度差分Ａが出力される。
ＰｍａｘＢは、１回のコヒーレントごとのＰｍａｘである。例えば、時刻ｔにおけるＰｍａｘＢは１００であり、信号強度差分Ａは、２０である。
この場合、信頼度Ｒｔは、０．２である。
【００３６】
制御部１００は、差分積算値ＡをＰｍａｘ積算値Ｂで除することによって、信頼度Ｒｔを算出する。制御部１００は、ベースバンド部３２ｂからＰｍａｘ積算値Ｂ及び差分積算値Ａが出力されるたびに、信頼度Ｒｔを算出する。
制御部１００は、信頼度Ｒｔを示す信頼度情報１６０を第２記憶部１５０に格納する。
【００３７】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、コードフェーズ予測プログラム１２０を格納している。コードフェーズ予測プログラム１２０は、制御部１００が、メジャメントデータベース１５８に格納されているすべてのコードフェーズに基づいて、現在時刻における予測コードフェーズＰＣＰを算出するためのプログラムである。予測コードフェーズＰＣＰは予測位相の一例である。コードフェーズ予測プログラム１２０と制御部１００は、予測位相算出手段の一例である。
【００３８】
図８は、コードフェーズ予測プログラム１２０の説明図である。
制御部１００は、図８（ａ）の式１によって、現在時刻ｔにおける予測位相ＰＣＰを算出する。
図８（ｂ）に示すように、１つのＧＰＳ衛星について１つの周波数ごとに、グラフＧ１が描けることがわかっている。例えば、ＧＰＳ衛星１２ａの移動に伴って実際の受信周波数は変動するから、端末２０側で発生するＩＦ周波数を固定した場合、実際の周波数と端末２０側のＩＦ周波数に差が生じ、この差が相関値に反映する。実際の周波数と端末２０側のＩＦ周波数の差は、ＧＰＳ衛星１２ａの移動によるドップラー偏移によるものである。これは、ドップラー偏移によって、一定時間ｄｔが経過した後の時刻ｔのコードフェーズＣＰｔを予測することができることを意味する。ドップラー偏移は、実際の受信周波数に基づいて算出する。ＧＰＳ衛星１２ａ等からの発信周波数は既知であるから、実際の受信周波数がわかれば、ドップラー偏移を算出することができる。
このため、式１によって、現在時刻ｔにおける予測位相ＰＣＰを算出することができるのである。式１の中で、Ｆは、ドップラー偏移とコードフェーズの関係を示す関数である。式１において、予測位相ＰＣＰ、時刻ｔ−ｄｔにおける位相ＣＰ（ｔ−ｄｔ）は、距離に換算されている。
関数Ｆは、ドップラー偏移を相対移動速度に換算するための関数である。電波Ｓ１等は、光速（３×１０８ｍ／ｓ）で伝播する。このため、光速を電波Ｓ１等の発信周波数で除することによって、ドップラー偏移１ヘルツ（Ｈｚ）に対応する速度を算出することができる。発信周波数は既知であり、例えば、１，５７５．４２ＭＨｚである。ドップラー偏移がプラス（＋）１ヘルツ（Ｈｚ）であるということは、ＧＰＳ衛星１２ａが秒速０．１９メートル（ｍ／ｓ）で端末２０に近づいているということである。制御部１００は、関数Ｆによって、上述のように、例えば、プラス（＋）１ヘルツ（Ｈｚ）のドップラー偏移を、秒速０．１９メートル（ｍ／ｓ）の相対移動速度に変換する。
なお、式１は、前回測位時からの経過時間が短時間であるという条件において成立するものである。
また、本実施の形態とは異なり、時刻ｔ−ｄｔにおけるドップラー偏移と、現在時刻のドップラー偏移の平均値を、式１で使用するドップラー偏移としてもよい。これにより、予測位相ＰＣＰを一層正確に算出することができる。
制御部１００は、メジャメントデータベース１５８に格納されているすべてのコードフェーズに基づいて、それぞれ予測位相ＰＣＰを算出する。具体的には、制御部１００は、時刻ｔ１のコードフェーズＣＰ１に基づいてＰＣＰ１を算出する。同様に、制御部１００は、時刻ｔ２乃至ｔ１５のコードフェーズＣＰ２乃至ＣＰ１５に基づいて、それぞれＰＣＰ２乃至ＰＣＰ１５を算出する。
制御部１００は、予測コードフェーズＰＣＰを示す予測コードフェーズ情報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、メジャメントデータベース１５８のすべてのコードフェーズに基づいてそれぞれ予測位相ＰＣＰを算出するのではなくて、例えば、所定数の新しいコードフェーズに基づいてそれぞれ予測位相ＰＣＰを算出するようにしてもよい。
【００３９】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、コードフェーズ評価プログラム１２２を格納している。コードフェーズ評価プログラム１２２は、制御部１００が、現在時刻の実測位相ＣＰｔに基づいて、各予測位相ＰＣＰを、現在時刻ｔにおける実測位相ＣＰｔの補正に使用するか否かを判断するためのプログラムである。コードフェーズ評価プログラム１２２と制御部１００は、予測位相評価手段の一例である。
