測位装置及び測位方法
【課題】衛星電波を利用した受信機の速度の算出精度を向上させる。
【解決手段】衛星電波を利用した位置算出に用いた衛星群を、アンカーセットＡＳとし（ステップＳ６１）、このアンカーセットＡＳとこれに含まれない非アンカー衛星ＮＳＶａとからなる組み合わせの異なる拡張セットＴＳを生成し、速度の算出精度が最良の拡張セットＴＳを特定する（ステップＳ６２）。アンカーセットＡＳの何れかの衛星を用いて組み合わせの異なる排他セットＲＳを生成し、速度の算出精度が最良の排他セットＲＳを特定する（ステップＳ６３）。特定した最良の拡張セット及び最良の排他セットのうち、その速度の算出精度がより良い方を速度算出用セットとし、この速度算出用セットを構成する衛星の周波数精度に応じて重み付けを行い、これに基づき衛星電波受信機１の速度演算を行う（ステップＳ６４、Ｓ６５）。
【解決手段】衛星電波を利用した位置算出に用いた衛星群を、アンカーセットＡＳとし（ステップＳ６１）、このアンカーセットＡＳとこれに含まれない非アンカー衛星ＮＳＶａとからなる組み合わせの異なる拡張セットＴＳを生成し、速度の算出精度が最良の拡張セットＴＳを特定する（ステップＳ６２）。アンカーセットＡＳの何れかの衛星を用いて組み合わせの異なる排他セットＲＳを生成し、速度の算出精度が最良の排他セットＲＳを特定する（ステップＳ６３）。特定した最良の拡張セット及び最良の排他セットのうち、その速度の算出精度がより良い方を速度算出用セットとし、この速度算出用セットを構成する衛星の周波数精度に応じて重み付けを行い、これに基づき衛星電波受信機１の速度演算を行う（ステップＳ６４、Ｓ６５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位装置及び測位方法に関し、特に、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ衛星を利用した測位技術は、自動車のナビゲーションシステムを始め、社会のあらゆる分野に利用されている。
しかしながら、特に、都心部や、高架下等、遮蔽物の多い場所においては、ＧＰＳ受信機を移動させるとその移動に伴って、ＧＰＳ受信機で捕捉できる衛星数と衛星の配置とが変化する。このため、ＧＰＳ受信機での位置計算結果の連続性が失われることから、位置推定精度が劣化することがある。したがって、ＧＰＳ衛星を利用する測位方法では、測位装置のばらつきを低減させるために、ＧＰＳ受信機の移動速度を用いて測位結果のフィルタリング処理を行う、位置／速度の平滑化がよく知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、時間遅れを生じることなく、測位位置のばらつきに対してより正しい現在位置を検出するために、車両の測位位置及び速度ベクトルを検出し、速度ベクトル及び現在位置により、次回の処理タイミングでの車両の位置を推定し、この推定位置と次回の処理タイミングでの車両の測位位置との平均化処理に基づいて現在位置を更新する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、移動速さについても移動方位についても、良好な演算結果を得ることができるようにするために、ＧＰＳ衛星からの電波を受信してＧＰＳ受信装置の現在位置を原点とする移動速度を求め、求めた移動速度と１サンプリング期間前の移動速度との差に重み定数を乗算した値に基づいて移動速度の雑音成分を低減し、この雑音成分が低減された移動速度に基づいてＧＰＳ受信装置の移動方位を演算する方法が開示されている。
【０００５】
また、位置推定速度の向上を図るため、測位演算に用いる衛星の組み合わせの中から、最も精度よく位置測定を行うことの可能な衛星の組み合わせを選択し、この衛星の組み合わせを用いて測位演算を行うもの等も提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平８−６８６５１号公報
【特許文献２】特開平８−６２３２０号公報
【特許文献３】特開平６−２６５６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ＧＰＳ受信装置の速度算出を行う場合、位置計測に用いた衛星の受信電波に基づいて速度算出を行うようにしているが、位置推定に適したＧＰＳ衛星は、擬似距離の算出精度がよい衛星であるのに対し、速度推定に適したＧＰＳ衛星は、周波数の検出精度がよい衛星であるため、位置推定に適したＧＰＳ衛星が、必ずしも、速度推定に適したＧＰＳ衛星であるとは限らない。このため、位置計測に適したＧＰＳ衛星を選択し、これに基づいて位置推定を行うと共に速度推定を行った場合、位置精度の向上を図ることはできるものの、必ずしも速度精度の向上を図ることはできない可能性がある。したがって、上述のように、位置及び速度の平滑化を行ったとしても、位置精度の向上を十分図ることができない可能性がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、速度の検出精度の向上を図ることの可能な測位装置及び測位方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の測位装置は、衛星からの電波を受信する受信機と、少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、当該基本セット設定手段で設定した基本セットを少なくとも含む複数の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の拡張セットを生成する拡張セット生成手段と、当該拡張セット生成手段で生成した拡張セットそれぞれについて該拡張セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる拡張セットを選択する拡張セット選択手段と、当該拡張セット選択手段で選択した拡張セットを速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
ここで、受信機の位置の算出精度は衛星との間の擬似距離に依存するのに対し、速度の算出精度は周波数精度に依存するため、位置検出用の衛星群からなる基本セットを用いて速度算出を行うことで速度の算出精度をある程度確保することはできるものの、基本セットには、速度算出に適していない衛星が含まれる可能性もある。
しかしながら、上記構成によれば、少なくとも基本セットを含む複数の衛星で構成され且つ組み合わせの異なる衛星からなる拡張セットのうち、その速度の算出精度が最良となる拡張セットを速度算出用セットとして選択し、すなわち、基本セットの他に、速度の算出精度の向上に寄与する衛星がある場合にはこれを基本セットに加え、これを用いて速度を算出するから、速度の算出精度をより向上させることができ、より高精度な速度の算出結果を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の測位装置は、衛星からの電波を受信する受信機と、少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、当該基本セット設定手段で設定した基本セットに含まれる４個以上の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の排他セットを生成する排他セット生成手段と、当該排他セット生成手段で生成した排他セットそれぞれについて該排他セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる排他セットを選択する排他セット選択手段と、当該排他セット選択手段で選択した排他セットを速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
ここで、受信機の位置の算出精度は衛星との間の擬似距離に依存するのに対し、速度の算出精度は周波数精度に依存するため、位置検出用の衛星群からなる基本セットを用いて速度算出を行うことにより速度の算出精度をある程度確保することはできるものの、基本セットには、速度算出に適していない衛星が含まれる可能性もある。
しかしながら、上記構成によれば、基本セットを構成する衛星の何れかで構成され且つ組み合わせの異なる排他セットのうち、その速度の算出精度が最良となる排他セットを速度算出用セットとして選択し、すなわち、基本セットの中に、速度の算出精度に悪影響を及ぼす衛星がある場合にはこれを基本セットから除去し、残った衛星を用いて速度を算出するから、速度の算出精度の低下を抑制することができ、より高精度な速度の算出結果を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の測位装置は、衛星からの電波を受信する受信機と、少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、当該基本セット設定手段で設定した基本セットを少なくとも含む複数の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の拡張セットを生成する拡張セット生成手段と、当該拡張セット生成手段で生成した拡張セットそれぞれについて該拡張セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる拡張セットを選択する拡張セット選択手段と、前記基本セット設定手段で設定した基本セットに含まれる４個以上の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の排他セットを生成する排他セット生成手段と、当該排他セット生成手段で生成した排他セットそれぞれについて該排他セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる排他セットを選択する排他セット選択手段と、前記拡張セット選択手段で選択した拡張セット及び前記排他セット選択手段で選択した排他セットのうち、前記速度の算出精度が高い方を速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴としている。
【００１３】
ここで、受信機の位置の算出精度は衛星との間の擬似距離に依存するのに対し、速度の算出精度は周波数精度に依存するため、位置検出用の衛星群からなる基本セットを用いて速度算出を行うことにより速度の算出精度をある程度確保することはできるものの、基本セットには、速度算出に適していない衛星が含まれる可能性もある。
【００１４】
しかしながら、上記構成によれば、少なくとも基本セットを含む複数の衛星で構成され且つ組み合わせの異なる衛星からなる拡張セットのうち、その速度の算出精度が最良となる拡張セットを選択し、すなわち、基本セットの他に、速度の算出精度の向上に寄与する衛星がある場合にはこれを基本セットに加え、これを用いて速度を算出するから、この選択した拡張セットを用いて速度の算出を行うことにより、速度の算出精度をより向上させることができ、より高精度な速度の算出結果を得ることができる。さらに、基本セットを構成する衛星の何れかで構成され且つ組み合わせの異なる排他セットのうち、その速度の算出精度が最良となる排他セットを選択し、すなわち、基本セットの中に、速度の算出精度に悪影響を及ぼす衛星がある場合にはこれを基本セットから除去し、残った衛星を用いて速度を算出するから、速度の算出精度の低下を抑制することができ、より高精度な速度の算出結果を得ることができる。そして、このようにして選択した拡張セット及び排他セットのうち、その速度の算出精度がより良い方を速度算出用セットとし、この速度算出用セットに基づく速度を、受信機の速度とするから、基本セットのうち、速度の算出精度を低下させる衛星を除去すると共に速度の算出精度の向上に寄与する衛星を加え、これらを用いて速度を算出することによって、速度の算出精度をより向上させることができ、すなわち、より高精度な速度の算出結果を得ることができる。
【００１５】
また、上記した測位装置において、前記拡張セット生成手段は、前記基本セットを構成する基本衛星を除く非基本衛星についてその信頼度を検出する非基本衛星信頼度検出手段を備え、当該非基本衛星信頼度検出手段で検出した信頼度の並び順に前記信頼度が最良の非基本衛星から所定数の非基本衛星を、前記基本セットに加えて前記拡張セットを生成し、且つ前記基本セットに加える前記非基本衛星の数を、１ずつ増加させることを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、基本セットと信頼度が最良の非基本衛星からなる拡張セット、基本セットと信頼度が最良及びその次の非基本衛星からなる拡張セット、基本セットと信頼度が最良のものから３番目までの非基本衛星からなる拡張セット、というように、基本セットに対し信頼度が最良ものからその数を１ずつ増しながら非基本衛星が加えられて拡張セットが生成される。信頼度が高い衛星は、速度の算出精度の向上に寄与する可能性が高いと予測されることから信頼度が高い衛星から順に、基本セットに加える非基本衛星の数を増していくことによって、速度の算出精度が高いと予測される衛星の組み合わせからなる拡張セットを効率的に且つ的確に生成することができる。
【００１７】
