測位装置，情報配信装置，測位方法及び情報配信方法
【課題】
本発明は測位装置に関し、マルチパスや回折による影響を補正し、測位可能率を保ったまま高精度な測位を可能にする装置及び方法を提供する。
【解決手段】
道路周辺の構造物や地形の三次元形状情報と、道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報をもとに、測位装置の現在位置と各測位衛星の位置の情報から、測位装置の位置から直視可能な測位衛星を特定し、直視可能な測位衛星のみの擬似距離とマルチパスによる擬似距離の補正量を計算して測位位置を求めることにより、測位可能率を低下させずにマルチパスや回折による影響を抑える。
本発明は測位装置に関し、マルチパスや回折による影響を補正し、測位可能率を保ったまま高精度な測位を可能にする装置及び方法を提供する。
【解決手段】
道路周辺の構造物や地形の三次元形状情報と、道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報をもとに、測位装置の現在位置と各測位衛星の位置の情報から、測位装置の位置から直視可能な測位衛星を特定し、直視可能な測位衛星のみの擬似距離とマルチパスによる擬似距離の補正量を計算して測位位置を求めることにより、測位可能率を低下させずにマルチパスや回折による影響を抑える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星から送られてくる信号をもとに位置を測定する測位システム，測位装置及び測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位装置において、建築物などによるマルチパスの影響を除去するため、建築物の位置及び高さ情報を用いて、測位装置と測位衛星との間に建築物が存在するかどうかを調べ、測位装置との間に建築物が無い測位衛星を選択し、その測位衛星からの電波を用いて測位位置を計算することが考案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
また、測位装置において、建築物の位置及び高さ情報を用いて、測位位置から見た建築物の投影図（仰角と方位角の関係）を作成し、測位位置から見て建築物上にない測位衛星を選択し、その測位衛星からの電波を用いて測位位置を計算することで、マルチパスによる影響を除去することも考案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
更に、サーバがネットワークを経由して端末にマルチパス障害情報を送信する測位システムも考案されており（例えば、特許文献３参照）、サーバ側でマルチパス障害に関する情報を保有し、ネットワークを介して測位を行う各端末にその情報を送る。端末はサーバから得たマルチパス障害に関する情報から、現在位置がマルチパス障害が発生する可能性がある位置であると判定した場合には、ＧＰＳ測位解の誤差推定値を増加させ、信頼性の高い位置情報を選択する。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５３３７１号公報
【特許文献２】特開２００１−２８９６４７号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２の従来技術は、測位衛星からの直達波と反射波を同時に測位装置で受信した場合、この測位衛星を除去することができない。このため、誤差を含んだ擬似距離を測位計算に使用してしまい測位位置に誤差が生じてしまう。
【０００７】
また、特許文献１及び特許文献２の従来技術では、反射波のみを受信できる測位衛星からの電波は除去測位計算の対象から除去してしまうため、測位計算に用いる擬似距離の数が減り、擬似距離を求める測位衛星の数が４つに達せず、測位できなくなる可能性が高くなる。これを測位可能率（availability）の低減と呼ぶ。
【０００８】
そして、これら特許文献１及び特許文献２の従来技術では、測位位置の周りにある建築物全てについてマルチパスがあるかどうかをチェックするため、測位装置に大きな処理負荷がかかる上、建築物が変化した場合その情報が更新されるまで間マルチパスのチェックの精度が低下すると共に、季節ごとに変化する樹木の影響を考慮せず記憶している建築物の情報を用いてマルチパスのチェックを行っているため、季節によってチェックの精度が低下してしまう。
【０００９】
特許文献３の従来技術は、マルチパスによる誤差は時刻に依存するにもかかわらず、時刻に依存しないマルチパス発生可能性の情報を用いているため、推定誤差の精度が悪く、この情報をもとに選択された位置の精度は悪くなる。
【００１０】
本発明の第一の目的は、測位装置においてマルチパスの影響を除去する計算処理の負荷を低減することである。また、本発明の第二の目的は、マルチパスの影響を除去しても測位可能率を低減させず、マルチパスの影響を除去する精度を高め、マルチパスによる測位誤差を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の第一の目的は、測位情報を発信する測位衛星の信号を受信し、測位衛星の軌道情報を検出し、擬似距離を測定する測位受信手段と、
道路の情報及び各道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報を有する地図記憶手段と、
測位装置の位置，道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報をもとに、測位装置の位置から直視可能な測位衛星を特定し、直視可能な測位衛星のみの擬似距離を用いて測位位置を計算する演算手段とを備えたことを特徴とする測位装置により達成される。
【００１２】
また、構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、各エリアあるいは測位装置から直視可能な測位衛星を特定し、配信することを特徴とする情報配信方法により達成される。
【００１３】
上記の第二の目的は、宇宙あるいは地上から測位情報を発信する測位衛星の信号を受信し、測位衛星の軌道情報を検出し、擬似距離を測定する測位受信手段と、
構造物や地形の位置及び形状の情報と各道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報を有する地図記憶手段と、
測位装置の位置，測位衛星の位置，構造物や地形の位置及び形状の情報または道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報をもとに、測位装置の位置から直視可能な測位衛星を特定し、直視可能な測位衛星のみの擬似距離とマルチパスによる擬似距離の補正量を計算し、測位位置を計算する演算手段とを備えたことを特徴とする測位装置により達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の測位装置によれば、道路の区間ごとに測位衛星の受信可能時間の情報を周期分保持して、受信できない測位衛星からの信号はマルチパスであると判定することにより、容易にマルチパスの判定を行うことが出来る。また、直視可能な測位衛星を情報配信装置で計算する事により測位装置の計算負荷を低減できる。
【００１５】
そして、三次元地図情報，測位衛星の位置，測位装置の位置をもとにマルチパスや回折による受信遅れ時間を推定し、この受信遅れを考慮した相関値をもとに擬似距離の誤差を推定し、これを補正することにより、測位可能率を低下させることなく、マルチパスや回折による誤差を補正できる。またマルチパスの影響を除去しても測位可能率を低減させず、マルチパスの影響を除去する精度を高めることができ、マルチパスによる測位誤差を低減する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を用いた、マルチパスや回折の状況予測、あるいは、直視可能な測位衛星の情報を用いてマルチパス障害を除去する測位システムの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に本発明に係る、三次元地図情報を用いた測位装置の一実施例の構成を示す。本発明の一実施例は、測位受信手段１０１と、演算手段１０２と、三次元地図記憶手段１０３とを備えている。測位受信手段１０１は、アンテナで受信した電波に対する、ダウンコンバート，アナログ・デジタル・コンバート，直交検波，Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition）コード生成，相関検出，復号の処理機能を備えている。この測位受信手段１０１は、測位衛星３０２から送られてきた信号（測位信号）をアンテナで受信し、軌道情報や測位衛星状態の情報などを含む航法メッセージを検出し、擬似距離（測位衛星３０２からの距離）を測定する。ＧＰＳ衛星や擬似衛星などの測位衛星３０２は宇宙あるいは地上から測位のための信号を発信する装置である。
【００１８】
ＣＰＵ(Central Processing Unit、中央演算処理装置) などにより実現される演算手段１０２は、三次元地図記憶手段１０３に格納されている構造物や地形の形状を元に現在の位置における擬似距離の予測誤差を計算し、この予測誤差を負にしたものを補正量として擬似距離を補正し、測位位置（アンテナの位置）を計算する。
【００１９】
ハードディスクやメモリなどの三次元地図記憶手段１０３は、構造物や地形の位置，形状及び電波の反射係数の情報を含んだ地図情報を記憶している。構造物や地形の形状は面の集合で表されている。
【００２０】
図１に示す本発明の測位装置の一実施例の動作手順を、図２を用いて説明する。
【００２１】
ステップ２０１：測位受信手段１０１は、測位衛星３０２からの信号をアンテナで受信し、ダウンコンバート，アナログ・デジタル・コンバート，直交検波，Ｃ／Ａコード生成，相関検出，復号の処理を行うことにより軌道情報などの航法メッセージ，受信時刻及び擬似距離を検出し、これらの情報を演算手段１０２に送る。受信した測位信号の数が４つに満たない場合ステップ２０１に進み、４つ以上の場合ステップ２０２に進む。
【００２２】
ステップ２０２：演算手段１０２は、軌道情報と受信時刻をもとに測位衛星３０２の位置を計算する。前回計算した測位位置の情報がない場合ステップ２０３に進む。前回計算した測位位置の情報がある場合ステップ２０４に進む。
【００２３】
ステップ２０３：演算手段１０２は、より天頂近い測位衛星３０２を４つ選択し、これらの擬似距離をもとに測位位置を計算する。
【００２４】
ステップ２０４：演算手段１０２は、以下の２つの手順でマルチパスの影響をチェックする。先ず、測位位置から１００ｍ以内の構造物や地形の情報を三次元地図記憶手段103から読み込み、図３に示すように測位衛星３０２と測位装置３０１との間に構造物や地形などの遮蔽物３０３があるかをチェックし、両者の間に遮蔽物が存在する場合には、測位衛星３０２については反射波のみを受信したと判定する。次に、反射波のみを受信したと判定された測位衛星３０２以外の測位衛星に対して、図４に示すように周囲の構造物や地形の各面に対して測位位置（測位装置３０２）から面４０１に垂直な線を水平に引き、測位位置から面と同じ距離のところを点４０２とする。点４０２と測位衛星３０２とを結び、面４０１と交わった点４０３が存在する場合、マルチパスの影響がある（反射波と直達波を受信した）と判定し、面４０１と交わるような点４０３が存在しない場合にはマルチパスの影響がない（直達波のみを受信した）と判定する。直達波を受信することができた測位衛星が４つ以上存在した場合、測位計算に使用する測位衛星を直達波が受信できたもののみと設定して、ステップ２０６に進む。それ以外の場合ステップ２０５に進む。
【００２５】
ステップ２０５：演算手段１０２は、先ず、直達波と反射波とを受信した場合の擬似距離の予測誤差を以下のように計算する。図５には遅れ時間に関して直達波の相関値５０１と反射波の相関値５０２を重ね合わせた相関値５０３を示している。厳密な表現としては直達波の相関値５０１は直達波のＣ／Ａコードと測位受信手段１０１が生成したＣ／Ａコードとの相関値であり、反射波の相関値５０２は反射波のＣ／Ａコードと測位受信手段
１０１が生成したＣ／Ａコードとの相関値である。遅れ時間の単位はチップで表し、１チップは０.９７７μ 秒である。直達波からの反射波の時間遅れは、図４に示す直達波と反射波の経路差を光速で割ることにより求め、その反射波の相関値の強度の比は直達波の相関値に反射物の反射係数を掛け合わせて計算する。このようにして計算した直達波と反射波の相関値を足し合わせ、直達波と反射波が重なった場合、図５に示すようにearly／
late方式（相関値がある値になるときの時間を２つ求め、その中間の時間を到着時間とする。）で直達波からの到達時間はＴｌと計算される。このため、到達時間がＴｌだけ遅れ、擬似距離にｃ・Ｔｌ・０.９７７／１００００００ の誤差が発生すると予測され、この予測誤差を負にしたものを擬似距離の補正量とする。ここで、ｃは光速である。直達波のみを受信した場合と直達波と反射波の両方を受信した場合の測位衛星の数が４つ以上の場合、これらの測位衛星を測位計算に使用するものとしてステップ２０６に進む。受信した電波に直達波が含まれていない場合は、反射波のみを受信した場合である。図６には２つの反射波の相関値６０１及び６０２が重ね合わさった場合を示している。２つの反射波が重なった場合、到達時間はＴｌと計算され、擬似距離の補正量を予測誤差を負にした−ｃ・Ｔｌ・０.９７７／１００００００ とする。このとき予測誤差が小さい測位衛星から順に計算に使用する測位衛星として４つを選ぶ。
【００２６】
ステップ２０６：演算手段１０２は、マルチパスの影響がある測位衛星に関してステップ２０５で計算した補正量を擬似距離に足し合わせて補正する。補正した擬似距離及び測位衛星の位置をもとにして測位位置を計算する。
【００２７】