具体的には、制御部１００は、実測位相ＣＰｔと各予測位相ＰＣＰとの差分を距離に換算し、その差分が、例えば、４５メートル（ｍ）以内であれば、その予測位相ＰＣＰを実測位相ＣＰｔの補正に使用することを決定する。
制御部１００は、現在時刻ｔにおいて実測位相ＣＰｔを算出することができない場合には、現在時刻ｔより前に算出した実測位相ＣＰｔ−１を使用して実測位相ＣＰｔを予測して、実測位相ＣＰの代替とする。このとき、上述の式１を使用する。ここで、実際の受信周波数として、後述の補正後周波数情報１６８に示される補正後周波数を使用する。補正後周波数を使用することによって、ドップラー偏移の精度が向上するから、実測位相ＣＰｔの予測値の精度も向上する。
この場合、制御部１００は、現在時刻ｔの直前の実測位相ＣＰｔ−１より前の実測位相ＣＰｔ−２等を使用して予測位相ＰＣＰを算出するようになっている。
【００４０】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、コードフェーズ補正プログラム１２４を格納している。コードフェーズ補正プログラム１２４は、制御部１００が、予測位相ＰＣＰに基づいて、現在時刻における実測コードフェーズＣＰｔを補正して、補正後コードフェーズＦＣＰｔを算出するためのプログラムである。補正後コードフェーズＦＣＰｔは、補正後位相の一例である。そして、コードフェーズ補正プログラム１２４と制御部１００は、実測位相補正手段の一例である。
【００４１】
図９は、コードフェーズ補正プログラム１２４の説明図である。
制御部１００は、図９（ａ）に示す式２によって、補正後コードフェーズＦＣＰｔを算出する。
式２に示すように、制御部１００は、実測コードフェーズＣＰｔと各予測位相ＰＣＰとを所定のゲインαによって、加重平均する。ゲインαは、例えば、０．５である。
式２に示す式は、図９（ｂ）に示すように、実測位相ＣＰｔをすべての予測位相ＰＣＰで補正することを意味している。ここで、実測位相ＣＰｔの補正する予測位相ＰＣＰは、上述のコードフェーズ評価プログラム１２２によって、実測位相ＣＰｔの補正に使用することが決定された予測位相ＰＣＰである。
制御部１００は、補正後コードフェーズＦＣＰｔを示す補正後コードフェーズ情報１７０を第２記憶部１５０に格納する。
【００４２】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、信頼度補正プログラム１２６を格納している。信頼度補正プログラム１２６は、制御部１００が、現在時刻における信頼度Ｒｔを、実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用した予測位相ＰＣＰに対応する実測コードフェーズＣＰｔ−１等のＰｍａｘ及びＰｏｉｓｅによって補正するためのプログラムである。
【００４３】
図１０は、信頼度補正プログラム１２６の説明図である。
現在時刻ｔ１における信頼度Ｒｔは、０．２である。
この信頼度Ｒｔを、実測コードフェーズＣＰｔ−１等のＰｍａｘ及びＰｏｉｓｅによって補正する。
図１０において、Ｐｍａｘ積算値Ｃは、各実測コードフェーズＣＰｔ等のＰｍａｘの積算値である。
差分積算値Ｄは、各実測コードフェーズＣＰｔ等の信号強度差分Ａ（図７参照）の積算値である。
例えば、時刻ｔ２における実測コードフェーズＣＰｔ−１等のＰｍａｘ及びＰｏｉｓｅによって信頼度Ｒｔを補正する場合には、時刻ｔ１におけるＰｍａｘと時刻ｔ２におけるＰｍａｘを積算してＰｍａｘ積算値Ｃとして２００を得る。そして、差分積算値Ｄとして、時刻ｔ１における２０と時刻ｔ２における２５とを積算して４５を得る。
そして、補正後信頼度ＦＲｔとして０．２２を得る。
このようにして、制御部１００は、実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用した予測位相ＰＣＰに対応するＰｍａｘ及びＰｏｉｓｅを順次使用して、補正後信頼度ＦＲｔを算出する。
制御部１００は、補正後信頼度ＦＲｔを示す補正後信頼度情報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、周波数補正プログラム１２８を格納している。周波数補正プログラム１２８は、制御部１００が、現在時刻におけるＩＦ周波数を、実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用した予測位相ＰＣＰに対応するＩＦ周波数によって補正するためのプログラムである。
具体的には、制御部１００は、現在時刻におけるＩＦ周波数と、実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用した予測位相ＰＣＰに対応するＩＦ周波数との平均値を算出し、補正後周波数とする。