また、上記した測位装置において、前記排他セット生成手段は、前記基本セットを構成する基本衛星についてその信頼度を検出する基本衛星信頼度検出手段を備え、当該基本衛星信頼度検出手段で検出した信頼度の並び順に前記信頼度が最低のものから所定数の基本衛星を、前記基本セットから除去して前記排他セットを生成し、且つ前記基本セットから除去する衛星数を、１ずつ増加させることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、基本セットから信頼度が最低の基本衛星を除去した排他セット、基本セットから信頼度が最低のものから２つの基本衛星を除去した排他セット、基本セットから信頼度が最低のものから３つの基本衛星を除去した排他セット、というように、基本セットから信頼度の低いものからその数を１ずつ増しながら基本衛星が除去されて排他セットが生成される。信頼度が低い衛星は、速度の算出精度の低下の要因となる可能性が高いことから信頼度の低い衛星から順に、基本セットから除去する基本衛星の数を増していくことによって、速度の算出精度が高いと予測される衛星の組み合わせからなる排他セットを効率的に且つ的確に生成することができる。
【００１９】
また、上記した測位装置において、前記受信機速度出力手段は、前記速度算出用セットを構成する各衛星からの電波の周波数精度を検出する周波数精度検出手段と、前記速度算出用セットを構成する各衛星に対し、前記周波数精度検出手段で検出した周波数精度に基づき当該周波数精度が高い衛星ほど重みが大きくなるように重み付けを行い且つ重み付けした前記衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出する重み付き速度算出手段と、を備え、当該重み付き速度算出手段で算出した速度を、前記受信機の速度として出力することを特徴としている。
【００２０】
上記構成によれば、速度算出用セットとして選択された衛星について、その周波数精度に応じて、周波数精度が高いほど重みが大きくなるように重み付けを行い、この重み付けを考慮して、各衛星からの電波を用いて受信機の速度を算出するから、より高精度に速度の算出を行うことができる。
【００２１】
また、本発明の測位方法は、受信機の位置検出用の４個以上の衛星群を基本セットとし、当該基本セットを少なくとも含む複数の衛星からなる衛星群と前記基本セットを構成する４個以上の衛星からなる衛星群との少なくとも何れか一方のうち、該衛星群を構成する衛星からの電波を用いて算出した前記受信機の速度の算出精度が最良となる衛星の組み合わせを検出し、この検出した組み合わせの衛星群に基づき前記受信機の速度を算出することを特徴としている。
【００２２】
上記構成によれば、受信機の位置検出用の４個以上の衛星群を基本セットとし、この基本セットを少なくとも含む複数の衛星からなる衛星群と基本セットに属する衛星の何れかからなる４個以上の衛星群との少なくとも何れか一方のうち、その衛星群を用いて算出した受信機の速度の算出精度が最良となる衛星の組み合わせを検出し、この検出した組み合わせの衛星群に基づき受信機の速度を算出するから、ある程度の速度の算出精度を確保することのできる位置検出用の衛星群からなる基本セットに対し、さらに受信機の速度の算出精度の向上を図ることの可能な衛星を加えるか、又は、基本セットのうちの速度の算出精度の低下をもたらす衛星を除去し、これに基づき速度を算出するようにしたから、受信機の速度の算出精度をより向上させることができ、より高精度な速度の演算結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した測位装置１０の一例を示すブロック図である。この測位装置１０は、地球の大気圏外を周回するＧＰＳ衛星及び準天頂衛星ＱＺＳＳといった衛星ＳＶから送信された電波を、アンテナ１ａを介して受信する衛星電波受信機１と、当該衛星電波受信機１で受信したＧＰＳ衛星或いは準天頂衛星ＱＺＳＳからの衛星電波に基づき測位演算を行い、衛星電波受信機１本体の現在位置及び速度を算出する演算処理装置３とを備え、この演算処理装置３はメモリ３ａに格納された演算処理プログラムを実行して衛星電波受信機１本体の現在位置及び速度を算出し、その算出結果を表示部５に出力する。
【００２４】
図２は、演算処理装置３で実行される演算処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。各処理の詳細は後述する。
演算処理装置３では、まず、第１測位法による測位演算を行って衛星電波受信機１の現在位置を算出し（ステップＳ１）、次いで第１測位法による測位結果を利用して速度算出処理を行い、衛星電波受信機１の現在の速度を算出する（ステップＳ２）。
【００２５】
次いで、測位演算の結果得た測位位置の安定性を判断し（ステップＳ３）、測位位置が安定していないと判断した場合には（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。
一方、測位位置が安定していると判断した場合にはステップ４からステップＳ５に移行して第２測位法による測位演算を行い、次いで第２測位法による測位結果を利用して速度算出処理を行い、衛星電波受信機１の現在の速度を算出する（ステップＳ６）。
【００２６】
次いで、測位終了か否かを判断し（ステップＳ７）、測位終了ではない場合にはステップＳ３に戻り、測位終了であると判断した場合には測位を終了する。
前記ステップＳ１の第１の測位法による測位演算は、図３に示す手順で処理を行う。まず、前回測位時の測位位置等と、衛星の軌道情報等に基づく衛星現在位置とをもとに、現時点で衛星電波を受信可能なＧＰＳ衛星やＱＺＳＳ衛星（以後、捕捉衛星という。）を特定し、この捕捉衛星からの衛星電波を受信する（ステップＳ１１）。
【００２７】
次いで、受信した衛星電波の受信強度に基づいて、受信電波が直接波である信頼度が高いか否かを判断し、直接波である信頼度が高い電波である場合には、この電波の送信元の衛星を高信頼度衛星ＨＳＶとして特定する（ステップＳ１２）。
前記衛星電波の受信強度は、受信した衛星電波に含まれるＣ／Ａコードと衛星電波受信機１で発生しているレプリカとの相関処理を行い、例えば、図４に示す、相関結果を得てこの相関結果から、ノイズフロアの部分に対応する相関値Ｐ１と、相関ピーク値Ｐ２とを読み取り、これらの差分が、予め設定したしきい値よりも大きいとき、且つ、この衛星の仰角が予め設定したしきい値（例えば、５０度程度）以上であるときに、この衛星は、高信頼度衛星ＨＳＶであると判断する。この処理を全ての捕捉衛星について行う。
【００２８】
次いで、ステップＳ１３に移行し、ステップＳ１２で高信頼度衛星ＨＳＶが４個以上検出されたかどうかを判定する。そして、高信頼度衛星ＨＳＶが４個以上検出された場合にはステップＳ１４に移行し、この４個以上の高信頼度衛星ＨＳＶを、ベースセットＢＳとして設定する。
【００２９】
一方、４個以上の高信頼度衛星ＨＳＶが検出されない場合にはステップＳ１５に移行し、高信頼度衛星ＨＳＶを除く捕捉衛星を通常衛星ＮＳＶとすると、高信頼度衛星ＨＳＶと前記通常衛星ＮＳＶの何れかとの合計４個の衛星で構成される、種類の異なる予備セットを生成する。例えば、高信頼度衛星ＨＳＶが３つであるならば、さらに通常衛星ＮＳＶを１つ加え、これを予備セットａ１とする。同様に、３つの高信頼度衛星ＨＳＶに、別の通常衛星ＮＳＶ′を１つ加え、これを予備セットａ２とする。同様の手順で、３つの高信頼度衛星ＨＳＶを含み、且つ、組み合わせの異なる４つの衛星からなる、全ての組み合わせを生成する。
【００３０】
そして、ステップＳ１６に移行し、各組み合わせについて、測位位置の標準偏差をポジションシグマとして算出する。すなわち、各組み合わせそれぞれについて、測位演算を行い、その測位結果の標準偏差を算出しこれをポジションシグマとする。そして、高信頼度衛星ＨＳＶ及び通常衛星ＮＳＶから構成される予備セットのうち、ポジションシグマが最小となる予備セットをベースセットＢＳとして設定する。このポジションシグマは測位結果の標準偏差であるから、ポジションシグマが小さいほど、測位結果のばらつきは小さく、測位結果は安定している。このため、ポジションシグマが小さい予備セットを使用した測位結果ほど、測位結果の信頼性が高い。このため、高信頼度衛星ＨＳＶが４個未満であっても、信頼性が高い測位結果を算出可能なベースセットＢＳを得ることができる。
【００３１】
そして、ステップＳ１７に移行し、このベースセットＢＳとして設定された４個以上の衛星からの衛星電波を利用して、衛星電波受信機１の現在位置を算出する。すなわち、ベースセットＢＳとして設定された衛星それぞれについて、その衛星電波の送信時刻及び受信時刻との差に基づいて擬似距離を算出すると共に、受信した衛星電波に含まれる衛星の位置情報から、現在時刻における各衛星の衛星軌道上の座標を算出し、これらに基づいて衛星電波受信機１の現在位置を推定する。そして、これを基準位置ＢＰとする。
【００３２】
次いでステップＳ１８に移行し、ベースセットＢＳに含まれない通常衛星ＮＳＶを非ベース衛星ＮＳＶｂとし、この非ベース衛星ＮＳＶｂのそれぞれについて、次式（１）に示すように、その衛星電波の送信時刻及び受信時刻との間の時間Δｔに光速ｃを乗算することにより、衛星電波受信機１とその衛星との間の擬似距離ｄ１を算出する。また、ステップＳ１９では、次式（２）に示すように、ステップＳ１７で算出した基準位置ＢＰ（ｘ０，ｙ０，ｚ０）と、非ベース衛星ＮＳＶｂの衛星軌道上の現在座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との間の距離を算出しこれを近似距離ｄ２とする。
【００３３】
ｄ１＝ｃ×Δｔ ……（１）
【００３４】
ｄ２＝〔（Ｘ−ｘ０）2＋（Ｙ−ｙ０）2＋（Ｚ−ｚ０）2〕1/2 ……（２）
【００３５】
そして、ステップＳ２０で、非ベース衛星ＮＳＶｂのそれぞれについて、擬似距離ｄ１と近似距離ｄ２との差分ｄ３を算出する。そして、この差分ｄ３がしきい値α１（例えば、５０〔ｍ〕）以下となる非ベース衛星ＮＳＶｂをベースセットＢＳに加算し、これを第１拡張セットＳｅｔ１とする。
【００３６】
次いでステップＳ２１に移行し、ステップＳ２０で生成した第１拡張セットＳｅｔ１を用い、現在位置Ｐｎを算出する。
ここで、次式（３）は、前記（１）及び（２）式をテイラー展開したものである。
【００３７】
ｄ１−ｄ２＝ｈ１ｄｘ＋ｈ２ｄｙ＋ｈ３ｄｚ＋ｃｄｔ ……（３）
【００３８】
上記（３）式中、ｄ１及びｄ２は既知である。（ｈ１，ｈ２，ｈ３）は衛星電波受信機１から各衛星への方向ベクトル（視線ベクトル）であり、周知の方法で算出することができる。したがって、未知数は、ｄｘ、ｄｙ，ｄｚ、ｄｔの４個であるから、４個の衛星について（３）式を生成することによって、解を求めることができる。なお（３）式では、基準位置ＢＰを仮の現在位置（以下、「仮現在位置ｐｒｅＰ」と呼ぶ）としている。
【００３９】
第１回で得られたｄｘ，ｄｙ，ｄｚを仮現在位置ｐｒｅＰに加えて新たな仮現在位置ｐｒｅＰとし、これをもとに再度計算して、解が収斂するまで繰り返し、衛星電波受信機１の現在位置Ｐｎ（ｘ，ｙ，ｚ）を計算する。解が収斂したときの仮現在位置ｐｒｅＰが衛星電波受信機１の現在位置Ｐｎ（ｘ，ｙ，ｚ）である。
次いで、ステップＳ２２に移行し、算出した衛星電波受信機１の測位位置、つまり現在位置Ｐｎ（ｘ，ｙ，ｚ）を表示部５に出力する。
次に、前記図２のステップＳ３での安定性の判断は、図５に示す手順で行う。なお、図２のステップＳ２及びステップＳ６の速度算出処理の詳細は後述する。
【００４０】
前記安定性の判断は、まず、ステップＳ１の第１の測位法又は後述のステップＳ５の第２の測位法で算出した現在位置Ｐｎについて、その前回位置Ｐｎ−１との距離差分ｄ４を算出する（ステップＳ３１）。そして、この距離差分ｄ４がしきい値α２（例えば、１０〔ｍ〕程度）以下であるかどうかを判断し（ステップＳ３２）、距離差分ｄ４がしきい値α２以下である場合には、この距離差分ｄ４がしきい値α２以下であるという判断が規定回数（例えば５回）連続したかどうかを判断し、規定回数連続した場合にはステップＳ３４に移行し、測位位置Ｐｎは安定していると判断する。一方、ステップＳ３２で距離差分ｄ４がしきい値α２以下ではないと判断した場合、また、ステップＳ３３で距離差分ｄ４がしきい値α２以下の状態が規定回数連続していないと判断した場合にはステップＳ３５に移行し、測位位置Ｐｎは安定していないと判断する。
【００４１】
次に、前記図２のステップＳ５での第２測位法による測位演算は、図６に示す手順で行う。まず、前記図３のステップＳ１２で検出した高信頼度衛星ＨＳＶについて、擬似距離ｄ５を算出する（ステップＳ４１）。次いでステップＳ４２に移行し、前回測位時の前回位置Ｐｎ−１と前回の速度ベクトルとに基づいて予測位置Ｐｆを算出する。
すなわち、前回の測位位置Ｐｎ−１（ｘt-1，ｙt-1，ｚt-1）と、前回の衛星電波受信機１の速度ベクトル（ｖｘt-1，ｖｙt-1，ｖｚt-1）及び前回測位位置算出時点から現在までの経過時間ｄｔとに基づいて次式（４）から現在の予測位置Ｐｆ（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）を算出する。
【００４２】
ｘｔ＝ｘt-1＋ｖｘt-1・ｄｔ