図１に示す本発明の測位装置の一実施例によれば、マルチパスの誤差を補正することができるため、測位衛星３０２との間に遮蔽物があるかどうかをチェックして、マルチパスを除去する方式に比べて、測位精度が良く、測位可能率（availability）が大きい。なぜなら、マルチパス除去では測位衛星３０２との間に遮蔽物があるかどうかをチェックするだけでは、図５に示すように直達波と反射波が同時に受信したときのマルチパスによる擬似距離の誤差を除去できないため、本発明の測位装置の一実施例に比べて測位精度が劣る。また、マルチパス除去では反射波のみが受信される測位衛星は測位位置の計算から除外されるため、測位計算に使用できる測位衛星の数が減少してしまうため、測位可能率が低下してしまう。
【００２８】
図１に示す本発明の測位装置の一実施例において、図２のステップ２０１，ステップ
２０２及びステップ２０４で、受信した測位衛星３０２が３つの場合においても、前回計算した測位位置が保持されている場合には、ステップ２０１ではステップ２０２へ、ステップ２０２ではステップ２０４へ、ステップ２０４ではステップ２０６（直達波のみ）あるいはステップ２０５（その他）に進み、ステップ２０６では、前回計算した測位位置と今回の測位位置の高さとが等しいと見なす事によって、測位計算の際に求める変数を一つ減らして測位位置を計算することもできる。
【００２９】
図２のステップ２０５では、回折波の影響を下記のようにナイル・エッジ回折理論を用いて計算すると、擬似距離の補正量の精度が向上し、測位精度も向上する。この計算を図３を用いて説明する。まず、回折パラメータνを次の式１乃至式５を用いて計算する。ここでθは角度３０４、ｈ１は点３０９と点３１０、ｄａは点３０７と点３１０の距離、βは角度３０５、ｈａは点３０６と点３１０の距離、ｄ２は点３０６と点３０７の距離、ｈは点３０６と点３０８の距離、λは搬送波の波長（１９ｃｍ）である。また点３０８は測位位置と測位衛星３０２を結ぶ直線に点３０６から垂線を下ろした点である。
【００３０】
【数１】
【００３１】
【数２】
【００３２】
【数３】
ｈ＝ｄ２・sinβ …（式４）
【００３３】
【数４】
【００３４】
次に、遅れ時間ΔＴを式６及び式７を用いて計算する。ここで、ｄ１は点３０９と点
３０７の距離である。
【００３５】
ｄ１＝ｄ２・cosβ …（式６）
【００３６】
ΔＴ＝（ｄ２−ｄ１）／ｃ …（式７）
【００３７】
そして、減衰Ｊ（ｄＢ）を式８及び式９（ナイル・エッジ回折理論の近似式）を用いて計算する。
【００３８】
Ｊ＝０（λ＜−０.７５） …（式８）
【００３９】
Ｊ＝６＋８ν（λ≧−０.７５） …（式９）
【００４０】
図５及び図６において直達波の相関値を減衰Ｊだけ低下させて回折波の相関値を求め、足し合わせた上で、到達時間Ｔｌを計算する。
【００４１】
図２に示す動作手順のステップ２０４で、三次元地図記憶手段１０３から読み込む構造物や地形の情報の範囲を演算手段１０２の能力に合わせて変更すると、効率的に処理を実行できる。またステップ２０３で、天頂に近い測位衛星３０２を選ぶことにより、初期測位位置がマルチパスの影響が受けにくくなる。更にステップ２０５で、構造物はコンクリートから構成されていると見なして、反射係数にコンクリートの反射係数を用いて相関値を求めると、三次元地図記憶手段１０３に個々の構造物の反射係数を記憶しておかなくてもよい。ステップ２０６では、カルマン・フィルタを用いて測位装置の位置を計算すると、より精度の高い位置を求めることができる。この計算では速度を与える必要があるが、各測位衛星３０２のドップラー周波数から測位装置の速度を計算して与えることにより、慣性航法機器がなくても精度の良い位置を計算できる。慣性航法機器がある場合、慣性航法機器が出力する速度情報を計算に用いる。
【００４２】
図１に示す本発明の測位装置の一実施例において、慣性航法手段１０４と、入力手段
１０５と、表示手段１０６を追加し、図７に示す動作手順を行うことにより、測位衛星
３０２の受信個数が４未満になってしまい測位受信手段１０１及び演算手段１０２で測位計算ができなくなった場合でも、慣性航法手段１０４により位置を計算することができる。
【００４３】
ここで、ジャイロや車速パルスなどの慣性航法手段１０４は、三次元の角速度と一次元の移動距離を出力する。ボタンやリモート・コントロール機器などの入力手段１０５は、操作者から入力された目的地の情報を演算手段１０２に送る。ディスプレイなどの表示手段１０６は、現在地や目的地までの道順が表示される。目的地までの順路は以下の手順で検索する。入力手段１０５は入力された目的地を演算手段１０２に送る。演算手段１０２は、地図記憶手段から地図情報を読み込み、現在位置から目的地までの道順を検索し、その道順を地図情報と合わせて、表示手段１０６に送る。表示手段１０６は道順を地図上に表示する。
【００４４】
次に、慣性航法手段１０４を併用した場合の動作手順を、図７を用いて説明する。
【００４５】
ステップ７０１：測位受信手段１０１は、測位衛星３０２からの信号を受信し、軌道情報や擬似距離の精度などの航法メッセージ，受信時刻及び擬似距離を検出する。
【００４６】
ステップ７０２：演算手段１０２は、図２に示すステップ２０２からステップ２０６の動作で測位による位置を計算する。
【００４７】
ステップ７０３：演算手段１０２は、以下の手順で測位位置の推定誤差を計算する。但し、測位位置が計算できなかった場合には測位精度はなしとする。三次元地図情報による擬似距離の補正では誤差を全て取り除くことはできない。そのため直達波のみ受信される測位衛星について求めた擬似距離に比べて大きい誤差が残る。この誤差と直達波の誤差を足し合わせ二乗して、擬似距離の分散を計算する。これらの擬似距離の分散をもとに共分散行列Ｒを求める。ここで、直達波と反射波が重なった場合と回折が生じた場合の補正後の誤差を０.５ｍ とし、反射波のみの場合補正後の誤差を３ｍとする。直達波の擬似距離の精度は、航法メッセージにあるデータを用いる。測位による位置精度Ｅｇは、以下の式１０〜式１３を用いて計算する。ａｊｋは行列Ａのｊ行ｋ列の要素、ｅｉは番号ｉの測位衛星３０２との擬似距離の誤差、Ｒｉは番号ｉの測位衛星３０２の位置［Ｘｉ Ｙｉ
Ｚｉ］、Ｒｕは測位装置３０１の位置［Ｘｕ Ｙｕ Ｚｕ］である。
【００４８】
【数５】
【００４９】
【数６】
【００５０】
【数７】
【００５１】
【数８】
【００５２】
ステップ７０４：慣性航法手段１０４は、三次元の角速度と一次元の移動距離を測定し、演算手段１０２に送る。
【００５３】
ステップ７０５：演算手段１０２は、前回計算した三次元の角度に三次元の角速度を加え、現在の三次元の角度を求め、三次元の角速度、前回計算した角度と一次元の移動距離をもとに三次元の移動距離を求め、前回計算した測位装置３０１の位置に移動距離を加え、測位装置３０１の位置を計算する。
【００５４】
ステップ７０６：演算手段１０２は、慣性航法手段１０４の三次元の角速度と一次元の移動距離の検出誤差をもとに、三次元の移動距離の誤差を求め、前回求めた位置誤差Ｅipに加算することにより、慣性航法の位置精度Ｅｉを計算する。具体的な計算は式１４〜式１５を用いる。ξｅは三次元の角速度の検出誤差、θｅｐは前回求めた三次元の角度の誤差、θｅは三次元の角度の誤差、Ｄは一次元の移動距離、Ｄｅは一次元の移動距離の検出誤差である。
【００５５】
θｅ＝θｅｐ＋ξｅ …（式１４）
【００５６】
Ｅｉ＝Ｅｉｐ＋Ｄ・sinθｅ＋Ｄｅ …（式１５）
【００５７】
ステップ７０７：演算手段１０２は、慣性航法と測位による位置精度を比較し、精度が良い方の位置情報を出力位置として選択し、選択された位置情報を表示手段１０６に送る。測位による位置情報が選択された場合、ステップ７０８へ進み、慣性航法の位置情報が選択された場合ステップ７０９へ進む。
【００５８】
ステップ７０８：演算手段１０２は、慣性航法による位置と位置精度に測位による位置と位置精度の値を設定し、各値を更新する。
【００５９】
ステップ７０９：表示手段１０６は、演算手段１０２から送られてきた測位装置３０１の位置を出力する。
【００６０】
慣性航法手段１０４を併用することによって、測位による誤差を精度良く計算でき、慣性航法と測位による位置精度を比較することにより良いほうを選択でき、測位位置の精度が向上する。また、図７に示すステップ７０３で直達波と反射波が重なった場合と回折が生じた場合の補正後の誤差、反射波のみの場合の補正後の誤差を補正情報の精度に合わせて設定すると、出力位置の選択精度が高くなる。
【実施例２】
【００６１】
図８に本発明を用いた、地図記憶手段に測位衛星受信情報を保持している測位装置の一実施例の構成を示す。この実施例では、測位受信手段８０１と、演算手段８０２と、地図記憶手段８０３とを備えている。測位受信手段８０１は、アンテナで測位衛星からの信号を受信し、軌道情報などの航法メッセージ，受信時刻及び擬似距離を検出する。ＣＰＵなどの演算手段８０２は、地図記憶手段８０３に格納されている道路情報及び測位衛星の信号受信時間情報を含んだ地図情報をもとに直視可能な測位衛星を特定し、測位位置を計算する。
【００６２】
ハードディスクやメモリなどの地図記憶手段８０３は、道路情報及び測位衛星の信号受信時間の情報を含んだ地図情報を記憶している。道路情報はノードとリンクから構成され、図９に道路情報の一例を示す。ノード９０１（ＩＤ２３のノード）〜９０３（ＩＤ２５のノード）は交差点などを表し、リンク９０４（ＩＤ３６のリンク）〜９０５（ＩＤ３７のリンク）はノード間の結合で道路を表し、形状点９０６（ＩＤ１の形状点）〜９０８
（ＩＤ３の形状点）及び９０９（ＩＤ１の形状点）〜９１１（ＩＤ３の形状点）は道路の形状を表す。図１０に示すように、道路情報はノード情報とリンク情報を持っており、ノード情報はノード数、ノードＩＤ（identification），各ノードの緯度，経度，標高で表される。リンク情報は、リンク数（全国あるいは地図記載の地域のリンクの総数），リンクＩＤ，リンク端の２つのノードＩＤ，リンクの形状を表す形状点の数と各形状点ＩＤ及びその緯度，経度，標高で表される。図１１に示すように測位衛星の信号受信時間情報は、リンク数，測位衛星数，測位衛星，測位衛星の周期，開始の年月日時，リンクＩＤ，各リンク内の区間数，区間情報，受信可能時間個数（受信可能時間の個数であり、衛星の軌道によって１個であったり、２個であったりする）、受信可能時間で表される。これらの情報において、測位衛星で「ＧＰＳ０１」は番号１のＧＰＳ（Global Positioning
System）衛星を現している。区間情報は、記載されている形状点ＩＤあるいはノードＩＤの区間を表しており、「Ｎ１」はノード１を、「Ｓ５」は形状点５を表している。測位衛星の配置は周期的に変化するため、受信可能時間はそれぞれの測位衛星の周期分の情報のみであり、開始の年月日時からの測位衛星の受信可能時間が分単位で記載されている。
【００６３】
図８に示す本発明の測位装置の一実施例の動作手順を、図１２を用いて説明する。
【００６４】
ステップ１２０１：測位受信手段８０１は、測位衛星からの信号をアンテナで受信し、ダウンコンバート，アナログ・デジタル・コンバート，直交検波，Ｃ／Ａコード生成，相関検出，復号の処理を行うことにより軌道情報などの航法メッセージ，受信時刻及び擬似距離を検出し、これらの情報を演算手段８０２に送る。なお、衛星の信号ごとにその軌道情報を受信することにより、衛星番号は受信段階で認識される。受信した測位信号の数が４つに満たない場合ステップ１２０１に進み、４つ以上の場合ステップ１２０２に進む。
【００６５】
ステップ１２０２：演算手段８０２は、軌道情報と受信時刻をもとに測位衛星の位置を計算する。前回計算した測位位置の情報がない場合ステップ１２０３に進む。前回計算した測位位置がある場合ステップ１２０４に進む。
【００６６】
ステップ１２０３：演算手段８０２は、より天頂近い測位衛星を４つ選択し、これらの擬似距離をもとに測位位置の初期情報を計算する。
【００６７】
ステップ１２０４：演算手段８０２は、地図記憶手段８０３から前回計算した測位位置付近の道路情報を読み込み、測位装置がある道路のリンクＩＤ，形状点ＩＤの区間を特定する。特定した道路のリンクＩＤ、形状点ＩＤの区間の測位衛星の受信可能時間を読み込み、現在の時刻に受信可能な測位衛星を特定する。算出方法は以下の通りである。先ず、開始の年月日時から現在までの時間Ｔｔ秒、測位衛星の周期Ｔｃ秒をもとに測位衛星の周期内での時間Ｔ（分）を式１６を用いて算出する。この時間が受信可能時間に含まれている場合、直達波を受信したと判断し、含まれない場合マルチパスであると判定する。ここで、関数ＩＮＴは値の整数部を表す。
【００６８】
Ｔ＝（Ｔｔ−ＩＮＴ（Ｔｔ／Ｔｃ）×Ｔｃ）／６０ …（式１６）
【００６９】
例えば、現在の年月日時が２００４年１０月２７日１２時１０分３９秒である場合、
Ｔｔは２６０５０２３９秒、Ｔｃは８６０１６秒であり、計算結果は１２２３.４５ 秒となり、例えば、ＧＰＳ０１は直達波を、ＧＰＳ３１はマルチパスを受信していると判定する。直達波を受信した測位衛星が４つ以上ある場合ステップ１２０６に進み、それ以外はステップ１２０１に戻る。
【００７０】
ステップ１２０５：演算手段８０２は、直達波のみの測位衛星の擬似距離及び測位衛星の位置をもとに測位位置を計算する。
【００７１】
この実施例によれば、道路の区間ごとに測位衛星の受信可能時間の情報を周期分保持して、受信できない測位衛星からの信号はマルチパスであると判定することにより、三次元地図を用いたマルチパス除去よりも少ない計算量でマルチパスの影響を除去することができる。
【００７２】
なお、図１２のステップ１２０１，ステップ１２０２及びステップ１２０４で、受信した測位衛星が３つの場合においても、前述の実施例と同様に前回計算した測位位置が記録されている場合は、ステップ１２０１ではステップ１２０２へ、ステップ１２０２ではステップ１２０４へ、ステップ１２０４ではステップ１２０５（直達波のみ）あるいはステップ２０１（その他）に進み、ステップ１２０５では、前回計算した測位位置と今回の測位位置の高さとが等しいと見なすことによって、測位計算の際に求める変数を一つ減らして測位位置を計算することもできる。