制御部１００は、補正後周波数を示す補正後周波数情報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、信頼度評価プログラム１３０を格納している。信頼度評価プログラム１３０は、制御部１００が、補正後信頼度ＦＲｔを評価するためのプログラムである。信頼度評価プログラム１３０と制御部１００は、信頼度評価手段の一例である。
具体的には、制御部１００は、補正後信頼度ＦＲｔが０．４以上か否かを判断する。
【００４６】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、測位プログラム１３２を格納している。測位プログラム１３２は、制御部１００が、上述の信頼度評価プログラム１３０による評価結果に基づいて、インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うためのプログラムである。測位プログラム１３２と制御部１００は、インコヒーレント途中測位手段の一例である。
【００４７】
図１１は、測位方法を示す概念図である。
図１１に示すように、例えば、ＧＰＳ衛星１２ａと端末２０との間には、ｎ個のＣ／Ａコードが連続的に並んでいると観念することができる。そして、ＧＰＳ衛星１２ａと端末２０との間の距離は、Ｃ／Ａコードの長さの整数倍とは限らないから、コード端数Ｃ／Ａａが存在する。つまり、ＧＰＳ衛星１２ａと端末２０との間には、Ｃ／Ａコードの整数倍の部分と、端数部分が存在する。Ｃ／Ａコードの整数倍の部分と端数部分の合計の長さが擬似距離である。端末２０は、この擬似距離を使用して測位を行う。
ＧＰＳ衛星１２ａの軌道上の位置はエフェメリス１５２ｂを使用して算出可能である。そして、ＧＰＳ衛星１２ａの軌道上の位置と初期位置Ｑ０との距離を算出すれば、Ｃ／Ａ コードの整数倍の部分を特定することができる。
そして、図１１に示すように、レプリカＣ／Ａコードの位相を例えば、矢印Ｘ１方向に移動させながら、相関処理を行う。
相関値が最大になった位相がコード端数Ｃ／Ａａである。そして、このコード端数Ｃ／Ａａが、補正後コードフェーズＦＣＰｔである。
【００４８】
制御部１００は、３個以上のＧＰＳ衛星１２ａ等に対応する補正後コードフェーズＦＣＰｔに基づいて、各ＧＰＳ衛星１２ａ等と端末２０との擬似距離を算出する。そして、各ＧＰＳ衛星１２ａ等の軌道上の位置はエフェリス１５２ｂによって算出する。そして、３個以上のＧＰＳ衛星１２ａ等の軌道上の位置と、擬似距離に基づいて、現在位置を測位して測位位置Ｑ１を算出する。
制御部１００は、測位位置Ｑ１を示す測位位置情報１７２を第２記憶部１５０に格納する。
【００４９】
図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、測位位置出力プログラム１３４を格納している。測位位置出力プログラム１３４は、制御部１００が、測位位置Ｑ１を表示装置３４に表示するためのプログラムである。
【００５０】
端末２０は、以上のように構成されている。
端末２０は、上述の測位プログラム１３２によって、インコヒーレントの途中であっても、現在位置の測位を行うことができる。
すなわち、端末２０は、補正後信頼度ＦＲｔが十分であれば、インコヒーレントの途中であっても、測位を行うことができる。
これにより、インコヒーレントの途中であっても、精度良く現在位置を測位することができる。
また、端末２０は、予測コードフェーズＰＣＰによって現在時刻における実測コードフェーズＣＰｔを補正することができるから、インコヒーレントの途中であっても、より精度良く、測位を行うことができる。
さらに、端末２０は、現在時刻ｔにおいて実測位相ＣＰｔを算出することができない場合には、その直前の実測位相ＣＰｔ−１を使用して実測位相ＣＰｔを予測して、実測位相ＣＰｔの代替とすることができる。そして、端末２０は、現在時刻ｔの直前の実測位相ＣＰｔ−１より前の実測位相ＣＰｔ−２等を使用して予測位相ＰＣＰを算出することができる。これにより、現在時刻において実測位相ＣＰｔを算出することができない場合であっても、インコヒーレントの途中において、測位を行うことができる。
さらに、端末２０は、メジャメントデータベース１５８に格納されているすべてのコードフェーズに基づいて、現在時刻における予測位相ＰＣＰを算出すことができるから、可能な限り多数の予測位相ＰＣＰに基づいて、現在時刻における実測位相ＣＰｔを補正することができるから、補正後コードフェーズＦＣＰの精度が向上する。
ここで、実測位相ＣＰｔとの乖離距離によって、すべてのコードフェーズを予め取捨選択しているから、補正後コードフェーズＦＣＰの精度が一層向上する。
以下、図１２を使用して、端末２０の動作を要約して説明する。
【００５１】
図１２は、インコヒーレント時間等を示す図である。
図１２（ａ）に示すように、端末２０は、例えば、２０ミリ秒間のコヒーレントを行い、インコヒーレント時間を１秒と決めている。