ｙｔ＝ｙt-1＋ｖｙt-1・ｄｔ
ｚｔ＝ｚt-1＋ｖｚt-1・ｄｔ ……（４）
【００４３】
次いで、ステップＳ４３に移行し、高信頼度衛星ＨＳＶのそれぞれについて、ステップＳ４２で算出した予測位置Ｐｆと、衛星軌道上の現在座標とに基づいて近似距離ｄ６を算出する。
次いで、ステップＳ４４に移行し、各高信頼度衛星ＨＳＶのそれぞれについて、ステップＳ４１で算出した擬似距離ｄ５と、ステップＳ４３で算出した近似距離ｄ６との差分ｄ７を算出し、各高信頼度衛星ＨＳＶの差分ｄ７の平均値である平均差分ｄ７ａｖを算出する。
【００４４】
次いでステップＳ４５に移行し、捕捉衛星のうちの通常衛星ＮＳＶのそれぞれについて擬似距離ｄ８を算出した後、ステップＳ４６に移行し、各通常衛星ＮＳＶのそれぞれについて、予測位置Ｐｆと衛星軌道上の現在座標に基づいて近似距離ｄ９を算出する。
次いでステップＳ４７に移行し、各通常衛星ＮＳＶのそれぞれについて、ステップＳ４５で算出した擬似距離ｄ８と、ステップＳ４６で算出した近似距離ｄ９との差分ｄ１０を算出する。
【００４５】
次いでステップＳ４８に移行し、ステップＳ４４で算出した平均差分ｄ７ａｖと、ステップＳ４７で算出した差分ｄ１０との差を判定値ｄ１１として算出し、この判定値ｄ１１が予め設定した誤差しきい値ｗ（例えば５０〔ｍ〕程度）以下となる通常衛星ＮＳＶを選択し、この選択した通常衛星と、高信頼度衛星ＨＳＶとを第２拡張セットＳｅｔ２として設定する（ステップＳ４９）。
【００４６】
そして、このステップＳ４９で特定した第２拡張セットＳｅｔ２に含まれる高信頼度衛星ＨＳＶ及び通常衛星ＮＳＶを用いて測位演算を行い、現在位置Ｐｎを算出する。この現在位置Ｐｎの算出方法は、前記図３のステップＳ２１で説明した第１測位法による現在位置Ｐｎの算出方法と同様であるが、第１測位法では、基準位置ＢＰの測位を経てから測位位置Ｐｎを測位する必要があり、測位位置Ｐｎを算出する前にｎ回（ｎ：予備セット数）測位演算を行う必要があるのに対して、第２測位方法においては、測位演算は測位位置Ｐｎを算出するときの一度で足りる。
【００４７】
そして、算出した測位位置、つまり現在位置Ｐｎを表示部５に出力する（ステップＳ５１）。
次に、図２のステップＳ２及びステップＳ６での速度算出処理について説明する。これらは同一の処理を行う。
【００４８】
図７は、速度算出処理の概略を示すフローチャートである。まず、図２のステップＳ１での第１測位法による測位演算処理又はステップＳ５での第２測位法による測位演算処理において、測位位置の算出に用いた第１拡張セット又は第２拡張セットを構成する衛星を、アンカーセットＡＳとして設定する（ステップＳ６１）。
次いで、ステップＳ６２に移行し、このアンカーセットＡＳを含む複数の衛星に基づいて速度ベクトルを算出する、拡張法による速度算出処理を行う。
【００４９】
次いで、ステップＳ６３に移行し、アンカーセットＡＳを構成する衛星の何れかに基づいて速度ベクトルを算出する、排他法による速度算出処理を行う。
次いで、ステップＳ６４に移行し、ステップＳ６２での拡張法による速度算出処理の結果得た最適速度ベクトルと、ステップＳ６３での排他法による速度算出処理の結果得た最適速度ベクトルとのうち、精度がよい方を選択し、この速度ベクトルの算出に用いた衛星の組み合わせを、速度算出用セットとして特定する。
【００５０】
そして、ステップＳ６４で特定した速度算出用セットを構成する衛星のそれぞれについてその周波数精度に基づき周波数成分に対して重み付けを行い、重み付けを行った後の周波数成分を用いて再度速度ベクトルの算出を行う（ステップＳ６５）。
そして、この結果得た速度ベクトルを衛星電波受信機１の速度ベクトルとし、これを表示部５に出力する（ステップＳ６６）。
【００５１】
前記図７のステップＳ６２での拡張法による速度算出処理は、図８に示す手順で行う。まず、図７のステップＳ６１で特定したアンカーセットＡＳに含まれない衛星、すなわち、通常衛星からなる非アンカー衛星ＮＳＶａのそれぞれについて、その信頼度を検出し、信頼度の高いものから順に、順番を決定する。この順番は、例えば、前記位置算出処理において高信頼度衛星ＨＳＶかどうかを判断する際に算出した受信パワーや仰角に基づいて決定する（ステップＳ７１）。
【００５２】
次いで、ステップＳ７２に移行し、アンカーセットＡＳと非アンカー衛星ＮＳＶａとからなる拡張セットＴＳを生成する。具体的には、図９に示すように、アンカーセットＡＳと、非アンカー衛星ＮＳＶａのうち信頼度が最も高い衛星とを拡張セットＴＳ１として設定する。次に、拡張セットＴＳ１と、非アンカー衛星ＮＳＶａのうち信頼度が２番目に高い衛星とを拡張セットＴＳ２として設定する。同様に拡張セットＴＳ２と、非アンカー衛星ＮＳＶａのうち、信頼度が３番目に高い衛星とを拡張セットＴＳ３とし、以後、同様に、一つ前の拡張セットＴＳｍ−１と、信頼度がｍ番目に高い非アンカー衛星ＮＳＶａとを拡張セットＴＳｍとして設定する。つまり、アンカーセットＡＳと、非アンカー衛星ＮＳＶａとで拡張セットを生成し、且つ、非アンカー衛星ＮＳＶａのうち、信頼度が高いものから順に１つずつ非アンカー衛星ＮＳＶａを増加させて拡張セットＴＳを生成する。なお、図９は、衛星電波受信機１の受信チャネルが８チャネルの場合を表している。例えば、受信チャネルが１２チャネルの場合には、捕捉衛星は最大１２個となる。
【００５３】
次いで、ステップＳ７３に移行し、拡張セットＴＳのそれぞれについて、速度ベクトルを算出する。
図１０は、速度ベクトルの演算方法を示す図である。
図１０において、衛星電波受信機１が衛星に対して相対速度を持つ場合、ドップラ効果による周波数偏移Δｆ〔Ｈｚ〕は、次式（５）で表すことができる。
【００５４】
Δｆ＝ｆρ／ｃ ……（５）
ただし、ｆ：搬送波周波数
ρ：衛星電波受信機１と衛星との相対速度
ｃ：光速
である。
【００５５】
そして、Ｓｉを衛星ＳＶｉへの視線の単位ベクトル、Ｖｉを衛星ＳＶｉの速度ベクトル、Ｖを衛星電波受信機１の速度ベクトル、ρｉを真の視線速度とすると、以下の（６）式の関係が成り立つ。
【００５６】
（Ｖｉ−Ｖ）Ｓｉ＝ρｉ ……（６）
【００５７】
ここで、ドップラ周波数（ｆ±Δｆ）を測定するために、衛星電波受信機１には基準発振器が設けられている。基準発振器の周波数に誤差があると、測定したドップラ周波数（ｆ±Δｆ）は（ｆ±Δｆ＋δｆ）になってしまい、相対速度ρｉobs＝ｃ（±Δｆ＋δｆ）／ｆ＝ρｉ＋Δρとなってしまう。なお、Δρは、周波数測定誤差による視線速度の測定誤差である。したがって、ドップラ測定における基準発振器の周波数誤差は全ての衛星の視線速度の測定値に同一の誤差がのるため、前記（６）式は、次式（７）のようになる。なお、式（７）中のρｉobsは（８）式で表される。
【００５８】
（Ｖｉ−Ｖ）Ｓｉ＋Δρ＝ρｉobs ……（７）
【００５９】
ρｉobs＝ｃ（±Δｆ＋δｆ）／ｆ ……（８）
【００６０】
（７）式において、各衛星の速度ベクトルＶｉは、各衛星の軌道情報から算出することができる。また、衛星それぞれへの視線の単位ベクトルＳｉは、衛星の位置から求めることができる。このため、（７）式の未知数は、衛星電波受信機１の速度ベクトルＶと視線速度の測定誤差Δρの４つである。この結果、４つの衛星の同時観測により衛星電波受信機１の速度ベクトルＶを求めることができる。このとき、衛星電波受信機１の基準発振器の周波数誤差も得られ、衛星の原子周波数標準と同等の精度の周波数を取得できる。
【００６１】
以上の手順により、各拡張セットＴＳのそれぞれについて、速度ベクトルを算出したならば、ステップＳ７３からステップＳ７４に移行し、各拡張セットＴＳの速度ベクトルのうち、その算出精度の最もよいものを選択し、これを最適速度ベクトルとする。前記速度ベクトルの精度が最もよいものの判定は、例えば、拡張セットＴＳ毎に算出される、周波数精度の分散とＰＤＯＰ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）との積で算出される速度の精度に基づいて行う。前記ＰＤＯＰは、衛星の配置が測位計算に与える影響を数値化した指標であって、衛星の空間配置が測位精度にどの程度の影響を与えるかの目安として定義され、ＰＤＯＰ値が小さいときほど測位精度が高い。
【００６２】
次に、図７のステップＳ６３での排他法による速度算出処理は、図１１に示す手順で行う。
まず、図７のステップＳ６１で設定したアンカーセットＡＳを構成するアンカー衛星ＡＳＶのそれぞれについてその信頼度を検出し、信頼度の高いものから順に、順番を決定する。例えば、前記位置算出処理において高信頼度衛星ＨＳＶかどうかを判断する際に算出した受信パワーや仰角に基づいてその順位を決定する（ステップＳ８１）。
次いで、ステップＳ８２に移行し、アンカーセットＡＳを構成する何れかのアンカー衛星ＡＳＶで構成される排他セットＲＳを生成する。
【００６３】
具体的には、図１２に示すように、まず、アンカーセットＡＳを排他セットＲＳ１として設定する。次に、排他セットＲＳ１つまりアンカーセットＡＳのうち、信頼度が最も低いアンカー衛星ＡＳＶ（ＡＳＶ８）を除去したものを排他セットＲＳ２として設定する。次に、排他セットＲＳ２のうち、信頼度が最も低いアンカー衛星ＡＳＶ（ＡＳＶ７）を除去しこれを排他セットＲＳ３とする。同様に排他セットＲＳ３のうち、信頼度が最も低いアンカー衛星ＡＳＶ（ＡＳＶ６）を除去しこれを排他セットＲＳ４とし、以後、同様に、一つ前の排他セットＲＳｋ−１の中から、信頼度が最も低いアンカー衛星ＡＳＶを除去しこれを排他セットＲＳｋとし、排他セットＲＳを構成するアンカー衛星ＡＳＶの数が４個となるまで一つずつ除去する。つまり、アンカーセットＡＳを構成するアンカー衛星ＡＳＶの何れかで排他セットＲＳを生成し、且つ信頼度の低いものから順に１つずつアンカー衛星ＡＳＶを除去して排他セットＲＳを生成する。なお、図１２は、衛星電波受信機１の受信チャネルが８チャネルの場合を表している。例えば受信チャネルが１２チャネルの場合にはアンカーセットＡＳとして最大１２個を設定することが可能となる。
【００６４】
次いで、ステップＳ８３に移行し、以後、上述の拡張法での処理と同様の手順で、排他セットＲＳのそれぞれについて速度ベクトルを算出し、次いでステップＳ８４に移行して、算出した排他セットＲＳの速度ベクトルのうち、その精度が最も高いものを選択し、これを最適速度ベクトルとする。
次に、図７のステップＳ６５での重み付き速度算出処理は、図１３に示す手順で行う。
【００６５】
まず、図７のステップＳ６４で特定した速度算出用セットを構成する衛星のそれぞれについて前記（７）式に対する重み付けを行う（ステップＳ９１）。例えば、前記ステップＳ７４で速度の算出精度が最良となる拡張セット、又は、ステップＳ８４で速度の算出精度が最良となる排他セットを特定する際に用いた周波数精度をもとに設定し、周波数精度が高いときほど大きな重みとなるように設定する。
【００６６】
次いで、ステップＳ９２に移行し、ステップＳ９１で設定した重みを、前記（７）式に乗算し、再度速度演算を行う。
そして、この速度演算結果を、衛星電波受信機１の速度ベクトルとして表示部５に出力する。
【００６７】
ここで、上述のように、衛星電波受信機１の現在位置を算出する際、測位位置が安定していない場合には、第１測位法により演算を行い、衛星電波の受信パワーや仰角等の点からマルチパスの影響を受けにくいと予測される高信頼度衛星ＨＳＶを利用して、ポジションシグマが最小となる衛星セットをベースセットＢＳとして基準位置ＢＰを算出し、この基準位置ＢＰをもとにマルチパスの影響を受けていない通常衛星ＮＳＶを選択し、この選択した通常衛星ＮＳＶとベースセットＢＳとを第１拡張セットし、これを用いて現在位置を算出している。したがって、仰角の高い高信頼度衛星ＨＳＶだけでなく、マルチパスによる精度劣化が少ない衛星を含み、その衛星配置の点でも良好な第１拡張セットを利用して、位置測定を行うことによって、高精度の測位位置を得ることができる。
【００６８】
そして、測位位置が安定している場合には、測位位置が安定している状態で、より高精度に測位演算を行うことのできる第２測位法を用いて演算を行っているから、衛星電波受信機１の移動速度の変化等、測位位置の安定性の変化に関わらず高精度に測位を行うことができる。
また、衛星電波受信機１の現在速度を算出する際、測位演算で用いた第１拡張セット又は第２拡張セットを用いて速度演算を行うのではなく、測位演算で用いた衛星をアンカーセットＡＳとし、このアンカーセットＡＳをもとに生成した、周波数精度の高い衛星からなる拡張セットＴＳ又は排他セットＲＳを用いて速度演算を行っている。
【００６９】
ここで、高精度な位置測定を行うことの可能な第１拡張セット或いは第２拡張セットは、必ずしも、高精度な速度測定を行うことが可能な衛星であるとは限らない。つまり、位置測定を行う場合には擬似距離精度の高い衛星が必要であるが、速度算出には、周波数精度の高い衛星が必要である。したがって、位置計測に用いた第１拡張セット或いは第２拡張セットを用いたとしても必ずしも高精度な速度算出結果を得ることはできない可能性がある。
【００７０】