【００７３】
また、図８に示す本発明の測位装置の一実施例においても、前述の実施例と同様にして、慣性航法手段１０４と、入力手段１０５と、表示手段１０６を追加し、図７のステップ７０４及びステップ７０５の動作手順で慣性航法による位置を計算し、慣性航法手段104を併用して測位位置を計算することもできる。
【００７４】
図８に示す本発明の測位装置の一実施例において、地図記憶手段８０３の代わりに図１に示した三次元地図記憶手段１０３を用い、測位装置が存在する道路の幅Ｗｒ，方向Ｄｒ，構造物の高さ（道路の右及び左側）の最大値Ｈｂを検索し、また、地図情報から測位装置が交差点、Ｔ字路手前あるいはその他の道路上のいずれを走行中か判定する。道路上を走行中のときには、方位角Ａｓと仰角Ｅｓが式１７を満足する測位衛星を直視可能な測位衛星であると判定し、満足しない場合マルチパスがあると判定する。これによりマルチパス判定の計算が単純化され、マルチパスのチェックに関する処理計算量を低減できる。ここで、式１７の構造物の高さＨｂとして、不等式Ｄｒ＜Ａｓ＜Ｄｒ＋１８０を満足する場合には道路右側の構造物の高さの最大値、満足しない場合には左側の情報を採用する。図１３に方位角と仰角の関係の一例を示す。この関係１３０１より上の領域は道路上を走行中のときの測位衛星が直視可能な領域を表し、式１７を満足する。
【００７５】
【数９】
【００７６】
測位装置がＴ字路手前に存在するときは、式１７の条件にプラスして式１８も同時に満足する場合を直視可能な測位衛星であると判定する。式１８でＷｒ２はＴ字路で交差する道路の幅、Ｄｒ２はその道路の方向、Ｈｂ２はその道路脇の構造物の高さの最大値、Ｓｒは測位装置からＴ字路までの距離である。図１４にＴ字路手前での方位角と仰角の関係の一例を表している。１４０１は式１７で表される走行中の道路脇の構造物による方位角と仰角の条件、１４０２は式１８で表されるＴ字路で交差する道路の構造物による条件である。１４０１より上の領域で、かつ、１４０２より上の領域となる領域がＴ字路手前に存在するときの測位衛星が直視可能な領域を表している。
【００７７】
【数１０】
【００７８】
測位装置が交差点に存在するとき、交差点で交わる各道路に関する式１７のいずれかが満足する場合直視可能な測位衛星であると判定する。図１５に十字路の交差点内での方位角と仰角の関係の一例を表している。１５０１と１５０２は二つの道路の構造物による方位角と仰角の条件を表している。１５０１より上の領域、あるいは、１５０２より上の領域である領域は交差点に存在するときの測位衛星が直視可能な領域を表している。
【００７９】
図８に示す本発明の測位装置の一実施例において、図１１に示す測位衛星の受信可能時間の情報で各区間ごとの測位衛星番号，受信可能時間個数，受信可能時間の情報の代わりに区間ごとの道路の幅，方向，構造物の高さ（道路の右及び左側）の最大値の情報を記憶しておき、式１７及び式１８を用いて直視可能な測位衛星かどうかを判定すると、マルチパスのチェックに関する処理計算量を低減できる。
【００８０】
図８に示す本発明の測位装置の一実施例において、図１１に示した測位衛星の受信可能時間の情報で、各区間ごとの測位衛星番号，受信可能時間個数，受信可能時間の情報の代わりに、各区間ごとの道路の方向Ｄｒ，最大仰角(道路の右及び左側)Ｅｍａｘの情報を記憶しておき、測位衛星の方位角Ａｓと仰角Ｅｓが下記の式１９を満足している場合、直視可能な測位衛星と判定すると、マルチパスのチェックに関する処理計算量を低減できる。図１３に式１９で表される方位角と仰角の関係１３０２の一例を示す。この関係１３０２の上の領域は道路上を走行中のときの測位衛星が直視可能な領域を表し、これより上の領域で式１９を満足する。
【００８１】
Ｅｓ＞｜Ｅｍａｘ・sin（Ａｓ−Ｄｒ）｜ …（式１９）
【００８２】
また、図１１に示した測位衛星の受信可能時間の情報で、各区間ごとの測位衛星番号，受信可能時間個数，受信可能時間の情報の代わりに、区間ごとの道路の方向Ｄｒ，道路の左右前後の最大仰角Ｅｍａｘの情報を記憶しておき、測位衛星の方位角Ａｓと仰角Ｅｓが下記の式２０を満足している場合を直視可能な測位衛星と判定すると、マルチパスのチェックに関する処理計算量を低減できる。式２０でＤｒ−４５＜Ａｓ＜Ｄｒ＋４５のとき道路の前の最大仰角を、Ｄｒ＋４５＜Ａｓ＜Ｄｒ＋１３５のとき道路の右の最大仰角を、
Ｄｒ＋１３５＜Ａｓ＜Ｄｒ＋２２５のとき道路の後の最大仰角を、Ｄｒ＋２２５＜Ａｓ＜Ｄｒ＋３１５のとき道路の左の最大仰角を用いる。
【００８３】
Ｅｓ＞Ｅｍａｘ …（式２０）
【実施例３】
【００８４】
図１６に本発明に係るサーバで三次元地図情報を用いた測位システムの一実施例の構成を示す。
【００８５】
本発明の一実施例は、情報配信装置１６１０と、通信ネットワーク１６２０と、測位装置１６３０とを備えている。コンピュータサーバなどの情報配信装置１６１０は、通信手段１６１１と、演算手段１６１２と、三次元地図記憶手段１６１３と、衛星軌道記憶手段１６１４とを備えている。電話回線やインタネットなどの通信ネットワーク１６２０は、測位装置１６３０と情報配信装置１６１０の間で情報を伝達する。通信手段１６１１は、測位装置１６３０から通信ネットワーク１６２０を経由して送られてきた位置情報を受け取り、その位置情報が示す位置で直視可能な測位衛星の情報を、測位装置１６３０に対して通信ネットワーク１６２０を経由して送る。
【００８６】
ＣＰＵなどの演算手段１６１２は、構造物や地形の位置と形状の情報を用いて測位装置１６３０の位置から直視可能な測位衛星を計算する。ハードディスクやメモリなどの三次元地図記憶手段１６１３は、構造物や地形の位置と形状，道路の情報を含んだ地図情報を記憶しており、図１の三次元地図記憶手段１０３と同様の情報を記憶している。ハードディスクやメモリなどの衛星軌道記憶手段１６１４は、測位衛星の軌道情報を記憶している。
【００８７】
測位装置１６３０は、測位受信手段１６３１と、演算手段１６３２と、通信手段1633とを備えている。測位受信手段１６３１は、測位衛星から送られてきた信号を受信し、軌道情報などの航法メッセージや受信時刻を検出し、擬似距離を測定する。演算手段１６３２は、現在の位置を通信手段１６３３に送る。また、通信手段１６３３から送られてきた直視可能な測位衛星の情報をもとに、これらの測位衛星の擬似距離を用いて測位位置を計算する。通信手段１６３３は、演算手段１６３２から送られてきた測位装置１６３０の位置を通信ネットワーク１６２０を介して情報配信装置１６１０に送る。また、情報配信装置１６１０から通信ネットワーク１６２０を介して送られてきた直視可能な測位衛星の情報を受け取り、演算手段１６３２に送る。
【００８８】
図１６に示す本発明の測位システムの一実施例の情報配信装置１６１０の動作手順を、図１７を用いて説明する。
【００８９】
ステップ１７０１：通信手段１６１１は、測位装置１６３０から通信ネットワーク1620を経由して送られてきた測位装置１６３０の位置を受け取り、演算手段１６１２に送る。
【００９０】
ステップ１７０２：演算手段１６１２は、三次元地図記憶手段１６１３に格納されている測位装置１６３０の位置付近にある構造物や地形の位置及び形状の情報と、衛星軌道記憶手段１６１４に格納されている測位衛星の軌道情報をもとに、測位装置１６３０と測位衛星との間に構造物や地形があるかどうかを各測位衛星ごとに計算し、測位装置１６３０から直視可能な測位衛星の情報を通信手段１６１１に送る。直視可能な測位衛星であるかどうかは、実施例１や実施例２と同様にして計算される。
【００９１】
ステップ１７０３：通信手段１６１１は、測位装置１６３０で直視可能な測位衛星を通信ネットワーク１６２０を経由して測位装置１６３０に送る。
【００９２】
図１６に示す測位装置１６３０の動作手順を、図１８を用いて説明する。
【００９３】
ステップ１８０１：測位受信手段１６３１は、測位衛星からの信号を受信し、軌道情報などの航法メッセージや受信時刻を検出し、擬似距離を測定して、演算手段１６３２に送る。演算手段１６３２は、軌道情報をもとに受信時刻の測位衛星の位置を計算し、これらの測位衛星の位置と擬似距離を用いて測位位置を計算する。
【００９４】
ステップ１８０２：演算手段１６３２は、測位装置１６３０の位置を通信手段１６３３に送る。通信手段１６３３は、測位装置１６３０の位置を通信ネットワーク１６２０を経由して情報配信装置１６１０に送る。
【００９５】
ステップ１８０３：通信手段１６３３は、情報配信装置１６１０から通信ネットワーク１６２０を介して送られてきた直視可能な測位衛星の情報を受け取り、演算手段１６３２に送る。
【００９６】
ステップ１８０４：測位受信手段１６３１は、測位衛星からの信号を受信し、測位衛星からの擬似距離を計算し、演算手段１６３２に送る。
【００９７】
ステップ１８０５：演算手段１６３２は、軌道情報をもとに測位衛星の位置を計算し、直視可能な測位衛星のみの擬似距離をもとに測位位置を計算する。次にステップ１８０２に進む。
【００９８】
この実施例においては、情報配信装置１６１０で構造物や地形の位置及び形状の情報と測位衛星の軌道情報をもとに各エリアで直視可能な測位衛星を計算し、それらの情報を地上に向けて一方向に配信し、測位装置１６３０で各エリアで直視可能な測位衛星の情報を受け取り、この受信した情報をもとに直視可能な測位衛星のみの信号を用いて位置を計算してもマルチパスや回折の影響を除去できる。情報配信装置１６１０から測位装置1630に情報を送る手段として放送、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システムセンター），ホットスポット（無線ＬＡＮによる情報通信）などがある。
【００９９】
この実施例においても、情報配信装置１６１０で図２のステップ２０４〜ステップ205に示すようにマルチパスと回折による擬似距離の補正量を計算する。そして計算された補正量を測位装置１６３０に配信し、測位装置１６３０ではこの補正量を用いて擬似距離を補正し、測位位置を計算することで、測位可能率を保ったままマルチパスと回折による影響を除去できる。
【０１００】
また情報配信装置１６１０において、三次元地図記憶手段１６１３の代わりに、図１０及び図１１に示す道路情報及び測位衛星の信号受信時間の情報を含んだ地図情報を有する地図記憶手段１６３４を備える事により、前述の実施例と同様にして図１２のステップ
１２０４で直視可能な測位衛星を特定する。これにより、予め記憶されている測位衛星の受信可能時間の情報を利用するため、特定に要する計算量を低減できる。
【０１０１】
更に、情報配信装置１６１０から図１０及び図１１に示す各エリアと測位衛星ごとの直視可能な時刻情報を測位装置１６３０に配信してもマルチパスや回折の影響を除去できる。測位衛星の配置は周期的に変化する。例えば、ＧＰＳ衛星の配置は２３時間５６分周期で変化する。そのため、情報配信装置１６１０は各エリアと測位衛星ごとに周期時間分の直視可能な時刻の情報のみを配信すればよい。
【０１０２】
図１６に示す本発明の測位システムの一実施例において、測位装置１６３０でその位置周辺の直視可能な測位衛星の情報を情報配信装置１６１０から得るようにすると、測位装置１６３０と情報配信装置１６１０との間に情報伝達遅延が発生しても直視可能な測位衛星の情報を利用でき、マルチパスや回折が発生した場合でも除去できる。
【０１０３】
また測位装置１６３０に慣性航法手段１０４と、入力手段１０５と、表示手段１０６、地図情報を記憶しているハードディスクやメモリなどの地図記憶手段１６３４を追加し、図７に示す動作手順を行うことにより、測位衛星の受信個数が４未満になってしまい、測位受信手段１６３１及び演算手段１６３２で測位計算ができない場合でも慣性航法手段
１０４により位置を計算することができる。また、測位による誤差を精度良く計算でき、慣性航法と測位による位置精度を比較してより良い位置データを選択することによって、求めた測位位置の精度が向上する。但しこの場合、図７のステップ７０２では図１７の動作手順で測位による位置を計算する。
【０１０４】
従来は、情報配信装置１６１０などのサーバから時刻に依存しないマルチパス発生可能性の情報を送り、マルチパス障害がある場合には測位による誤差推定値を増加させ、信頼性の高い位置情報を選択していた。しかし、この方法ではマルチパス発生可能性の情報が位置に依存しないため、推定誤差の精度が悪く、この情報をもとに選択された位置の精度も向上しないことがある。図１に示す本発明の測位システムの一実施例によれば、時刻に依存した測位衛星の位置情報を用いているため、マルチパスや回折の影響が精度良く判定できる。
【０１０５】
本実施例においても、目的地までの道順を検索した場合、各時刻における予測位置が予め算出できる。そこで、情報配信装置１６１０に各時刻における予測位置を送り、情報配信装置１６１０で各時刻の直視可能な測位衛星を計算しておき、各時刻の直視可能な測位衛星の情報を情報配信装置１６１０から受け取っておくと、移動中測位装置１６３０と情報配信装置１６１０との情報伝達が不要となる。
【０１０６】
本実施例によれば、直視可能な測位衛星を情報配信装置１６１０で計算するため、測位装置１６３０の計算負荷を低減でき、計算能力が小さい計算機でも対応できる。
【実施例４】
【０１０７】
図１９に本発明に係るプローブ情報を用いた測位システムの一実施例の構成を示す。
【０１０８】
この実施例では、測位装置１９１０と、通信ネットワーク１９２０と、情報配信装置