そして、インコヒーレント時間である１秒が経過した時点では、例えば、図１２（ｂ）に示すように、信頼度Ｒは十分に閾値０．４を上回っている。
ところが、インコヒーレント時間である１秒が経過する前の時点であっても、例えば、図１２（ｃ）に示すように、信頼度Ｒが０．４を上回る場合がある。
この場合、端末２０は、インコヒーレント時間の経過を待たず、測位を開始する。
【００５２】
以上が本実施の形態に係る端末２０の構成であるが、以下、その動作例を主に図１３及び図１４を使用して説明する。
図１３及び図１４は端末２０の動作例を示す概略フローチャートである。
【００５３】
まず、端末２０は、メジャメントを算出する（図１３のステップＳＴ１）。このステップＳＴ１は、基礎情報算出ステップの一例である。
続いて、端末２０は、メジャメントデータベース１５８中のすべてのコードフェーズＣＰについて、現在時刻ｔにおける予測コードフェーズＰＣＰを算出する（ステップＳＴ２）。
【００５４】
続いて、端末２０は、実測コードフェーズＣＰｔと各予測コードフェーズＰＣＰとの差が４５メートル以内か否かを判断する（ステップＳＴ３）。
続いて、端末２０は、ステップＳＴ３において、実測コードフェーズＣＰｔと予測コー
ドフェーズＰＣＰとの差が４５メートル以内であると判断した予測コードフェーズＰＣＰ
を実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用することを決定する（ステップＳＴ４）。
これに対して、端末２０は、ステップＳＴ３において、実測コードフェーズＣＰｔと予測コードフェーズＰＣＰとの差が４５メートル以内ではないと判断した予測コードフェーズＰＣＰを実測コードフェーズＣＰｔの補正に使用しないことを決定する（ステップＳＴ４Ａ）。
【００５５】
続いて、端末２０は、実測コードフェーズＣＰｔと予測コードフェーズＰＣＰとの差が４５メートル以内であると判断した予測コードフェーズＰＣＰに基づいて、補正後コードフェーズＦＣＰｔを算出する（図１４のステップＳＴ５）。
【００５６】
続いて、端末２０は、補正後周波数を算出する（ステップＳＴ６）。
続いて、端末２０は、補正後信頼度ＦＲｔを算出する（ステップＳＴ７）。
続いて、端末２０は、補正後信頼度ＦＲｔが閾値αよりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ８）。このステップＳＴ８は、信頼度評価ステップの一例である。
【００５７】
ステップＳＴ８において、端末２０が補正後信頼度ＦＲｔが閾値αよりも大きいと判断した場合には、測位を実施する（ステップＳＴ９）。このステップＳＴ９は、インコヒーレント途中測位ステップの一例である。
続いて、端末２０は、測位位置Ｑ１を出力する（ステップＳＴ１０）。
【００５８】
上述のステップによって、インコヒーレントの途中であっても、精度良く現在位置を測位することができる。
【００５９】
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】
【００６０】
【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】端末の主なハードウエア構成を示す概略図である。
【図３】ＧＰＳ装置の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】メジャメント算出プログラムの説明図である。
【図６】メジャメントデータベースの一例を示す図である。
【図７】信頼度算出プログラムの説明図である。
【図８】コードフェーズ予測プログラムの説明図である。
【図９】コードフェーズ補正プログラムの説明図である。
【図１０】信頼度補正プログラムの説明図である。
【図１１】測位方法の一例を示す概念図である。
【図１２】インコヒーレント時間等を示す概略図である。
【図１３】端末の動作例を示す概略フローチャートである。
【図１４】端末の動作例を示す概略フローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・ＧＰＳ衛星、２０・・・端末、３２・・・ＧＰＳ装置、１１２・・・観測可能衛星算出プログラム、１１４・・・メジャメント算出プログラム、１１６・・・メジャメント保存プログラム、１１８・・・信頼度算出プログラム、１２０・・・コードフェーズ予測プログラム、１２２・・・コードフェーズ評価プログラム、１２４・・・コードフェーズ補正プログラム、１２６・・・信頼度補正プログラム、１２８・・・周波数補正プログラム、１３０・・・信頼度評価プログラム、１３２・・・測位プログラム、１３４・・・測位位置出力プログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置であって、
前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出手段と、