しかしながら上述のように、アンカーセットＡＳに対して非アンカー衛星ＮＳＶａのうちその周波数精度のよい衛星を加えた最良の拡張セットを特定し、さらに、アンカーセットＡＳのうち周波数精度のよい衛星で構成される最良の排他セットを特定し、これらのうち、その速度精度が最もよいものを、速度算出に用いる速度算出用セットとして選択し、つまり、衛星の組み合わせを替えながら最良な速度精度を得ることのできる組み合わせを選択するから、周波数精度の高い衛星からなる速度算出用セットとして得ることができる。
【００７１】
このとき、捕捉衛星全てがアンカーセットＡＳに含まれる場合、拡張法では、他の衛星を含む拡張セットを生成することができないため、アンカーセットＡＳに基づく速度が最適速度ベクトルとなってしまい、アンカーセットＡＳよりも、周波数精度の良い衛星を選択することは困難である。逆に、排他法では、アンカーセットＡＳに４個しか衛星が含まれない場合、組み合わせの異なる排他セットを生成することができないため、アンカーセットＡＳに基づく速度が最適速度ベクトルとなってしまい、アンカーセットＡＳよりも周波数精度の良い衛星を選択することができない。
【００７２】
しかしながら、上述のように、拡張法及び排他法の二通りの方法で、最適拡張セットと最適排他セットとを特定しこれらのうちの速度精度がより良い方を速度算出用セットとして選択するから、アンカーセットＡＳに含まれる衛星の数や、非アンカー衛星ＮＳＶａの数等に関わらず、的確な速度算出用セットを得ることができる。
そして、このようにして選択した速度算出用セットの各衛星に対し、その周波数精度に応じて重み付けを行い、これに基づき速度演算を行うから、周波数精度を考慮し、より高精度に速度演算を行うことができる。
【００７３】
また、この衛星電波受信機１は、ＧＰＳ衛星及び準天頂衛星からの電波を受信可能に構成され、準天頂衛星は、少なくとも一つは日本の上空に存在するように配置された衛星であるから、少なくとも１つは高信頼度衛星ＨＳＶを確保することができ、その分、位置や速度の算出精度を確保することができる。
また、上記実施の形態においては、位置演算に用いた衛星群をアンカーセットＡＳとし、このアンカーセットＡＳを基準にして速度算出用の衛星群を設定している。ここで、位置の算出精度の高い衛星群は、速度の算出精度も比較的高いとみなすことができるから、位置演算に用いた衛星群をアンカーセットＡＳとして設定することによって、速度の算出精度がより高い衛星群を効果的に検出することができ、すなわち、速度の算出精度を向上させることができる。
【００７４】
また、拡張セットＴＳを生成する際に、アンカーセットＡＳに対し、非アンカー衛星ＮＳＶａのうち信頼度の高いものから順に、加える数を増して拡張セットＴＳを生成しているから、アンカーセットＡＳに対し、速度の算出精度の向上が期待できる衛星の組み合わせからなる拡張セットＴＳを効果的に生成することができる。
同様に、排他セットＲＳを生成する際に、アンカーセットＡＳに対して、アンカー衛星ＡＳＶのうち信頼度の低いものから順に、排除する数を増して排他セットＲＳを生成しているから、速度の算出精度の低下に影響を及ぼす可能性のある衛星を効果的に除去することができ、的確な排他セットＲＳを生成することができる。
【００７５】
なお、上記実施の形態においては、拡張法及び排他法の二通りの方法を用いて速度算出用セットを得る場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、拡張法或いは排他法の何れか一方のみに基づいて速度算出用セットを設定することも可能である。この場合、上述のように、アンカーセットＡＳに含まれる衛星の数や、非アンカー衛星ＮＳＶａの数等によっては、的確な速度算出用セットを得ることができない可能性があるが、この場合には、例えば、アンカーセットＡＳに含まれる衛星の数や、非アンカー衛星ＮＳＶａの数等によって、拡張法と排他法とを切り換えて速度算出用セットを得るようにする等、運用によって対応すればよい。そしてこのように、拡張及び排他法の何れかにより検出した速度算出用セットに対し、重み付けをすることにより、その算出精度をより向上させることができる。
【００７６】
また、上記実施の形態においては、第１測位法及び第２測位法を用いて位置検出を行う場合について説明したがこれに限るものではなく、他の手順で現在位置を算出することも可能であり、要は、４個以上の衛星からの衛星電波を用いて衛星電波受信機１の現在位置を計測する位置計測手段であれば適用することができる。この場合には、位置計測手段での位置計測に用いた４個以上の衛星をアンカーセットＡＳとして速度演算を行えばよい。また、位置の検出精度の高い衛星群は、速度の検出精度も高いと予測されることから、位置の検出精度の高い衛星群を、アンカーセットＡＳとして設定することによって、より高精度に速度検出を行うことができる。
【００７７】
また、このようにして算出した速度情報を利用したフィルタリング処理を行い、これによって測位精度の向上を図るようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、拡張セットＴＳを生成する際に、アンカーセットＡＳに対し、非アンカー衛星を１ずつ増しながら加えて拡張セットを生成し、且つ、信頼度の高いものから順に加える場合について説明したがこれに限るものではなく、衛星の組み合わせの異なる拡張セットであればどのような組み合わせであってもよい。同様に、排他セットＲＳも、どのような手順でアンカーセットＡＳを除去するようにしてもよく、衛星の組み合わせの異なる排他セットであればどのような組み合わせでもよい。
【００７８】
ここで、上記実施の形態において、衛星電波受信機１が受信機に対応し、図７のステップＳ６１の処理が基本セット設定手段に対応し、図８のステップＳ７１、Ｓ７２の処理が拡張セット生成手段に対応し、図８のステップＳ７３、Ｓ７４の処理が拡張セット選択手段に対応し、図７のステップＳ６６の処理が受信機速度出力手段に対応している。
また、図１１のステップＳ８１及びＳ８２の処理が排他セット生成手段に対応し、ステップＳ８３、Ｓ８４の処理が排他セット選択手段に対応している。
【００７９】
また、図８のステップＳ７１の処理が非基本衛星信頼度検出手段に対応し、図１１のステップＳ８１の処理が基本衛星信頼度検出手段に対応している。
また、ステップＳ７４及びステップＳ８４で、最適拡張セット又は最適排他セットを特定する際に用いた周波数精度を利用する処理が周波数精度検出手段に対応し、図７のステップＳ６５の処理が重み付き速度算出手段に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の測位装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の演算処理装置で実行される演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ１の第１測位法による測位演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】高信頼度衛星かどうかを判断するためのＣ／Ａコードの相関結果の一例である。
【図５】図２のステップＳ３の測位位置が安定しているかどうかの判断手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】図２のステップＳ５の第２測位法による測位演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図２のステップＳ２及びステップＳ６の速度算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ６２の拡張法による速度算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】拡張法による速度の算出方法を説明するための説明図である。
【図１０】速度の算出方法を説明するための説明図である。
【図１１】図７のステップＳ６３の排他法による速度算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】排他法による速度の算出方法を説明するための説明図である。
【図１３】図７のステップＳ６５の重み付き速度算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１ 衛星電波受信機、３ 演算処理装置、５ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位装置及び測位方法に関し、特に、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ衛星を利用した測位技術は、自動車のナビゲーションシステムを始め、社会のあらゆる分野に利用されている。
しかしながら、特に、都心部や、高架下等、遮蔽物の多い場所においては、ＧＰＳ受信機を移動させるとその移動に伴って、ＧＰＳ受信機で捕捉できる衛星数と衛星の配置とが変化する。このため、ＧＰＳ受信機での位置計算結果の連続性が失われることから、位置推定精度が劣化することがある。したがって、ＧＰＳ衛星を利用する測位方法では、測位装置のばらつきを低減させるために、ＧＰＳ受信機の移動速度を用いて測位結果のフィルタリング処理を行う、位置／速度の平滑化がよく知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、時間遅れを生じることなく、測位位置のばらつきに対してより正しい現在位置を検出するために、車両の測位位置及び速度ベクトルを検出し、速度ベクトル及び現在位置により、次回の処理タイミングでの車両の位置を推定し、この推定位置と次回の処理タイミングでの車両の測位位置との平均化処理に基づいて現在位置を更新する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、移動速さについても移動方位についても、良好な演算結果を得ることができるようにするために、ＧＰＳ衛星からの電波を受信してＧＰＳ受信装置の現在位置を原点とする移動速度を求め、求めた移動速度と１サンプリング期間前の移動速度との差に重み定数を乗算した値に基づいて移動速度の雑音成分を低減し、この雑音成分が低減された移動速度に基づいてＧＰＳ受信装置の移動方位を演算する方法が開示されている。
【０００５】
また、位置推定速度の向上を図るため、測位演算に用いる衛星の組み合わせの中から、最も精度よく位置測定を行うことの可能な衛星の組み合わせを選択し、この衛星の組み合わせを用いて測位演算を行うもの等も提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平８−６８６５１号公報
【特許文献２】特開平８−６２３２０号公報
【特許文献３】特開平６−２６５６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ＧＰＳ受信装置の速度算出を行う場合、位置計測に用いた衛星の受信電波に基づいて速度算出を行うようにしているが、位置推定に適したＧＰＳ衛星は、擬似距離の算出精度がよい衛星であるのに対し、速度推定に適したＧＰＳ衛星は、周波数の検出精度がよい衛星であるため、位置推定に適したＧＰＳ衛星が、必ずしも、速度推定に適したＧＰＳ衛星であるとは限らない。このため、位置計測に適したＧＰＳ衛星を選択し、これに基づいて位置推定を行うと共に速度推定を行った場合、位置精度の向上を図ることはできるものの、必ずしも速度精度の向上を図ることはできない可能性がある。したがって、上述のように、位置及び速度の平滑化を行ったとしても、位置精度の向上を十分図ることができない可能性がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、速度の検出精度の向上を図ることの可能な測位装置及び測位方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の測位装置は、衛星からの電波を受信する受信機と、少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、当該基本セット設定手段で設定した基本セットを少なくとも含む複数の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の拡張セットを生成する拡張セット生成手段と、当該拡張セット生成手段で生成した拡張セットそれぞれについて該拡張セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる拡張セットを選択する拡張セット選択手段と、当該拡張セット選択手段で選択した拡張セットを速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
ここで、受信機の位置の算出精度は衛星との間の擬似距離に依存するのに対し、速度の算出精度は周波数精度に依存するため、位置検出用の衛星群からなる基本セットを用いて速度算出を行うことで速度の算出精度をある程度確保することはできるものの、基本セットには、速度算出に適していない衛星が含まれる可能性もある。