１９３０とを備えている。ＧＰＳ受信機やナビゲーションなどの測位装置１９１０は、図１６に示す測位装置１６３０と同様の機能を備えており、図１８に示す動作手順を行う。但し、情報配信装置１９３０へ位置情報を送信するときには、受信した測位衛星，受信時刻及び擬似距離の情報も情報配信装置１９３０に送る。電話回線やインタネットなどの通信ネットワーク１９２０は、測位装置１９１０と情報配信装置１９３０の間の情報を伝達する。情報配信装置１９３０は、通信手段１９３１と、演算手段１９３２と、予測修正情報記憶手段１９３３と、三次元地図記憶手段１９３４と、衛星軌道記憶手段１９３５とを備えている。通信手段１９３１は、通信ネットワーク１９２０を介して測位装置１９１０と情報のやり取りを行う。
【０１０９】
ＣＰＵなどの演算手段１９３２は、測位装置１９１０の位置及び受信時刻における直視可能な測位衛星を計算する。また、測位装置１９１０の位置及び受信時刻における測位衛星番号、三次元地図情報を用いた推定で直視可能性、実際の受信情報（受信したかどうかの情報）、擬似距離の情報をもとに各区間における三次元地図情報を用いた推定で直視可能であるが、実際には受信できない方位角と仰角の範囲の情報（予測修正情報）を算出する。また、各区間における三次元地図情報を用いた推定で受信不可能であるが、実際にはマルチパスや回折の影響を受けずに受信できる方位角と仰角の範囲の情報(予測修正情報)を算出する。
【０１１０】
予測修正情報記憶手段１９３３，三次元地図記憶手段１９３４，衛星軌道記憶手段1935は、いずれもハードディスクやメモリなどで実現される。予測修正情報記憶手段１９３３は、測位装置１９１０の位置，受信時刻，測位衛星番号，三次元地図情報を用いて推定した直視可能性，実際の受信情報，擬似距離の情報を有している。各区間において三次元地図情報を用いた推定で直視可能であるが、実際には正常に受信できない（マルチパスや回折の影響を受けているか受信できない）方位角と仰角の範囲の情報を記憶している。また、各区間において三次元地図情報を用いた推定で受信不可能であるが、実際には正常に受信できる（マルチパスや回折の影響を受けずに受信している）方位角と仰角の範囲の情報を記憶している。三次元地図記憶手段１９３４は、構造物や地形の位置及び形状、道路の情報を格納している。また衛星軌道記憶手段１９３５は、測位衛星の軌道情報を記憶している。
【０１１１】
本実施例における情報配信装置１９３０の動作手順を、図２０を用いて説明する。
【０１１２】
ステップ２００１：通信手段１９３１は、測位装置１９１０から通信ネットワーク1920を経由して送られてきた測位装置１９１０の位置，受信時刻，受信した測位衛星，擬似距離の情報を受け取り、演算手段１９３２に送る。
【０１１３】
ステップ２００２：演算手段１９３２は、測位装置１９１０の位置，受信時刻，受信した測位衛星，擬似距離の情報を予測修正情報記憶手段１９３３に格納する。
【０１１４】
ステップ２００３：演算手段１９３２は、三次元地図記憶手段１９３４に格納されている測位装置１９１０の位置付近にある構造物や地形の位置及び形状の情報と、衛星軌道記憶手段１９３５に格納されている測位衛星の軌道情報をもとに、測位装置１９１０と測位衛星の間に構造物や地形があるかどうかを各測位衛星ごとに計算する。
【０１１５】
ステップ２００４：演算手段１９３２は、予測修正情報記憶手段１９３３から測位装置１９１０の位置での予測修正情報を読み込み、ステップ２００３で計算した直視可能な測位衛星の情報を修正し、通信手段１９３１に送る。修正手順は以下の通りである。直視可能であると判定した測位衛星の方位角・仰角が、予測では直視可能であるが、実際には正常に受信できない範囲にある場合、その測位衛星は直視不可能であると修正する。また、直視不可能であると判定した測位衛星の方位角・仰角が、予測では直視不可能であるが、実際には正常に受信できる範囲にある場合、その測位衛星は直視可能であると修正する。
【０１１６】
ステップ２００５：通信手段１９３１は、測位装置１９１０で直視可能な測位衛星を通信ネットワーク１９２０を経由して測位装置１９１０に送る。
【０１１７】
次に情報配信装置１９３０の予測修正情報の生成の動作手順を、図２１を用いて説明する。
【０１１８】
ステップ２１０１：演算手段１９３２は、予測修正情報記憶手段１９３３が記憶している測位装置１９１０の位置，受信時刻，測位衛星番号，三次元地図情報を用いて推定した直視可能性，実際の受信情報，擬似距離の特定の期間中（例えば１日間）の情報を読み込む。三次元地図記憶手段１９３４に格納されている測位装置１９１０の位置付近にある構造物や地形の位置及び形状の情報と、衛星軌道記憶手段１９３５に格納されている測位衛星の軌道情報をもとに、測位装置１９１０と測位衛星の間に構造物や地形があるかどうか（測位衛星の予測直視可能性）を各受信時刻及び各測位衛星ごとに計算する。
【０１１９】
ステップ２１０２：演算手段１９３２は、ある区間における測位衛星の予測直視可能性と実際の受信情報をもとに下記のように予測修正情報を算出する。図２２は方位角と仰角上に測位衛星の予測直視可能性と実際の受信情報の関係の一例を示す。白丸２２０１は予測で直視可能で実際に受信された測位衛星で、擬似距離の誤差がある閾値（例えば４ｍ）未満である測位衛星である。黒丸２２０２は予測で直視可能で実際には受信されなかった測位衛星あるいは擬似距離の誤差がある閾値（例えば４ｍ）以上である測位衛星である。白三角２２０３は予測で直視不可能で実際には受信されなかった測位衛星あるいは擬似距離の誤差がある閾値（例えば４ｍ）以上である測位衛星である。黒三角２２０４は予測で直視不可能で実際に受信された測位衛星で、擬似距離の誤差がある閾値（例えば４ｍ）未満である測位衛星である。
【０１２０】
黒丸２２０２及び黒三角２２０４は予測の直視可能性と実際の受信情報とが異なっている情報である。そこで、任意の黒丸２２０２を選択し、四角の領域で囲む。この四角の領域を方位角方向に拡大し、黒丸２２０２以外の点に接触した場合その範囲内で最も離れた黒丸２２０２までを領域とする。同様に仰角方向に領域を拡大し、黒丸２２０２以外の点に接触した場合その範囲内で最も離れた黒丸２２０２までを領域とし、領域に複数の黒丸２２０２がある場合上記で求めた領域を黒丸２２０２の領域とする。これらの動作を全ての黒丸２２０２に対して行う。また、同様の動作を黒三角２２０４に対しても行う。図
２２に対してこの動作を行うと、以下のようになる。黒丸２２０２の情報が集中している範囲２２０５（方位角６０°〜９０°，仰角３０°〜４０°）を三次元地図情報を用いた推定で直視可能であるが、実際には正常に受信できないものとして、その方位角と仰角の範囲の情報を予測修正情報記憶手段１９３３に格納する。黒三角２２０４の情報が集中している範囲２２０６（方位角２７０°〜３２０°，仰角２５°〜４０°）を三次元地図情報を用いた推定で受信不可能であるが、実際には正常に受信できるものとして、その方位角と仰角の範囲の情報を予測修正情報記憶手段１９３３に格納する。
【０１２１】
本実施例によれば、実際の受信情報を用いて予測修正情報を生成し、その情報を活用することにより、三次元地図情報の誤差による直視可能な測位衛星の判定誤差を除去できる。このため、構造物の増改築や三次元地図情報になく季節によって変化する樹木による影響に対応できる。
【０１２２】
また、情報配信装置１９３０において、本来直視可能な衛星が常に受信できていない場合、その方向に新たに構造物ができたものとして構造物の位置及び形状の情報を修正すると、三次元地図記憶手段１９３４の情報をより現実に近い情報に変更できる。この情報配信装置１９３０においては、図２１のステップ２１０２で擬似距離の誤差をもとに直達波か反射波（あるいは回折波）かを判定している。この処理の代わりに測位装置１９１０で受信した全ての測位衛星の擬似距離を用いて計算した測位位置を測位装置１９１０から受け取り、慣性航法による位置と比較して計算した測位位置の誤差をもとに直達波か反射波（あるいは回折波）かを判定しても予測修正情報を生成できる。
【０１２３】
図１９に示す本発明の測位システムの一実施例において、情報配信装置１９３０の予測修正情報記憶手段１９３３，三次元地図記憶手段１９３４，衛星軌道記憶手段１９３５を測位装置１９１０に組み込み、図２０及び図２１の動作手順を行うと、測位装置１９１０のみで予測修正情報を生成でき、三次元地図情報の誤差による直視可能な測位衛星の判定誤差を除去できる。
【０１２４】
図１，図１６及び図１９に示す本発明の一実施例の三次元地図記憶手段１０３，1613及び１９３４において、遮蔽物として樹木の位置及び形状の情報を加えるとより正確な情報を測位装置１９１０に与えられ、マルチパスや回折の影響を正確に除去できる。樹木の位置及び形状の情報は人工衛星の画像情報から近赤外領域を抽出することにより生成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
測位装置を人，自動車や列車などの移動体及び配送物などに装着することにより、マルチパスや回折を除去でき、高精度な測位ができる。また、それぞれの位置情報を収集することにより位置管理ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の測位システムの一実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の測位システムの一実施例の動作を示す図である。
【図３】測位装置から構造物で測位衛星が直視できない場合の位置関係の一例を示す図である。
【図４】測位衛星と測位装置との反射波の経路の一例を示す図である。
【図５】直達波と反射波あるいは回折波の相関値の一例を示す図である。
【図６】反射波あるいは回折波の相関値の一例を示す図である。
【図７】本発明の測位システムの一実施例の動作を示す図である。
【図８】本発明の測位装置の一実施例の構成を示す図である。
【図９】本発明の測位装置の一実施例の地図記憶手段が記憶している道路情報の一例を示す図である。
【図１０】本発明の測位装置の一実施例の地図記憶手段が記憶している道路情報の一例を示す図である。
【図１１】本発明の測位装置の一実施例の地図記憶手段が記憶している受信可能時間の情報の一例を示す図である。
【図１２】本発明の測位装置の一実施例の動作を示す図である。
【図１３】道路脇の構造物による方位角と仰角の関係の一例を示す図である。
【図１４】交差点内での構造物による方位角と仰角の関係の一例を示す図である。
【図１５】Ｔ字路手前での構造物による方位角と仰角の関係の一例を示す図である。
【図１６】本発明の測位システムの一実施例の構成を示す図である。
【図１７】本発明の測位システムの一実施例の情報配信装置の動作を示す図である。
【図１８】本発明の測位システムの一実施例の測位装置の動作を示す図である。
【図１９】本発明の測位システムの一実施例の構成を示す図である。
【図２０】本発明の測位システムの一実施例の情報配信装置の動作を示す図である。
【図２１】本発明の測位システムの一実施例の情報配信装置の予測修正情報の生成の動作を示す図である。
【図２２】ある区間における測位衛星の測位可能性と実際の受信情報の違いを示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０１，８０１，１６３１…測位受信手段、１０２，８０２，１６１２，１６３２，
１９３２…演算手段、１０３，８０３,１６１３,１９３４…三次元地図記憶手段、１０４…慣性航法手段、１０５…入力手段、１０６…表示手段、３０１…測位装置、３０２…測位衛星、３０３…遮蔽物、１６１０，１９３０…情報配信装置、１６１１，１６３３，
１９３１…通信手段、１６１４，１９３５…衛星軌道記憶手段、１６２０，１９２０…通信ネットワーク、１６３０，１９１０…測位装置、１６３４…地図記憶手段、１９３３…予測修正情報記憶手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星から送られてくる信号をもとに位置を測定する測位システム，測位装置及び測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位装置において、建築物などによるマルチパスの影響を除去するため、建築物の位置及び高さ情報を用いて、測位装置と測位衛星との間に建築物が存在するかどうかを調べ、測位装置との間に建築物が無い測位衛星を選択し、その測位衛星からの電波を用いて測位位置を計算することが考案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
また、測位装置において、建築物の位置及び高さ情報を用いて、測位位置から見た建築物の投影図（仰角と方位角の関係）を作成し、測位位置から見て建築物上にない測位衛星を選択し、その測位衛星からの電波を用いて測位位置を計算することで、マルチパスによる影響を除去することも考案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
更に、サーバがネットワークを経由して端末にマルチパス障害情報を送信する測位システムも考案されており（例えば、特許文献３参照）、サーバ側でマルチパス障害に関する情報を保有し、ネットワークを介して測位を行う各端末にその情報を送る。端末はサーバから得たマルチパス障害に関する情報から、現在位置がマルチパス障害が発生する可能性がある位置であると判定した場合には、ＧＰＳ測位解の誤差推定値を増加させ、信頼性の高い位置情報を選択する。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５３３７１号公報
【特許文献２】特開２００１−２８９６４７号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２の従来技術は、測位衛星からの直達波と反射波を同時に測位装置で受信した場合、この測位衛星を除去することができない。このため、誤差を含んだ擬似距離を測位計算に使用してしまい測位位置に誤差が生じてしまう。
【０００７】
また、特許文献１及び特許文献２の従来技術では、反射波のみを受信できる測位衛星からの電波は除去測位計算の対象から除去してしまうため、測位計算に用いる擬似距離の数が減り、擬似距離を求める測位衛星の数が４つに達せず、測位できなくなる可能性が高くなる。これを測位可能率（availability）の低減と呼ぶ。