前記信号強度に基づいて、前記位相の信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度を評価する信頼度評価手段と、
前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位手段と、
を有することを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記基礎情報が生成される度に前記基礎情報を保存手段に格納する基礎情報格納手段と、
前記保存手段に格納されている前記位相に基づいて、現在時刻における予測位相を算出する予測位相算出手段と、
前記予測位相に基づいて、現在時刻における前記位相を補正して、補正後位相を算出する位相補正手段と、
を有す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】
前記基礎情報は、前記測位基礎符号を受信したときの受信周波数を含み、
前記予測位相算出手段は、現在時刻において前記位相を算出することができない場合には、現在時刻より前に算出した前記位相及び前記受信周波数に基づいて、現在時刻における前記位相を予測する構成となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の測位装置。
【請求項４】
前記予測位相算出手段は、前記保存手段に格納されているすべての前記位相に基づいて、現在時刻における予測位相を算出する構成となっていることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の測位装置。
【請求項５】
現在時刻における前記位相との乖離が予め規定した許容範囲内か否かによって、前記予測位相を現在時刻における前記位相の補正に使用するか否かを判断する予測位相評価手段を有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の測位装置。
【請求項６】
前記予測位相算出手段は、「予測ＣＰｔ＝ＣＰ（ｔ−ｄｔ）＋Ｆ（Ｄｏｐｐｌｅｒ（ｔ−ｄｔ））×ｄｔ」という式を使用して、前記予測位相を算出する構成となっていることを特徴とする請求項２乃至請求項４に記載の測位装置。
【請求項７】
前記発信源は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星を含む測位衛星であることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の測位装置。
【請求項８】
発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、
前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、
前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、
を有することを特徴とする測位装置の制御方法。
【請求項９】
コンピュータに、
発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、
前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、
前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、
を実行させることを特徴とする測位装置の制御プログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、
発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、
前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、
前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、
を実行させ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】
発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置であって、
前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出手段と、
前記信号強度に基づいて、前記位相の信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度を評価する信頼度評価手段と、
前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位手段と、