しかしながら、上記構成によれば、少なくとも基本セットを含む複数の衛星で構成され且つ組み合わせの異なる衛星からなる拡張セットのうち、その速度の算出精度が最良となる拡張セットを速度算出用セットとして選択し、すなわち、基本セットの他に、速度の算出精度の向上に寄与する衛星がある場合にはこれを基本セットに加え、これを用いて速度を算出するから、速度の算出精度をより向上させることができ、より高精度な速度の算出結果を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の測位装置は、衛星からの電波を受信する受信機と、少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、当該基本セット設定手段で設定した基本セットに含まれる４個以上の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の排他セットを生成する排他セット生成手段と、当該排他セット生成手段で生成した排他セットそれぞれについて該排他セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる排他セットを選択する排他セット選択手段と、当該排他セット選択手段で選択した排他セットを速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
ここで、受信機の位置の算出精度は衛星との間の擬似距離に依存するのに対し、速度の算出精度は周波数精度に依存するため、位置検出用の衛星群からなる基本セットを用いて速度算出を行うことにより速度の算出精度をある程度確保することはできるものの、基本セットには、速度算出に適していない衛星が含まれる可能性もある。
しかしながら、上記構成によれば、基本セットを構成する衛星の何れかで構成され且つ組み合わせの異なる排他セットのうち、その速度の算出精度が最良となる排他セットを速度算出用セットとして選択し、すなわち、基本セットの中に、速度の算出精度に悪影響を及ぼす衛星がある場合にはこれを基本セットから除去し、残った衛星を用いて速度を算出するから、速度の算出精度の低下を抑制することができ、より高精度な速度の算出結果を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の測位装置は、衛星からの電波を受信する受信機と、少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、当該基本セット設定手段で設定した基本セットを少なくとも含む複数の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の拡張セットを生成する拡張セット生成手段と、当該拡張セット生成手段で生成した拡張セットそれぞれについて該拡張セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる拡張セットを選択する拡張セット選択手段と、前記基本セット設定手段で設定した基本セットに含まれる４個以上の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の排他セットを生成する排他セット生成手段と、当該排他セット生成手段で生成した排他セットそれぞれについて該排他セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる排他セットを選択する排他セット選択手段と、前記拡張セット選択手段で選択した拡張セット及び前記排他セット選択手段で選択した排他セットのうち、前記速度の算出精度が高い方を速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴としている。
【００１３】
ここで、受信機の位置の算出精度は衛星との間の擬似距離に依存するのに対し、速度の算出精度は周波数精度に依存するため、位置検出用の衛星群からなる基本セットを用いて速度算出を行うことにより速度の算出精度をある程度確保することはできるものの、基本セットには、速度算出に適していない衛星が含まれる可能性もある。
【００１４】
しかしながら、上記構成によれば、少なくとも基本セットを含む複数の衛星で構成され且つ組み合わせの異なる衛星からなる拡張セットのうち、その速度の算出精度が最良となる拡張セットを選択し、すなわち、基本セットの他に、速度の算出精度の向上に寄与する衛星がある場合にはこれを基本セットに加え、これを用いて速度を算出するから、この選択した拡張セットを用いて速度の算出を行うことにより、速度の算出精度をより向上させることができ、より高精度な速度の算出結果を得ることができる。さらに、基本セットを構成する衛星の何れかで構成され且つ組み合わせの異なる排他セットのうち、その速度の算出精度が最良となる排他セットを選択し、すなわち、基本セットの中に、速度の算出精度に悪影響を及ぼす衛星がある場合にはこれを基本セットから除去し、残った衛星を用いて速度を算出するから、速度の算出精度の低下を抑制することができ、より高精度な速度の算出結果を得ることができる。そして、このようにして選択した拡張セット及び排他セットのうち、その速度の算出精度がより良い方を速度算出用セットとし、この速度算出用セットに基づく速度を、受信機の速度とするから、基本セットのうち、速度の算出精度を低下させる衛星を除去すると共に速度の算出精度の向上に寄与する衛星を加え、これらを用いて速度を算出することによって、速度の算出精度をより向上させることができ、すなわち、より高精度な速度の算出結果を得ることができる。
【００１５】
また、上記した測位装置において、前記拡張セット生成手段は、前記基本セットを構成する基本衛星を除く非基本衛星についてその信頼度を検出する非基本衛星信頼度検出手段を備え、当該非基本衛星信頼度検出手段で検出した信頼度の並び順に前記信頼度が最良の非基本衛星から所定数の非基本衛星を、前記基本セットに加えて前記拡張セットを生成し、且つ前記基本セットに加える前記非基本衛星の数を、１ずつ増加させることを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、基本セットと信頼度が最良の非基本衛星からなる拡張セット、基本セットと信頼度が最良及びその次の非基本衛星からなる拡張セット、基本セットと信頼度が最良のものから３番目までの非基本衛星からなる拡張セット、というように、基本セットに対し信頼度が最良ものからその数を１ずつ増しながら非基本衛星が加えられて拡張セットが生成される。信頼度が高い衛星は、速度の算出精度の向上に寄与する可能性が高いと予測されることから信頼度が高い衛星から順に、基本セットに加える非基本衛星の数を増していくことによって、速度の算出精度が高いと予測される衛星の組み合わせからなる拡張セットを効率的に且つ的確に生成することができる。
【００１７】
また、上記した測位装置において、前記排他セット生成手段は、前記基本セットを構成する基本衛星についてその信頼度を検出する基本衛星信頼度検出手段を備え、当該基本衛星信頼度検出手段で検出した信頼度の並び順に前記信頼度が最低のものから所定数の基本衛星を、前記基本セットから除去して前記排他セットを生成し、且つ前記基本セットから除去する衛星数を、１ずつ増加させることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、基本セットから信頼度が最低の基本衛星を除去した排他セット、基本セットから信頼度が最低のものから２つの基本衛星を除去した排他セット、基本セットから信頼度が最低のものから３つの基本衛星を除去した排他セット、というように、基本セットから信頼度の低いものからその数を１ずつ増しながら基本衛星が除去されて排他セットが生成される。信頼度が低い衛星は、速度の算出精度の低下の要因となる可能性が高いことから信頼度の低い衛星から順に、基本セットから除去する基本衛星の数を増していくことによって、速度の算出精度が高いと予測される衛星の組み合わせからなる排他セットを効率的に且つ的確に生成することができる。
【００１９】
また、上記した測位装置において、前記受信機速度出力手段は、前記速度算出用セットを構成する各衛星からの電波の周波数精度を検出する周波数精度検出手段と、前記速度算出用セットを構成する各衛星に対し、前記周波数精度検出手段で検出した周波数精度に基づき当該周波数精度が高い衛星ほど重みが大きくなるように重み付けを行い且つ重み付けした前記衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出する重み付き速度算出手段と、を備え、当該重み付き速度算出手段で算出した速度を、前記受信機の速度として出力することを特徴としている。
【００２０】
上記構成によれば、速度算出用セットとして選択された衛星について、その周波数精度に応じて、周波数精度が高いほど重みが大きくなるように重み付けを行い、この重み付けを考慮して、各衛星からの電波を用いて受信機の速度を算出するから、より高精度に速度の算出を行うことができる。
【００２１】
また、本発明の測位方法は、受信機の位置検出用の４個以上の衛星群を基本セットとし、当該基本セットを少なくとも含む複数の衛星からなる衛星群と前記基本セットを構成する４個以上の衛星からなる衛星群との少なくとも何れか一方のうち、該衛星群を構成する衛星からの電波を用いて算出した前記受信機の速度の算出精度が最良となる衛星の組み合わせを検出し、この検出した組み合わせの衛星群に基づき前記受信機の速度を算出することを特徴としている。
【００２２】
上記構成によれば、受信機の位置検出用の４個以上の衛星群を基本セットとし、この基本セットを少なくとも含む複数の衛星からなる衛星群と基本セットに属する衛星の何れかからなる４個以上の衛星群との少なくとも何れか一方のうち、その衛星群を用いて算出した受信機の速度の算出精度が最良となる衛星の組み合わせを検出し、この検出した組み合わせの衛星群に基づき受信機の速度を算出するから、ある程度の速度の算出精度を確保することのできる位置検出用の衛星群からなる基本セットに対し、さらに受信機の速度の算出精度の向上を図ることの可能な衛星を加えるか、又は、基本セットのうちの速度の算出精度の低下をもたらす衛星を除去し、これに基づき速度を算出するようにしたから、受信機の速度の算出精度をより向上させることができ、より高精度な速度の演算結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した測位装置１０の一例を示すブロック図である。この測位装置１０は、地球の大気圏外を周回するＧＰＳ衛星及び準天頂衛星ＱＺＳＳといった衛星ＳＶから送信された電波を、アンテナ１ａを介して受信する衛星電波受信機１と、当該衛星電波受信機１で受信したＧＰＳ衛星或いは準天頂衛星ＱＺＳＳからの衛星電波に基づき測位演算を行い、衛星電波受信機１本体の現在位置及び速度を算出する演算処理装置３とを備え、この演算処理装置３はメモリ３ａに格納された演算処理プログラムを実行して衛星電波受信機１本体の現在位置及び速度を算出し、その算出結果を表示部５に出力する。
【００２４】
図２は、演算処理装置３で実行される演算処理の処理手順の概略を示すフローチャートである。各処理の詳細は後述する。
演算処理装置３では、まず、第１測位法による測位演算を行って衛星電波受信機１の現在位置を算出し（ステップＳ１）、次いで第１測位法による測位結果を利用して速度算出処理を行い、衛星電波受信機１の現在の速度を算出する（ステップＳ２）。
【００２５】
次いで、測位演算の結果得た測位位置の安定性を判断し（ステップＳ３）、測位位置が安定していないと判断した場合には（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。
一方、測位位置が安定していると判断した場合にはステップ４からステップＳ５に移行して第２測位法による測位演算を行い、次いで第２測位法による測位結果を利用して速度算出処理を行い、衛星電波受信機１の現在の速度を算出する（ステップＳ６）。
【００２６】
次いで、測位終了か否かを判断し（ステップＳ７）、測位終了ではない場合にはステップＳ３に戻り、測位終了であると判断した場合には測位を終了する。
前記ステップＳ１の第１の測位法による測位演算は、図３に示す手順で処理を行う。まず、前回測位時の測位位置等と、衛星の軌道情報等に基づく衛星現在位置とをもとに、現時点で衛星電波を受信可能なＧＰＳ衛星やＱＺＳＳ衛星（以後、捕捉衛星という。）を特定し、この捕捉衛星からの衛星電波を受信する（ステップＳ１１）。
【００２７】
次いで、受信した衛星電波の受信強度に基づいて、受信電波が直接波である信頼度が高いか否かを判断し、直接波である信頼度が高い電波である場合には、この電波の送信元の衛星を高信頼度衛星ＨＳＶとして特定する（ステップＳ１２）。
前記衛星電波の受信強度は、受信した衛星電波に含まれるＣ／Ａコードと衛星電波受信機１で発生しているレプリカとの相関処理を行い、例えば、図４に示す、相関結果を得てこの相関結果から、ノイズフロアの部分に対応する相関値Ｐ１と、相関ピーク値Ｐ２とを読み取り、これらの差分が、予め設定したしきい値よりも大きいとき、且つ、この衛星の仰角が予め設定したしきい値（例えば、５０度程度）以上であるときに、この衛星は、高信頼度衛星ＨＳＶであると判断する。この処理を全ての捕捉衛星について行う。
【００２８】
次いで、ステップＳ１３に移行し、ステップＳ１２で高信頼度衛星ＨＳＶが４個以上検出されたかどうかを判定する。そして、高信頼度衛星ＨＳＶが４個以上検出された場合にはステップＳ１４に移行し、この４個以上の高信頼度衛星ＨＳＶを、ベースセットＢＳとして設定する。