【０００８】
そして、これら特許文献１及び特許文献２の従来技術では、測位位置の周りにある建築物全てについてマルチパスがあるかどうかをチェックするため、測位装置に大きな処理負荷がかかる上、建築物が変化した場合その情報が更新されるまで間マルチパスのチェックの精度が低下すると共に、季節ごとに変化する樹木の影響を考慮せず記憶している建築物の情報を用いてマルチパスのチェックを行っているため、季節によってチェックの精度が低下してしまう。
【０００９】
特許文献３の従来技術は、マルチパスによる誤差は時刻に依存するにもかかわらず、時刻に依存しないマルチパス発生可能性の情報を用いているため、推定誤差の精度が悪く、この情報をもとに選択された位置の精度は悪くなる。
【００１０】
本発明の第一の目的は、測位装置においてマルチパスの影響を除去する計算処理の負荷を低減することである。また、本発明の第二の目的は、マルチパスの影響を除去しても測位可能率を低減させず、マルチパスの影響を除去する精度を高め、マルチパスによる測位誤差を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の第一の目的は、測位情報を発信する測位衛星の信号を受信し、測位衛星の軌道情報を検出し、擬似距離を測定する測位受信手段と、
道路の情報及び各道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報を有する地図記憶手段と、
測位装置の位置，道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報をもとに、測位装置の位置から直視可能な測位衛星を特定し、直視可能な測位衛星のみの擬似距離を用いて測位位置を計算する演算手段とを備えたことを特徴とする測位装置により達成される。
【００１２】
また、構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、各エリアあるいは測位装置から直視可能な測位衛星を特定し、配信することを特徴とする情報配信方法により達成される。
【００１３】
上記の第二の目的は、宇宙あるいは地上から測位情報を発信する測位衛星の信号を受信し、測位衛星の軌道情報を検出し、擬似距離を測定する測位受信手段と、
構造物や地形の位置及び形状の情報と各道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報を有する地図記憶手段と、
測位装置の位置，測位衛星の位置，構造物や地形の位置及び形状の情報または道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報をもとに、測位装置の位置から直視可能な測位衛星を特定し、直視可能な測位衛星のみの擬似距離とマルチパスによる擬似距離の補正量を計算し、測位位置を計算する演算手段とを備えたことを特徴とする測位装置により達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の測位装置によれば、道路の区間ごとに測位衛星の受信可能時間の情報を周期分保持して、受信できない測位衛星からの信号はマルチパスであると判定することにより、容易にマルチパスの判定を行うことが出来る。また、直視可能な測位衛星を情報配信装置で計算する事により測位装置の計算負荷を低減できる。
【００１５】
そして、三次元地図情報，測位衛星の位置，測位装置の位置をもとにマルチパスや回折による受信遅れ時間を推定し、この受信遅れを考慮した相関値をもとに擬似距離の誤差を推定し、これを補正することにより、測位可能率を低下させることなく、マルチパスや回折による誤差を補正できる。またマルチパスの影響を除去しても測位可能率を低減させず、マルチパスの影響を除去する精度を高めることができ、マルチパスによる測位誤差を低減する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を用いた、マルチパスや回折の状況予測、あるいは、直視可能な測位衛星の情報を用いてマルチパス障害を除去する測位システムの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に本発明に係る、三次元地図情報を用いた測位装置の一実施例の構成を示す。本発明の一実施例は、測位受信手段１０１と、演算手段１０２と、三次元地図記憶手段１０３とを備えている。測位受信手段１０１は、アンテナで受信した電波に対する、ダウンコンバート，アナログ・デジタル・コンバート，直交検波，Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition）コード生成，相関検出，復号の処理機能を備えている。この測位受信手段１０１は、測位衛星３０２から送られてきた信号（測位信号）をアンテナで受信し、軌道情報や測位衛星状態の情報などを含む航法メッセージを検出し、擬似距離（測位衛星３０２からの距離）を測定する。ＧＰＳ衛星や擬似衛星などの測位衛星３０２は宇宙あるいは地上から測位のための信号を発信する装置である。
【００１８】
ＣＰＵ(Central Processing Unit、中央演算処理装置) などにより実現される演算手段１０２は、三次元地図記憶手段１０３に格納されている構造物や地形の形状を元に現在の位置における擬似距離の予測誤差を計算し、この予測誤差を負にしたものを補正量として擬似距離を補正し、測位位置（アンテナの位置）を計算する。
【００１９】
ハードディスクやメモリなどの三次元地図記憶手段１０３は、構造物や地形の位置，形状及び電波の反射係数の情報を含んだ地図情報を記憶している。構造物や地形の形状は面の集合で表されている。
【００２０】
図１に示す本発明の測位装置の一実施例の動作手順を、図２を用いて説明する。
【００２１】
ステップ２０１：測位受信手段１０１は、測位衛星３０２からの信号をアンテナで受信し、ダウンコンバート，アナログ・デジタル・コンバート，直交検波，Ｃ／Ａコード生成，相関検出，復号の処理を行うことにより軌道情報などの航法メッセージ，受信時刻及び擬似距離を検出し、これらの情報を演算手段１０２に送る。受信した測位信号の数が４つに満たない場合ステップ２０１に進み、４つ以上の場合ステップ２０２に進む。
【００２２】
ステップ２０２：演算手段１０２は、軌道情報と受信時刻をもとに測位衛星３０２の位置を計算する。前回計算した測位位置の情報がない場合ステップ２０３に進む。前回計算した測位位置の情報がある場合ステップ２０４に進む。
【００２３】
ステップ２０３：演算手段１０２は、より天頂近い測位衛星３０２を４つ選択し、これらの擬似距離をもとに測位位置を計算する。
【００２４】
ステップ２０４：演算手段１０２は、以下の２つの手順でマルチパスの影響をチェックする。先ず、測位位置から１００ｍ以内の構造物や地形の情報を三次元地図記憶手段103から読み込み、図３に示すように測位衛星３０２と測位装置３０１との間に構造物や地形などの遮蔽物３０３があるかをチェックし、両者の間に遮蔽物が存在する場合には、測位衛星３０２については反射波のみを受信したと判定する。次に、反射波のみを受信したと判定された測位衛星３０２以外の測位衛星に対して、図４に示すように周囲の構造物や地形の各面に対して測位位置（測位装置３０２）から面４０１に垂直な線を水平に引き、測位位置から面と同じ距離のところを点４０２とする。点４０２と測位衛星３０２とを結び、面４０１と交わった点４０３が存在する場合、マルチパスの影響がある（反射波と直達波を受信した）と判定し、面４０１と交わるような点４０３が存在しない場合にはマルチパスの影響がない（直達波のみを受信した）と判定する。直達波を受信することができた測位衛星が４つ以上存在した場合、測位計算に使用する測位衛星を直達波が受信できたもののみと設定して、ステップ２０６に進む。それ以外の場合ステップ２０５に進む。
【００２５】
ステップ２０５：演算手段１０２は、先ず、直達波と反射波とを受信した場合の擬似距離の予測誤差を以下のように計算する。図５には遅れ時間に関して直達波の相関値５０１と反射波の相関値５０２を重ね合わせた相関値５０３を示している。厳密な表現としては直達波の相関値５０１は直達波のＣ／Ａコードと測位受信手段１０１が生成したＣ／Ａコードとの相関値であり、反射波の相関値５０２は反射波のＣ／Ａコードと測位受信手段
１０１が生成したＣ／Ａコードとの相関値である。遅れ時間の単位はチップで表し、１チップは０.９７７μ 秒である。直達波からの反射波の時間遅れは、図４に示す直達波と反射波の経路差を光速で割ることにより求め、その反射波の相関値の強度の比は直達波の相関値に反射物の反射係数を掛け合わせて計算する。このようにして計算した直達波と反射波の相関値を足し合わせ、直達波と反射波が重なった場合、図５に示すようにearly／
late方式（相関値がある値になるときの時間を２つ求め、その中間の時間を到着時間とする。）で直達波からの到達時間はＴｌと計算される。このため、到達時間がＴｌだけ遅れ、擬似距離にｃ・Ｔｌ・０.９７７／１００００００ の誤差が発生すると予測され、この予測誤差を負にしたものを擬似距離の補正量とする。ここで、ｃは光速である。直達波のみを受信した場合と直達波と反射波の両方を受信した場合の測位衛星の数が４つ以上の場合、これらの測位衛星を測位計算に使用するものとしてステップ２０６に進む。受信した電波に直達波が含まれていない場合は、反射波のみを受信した場合である。図６には２つの反射波の相関値６０１及び６０２が重ね合わさった場合を示している。２つの反射波が重なった場合、到達時間はＴｌと計算され、擬似距離の補正量を予測誤差を負にした−ｃ・Ｔｌ・０.９７７／１００００００ とする。このとき予測誤差が小さい測位衛星から順に計算に使用する測位衛星として４つを選ぶ。
【００２６】
ステップ２０６：演算手段１０２は、マルチパスの影響がある測位衛星に関してステップ２０５で計算した補正量を擬似距離に足し合わせて補正する。補正した擬似距離及び測位衛星の位置をもとにして測位位置を計算する。
【００２７】
図１に示す本発明の測位装置の一実施例によれば、マルチパスの誤差を補正することができるため、測位衛星３０２との間に遮蔽物があるかどうかをチェックして、マルチパスを除去する方式に比べて、測位精度が良く、測位可能率（availability）が大きい。なぜなら、マルチパス除去では測位衛星３０２との間に遮蔽物があるかどうかをチェックするだけでは、図５に示すように直達波と反射波が同時に受信したときのマルチパスによる擬似距離の誤差を除去できないため、本発明の測位装置の一実施例に比べて測位精度が劣る。また、マルチパス除去では反射波のみが受信される測位衛星は測位位置の計算から除外されるため、測位計算に使用できる測位衛星の数が減少してしまうため、測位可能率が低下してしまう。
【００２８】
図１に示す本発明の測位装置の一実施例において、図２のステップ２０１，ステップ
２０２及びステップ２０４で、受信した測位衛星３０２が３つの場合においても、前回計算した測位位置が保持されている場合には、ステップ２０１ではステップ２０２へ、ステップ２０２ではステップ２０４へ、ステップ２０４ではステップ２０６（直達波のみ）あるいはステップ２０５（その他）に進み、ステップ２０６では、前回計算した測位位置と今回の測位位置の高さとが等しいと見なす事によって、測位計算の際に求める変数を一つ減らして測位位置を計算することもできる。
【００２９】
図２のステップ２０５では、回折波の影響を下記のようにナイル・エッジ回折理論を用いて計算すると、擬似距離の補正量の精度が向上し、測位精度も向上する。この計算を図３を用いて説明する。まず、回折パラメータνを次の式１乃至式５を用いて計算する。ここでθは角度３０４、ｈ１は点３０９と点３１０、ｄａは点３０７と点３１０の距離、βは角度３０５、ｈａは点３０６と点３１０の距離、ｄ２は点３０６と点３０７の距離、ｈは点３０６と点３０８の距離、λは搬送波の波長（１９ｃｍ）である。また点３０８は測位位置と測位衛星３０２を結ぶ直線に点３０６から垂線を下ろした点である。
【００３０】
【数１】
【００３１】
【数２】
【００３２】
【数３】
ｈ＝ｄ２・sinβ …（式４）
【００３３】
【数４】
【００３４】
次に、遅れ時間ΔＴを式６及び式７を用いて計算する。ここで、ｄ１は点３０９と点
３０７の距離である。
【００３５】
ｄ１＝ｄ２・cosβ …（式６）
【００３６】
ΔＴ＝（ｄ２−ｄ１）／ｃ …（式７）
【００３７】
そして、減衰Ｊ（ｄＢ）を式８及び式９（ナイル・エッジ回折理論の近似式）を用いて計算する。
【００３８】
Ｊ＝０（λ＜−０.７５） …（式８）
【００３９】
Ｊ＝６＋８ν（λ≧−０.７５） …（式９）
【００４０】
図５及び図６において直達波の相関値を減衰Ｊだけ低下させて回折波の相関値を求め、足し合わせた上で、到達時間Ｔｌを計算する。
【００４１】
図２に示す動作手順のステップ２０４で、三次元地図記憶手段１０３から読み込む構造物や地形の情報の範囲を演算手段１０２の能力に合わせて変更すると、効率的に処理を実行できる。またステップ２０３で、天頂に近い測位衛星３０２を選ぶことにより、初期測位位置がマルチパスの影響が受けにくくなる。更にステップ２０５で、構造物はコンクリートから構成されていると見なして、反射係数にコンクリートの反射係数を用いて相関値を求めると、三次元地図記憶手段１０３に個々の構造物の反射係数を記憶しておかなくてもよい。ステップ２０６では、カルマン・フィルタを用いて測位装置の位置を計算すると、より精度の高い位置を求めることができる。この計算では速度を与える必要があるが、各測位衛星３０２のドップラー周波数から測位装置の速度を計算して与えることにより、慣性航法機器がなくても精度の良い位置を計算できる。慣性航法機器がある場合、慣性航法機器が出力する速度情報を計算に用いる。
【００４２】