を有することを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記基礎情報が生成される度に前記基礎情報を保存手段に格納する基礎情報格納手段と、
前記保存手段に格納されている前記位相に基づいて、現在時刻における予測位相を算出する予測位相算出手段と、
前記予測位相に基づいて、現在時刻における前記位相を補正して、補正後位相を算出する位相補正手段と、
を有す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】
前記基礎情報は、前記測位基礎符号を受信したときの受信周波数を含み、
前記予測位相算出手段は、現在時刻において前記位相を算出することができない場合には、現在時刻より前に算出した前記位相及び前記受信周波数に基づいて、現在時刻における前記位相を予測する構成となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の測位装置。
【請求項４】
前記予測位相算出手段は、前記保存手段に格納されているすべての前記位相に基づいて、現在時刻における予測位相を算出する構成となっていることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の測位装置。
【請求項５】
現在時刻における前記位相との乖離が予め規定した許容範囲内か否かによって、前記予測位相を現在時刻における前記位相の補正に使用するか否かを判断する予測位相評価手段を有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の測位装置。
【請求項６】
前記予測位相算出手段は、「予測ＣＰｔ＝ＣＰ（ｔ−ｄｔ）＋Ｆ（Ｄｏｐｐｌｅｒ（ｔ−ｄｔ））×ｄｔ」という式を使用して、前記予測位相を算出する構成となっていることを特徴とする請求項２乃至請求項４に記載の測位装置。
【請求項７】
前記発信源は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星を含む測位衛星であることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の測位装置。
【請求項８】
発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、
前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、
前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、
を有することを特徴とする測位装置の制御方法。
【請求項９】
コンピュータに、
発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、
前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、
前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、
を実行させることを特徴とする測位装置の制御プログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、
発信源から測位基礎符号を受信して、コヒーレントとインコヒーレントとからなる相関処理を行って、現在位置を測位する測位装置が、前記測位基礎符号の位相及び前記測位基礎符号の信号強度とを含む基礎情報を算出する基礎情報算出ステップと、
前記測位装置が、前記信号強度に基づいて、前記補正後位相の信頼度を評価する信頼度評価ステップと、
前記測位装置が、前記信頼度評価手段の評価結果に基づいて、前記インコヒーレントの途中において、現在位置の測位を行うインコヒーレント途中測位ステップと、
を実行させ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１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【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】
【公開番号】特開２００７−２７８８６４（Ｐ２００７−２７８８６４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０６０１１（Ｐ２００６−１０６０１１）
【出願日】平成１８年４月７日（２００６．４．７）
【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１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月７日（２００６．４．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]