【００２９】
一方、４個以上の高信頼度衛星ＨＳＶが検出されない場合にはステップＳ１５に移行し、高信頼度衛星ＨＳＶを除く捕捉衛星を通常衛星ＮＳＶとすると、高信頼度衛星ＨＳＶと前記通常衛星ＮＳＶの何れかとの合計４個の衛星で構成される、種類の異なる予備セットを生成する。例えば、高信頼度衛星ＨＳＶが３つであるならば、さらに通常衛星ＮＳＶを１つ加え、これを予備セットａ１とする。同様に、３つの高信頼度衛星ＨＳＶに、別の通常衛星ＮＳＶ′を１つ加え、これを予備セットａ２とする。同様の手順で、３つの高信頼度衛星ＨＳＶを含み、且つ、組み合わせの異なる４つの衛星からなる、全ての組み合わせを生成する。
【００３０】
そして、ステップＳ１６に移行し、各組み合わせについて、測位位置の標準偏差をポジションシグマとして算出する。すなわち、各組み合わせそれぞれについて、測位演算を行い、その測位結果の標準偏差を算出しこれをポジションシグマとする。そして、高信頼度衛星ＨＳＶ及び通常衛星ＮＳＶから構成される予備セットのうち、ポジションシグマが最小となる予備セットをベースセットＢＳとして設定する。このポジションシグマは測位結果の標準偏差であるから、ポジションシグマが小さいほど、測位結果のばらつきは小さく、測位結果は安定している。このため、ポジションシグマが小さい予備セットを使用した測位結果ほど、測位結果の信頼性が高い。このため、高信頼度衛星ＨＳＶが４個未満であっても、信頼性が高い測位結果を算出可能なベースセットＢＳを得ることができる。
【００３１】
そして、ステップＳ１７に移行し、このベースセットＢＳとして設定された４個以上の衛星からの衛星電波を利用して、衛星電波受信機１の現在位置を算出する。すなわち、ベースセットＢＳとして設定された衛星それぞれについて、その衛星電波の送信時刻及び受信時刻との差に基づいて擬似距離を算出すると共に、受信した衛星電波に含まれる衛星の位置情報から、現在時刻における各衛星の衛星軌道上の座標を算出し、これらに基づいて衛星電波受信機１の現在位置を推定する。そして、これを基準位置ＢＰとする。
【００３２】
次いでステップＳ１８に移行し、ベースセットＢＳに含まれない通常衛星ＮＳＶを非ベース衛星ＮＳＶｂとし、この非ベース衛星ＮＳＶｂのそれぞれについて、次式（１）に示すように、その衛星電波の送信時刻及び受信時刻との間の時間Δｔに光速ｃを乗算することにより、衛星電波受信機１とその衛星との間の擬似距離ｄ１を算出する。また、ステップＳ１９では、次式（２）に示すように、ステップＳ１７で算出した基準位置ＢＰ（ｘ０，ｙ０，ｚ０）と、非ベース衛星ＮＳＶｂの衛星軌道上の現在座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との間の距離を算出しこれを近似距離ｄ２とする。
【００３３】
ｄ１＝ｃ×Δｔ ……（１）
【００３４】
ｄ２＝〔（Ｘ−ｘ０）2＋（Ｙ−ｙ０）2＋（Ｚ−ｚ０）2〕1/2 ……（２）
【００３５】
そして、ステップＳ２０で、非ベース衛星ＮＳＶｂのそれぞれについて、擬似距離ｄ１と近似距離ｄ２との差分ｄ３を算出する。そして、この差分ｄ３がしきい値α１（例えば、５０〔ｍ〕）以下となる非ベース衛星ＮＳＶｂをベースセットＢＳに加算し、これを第１拡張セットＳｅｔ１とする。
【００３６】
次いでステップＳ２１に移行し、ステップＳ２０で生成した第１拡張セットＳｅｔ１を用い、現在位置Ｐｎを算出する。
ここで、次式（３）は、前記（１）及び（２）式をテイラー展開したものである。
【００３７】
ｄ１−ｄ２＝ｈ１ｄｘ＋ｈ２ｄｙ＋ｈ３ｄｚ＋ｃｄｔ ……（３）
【００３８】
上記（３）式中、ｄ１及びｄ２は既知である。（ｈ１，ｈ２，ｈ３）は衛星電波受信機１から各衛星への方向ベクトル（視線ベクトル）であり、周知の方法で算出することができる。したがって、未知数は、ｄｘ、ｄｙ，ｄｚ、ｄｔの４個であるから、４個の衛星について（３）式を生成することによって、解を求めることができる。なお（３）式では、基準位置ＢＰを仮の現在位置（以下、「仮現在位置ｐｒｅＰ」と呼ぶ）としている。
【００３９】
第１回で得られたｄｘ，ｄｙ，ｄｚを仮現在位置ｐｒｅＰに加えて新たな仮現在位置ｐｒｅＰとし、これをもとに再度計算して、解が収斂するまで繰り返し、衛星電波受信機１の現在位置Ｐｎ（ｘ，ｙ，ｚ）を計算する。解が収斂したときの仮現在位置ｐｒｅＰが衛星電波受信機１の現在位置Ｐｎ（ｘ，ｙ，ｚ）である。
次いで、ステップＳ２２に移行し、算出した衛星電波受信機１の測位位置、つまり現在位置Ｐｎ（ｘ，ｙ，ｚ）を表示部５に出力する。
次に、前記図２のステップＳ３での安定性の判断は、図５に示す手順で行う。なお、図２のステップＳ２及びステップＳ６の速度算出処理の詳細は後述する。
【００４０】
前記安定性の判断は、まず、ステップＳ１の第１の測位法又は後述のステップＳ５の第２の測位法で算出した現在位置Ｐｎについて、その前回位置Ｐｎ−１との距離差分ｄ４を算出する（ステップＳ３１）。そして、この距離差分ｄ４がしきい値α２（例えば、１０〔ｍ〕程度）以下であるかどうかを判断し（ステップＳ３２）、距離差分ｄ４がしきい値α２以下である場合には、この距離差分ｄ４がしきい値α２以下であるという判断が規定回数（例えば５回）連続したかどうかを判断し、規定回数連続した場合にはステップＳ３４に移行し、測位位置Ｐｎは安定していると判断する。一方、ステップＳ３２で距離差分ｄ４がしきい値α２以下ではないと判断した場合、また、ステップＳ３３で距離差分ｄ４がしきい値α２以下の状態が規定回数連続していないと判断した場合にはステップＳ３５に移行し、測位位置Ｐｎは安定していないと判断する。
【００４１】
次に、前記図２のステップＳ５での第２測位法による測位演算は、図６に示す手順で行う。まず、前記図３のステップＳ１２で検出した高信頼度衛星ＨＳＶについて、擬似距離ｄ５を算出する（ステップＳ４１）。次いでステップＳ４２に移行し、前回測位時の前回位置Ｐｎ−１と前回の速度ベクトルとに基づいて予測位置Ｐｆを算出する。
すなわち、前回の測位位置Ｐｎ−１（ｘt-1，ｙt-1，ｚt-1）と、前回の衛星電波受信機１の速度ベクトル（ｖｘt-1，ｖｙt-1，ｖｚt-1）及び前回測位位置算出時点から現在までの経過時間ｄｔとに基づいて次式（４）から現在の予測位置Ｐｆ（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）を算出する。
【００４２】
ｘｔ＝ｘt-1＋ｖｘt-1・ｄｔ
ｙｔ＝ｙt-1＋ｖｙt-1・ｄｔ
ｚｔ＝ｚt-1＋ｖｚt-1・ｄｔ ……（４）
【００４３】
次いで、ステップＳ４３に移行し、高信頼度衛星ＨＳＶのそれぞれについて、ステップＳ４２で算出した予測位置Ｐｆと、衛星軌道上の現在座標とに基づいて近似距離ｄ６を算出する。
次いで、ステップＳ４４に移行し、各高信頼度衛星ＨＳＶのそれぞれについて、ステップＳ４１で算出した擬似距離ｄ５と、ステップＳ４３で算出した近似距離ｄ６との差分ｄ７を算出し、各高信頼度衛星ＨＳＶの差分ｄ７の平均値である平均差分ｄ７ａｖを算出する。
【００４４】
次いでステップＳ４５に移行し、捕捉衛星のうちの通常衛星ＮＳＶのそれぞれについて擬似距離ｄ８を算出した後、ステップＳ４６に移行し、各通常衛星ＮＳＶのそれぞれについて、予測位置Ｐｆと衛星軌道上の現在座標に基づいて近似距離ｄ９を算出する。
次いでステップＳ４７に移行し、各通常衛星ＮＳＶのそれぞれについて、ステップＳ４５で算出した擬似距離ｄ８と、ステップＳ４６で算出した近似距離ｄ９との差分ｄ１０を算出する。
【００４５】
次いでステップＳ４８に移行し、ステップＳ４４で算出した平均差分ｄ７ａｖと、ステップＳ４７で算出した差分ｄ１０との差を判定値ｄ１１として算出し、この判定値ｄ１１が予め設定した誤差しきい値ｗ（例えば５０〔ｍ〕程度）以下となる通常衛星ＮＳＶを選択し、この選択した通常衛星と、高信頼度衛星ＨＳＶとを第２拡張セットＳｅｔ２として設定する（ステップＳ４９）。
【００４６】
そして、このステップＳ４９で特定した第２拡張セットＳｅｔ２に含まれる高信頼度衛星ＨＳＶ及び通常衛星ＮＳＶを用いて測位演算を行い、現在位置Ｐｎを算出する。この現在位置Ｐｎの算出方法は、前記図３のステップＳ２１で説明した第１測位法による現在位置Ｐｎの算出方法と同様であるが、第１測位法では、基準位置ＢＰの測位を経てから測位位置Ｐｎを測位する必要があり、測位位置Ｐｎを算出する前にｎ回（ｎ：予備セット数）測位演算を行う必要があるのに対して、第２測位方法においては、測位演算は測位位置Ｐｎを算出するときの一度で足りる。
【００４７】
そして、算出した測位位置、つまり現在位置Ｐｎを表示部５に出力する（ステップＳ５１）。
次に、図２のステップＳ２及びステップＳ６での速度算出処理について説明する。これらは同一の処理を行う。
【００４８】
図７は、速度算出処理の概略を示すフローチャートである。まず、図２のステップＳ１での第１測位法による測位演算処理又はステップＳ５での第２測位法による測位演算処理において、測位位置の算出に用いた第１拡張セット又は第２拡張セットを構成する衛星を、アンカーセットＡＳとして設定する（ステップＳ６１）。
次いで、ステップＳ６２に移行し、このアンカーセットＡＳを含む複数の衛星に基づいて速度ベクトルを算出する、拡張法による速度算出処理を行う。
【００４９】
次いで、ステップＳ６３に移行し、アンカーセットＡＳを構成する衛星の何れかに基づいて速度ベクトルを算出する、排他法による速度算出処理を行う。
次いで、ステップＳ６４に移行し、ステップＳ６２での拡張法による速度算出処理の結果得た最適速度ベクトルと、ステップＳ６３での排他法による速度算出処理の結果得た最適速度ベクトルとのうち、精度がよい方を選択し、この速度ベクトルの算出に用いた衛星の組み合わせを、速度算出用セットとして特定する。
【００５０】
そして、ステップＳ６４で特定した速度算出用セットを構成する衛星のそれぞれについてその周波数精度に基づき周波数成分に対して重み付けを行い、重み付けを行った後の周波数成分を用いて再度速度ベクトルの算出を行う（ステップＳ６５）。
そして、この結果得た速度ベクトルを衛星電波受信機１の速度ベクトルとし、これを表示部５に出力する（ステップＳ６６）。
【００５１】
前記図７のステップＳ６２での拡張法による速度算出処理は、図８に示す手順で行う。まず、図７のステップＳ６１で特定したアンカーセットＡＳに含まれない衛星、すなわち、通常衛星からなる非アンカー衛星ＮＳＶａのそれぞれについて、その信頼度を検出し、信頼度の高いものから順に、順番を決定する。この順番は、例えば、前記位置算出処理において高信頼度衛星ＨＳＶかどうかを判断する際に算出した受信パワーや仰角に基づいて決定する（ステップＳ７１）。
【００５２】
次いで、ステップＳ７２に移行し、アンカーセットＡＳと非アンカー衛星ＮＳＶａとからなる拡張セットＴＳを生成する。具体的には、図９に示すように、アンカーセットＡＳと、非アンカー衛星ＮＳＶａのうち信頼度が最も高い衛星とを拡張セットＴＳ１として設定する。次に、拡張セットＴＳ１と、非アンカー衛星ＮＳＶａのうち信頼度が２番目に高い衛星とを拡張セットＴＳ２として設定する。同様に拡張セットＴＳ２と、非アンカー衛星ＮＳＶａのうち、信頼度が３番目に高い衛星とを拡張セットＴＳ３とし、以後、同様に、一つ前の拡張セットＴＳｍ−１と、信頼度がｍ番目に高い非アンカー衛星ＮＳＶａとを拡張セットＴＳｍとして設定する。つまり、アンカーセットＡＳと、非アンカー衛星ＮＳＶａとで拡張セットを生成し、且つ、非アンカー衛星ＮＳＶａのうち、信頼度が高いものから順に１つずつ非アンカー衛星ＮＳＶａを増加させて拡張セットＴＳを生成する。なお、図９は、衛星電波受信機１の受信チャネルが８チャネルの場合を表している。例えば、受信チャネルが１２チャネルの場合には、捕捉衛星は最大１２個となる。
【００５３】
次いで、ステップＳ７３に移行し、拡張セットＴＳのそれぞれについて、速度ベクトルを算出する。
図１０は、速度ベクトルの演算方法を示す図である。
図１０において、衛星電波受信機１が衛星に対して相対速度を持つ場合、ドップラ効果による周波数偏移Δｆ〔Ｈｚ〕は、次式（５）で表すことができる。
【００５４】
Δｆ＝ｆρ／ｃ ……（５）
ただし、ｆ：搬送波周波数
ρ：衛星電波受信機１と衛星との相対速度
ｃ：光速
である。
【００５５】
そして、Ｓｉを衛星ＳＶｉへの視線の単位ベクトル、Ｖｉを衛星ＳＶｉの速度ベクトル、Ｖを衛星電波受信機１の速度ベクトル、ρｉを真の視線速度とすると、以下の（６）式の関係が成り立つ。
【００５６】
（Ｖｉ−Ｖ）Ｓｉ＝ρｉ ……（６）
【００５７】
ここで、ドップラ周波数（ｆ±Δｆ）を測定するために、衛星電波受信機１には基準発振器が設けられている。基準発振器の周波数に誤差があると、測定したドップラ周波数（ｆ±Δｆ）は（ｆ±Δｆ＋δｆ）になってしまい、相対速度ρｉobs＝ｃ（±Δｆ＋δｆ）／ｆ＝ρｉ＋Δρとなってしまう。なお、Δρは、周波数測定誤差による視線速度の測定誤差である。したがって、ドップラ測定における基準発振器の周波数誤差は全ての衛星の視線速度の測定値に同一の誤差がのるため、前記（６）式は、次式（７）のようになる。なお、式（７）中のρｉobsは（８）式で表される。
【００５８】
（Ｖｉ−Ｖ）Ｓｉ＋Δρ＝ρｉobs ……（７）