図１に示す本発明の測位装置の一実施例において、慣性航法手段１０４と、入力手段
１０５と、表示手段１０６を追加し、図７に示す動作手順を行うことにより、測位衛星
３０２の受信個数が４未満になってしまい測位受信手段１０１及び演算手段１０２で測位計算ができなくなった場合でも、慣性航法手段１０４により位置を計算することができる。
【００４３】
ここで、ジャイロや車速パルスなどの慣性航法手段１０４は、三次元の角速度と一次元の移動距離を出力する。ボタンやリモート・コントロール機器などの入力手段１０５は、操作者から入力された目的地の情報を演算手段１０２に送る。ディスプレイなどの表示手段１０６は、現在地や目的地までの道順が表示される。目的地までの順路は以下の手順で検索する。入力手段１０５は入力された目的地を演算手段１０２に送る。演算手段１０２は、地図記憶手段から地図情報を読み込み、現在位置から目的地までの道順を検索し、その道順を地図情報と合わせて、表示手段１０６に送る。表示手段１０６は道順を地図上に表示する。
【００４４】
次に、慣性航法手段１０４を併用した場合の動作手順を、図７を用いて説明する。
【００４５】
ステップ７０１：測位受信手段１０１は、測位衛星３０２からの信号を受信し、軌道情報や擬似距離の精度などの航法メッセージ，受信時刻及び擬似距離を検出する。
【００４６】
ステップ７０２：演算手段１０２は、図２に示すステップ２０２からステップ２０６の動作で測位による位置を計算する。
【００４７】
ステップ７０３：演算手段１０２は、以下の手順で測位位置の推定誤差を計算する。但し、測位位置が計算できなかった場合には測位精度はなしとする。三次元地図情報による擬似距離の補正では誤差を全て取り除くことはできない。そのため直達波のみ受信される測位衛星について求めた擬似距離に比べて大きい誤差が残る。この誤差と直達波の誤差を足し合わせ二乗して、擬似距離の分散を計算する。これらの擬似距離の分散をもとに共分散行列Ｒを求める。ここで、直達波と反射波が重なった場合と回折が生じた場合の補正後の誤差を０.５ｍ とし、反射波のみの場合補正後の誤差を３ｍとする。直達波の擬似距離の精度は、航法メッセージにあるデータを用いる。測位による位置精度Ｅｇは、以下の式１０〜式１３を用いて計算する。ａｊｋは行列Ａのｊ行ｋ列の要素、ｅｉは番号ｉの測位衛星３０２との擬似距離の誤差、Ｒｉは番号ｉの測位衛星３０２の位置［Ｘｉ Ｙｉ
Ｚｉ］、Ｒｕは測位装置３０１の位置［Ｘｕ Ｙｕ Ｚｕ］である。
【００４８】
【数５】
【００４９】
【数６】
【００５０】
【数７】
【００５１】
【数８】
【００５２】
ステップ７０４：慣性航法手段１０４は、三次元の角速度と一次元の移動距離を測定し、演算手段１０２に送る。
【００５３】
ステップ７０５：演算手段１０２は、前回計算した三次元の角度に三次元の角速度を加え、現在の三次元の角度を求め、三次元の角速度、前回計算した角度と一次元の移動距離をもとに三次元の移動距離を求め、前回計算した測位装置３０１の位置に移動距離を加え、測位装置３０１の位置を計算する。
【００５４】
ステップ７０６：演算手段１０２は、慣性航法手段１０４の三次元の角速度と一次元の移動距離の検出誤差をもとに、三次元の移動距離の誤差を求め、前回求めた位置誤差Ｅipに加算することにより、慣性航法の位置精度Ｅｉを計算する。具体的な計算は式１４〜式１５を用いる。ξｅは三次元の角速度の検出誤差、θｅｐは前回求めた三次元の角度の誤差、θｅは三次元の角度の誤差、Ｄは一次元の移動距離、Ｄｅは一次元の移動距離の検出誤差である。
【００５５】
θｅ＝θｅｐ＋ξｅ …（式１４）
【００５６】
Ｅｉ＝Ｅｉｐ＋Ｄ・sinθｅ＋Ｄｅ …（式１５）
【００５７】
ステップ７０７：演算手段１０２は、慣性航法と測位による位置精度を比較し、精度が良い方の位置情報を出力位置として選択し、選択された位置情報を表示手段１０６に送る。測位による位置情報が選択された場合、ステップ７０８へ進み、慣性航法の位置情報が選択された場合ステップ７０９へ進む。
【００５８】
ステップ７０８：演算手段１０２は、慣性航法による位置と位置精度に測位による位置と位置精度の値を設定し、各値を更新する。
【００５９】
ステップ７０９：表示手段１０６は、演算手段１０２から送られてきた測位装置３０１の位置を出力する。
【００６０】
慣性航法手段１０４を併用することによって、測位による誤差を精度良く計算でき、慣性航法と測位による位置精度を比較することにより良いほうを選択でき、測位位置の精度が向上する。また、図７に示すステップ７０３で直達波と反射波が重なった場合と回折が生じた場合の補正後の誤差、反射波のみの場合の補正後の誤差を補正情報の精度に合わせて設定すると、出力位置の選択精度が高くなる。
【実施例２】
【００６１】
図８に本発明を用いた、地図記憶手段に測位衛星受信情報を保持している測位装置の一実施例の構成を示す。この実施例では、測位受信手段８０１と、演算手段８０２と、地図記憶手段８０３とを備えている。測位受信手段８０１は、アンテナで測位衛星からの信号を受信し、軌道情報などの航法メッセージ，受信時刻及び擬似距離を検出する。ＣＰＵなどの演算手段８０２は、地図記憶手段８０３に格納されている道路情報及び測位衛星の信号受信時間情報を含んだ地図情報をもとに直視可能な測位衛星を特定し、測位位置を計算する。
【００６２】
ハードディスクやメモリなどの地図記憶手段８０３は、道路情報及び測位衛星の信号受信時間の情報を含んだ地図情報を記憶している。道路情報はノードとリンクから構成され、図９に道路情報の一例を示す。ノード９０１（ＩＤ２３のノード）〜９０３（ＩＤ２５のノード）は交差点などを表し、リンク９０４（ＩＤ３６のリンク）〜９０５（ＩＤ３７のリンク）はノード間の結合で道路を表し、形状点９０６（ＩＤ１の形状点）〜９０８
（ＩＤ３の形状点）及び９０９（ＩＤ１の形状点）〜９１１（ＩＤ３の形状点）は道路の形状を表す。図１０に示すように、道路情報はノード情報とリンク情報を持っており、ノード情報はノード数、ノードＩＤ（identification），各ノードの緯度，経度，標高で表される。リンク情報は、リンク数（全国あるいは地図記載の地域のリンクの総数），リンクＩＤ，リンク端の２つのノードＩＤ，リンクの形状を表す形状点の数と各形状点ＩＤ及びその緯度，経度，標高で表される。図１１に示すように測位衛星の信号受信時間情報は、リンク数，測位衛星数，測位衛星，測位衛星の周期，開始の年月日時，リンクＩＤ，各リンク内の区間数，区間情報，受信可能時間個数（受信可能時間の個数であり、衛星の軌道によって１個であったり、２個であったりする）、受信可能時間で表される。これらの情報において、測位衛星で「ＧＰＳ０１」は番号１のＧＰＳ（Global Positioning
System）衛星を現している。区間情報は、記載されている形状点ＩＤあるいはノードＩＤの区間を表しており、「Ｎ１」はノード１を、「Ｓ５」は形状点５を表している。測位衛星の配置は周期的に変化するため、受信可能時間はそれぞれの測位衛星の周期分の情報のみであり、開始の年月日時からの測位衛星の受信可能時間が分単位で記載されている。
【００６３】
図８に示す本発明の測位装置の一実施例の動作手順を、図１２を用いて説明する。
【００６４】
ステップ１２０１：測位受信手段８０１は、測位衛星からの信号をアンテナで受信し、ダウンコンバート，アナログ・デジタル・コンバート，直交検波，Ｃ／Ａコード生成，相関検出，復号の処理を行うことにより軌道情報などの航法メッセージ，受信時刻及び擬似距離を検出し、これらの情報を演算手段８０２に送る。なお、衛星の信号ごとにその軌道情報を受信することにより、衛星番号は受信段階で認識される。受信した測位信号の数が４つに満たない場合ステップ１２０１に進み、４つ以上の場合ステップ１２０２に進む。
【００６５】
ステップ１２０２：演算手段８０２は、軌道情報と受信時刻をもとに測位衛星の位置を計算する。前回計算した測位位置の情報がない場合ステップ１２０３に進む。前回計算した測位位置がある場合ステップ１２０４に進む。
【００６６】
ステップ１２０３：演算手段８０２は、より天頂近い測位衛星を４つ選択し、これらの擬似距離をもとに測位位置の初期情報を計算する。
【００６７】
ステップ１２０４：演算手段８０２は、地図記憶手段８０３から前回計算した測位位置付近の道路情報を読み込み、測位装置がある道路のリンクＩＤ，形状点ＩＤの区間を特定する。特定した道路のリンクＩＤ、形状点ＩＤの区間の測位衛星の受信可能時間を読み込み、現在の時刻に受信可能な測位衛星を特定する。算出方法は以下の通りである。先ず、開始の年月日時から現在までの時間Ｔｔ秒、測位衛星の周期Ｔｃ秒をもとに測位衛星の周期内での時間Ｔ（分）を式１６を用いて算出する。この時間が受信可能時間に含まれている場合、直達波を受信したと判断し、含まれない場合マルチパスであると判定する。ここで、関数ＩＮＴは値の整数部を表す。
【００６８】
Ｔ＝（Ｔｔ−ＩＮＴ（Ｔｔ／Ｔｃ）×Ｔｃ）／６０ …（式１６）
【００６９】
例えば、現在の年月日時が２００４年１０月２７日１２時１０分３９秒である場合、
Ｔｔは２６０５０２３９秒、Ｔｃは８６０１６秒であり、計算結果は１２２３.４５ 秒となり、例えば、ＧＰＳ０１は直達波を、ＧＰＳ３１はマルチパスを受信していると判定する。直達波を受信した測位衛星が４つ以上ある場合ステップ１２０６に進み、それ以外はステップ１２０１に戻る。
【００７０】
ステップ１２０５：演算手段８０２は、直達波のみの測位衛星の擬似距離及び測位衛星の位置をもとに測位位置を計算する。
【００７１】
この実施例によれば、道路の区間ごとに測位衛星の受信可能時間の情報を周期分保持して、受信できない測位衛星からの信号はマルチパスであると判定することにより、三次元地図を用いたマルチパス除去よりも少ない計算量でマルチパスの影響を除去することができる。
【００７２】
なお、図１２のステップ１２０１，ステップ１２０２及びステップ１２０４で、受信した測位衛星が３つの場合においても、前述の実施例と同様に前回計算した測位位置が記録されている場合は、ステップ１２０１ではステップ１２０２へ、ステップ１２０２ではステップ１２０４へ、ステップ１２０４ではステップ１２０５（直達波のみ）あるいはステップ２０１（その他）に進み、ステップ１２０５では、前回計算した測位位置と今回の測位位置の高さとが等しいと見なすことによって、測位計算の際に求める変数を一つ減らして測位位置を計算することもできる。
【００７３】
また、図８に示す本発明の測位装置の一実施例においても、前述の実施例と同様にして、慣性航法手段１０４と、入力手段１０５と、表示手段１０６を追加し、図７のステップ７０４及びステップ７０５の動作手順で慣性航法による位置を計算し、慣性航法手段104を併用して測位位置を計算することもできる。
【００７４】
図８に示す本発明の測位装置の一実施例において、地図記憶手段８０３の代わりに図１に示した三次元地図記憶手段１０３を用い、測位装置が存在する道路の幅Ｗｒ，方向Ｄｒ，構造物の高さ（道路の右及び左側）の最大値Ｈｂを検索し、また、地図情報から測位装置が交差点、Ｔ字路手前あるいはその他の道路上のいずれを走行中か判定する。道路上を走行中のときには、方位角Ａｓと仰角Ｅｓが式１７を満足する測位衛星を直視可能な測位衛星であると判定し、満足しない場合マルチパスがあると判定する。これによりマルチパス判定の計算が単純化され、マルチパスのチェックに関する処理計算量を低減できる。ここで、式１７の構造物の高さＨｂとして、不等式Ｄｒ＜Ａｓ＜Ｄｒ＋１８０を満足する場合には道路右側の構造物の高さの最大値、満足しない場合には左側の情報を採用する。図１３に方位角と仰角の関係の一例を示す。この関係１３０１より上の領域は道路上を走行中のときの測位衛星が直視可能な領域を表し、式１７を満足する。
【００７５】
【数９】
【００７６】
測位装置がＴ字路手前に存在するときは、式１７の条件にプラスして式１８も同時に満足する場合を直視可能な測位衛星であると判定する。式１８でＷｒ２はＴ字路で交差する道路の幅、Ｄｒ２はその道路の方向、Ｈｂ２はその道路脇の構造物の高さの最大値、Ｓｒは測位装置からＴ字路までの距離である。図１４にＴ字路手前での方位角と仰角の関係の一例を表している。１４０１は式１７で表される走行中の道路脇の構造物による方位角と仰角の条件、１４０２は式１８で表されるＴ字路で交差する道路の構造物による条件である。１４０１より上の領域で、かつ、１４０２より上の領域となる領域がＴ字路手前に存在するときの測位衛星が直視可能な領域を表している。
【００７７】
【数１０】
【００７８】
測位装置が交差点に存在するとき、交差点で交わる各道路に関する式１７のいずれかが満足する場合直視可能な測位衛星であると判定する。図１５に十字路の交差点内での方位角と仰角の関係の一例を表している。１５０１と１５０２は二つの道路の構造物による方位角と仰角の条件を表している。１５０１より上の領域、あるいは、１５０２より上の領域である領域は交差点に存在するときの測位衛星が直視可能な領域を表している。
【００７９】
図８に示す本発明の測位装置の一実施例において、図１１に示す測位衛星の受信可能時間の情報で各区間ごとの測位衛星番号，受信可能時間個数，受信可能時間の情報の代わりに区間ごとの道路の幅，方向，構造物の高さ（道路の右及び左側）の最大値の情報を記憶しておき、式１７及び式１８を用いて直視可能な測位衛星かどうかを判定すると、マルチパスのチェックに関する処理計算量を低減できる。
【００８０】
図８に示す本発明の測位装置の一実施例において、図１１に示した測位衛星の受信可能時間の情報で、各区間ごとの測位衛星番号，受信可能時間個数，受信可能時間の情報の代わりに、各区間ごとの道路の方向Ｄｒ，最大仰角(道路の右及び左側)Ｅｍａｘの情報を記憶しておき、測位衛星の方位角Ａｓと仰角Ｅｓが下記の式１９を満足している場合、直視可能な測位衛星と判定すると、マルチパスのチェックに関する処理計算量を低減できる。図１３に式１９で表される方位角と仰角の関係１３０２の一例を示す。この関係１３０２の上の領域は道路上を走行中のときの測位衛星が直視可能な領域を表し、これより上の領域で式１９を満足する。