【００５９】
ρｉobs＝ｃ（±Δｆ＋δｆ）／ｆ ……（８）
【００６０】
（７）式において、各衛星の速度ベクトルＶｉは、各衛星の軌道情報から算出することができる。また、衛星それぞれへの視線の単位ベクトルＳｉは、衛星の位置から求めることができる。このため、（７）式の未知数は、衛星電波受信機１の速度ベクトルＶと視線速度の測定誤差Δρの４つである。この結果、４つの衛星の同時観測により衛星電波受信機１の速度ベクトルＶを求めることができる。このとき、衛星電波受信機１の基準発振器の周波数誤差も得られ、衛星の原子周波数標準と同等の精度の周波数を取得できる。
【００６１】
以上の手順により、各拡張セットＴＳのそれぞれについて、速度ベクトルを算出したならば、ステップＳ７３からステップＳ７４に移行し、各拡張セットＴＳの速度ベクトルのうち、その算出精度の最もよいものを選択し、これを最適速度ベクトルとする。前記速度ベクトルの精度が最もよいものの判定は、例えば、拡張セットＴＳ毎に算出される、周波数精度の分散とＰＤＯＰ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）との積で算出される速度の精度に基づいて行う。前記ＰＤＯＰは、衛星の配置が測位計算に与える影響を数値化した指標であって、衛星の空間配置が測位精度にどの程度の影響を与えるかの目安として定義され、ＰＤＯＰ値が小さいときほど測位精度が高い。
【００６２】
次に、図７のステップＳ６３での排他法による速度算出処理は、図１１に示す手順で行う。
まず、図７のステップＳ６１で設定したアンカーセットＡＳを構成するアンカー衛星ＡＳＶのそれぞれについてその信頼度を検出し、信頼度の高いものから順に、順番を決定する。例えば、前記位置算出処理において高信頼度衛星ＨＳＶかどうかを判断する際に算出した受信パワーや仰角に基づいてその順位を決定する（ステップＳ８１）。
次いで、ステップＳ８２に移行し、アンカーセットＡＳを構成する何れかのアンカー衛星ＡＳＶで構成される排他セットＲＳを生成する。
【００６３】
具体的には、図１２に示すように、まず、アンカーセットＡＳを排他セットＲＳ１として設定する。次に、排他セットＲＳ１つまりアンカーセットＡＳのうち、信頼度が最も低いアンカー衛星ＡＳＶ（ＡＳＶ８）を除去したものを排他セットＲＳ２として設定する。次に、排他セットＲＳ２のうち、信頼度が最も低いアンカー衛星ＡＳＶ（ＡＳＶ７）を除去しこれを排他セットＲＳ３とする。同様に排他セットＲＳ３のうち、信頼度が最も低いアンカー衛星ＡＳＶ（ＡＳＶ６）を除去しこれを排他セットＲＳ４とし、以後、同様に、一つ前の排他セットＲＳｋ−１の中から、信頼度が最も低いアンカー衛星ＡＳＶを除去しこれを排他セットＲＳｋとし、排他セットＲＳを構成するアンカー衛星ＡＳＶの数が４個となるまで一つずつ除去する。つまり、アンカーセットＡＳを構成するアンカー衛星ＡＳＶの何れかで排他セットＲＳを生成し、且つ信頼度の低いものから順に１つずつアンカー衛星ＡＳＶを除去して排他セットＲＳを生成する。なお、図１２は、衛星電波受信機１の受信チャネルが８チャネルの場合を表している。例えば受信チャネルが１２チャネルの場合にはアンカーセットＡＳとして最大１２個を設定することが可能となる。
【００６４】
次いで、ステップＳ８３に移行し、以後、上述の拡張法での処理と同様の手順で、排他セットＲＳのそれぞれについて速度ベクトルを算出し、次いでステップＳ８４に移行して、算出した排他セットＲＳの速度ベクトルのうち、その精度が最も高いものを選択し、これを最適速度ベクトルとする。
次に、図７のステップＳ６５での重み付き速度算出処理は、図１３に示す手順で行う。
【００６５】
まず、図７のステップＳ６４で特定した速度算出用セットを構成する衛星のそれぞれについて前記（７）式に対する重み付けを行う（ステップＳ９１）。例えば、前記ステップＳ７４で速度の算出精度が最良となる拡張セット、又は、ステップＳ８４で速度の算出精度が最良となる排他セットを特定する際に用いた周波数精度をもとに設定し、周波数精度が高いときほど大きな重みとなるように設定する。
【００６６】
次いで、ステップＳ９２に移行し、ステップＳ９１で設定した重みを、前記（７）式に乗算し、再度速度演算を行う。
そして、この速度演算結果を、衛星電波受信機１の速度ベクトルとして表示部５に出力する。
【００６７】
ここで、上述のように、衛星電波受信機１の現在位置を算出する際、測位位置が安定していない場合には、第１測位法により演算を行い、衛星電波の受信パワーや仰角等の点からマルチパスの影響を受けにくいと予測される高信頼度衛星ＨＳＶを利用して、ポジションシグマが最小となる衛星セットをベースセットＢＳとして基準位置ＢＰを算出し、この基準位置ＢＰをもとにマルチパスの影響を受けていない通常衛星ＮＳＶを選択し、この選択した通常衛星ＮＳＶとベースセットＢＳとを第１拡張セットし、これを用いて現在位置を算出している。したがって、仰角の高い高信頼度衛星ＨＳＶだけでなく、マルチパスによる精度劣化が少ない衛星を含み、その衛星配置の点でも良好な第１拡張セットを利用して、位置測定を行うことによって、高精度の測位位置を得ることができる。
【００６８】
そして、測位位置が安定している場合には、測位位置が安定している状態で、より高精度に測位演算を行うことのできる第２測位法を用いて演算を行っているから、衛星電波受信機１の移動速度の変化等、測位位置の安定性の変化に関わらず高精度に測位を行うことができる。
また、衛星電波受信機１の現在速度を算出する際、測位演算で用いた第１拡張セット又は第２拡張セットを用いて速度演算を行うのではなく、測位演算で用いた衛星をアンカーセットＡＳとし、このアンカーセットＡＳをもとに生成した、周波数精度の高い衛星からなる拡張セットＴＳ又は排他セットＲＳを用いて速度演算を行っている。
【００６９】
ここで、高精度な位置測定を行うことの可能な第１拡張セット或いは第２拡張セットは、必ずしも、高精度な速度測定を行うことが可能な衛星であるとは限らない。つまり、位置測定を行う場合には擬似距離精度の高い衛星が必要であるが、速度算出には、周波数精度の高い衛星が必要である。したがって、位置計測に用いた第１拡張セット或いは第２拡張セットを用いたとしても必ずしも高精度な速度算出結果を得ることはできない可能性がある。
【００７０】
しかしながら上述のように、アンカーセットＡＳに対して非アンカー衛星ＮＳＶａのうちその周波数精度のよい衛星を加えた最良の拡張セットを特定し、さらに、アンカーセットＡＳのうち周波数精度のよい衛星で構成される最良の排他セットを特定し、これらのうち、その速度精度が最もよいものを、速度算出に用いる速度算出用セットとして選択し、つまり、衛星の組み合わせを替えながら最良な速度精度を得ることのできる組み合わせを選択するから、周波数精度の高い衛星からなる速度算出用セットとして得ることができる。
【００７１】
このとき、捕捉衛星全てがアンカーセットＡＳに含まれる場合、拡張法では、他の衛星を含む拡張セットを生成することができないため、アンカーセットＡＳに基づく速度が最適速度ベクトルとなってしまい、アンカーセットＡＳよりも、周波数精度の良い衛星を選択することは困難である。逆に、排他法では、アンカーセットＡＳに４個しか衛星が含まれない場合、組み合わせの異なる排他セットを生成することができないため、アンカーセットＡＳに基づく速度が最適速度ベクトルとなってしまい、アンカーセットＡＳよりも周波数精度の良い衛星を選択することができない。
【００７２】
しかしながら、上述のように、拡張法及び排他法の二通りの方法で、最適拡張セットと最適排他セットとを特定しこれらのうちの速度精度がより良い方を速度算出用セットとして選択するから、アンカーセットＡＳに含まれる衛星の数や、非アンカー衛星ＮＳＶａの数等に関わらず、的確な速度算出用セットを得ることができる。
そして、このようにして選択した速度算出用セットの各衛星に対し、その周波数精度に応じて重み付けを行い、これに基づき速度演算を行うから、周波数精度を考慮し、より高精度に速度演算を行うことができる。
【００７３】
また、この衛星電波受信機１は、ＧＰＳ衛星及び準天頂衛星からの電波を受信可能に構成され、準天頂衛星は、少なくとも一つは日本の上空に存在するように配置された衛星であるから、少なくとも１つは高信頼度衛星ＨＳＶを確保することができ、その分、位置や速度の算出精度を確保することができる。
また、上記実施の形態においては、位置演算に用いた衛星群をアンカーセットＡＳとし、このアンカーセットＡＳを基準にして速度算出用の衛星群を設定している。ここで、位置の算出精度の高い衛星群は、速度の算出精度も比較的高いとみなすことができるから、位置演算に用いた衛星群をアンカーセットＡＳとして設定することによって、速度の算出精度がより高い衛星群を効果的に検出することができ、すなわち、速度の算出精度を向上させることができる。
【００７４】
また、拡張セットＴＳを生成する際に、アンカーセットＡＳに対し、非アンカー衛星ＮＳＶａのうち信頼度の高いものから順に、加える数を増して拡張セットＴＳを生成しているから、アンカーセットＡＳに対し、速度の算出精度の向上が期待できる衛星の組み合わせからなる拡張セットＴＳを効果的に生成することができる。
同様に、排他セットＲＳを生成する際に、アンカーセットＡＳに対して、アンカー衛星ＡＳＶのうち信頼度の低いものから順に、排除する数を増して排他セットＲＳを生成しているから、速度の算出精度の低下に影響を及ぼす可能性のある衛星を効果的に除去することができ、的確な排他セットＲＳを生成することができる。
【００７５】
なお、上記実施の形態においては、拡張法及び排他法の二通りの方法を用いて速度算出用セットを得る場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、拡張法或いは排他法の何れか一方のみに基づいて速度算出用セットを設定することも可能である。この場合、上述のように、アンカーセットＡＳに含まれる衛星の数や、非アンカー衛星ＮＳＶａの数等によっては、的確な速度算出用セットを得ることができない可能性があるが、この場合には、例えば、アンカーセットＡＳに含まれる衛星の数や、非アンカー衛星ＮＳＶａの数等によって、拡張法と排他法とを切り換えて速度算出用セットを得るようにする等、運用によって対応すればよい。そしてこのように、拡張及び排他法の何れかにより検出した速度算出用セットに対し、重み付けをすることにより、その算出精度をより向上させることができる。
【００７６】
また、上記実施の形態においては、第１測位法及び第２測位法を用いて位置検出を行う場合について説明したがこれに限るものではなく、他の手順で現在位置を算出することも可能であり、要は、４個以上の衛星からの衛星電波を用いて衛星電波受信機１の現在位置を計測する位置計測手段であれば適用することができる。この場合には、位置計測手段での位置計測に用いた４個以上の衛星をアンカーセットＡＳとして速度演算を行えばよい。また、位置の検出精度の高い衛星群は、速度の検出精度も高いと予測されることから、位置の検出精度の高い衛星群を、アンカーセットＡＳとして設定することによって、より高精度に速度検出を行うことができる。
【００７７】
また、このようにして算出した速度情報を利用したフィルタリング処理を行い、これによって測位精度の向上を図るようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、拡張セットＴＳを生成する際に、アンカーセットＡＳに対し、非アンカー衛星を１ずつ増しながら加えて拡張セットを生成し、且つ、信頼度の高いものから順に加える場合について説明したがこれに限るものではなく、衛星の組み合わせの異なる拡張セットであればどのような組み合わせであってもよい。同様に、排他セットＲＳも、どのような手順でアンカーセットＡＳを除去するようにしてもよく、衛星の組み合わせの異なる排他セットであればどのような組み合わせでもよい。
【００７８】
ここで、上記実施の形態において、衛星電波受信機１が受信機に対応し、図７のステップＳ６１の処理が基本セット設定手段に対応し、図８のステップＳ７１、Ｓ７２の処理が拡張セット生成手段に対応し、図８のステップＳ７３、Ｓ７４の処理が拡張セット選択手段に対応し、図７のステップＳ６６の処理が受信機速度出力手段に対応している。
また、図１１のステップＳ８１及びＳ８２の処理が排他セット生成手段に対応し、ステップＳ８３、Ｓ８４の処理が排他セット選択手段に対応している。
【００７９】
また、図８のステップＳ７１の処理が非基本衛星信頼度検出手段に対応し、図１１のステップＳ８１の処理が基本衛星信頼度検出手段に対応している。
また、ステップＳ７４及びステップＳ８４で、最適拡張セット又は最適排他セットを特定する際に用いた周波数精度を利用する処理が周波数精度検出手段に対応し、図７のステップＳ６５の処理が重み付き速度算出手段に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の測位装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の演算処理装置で実行される演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ１の第１測位法による測位演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】高信頼度衛星かどうかを判断するためのＣ／Ａコードの相関結果の一例である。
【図５】図２のステップＳ３の測位位置が安定しているかどうかの判断手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】図２のステップＳ５の第２測位法による測位演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図２のステップＳ２及びステップＳ６の速度算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ６２の拡張法による速度算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】拡張法による速度の算出方法を説明するための説明図である。
【図１０】速度の算出方法を説明するための説明図である。
【図１１】図７のステップＳ６３の排他法による速度算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】排他法による速度の算出方法を説明するための説明図である。
【図１３】図７のステップＳ６５の重み付き速度算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１ 衛星電波受信機、３ 演算処理装置、５ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星からの電波を受信する受信機と、
少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、
当該基本セット設定手段で設定した基本セットを少なくとも含む複数の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の拡張セットを生成する拡張セット生成手段と、
当該拡張セット生成手段で生成した拡張セットそれぞれについて該拡張セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる拡張セットを選択する拡張セット選択手段と、
当該拡張セット選択手段で選択した拡張セットを速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項２】
衛星からの電波を受信する受信機と、
少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、
当該基本セット設定手段で設定した基本セットに含まれる４個以上の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の排他セットを生成する排他セット生成手段と、
当該排他セット生成手段で生成した排他セットそれぞれについて該排他セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる排他セットを選択する排他セット選択手段と、
当該排他セット選択手段で選択した排他セットを速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項３】
衛星からの電波を受信する受信機と、
少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、
当該基本セット設定手段で設定した基本セットを少なくとも含む複数の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の拡張セットを生成する拡張セット生成手段と、
当該拡張セット生成手段で生成した拡張セットそれぞれについて該拡張セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる拡張セットを選択する拡張セット選択手段と、
前記基本セット設定手段で設定した基本セットに含まれる４個以上の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の排他セットを生成する排他セット生成手段と、
当該排他セット生成手段で生成した排他セットそれぞれについて該排他セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる排他セットを選択する排他セット選択手段と、
前記拡張セット選択手段で選択した拡張セット及び前記排他セット選択手段で選択した排他セットのうち、前記速度の算出精度が高い方を速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項４】
前記拡張セット生成手段は、前記基本セットを構成する基本衛星を除く非基本衛星についてその信頼度を検出する非基本衛星信頼度検出手段を備え、
当該非基本衛星信頼度検出手段で検出した信頼度の並び順に前記信頼度が最良の非基本衛星から所定数の非基本衛星を、前記基本セットに加えて前記拡張セットを生成し、且つ前記基本セットに加える前記非基本衛星の数を、１ずつ増加させることを特徴とする請求項１又は請求項３記載の測位装置。
【請求項５】
前記排他セット生成手段は、前記基本セットを構成する基本衛星についてその信頼度を検出する基本衛星信頼度検出手段を備え、
当該基本衛星信頼度検出手段で検出した信頼度の並び順に前記信頼度が最低のものから所定数の基本衛星を、前記基本セットから除去して前記排他セットを生成し、且つ前記基本セットから除去する衛星数を、１ずつ増加させることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の測位装置。
【請求項６】
前記受信機速度出力手段は、
前記速度算出用セットを構成する各衛星からの電波の周波数精度を検出する周波数精度検出手段と、
前記速度算出用セットを構成する各衛星に対し、前記周波数精度検出手段で検出した周波数精度に基づき当該周波数精度が高い衛星ほど重みが大きくなるように重み付けを行い且つ重み付けした前記衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出する重み付き速度算出手段と、を備え、
当該重み付き速度算出手段で算出した速度を、前記受信機の速度として出力することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の測位装置。
【請求項７】
受信機の位置検出用の４個以上の衛星群を基本セットとし、当該基本セットを少なくとも含む複数の衛星からなる衛星群と前記基本セットを構成する４個以上の衛星からなる衛星群との少なくとも何れか一方のうち、該衛星群を構成する衛星からの電波を用いて算出した前記受信機の速度の算出精度が最良となる衛星の組み合わせを検出し、この検出した組み合わせの衛星群に基づき前記受信機の速度を算出することを特徴とする測位方法。
【請求項１】
衛星からの電波を受信する受信機と、
少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、
当該基本セット設定手段で設定した基本セットを少なくとも含む複数の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の拡張セットを生成する拡張セット生成手段と、
当該拡張セット生成手段で生成した拡張セットそれぞれについて該拡張セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる拡張セットを選択する拡張セット選択手段と、
当該拡張セット選択手段で選択した拡張セットを速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項２】
衛星からの電波を受信する受信機と、
少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、
当該基本セット設定手段で設定した基本セットに含まれる４個以上の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の排他セットを生成する排他セット生成手段と、
当該排他セット生成手段で生成した排他セットそれぞれについて該排他セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる排他セットを選択する排他セット選択手段と、
当該排他セット選択手段で選択した排他セットを速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項３】
衛星からの電波を受信する受信機と、
少なくとも４個以上の衛星を含む前記受信機の位置検出用の衛星群を、基本セットとして設定する基本セット設定手段と、
当該基本セット設定手段で設定した基本セットを少なくとも含む複数の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の拡張セットを生成する拡張セット生成手段と、
当該拡張セット生成手段で生成した拡張セットそれぞれについて該拡張セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる拡張セットを選択する拡張セット選択手段と、
前記基本セット設定手段で設定した基本セットに含まれる４個以上の衛星で構成され且つその組み合わせの異なる１以上の排他セットを生成する排他セット生成手段と、
当該排他セット生成手段で生成した排他セットそれぞれについて該排他セットを構成する衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出し、該速度の算出精度が最良となる排他セットを選択する排他セット選択手段と、
前記拡張セット選択手段で選択した拡張セット及び前記排他セット選択手段で選択した排他セットのうち、前記速度の算出精度が高い方を速度算出用セットとし、当該速度算出用セットに基づく前記速度を、前記受信機の速度として出力する受信機速度出力手段と、を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項４】
前記拡張セット生成手段は、前記基本セットを構成する基本衛星を除く非基本衛星についてその信頼度を検出する非基本衛星信頼度検出手段を備え、
当該非基本衛星信頼度検出手段で検出した信頼度の並び順に前記信頼度が最良の非基本衛星から所定数の非基本衛星を、前記基本セットに加えて前記拡張セットを生成し、且つ前記基本セットに加える前記非基本衛星の数を、１ずつ増加させることを特徴とする請求項１又は請求項３記載の測位装置。
【請求項５】
前記排他セット生成手段は、前記基本セットを構成する基本衛星についてその信頼度を検出する基本衛星信頼度検出手段を備え、
当該基本衛星信頼度検出手段で検出した信頼度の並び順に前記信頼度が最低のものから所定数の基本衛星を、前記基本セットから除去して前記排他セットを生成し、且つ前記基本セットから除去する衛星数を、１ずつ増加させることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の測位装置。
【請求項６】
前記受信機速度出力手段は、
前記速度算出用セットを構成する各衛星からの電波の周波数精度を検出する周波数精度検出手段と、
前記速度算出用セットを構成する各衛星に対し、前記周波数精度検出手段で検出した周波数精度に基づき当該周波数精度が高い衛星ほど重みが大きくなるように重み付けを行い且つ重み付けした前記衛星からの電波を用いて前記受信機の速度を算出する重み付き速度算出手段と、を備え、
当該重み付き速度算出手段で算出した速度を、前記受信機の速度として出力することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の測位装置。
【請求項７】
受信機の位置検出用の４個以上の衛星群を基本セットとし、当該基本セットを少なくとも含む複数の衛星からなる衛星群と前記基本セットを構成する４個以上の衛星からなる衛星群との少なくとも何れか一方のうち、該衛星群を構成する衛星からの電波を用いて算出した前記受信機の速度の算出精度が最良となる衛星の組み合わせを検出し、この検出した組み合わせの衛星群に基づき前記受信機の速度を算出することを特徴とする測位方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２４８１０９（Ｐ２００７−２４８１０９Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６８９４６（Ｐ２００６−６８９４６）
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【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９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【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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