【００８１】
Ｅｓ＞｜Ｅｍａｘ・sin（Ａｓ−Ｄｒ）｜ …（式１９）
【００８２】
また、図１１に示した測位衛星の受信可能時間の情報で、各区間ごとの測位衛星番号，受信可能時間個数，受信可能時間の情報の代わりに、区間ごとの道路の方向Ｄｒ，道路の左右前後の最大仰角Ｅｍａｘの情報を記憶しておき、測位衛星の方位角Ａｓと仰角Ｅｓが下記の式２０を満足している場合を直視可能な測位衛星と判定すると、マルチパスのチェックに関する処理計算量を低減できる。式２０でＤｒ−４５＜Ａｓ＜Ｄｒ＋４５のとき道路の前の最大仰角を、Ｄｒ＋４５＜Ａｓ＜Ｄｒ＋１３５のとき道路の右の最大仰角を、
Ｄｒ＋１３５＜Ａｓ＜Ｄｒ＋２２５のとき道路の後の最大仰角を、Ｄｒ＋２２５＜Ａｓ＜Ｄｒ＋３１５のとき道路の左の最大仰角を用いる。
【００８３】
Ｅｓ＞Ｅｍａｘ …（式２０）
【実施例３】
【００８４】
図１６に本発明に係るサーバで三次元地図情報を用いた測位システムの一実施例の構成を示す。
【００８５】
本発明の一実施例は、情報配信装置１６１０と、通信ネットワーク１６２０と、測位装置１６３０とを備えている。コンピュータサーバなどの情報配信装置１６１０は、通信手段１６１１と、演算手段１６１２と、三次元地図記憶手段１６１３と、衛星軌道記憶手段１６１４とを備えている。電話回線やインタネットなどの通信ネットワーク１６２０は、測位装置１６３０と情報配信装置１６１０の間で情報を伝達する。通信手段１６１１は、測位装置１６３０から通信ネットワーク１６２０を経由して送られてきた位置情報を受け取り、その位置情報が示す位置で直視可能な測位衛星の情報を、測位装置１６３０に対して通信ネットワーク１６２０を経由して送る。
【００８６】
ＣＰＵなどの演算手段１６１２は、構造物や地形の位置と形状の情報を用いて測位装置１６３０の位置から直視可能な測位衛星を計算する。ハードディスクやメモリなどの三次元地図記憶手段１６１３は、構造物や地形の位置と形状，道路の情報を含んだ地図情報を記憶しており、図１の三次元地図記憶手段１０３と同様の情報を記憶している。ハードディスクやメモリなどの衛星軌道記憶手段１６１４は、測位衛星の軌道情報を記憶している。
【００８７】
測位装置１６３０は、測位受信手段１６３１と、演算手段１６３２と、通信手段1633とを備えている。測位受信手段１６３１は、測位衛星から送られてきた信号を受信し、軌道情報などの航法メッセージや受信時刻を検出し、擬似距離を測定する。演算手段１６３２は、現在の位置を通信手段１６３３に送る。また、通信手段１６３３から送られてきた直視可能な測位衛星の情報をもとに、これらの測位衛星の擬似距離を用いて測位位置を計算する。通信手段１６３３は、演算手段１６３２から送られてきた測位装置１６３０の位置を通信ネットワーク１６２０を介して情報配信装置１６１０に送る。また、情報配信装置１６１０から通信ネットワーク１６２０を介して送られてきた直視可能な測位衛星の情報を受け取り、演算手段１６３２に送る。
【００８８】
図１６に示す本発明の測位システムの一実施例の情報配信装置１６１０の動作手順を、図１７を用いて説明する。
【００８９】
ステップ１７０１：通信手段１６１１は、測位装置１６３０から通信ネットワーク1620を経由して送られてきた測位装置１６３０の位置を受け取り、演算手段１６１２に送る。
【００９０】
ステップ１７０２：演算手段１６１２は、三次元地図記憶手段１６１３に格納されている測位装置１６３０の位置付近にある構造物や地形の位置及び形状の情報と、衛星軌道記憶手段１６１４に格納されている測位衛星の軌道情報をもとに、測位装置１６３０と測位衛星との間に構造物や地形があるかどうかを各測位衛星ごとに計算し、測位装置１６３０から直視可能な測位衛星の情報を通信手段１６１１に送る。直視可能な測位衛星であるかどうかは、実施例１や実施例２と同様にして計算される。
【００９１】
ステップ１７０３：通信手段１６１１は、測位装置１６３０で直視可能な測位衛星を通信ネットワーク１６２０を経由して測位装置１６３０に送る。
【００９２】
図１６に示す測位装置１６３０の動作手順を、図１８を用いて説明する。
【００９３】
ステップ１８０１：測位受信手段１６３１は、測位衛星からの信号を受信し、軌道情報などの航法メッセージや受信時刻を検出し、擬似距離を測定して、演算手段１６３２に送る。演算手段１６３２は、軌道情報をもとに受信時刻の測位衛星の位置を計算し、これらの測位衛星の位置と擬似距離を用いて測位位置を計算する。
【００９４】
ステップ１８０２：演算手段１６３２は、測位装置１６３０の位置を通信手段１６３３に送る。通信手段１６３３は、測位装置１６３０の位置を通信ネットワーク１６２０を経由して情報配信装置１６１０に送る。
【００９５】
ステップ１８０３：通信手段１６３３は、情報配信装置１６１０から通信ネットワーク１６２０を介して送られてきた直視可能な測位衛星の情報を受け取り、演算手段１６３２に送る。
【００９６】
ステップ１８０４：測位受信手段１６３１は、測位衛星からの信号を受信し、測位衛星からの擬似距離を計算し、演算手段１６３２に送る。
【００９７】
ステップ１８０５：演算手段１６３２は、軌道情報をもとに測位衛星の位置を計算し、直視可能な測位衛星のみの擬似距離をもとに測位位置を計算する。次にステップ１８０２に進む。
【００９８】
この実施例においては、情報配信装置１６１０で構造物や地形の位置及び形状の情報と測位衛星の軌道情報をもとに各エリアで直視可能な測位衛星を計算し、それらの情報を地上に向けて一方向に配信し、測位装置１６３０で各エリアで直視可能な測位衛星の情報を受け取り、この受信した情報をもとに直視可能な測位衛星のみの信号を用いて位置を計算してもマルチパスや回折の影響を除去できる。情報配信装置１６１０から測位装置1630に情報を送る手段として放送、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システムセンター），ホットスポット（無線ＬＡＮによる情報通信）などがある。
【００９９】
この実施例においても、情報配信装置１６１０で図２のステップ２０４〜ステップ205に示すようにマルチパスと回折による擬似距離の補正量を計算する。そして計算された補正量を測位装置１６３０に配信し、測位装置１６３０ではこの補正量を用いて擬似距離を補正し、測位位置を計算することで、測位可能率を保ったままマルチパスと回折による影響を除去できる。
【０１００】
また情報配信装置１６１０において、三次元地図記憶手段１６１３の代わりに、図１０及び図１１に示す道路情報及び測位衛星の信号受信時間の情報を含んだ地図情報を有する地図記憶手段１６３４を備える事により、前述の実施例と同様にして図１２のステップ
１２０４で直視可能な測位衛星を特定する。これにより、予め記憶されている測位衛星の受信可能時間の情報を利用するため、特定に要する計算量を低減できる。
【０１０１】
更に、情報配信装置１６１０から図１０及び図１１に示す各エリアと測位衛星ごとの直視可能な時刻情報を測位装置１６３０に配信してもマルチパスや回折の影響を除去できる。測位衛星の配置は周期的に変化する。例えば、ＧＰＳ衛星の配置は２３時間５６分周期で変化する。そのため、情報配信装置１６１０は各エリアと測位衛星ごとに周期時間分の直視可能な時刻の情報のみを配信すればよい。
【０１０２】
図１６に示す本発明の測位システムの一実施例において、測位装置１６３０でその位置周辺の直視可能な測位衛星の情報を情報配信装置１６１０から得るようにすると、測位装置１６３０と情報配信装置１６１０との間に情報伝達遅延が発生しても直視可能な測位衛星の情報を利用でき、マルチパスや回折が発生した場合でも除去できる。
【０１０３】
また測位装置１６３０に慣性航法手段１０４と、入力手段１０５と、表示手段１０６、地図情報を記憶しているハードディスクやメモリなどの地図記憶手段１６３４を追加し、図７に示す動作手順を行うことにより、測位衛星の受信個数が４未満になってしまい、測位受信手段１６３１及び演算手段１６３２で測位計算ができない場合でも慣性航法手段
１０４により位置を計算することができる。また、測位による誤差を精度良く計算でき、慣性航法と測位による位置精度を比較してより良い位置データを選択することによって、求めた測位位置の精度が向上する。但しこの場合、図７のステップ７０２では図１７の動作手順で測位による位置を計算する。
【０１０４】
従来は、情報配信装置１６１０などのサーバから時刻に依存しないマルチパス発生可能性の情報を送り、マルチパス障害がある場合には測位による誤差推定値を増加させ、信頼性の高い位置情報を選択していた。しかし、この方法ではマルチパス発生可能性の情報が位置に依存しないため、推定誤差の精度が悪く、この情報をもとに選択された位置の精度も向上しないことがある。図１に示す本発明の測位システムの一実施例によれば、時刻に依存した測位衛星の位置情報を用いているため、マルチパスや回折の影響が精度良く判定できる。
【０１０５】
本実施例においても、目的地までの道順を検索した場合、各時刻における予測位置が予め算出できる。そこで、情報配信装置１６１０に各時刻における予測位置を送り、情報配信装置１６１０で各時刻の直視可能な測位衛星を計算しておき、各時刻の直視可能な測位衛星の情報を情報配信装置１６１０から受け取っておくと、移動中測位装置１６３０と情報配信装置１６１０との情報伝達が不要となる。
【０１０６】
本実施例によれば、直視可能な測位衛星を情報配信装置１６１０で計算するため、測位装置１６３０の計算負荷を低減でき、計算能力が小さい計算機でも対応できる。
【実施例４】
【０１０７】
図１９に本発明に係るプローブ情報を用いた測位システムの一実施例の構成を示す。
【０１０８】
この実施例では、測位装置１９１０と、通信ネットワーク１９２０と、情報配信装置
１９３０とを備えている。ＧＰＳ受信機やナビゲーションなどの測位装置１９１０は、図１６に示す測位装置１６３０と同様の機能を備えており、図１８に示す動作手順を行う。但し、情報配信装置１９３０へ位置情報を送信するときには、受信した測位衛星，受信時刻及び擬似距離の情報も情報配信装置１９３０に送る。電話回線やインタネットなどの通信ネットワーク１９２０は、測位装置１９１０と情報配信装置１９３０の間の情報を伝達する。情報配信装置１９３０は、通信手段１９３１と、演算手段１９３２と、予測修正情報記憶手段１９３３と、三次元地図記憶手段１９３４と、衛星軌道記憶手段１９３５とを備えている。通信手段１９３１は、通信ネットワーク１９２０を介して測位装置１９１０と情報のやり取りを行う。
【０１０９】
ＣＰＵなどの演算手段１９３２は、測位装置１９１０の位置及び受信時刻における直視可能な測位衛星を計算する。また、測位装置１９１０の位置及び受信時刻における測位衛星番号、三次元地図情報を用いた推定で直視可能性、実際の受信情報（受信したかどうかの情報）、擬似距離の情報をもとに各区間における三次元地図情報を用いた推定で直視可能であるが、実際には受信できない方位角と仰角の範囲の情報（予測修正情報）を算出する。また、各区間における三次元地図情報を用いた推定で受信不可能であるが、実際にはマルチパスや回折の影響を受けずに受信できる方位角と仰角の範囲の情報(予測修正情報)を算出する。
【０１１０】
予測修正情報記憶手段１９３３，三次元地図記憶手段１９３４，衛星軌道記憶手段1935は、いずれもハードディスクやメモリなどで実現される。予測修正情報記憶手段１９３３は、測位装置１９１０の位置，受信時刻，測位衛星番号，三次元地図情報を用いて推定した直視可能性，実際の受信情報，擬似距離の情報を有している。各区間において三次元地図情報を用いた推定で直視可能であるが、実際には正常に受信できない（マルチパスや回折の影響を受けているか受信できない）方位角と仰角の範囲の情報を記憶している。また、各区間において三次元地図情報を用いた推定で受信不可能であるが、実際には正常に受信できる（マルチパスや回折の影響を受けずに受信している）方位角と仰角の範囲の情報を記憶している。三次元地図記憶手段１９３４は、構造物や地形の位置及び形状、道路の情報を格納している。また衛星軌道記憶手段１９３５は、測位衛星の軌道情報を記憶している。
【０１１１】
本実施例における情報配信装置１９３０の動作手順を、図２０を用いて説明する。
【０１１２】
ステップ２００１：通信手段１９３１は、測位装置１９１０から通信ネットワーク1920を経由して送られてきた測位装置１９１０の位置，受信時刻，受信した測位衛星，擬似距離の情報を受け取り、演算手段１９３２に送る。
【０１１３】
ステップ２００２：演算手段１９３２は、測位装置１９１０の位置，受信時刻，受信した測位衛星，擬似距離の情報を予測修正情報記憶手段１９３３に格納する。
【０１１４】
ステップ２００３：演算手段１９３２は、三次元地図記憶手段１９３４に格納されている測位装置１９１０の位置付近にある構造物や地形の位置及び形状の情報と、衛星軌道記憶手段１９３５に格納されている測位衛星の軌道情報をもとに、測位装置１９１０と測位衛星の間に構造物や地形があるかどうかを各測位衛星ごとに計算する。
【０１１５】
ステップ２００４：演算手段１９３２は、予測修正情報記憶手段１９３３から測位装置１９１０の位置での予測修正情報を読み込み、ステップ２００３で計算した直視可能な測位衛星の情報を修正し、通信手段１９３１に送る。修正手順は以下の通りである。直視可能であると判定した測位衛星の方位角・仰角が、予測では直視可能であるが、実際には正常に受信できない範囲にある場合、その測位衛星は直視不可能であると修正する。また、直視不可能であると判定した測位衛星の方位角・仰角が、予測では直視不可能であるが、実際には正常に受信できる範囲にある場合、その測位衛星は直視可能であると修正する。
【０１１６】
ステップ２００５：通信手段１９３１は、測位装置１９１０で直視可能な測位衛星を通信ネットワーク１９２０を経由して測位装置１９１０に送る。
【０１１７】
次に情報配信装置１９３０の予測修正情報の生成の動作手順を、図２１を用いて説明する。
【０１１８】
ステップ２１０１：演算手段１９３２は、予測修正情報記憶手段１９３３が記憶している測位装置１９１０の位置，受信時刻，測位衛星番号，三次元地図情報を用いて推定した直視可能性，実際の受信情報，擬似距離の特定の期間中（例えば１日間）の情報を読み込む。三次元地図記憶手段１９３４に格納されている測位装置１９１０の位置付近にある構造物や地形の位置及び形状の情報と、衛星軌道記憶手段１９３５に格納されている測位衛星の軌道情報をもとに、測位装置１９１０と測位衛星の間に構造物や地形があるかどうか（測位衛星の予測直視可能性）を各受信時刻及び各測位衛星ごとに計算する。
【０１１９】
ステップ２１０２：演算手段１９３２は、ある区間における測位衛星の予測直視可能性と実際の受信情報をもとに下記のように予測修正情報を算出する。図２２は方位角と仰角上に測位衛星の予測直視可能性と実際の受信情報の関係の一例を示す。白丸２２０１は予測で直視可能で実際に受信された測位衛星で、擬似距離の誤差がある閾値（例えば４ｍ）未満である測位衛星である。黒丸２２０２は予測で直視可能で実際には受信されなかった測位衛星あるいは擬似距離の誤差がある閾値（例えば４ｍ）以上である測位衛星である。白三角２２０３は予測で直視不可能で実際には受信されなかった測位衛星あるいは擬似距離の誤差がある閾値（例えば４ｍ）以上である測位衛星である。黒三角２２０４は予測で直視不可能で実際に受信された測位衛星で、擬似距離の誤差がある閾値（例えば４ｍ）未満である測位衛星である。
【０１２０】
黒丸２２０２及び黒三角２２０４は予測の直視可能性と実際の受信情報とが異なっている情報である。そこで、任意の黒丸２２０２を選択し、四角の領域で囲む。この四角の領域を方位角方向に拡大し、黒丸２２０２以外の点に接触した場合その範囲内で最も離れた黒丸２２０２までを領域とする。同様に仰角方向に領域を拡大し、黒丸２２０２以外の点に接触した場合その範囲内で最も離れた黒丸２２０２までを領域とし、領域に複数の黒丸２２０２がある場合上記で求めた領域を黒丸２２０２の領域とする。これらの動作を全ての黒丸２２０２に対して行う。また、同様の動作を黒三角２２０４に対しても行う。図
２２に対してこの動作を行うと、以下のようになる。黒丸２２０２の情報が集中している範囲２２０５（方位角６０°〜９０°，仰角３０°〜４０°）を三次元地図情報を用いた推定で直視可能であるが、実際には正常に受信できないものとして、その方位角と仰角の範囲の情報を予測修正情報記憶手段１９３３に格納する。黒三角２２０４の情報が集中している範囲２２０６（方位角２７０°〜３２０°，仰角２５°〜４０°）を三次元地図情報を用いた推定で受信不可能であるが、実際には正常に受信できるものとして、その方位角と仰角の範囲の情報を予測修正情報記憶手段１９３３に格納する。
【０１２１】
本実施例によれば、実際の受信情報を用いて予測修正情報を生成し、その情報を活用することにより、三次元地図情報の誤差による直視可能な測位衛星の判定誤差を除去できる。このため、構造物の増改築や三次元地図情報になく季節によって変化する樹木による影響に対応できる。
【０１２２】
また、情報配信装置１９３０において、本来直視可能な衛星が常に受信できていない場合、その方向に新たに構造物ができたものとして構造物の位置及び形状の情報を修正すると、三次元地図記憶手段１９３４の情報をより現実に近い情報に変更できる。この情報配信装置１９３０においては、図２１のステップ２１０２で擬似距離の誤差をもとに直達波か反射波（あるいは回折波）かを判定している。この処理の代わりに測位装置１９１０で受信した全ての測位衛星の擬似距離を用いて計算した測位位置を測位装置１９１０から受け取り、慣性航法による位置と比較して計算した測位位置の誤差をもとに直達波か反射波（あるいは回折波）かを判定しても予測修正情報を生成できる。
【０１２３】
図１９に示す本発明の測位システムの一実施例において、情報配信装置１９３０の予測修正情報記憶手段１９３３，三次元地図記憶手段１９３４，衛星軌道記憶手段１９３５を測位装置１９１０に組み込み、図２０及び図２１の動作手順を行うと、測位装置１９１０のみで予測修正情報を生成でき、三次元地図情報の誤差による直視可能な測位衛星の判定誤差を除去できる。
【０１２４】
図１，図１６及び図１９に示す本発明の一実施例の三次元地図記憶手段１０３，1613及び１９３４において、遮蔽物として樹木の位置及び形状の情報を加えるとより正確な情報を測位装置１９１０に与えられ、マルチパスや回折の影響を正確に除去できる。樹木の位置及び形状の情報は人工衛星の画像情報から近赤外領域を抽出することにより生成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
測位装置を人，自動車や列車などの移動体及び配送物などに装着することにより、マルチパスや回折を除去でき、高精度な測位ができる。また、それぞれの位置情報を収集することにより位置管理ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の測位システムの一実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の測位システムの一実施例の動作を示す図である。
【図３】測位装置から構造物で測位衛星が直視できない場合の位置関係の一例を示す図である。
【図４】測位衛星と測位装置との反射波の経路の一例を示す図である。
【図５】直達波と反射波あるいは回折波の相関値の一例を示す図である。
【図６】反射波あるいは回折波の相関値の一例を示す図である。
【図７】本発明の測位システムの一実施例の動作を示す図である。
【図８】本発明の測位装置の一実施例の構成を示す図である。
【図９】本発明の測位装置の一実施例の地図記憶手段が記憶している道路情報の一例を示す図である。
【図１０】本発明の測位装置の一実施例の地図記憶手段が記憶している道路情報の一例を示す図である。
【図１１】本発明の測位装置の一実施例の地図記憶手段が記憶している受信可能時間の情報の一例を示す図である。
【図１２】本発明の測位装置の一実施例の動作を示す図である。
【図１３】道路脇の構造物による方位角と仰角の関係の一例を示す図である。
【図１４】交差点内での構造物による方位角と仰角の関係の一例を示す図である。
【図１５】Ｔ字路手前での構造物による方位角と仰角の関係の一例を示す図である。
【図１６】本発明の測位システムの一実施例の構成を示す図である。
【図１７】本発明の測位システムの一実施例の情報配信装置の動作を示す図である。
【図１８】本発明の測位システムの一実施例の測位装置の動作を示す図である。
【図１９】本発明の測位システムの一実施例の構成を示す図である。
【図２０】本発明の測位システムの一実施例の情報配信装置の動作を示す図である。
【図２１】本発明の測位システムの一実施例の情報配信装置の予測修正情報の生成の動作を示す図である。
【図２２】ある区間における測位衛星の測位可能性と実際の受信情報の違いを示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０１，８０１，１６３１…測位受信手段、１０２，８０２，１６１２，１６３２，
１９３２…演算手段、１０３，８０３,１６１３,１９３４…三次元地図記憶手段、１０４…慣性航法手段、１０５…入力手段、１０６…表示手段、３０１…測位装置、３０２…測位衛星、３０３…遮蔽物、１６１０，１９３０…情報配信装置、１６１１，１６３３，
１９３１…通信手段、１６１４，１９３５…衛星軌道記憶手段、１６２０，１９２０…通信ネットワーク、１６３０，１９１０…測位装置、１６３４…地図記憶手段、１９３３…予測修正情報記憶手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位情報を発信する測位衛星の信号を受信し、測位衛星の軌道情報を検出し、擬似距離を測定する測位受信手段と、
道路の情報及び各道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報を有する地図記憶手段と、
測位装置の位置，道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報をもとに、測位装置の位置から直視可能な測位衛星を特定し、直視可能な測位衛星の擬似距離を用いて測位位置を計算する演算手段とを備えたことを特徴とする測位装置。
【請求項２】
測位のための信号をもとに位置を計算する測位装置と通信ネットワークを介して接続され、測位装置の位置から直視可能な測位衛星の情報を送信する通信手段と、
構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図記憶手段と、
測位衛星の軌道の情報を有する衛星軌道記憶手段と、
各区間において三次元地図情報を用いた推定で直視可能であるが、実際には正常に受信できない方位角と仰角の範囲の情報，三次元地図情報を用いた推定で受信不可能であるが、実際には正常に受信できる方位角と仰角の範囲の情報を格納する予測修正情報記憶手段と、
測位装置から送られてくる位置，受信時刻，受信した測位衛星，擬似距離の情報をもとに予測修正情報記憶手段に格納されている情報を生成し、
測位装置から送られてくる位置，受信時刻と受信した測位衛星の情報，構造物や地形の位置と形状，測位衛星の軌道の情報をもとに各エリアで直視可能な測位衛星を計算し、予測修正情報記憶手段に格納されている情報をもとに修正する演算手段とを備えたことを特徴する情報配信装置。
【請求項３】
測位装置の現在位置と、受信した測位衛星からの測位のための信号及び受信時刻の情報とを通信ネットワークを介して該測位装置から受信し、
構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図情報と測位衛星の軌道の情報とを用いて、各エリアあるいは各区間において前記現在位置周辺の構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、測位装置から直視可能な測位衛星を特定し、
該直視可能な測位衛星に関する情報を前記通信ネットワークを介して前記測位装置へ配信することを特徴とする情報配信方法。
【請求項４】
測位装置の現在位置と、受信した測位衛星からの測位のための信号及び受信時刻の情報とを通信ネットワークを介して該測位装置から受信し、
構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図情報と測位衛星の軌道の情報とを用いて、各エリアあるいは各区間において前記現在位置周辺の構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、マルチパスによる擬似距離の補正量を計算し、
該補正量を前記通信ネットワークを介して前記測位装置へ配信することを特徴とする情報配信方法。
【請求項５】
測位装置の現在位置と、受信した測位衛星からの測位のための信号及び受信時刻の情報とを通信ネットワークを介して情報配信装置に送信し、
該情報配信装置において、構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図情報と測位衛星の軌道の情報とを用いて、各エリアあるいは各区間において前記現在位置周辺の構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、測位装置から直視可能な測位衛星を特定し、
該直視可能な測位衛星に関する情報を前記通信ネットワークを介して前記情報配信装置から受信し、
受信した直視可能な測位衛星の情報を用いて、直視可能な測位衛星の擬似距離のみを用いて測位位置を計算することを特徴とする測位方法。
【請求項６】
通信ネットワークを介して情報配信装置に、測位装置の現在位置と、受信した測位衛星及び受信時刻の情報を送信し、
該情報配信装置において、構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図情報と測位衛星の軌道の情報とを用いて、各エリアあるいは各区間において前記現在位置周辺の構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、測位装置から直視可能な測位衛星を特定し、
前記通信ネットワークを介して前記情報配信装置から直視可能な測位衛星に関する情報を受信する通信手段と、
測位衛星からの信号を受信し、前記直視可能な測位衛星の信号のみを用いて、測位装置の位置を計算する測位受信手段とを備えたことを特徴とする測位装置。
【請求項７】
測位装置の現在位置と、受信した測位衛星からの測位のための信号及び受信時刻の情報とを通信ネットワークを介して情報配信装置に送信し、
該情報配信装置において、構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図情報と測位衛星の軌道の情報とを用いて、各エリアあるいは各区間において前記現在位置周辺の構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、マルチパスによる擬似距離の補正量を計算し、
該補正量を前記通信ネットワークを介して前記情報配信装置から受信し、
受信した補正量を用いて、測定した擬似距離を補正して、測位位置を計算することを特徴とする測位方法。
【請求項１】
測位情報を発信する測位衛星の信号を受信し、測位衛星の軌道情報を検出し、擬似距離を測定する測位受信手段と、
道路の情報及び各道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報を有する地図記憶手段と、
測位装置の位置，道路区間における測位衛星の直視可能時間の情報をもとに、測位装置の位置から直視可能な測位衛星を特定し、直視可能な測位衛星の擬似距離を用いて測位位置を計算する演算手段とを備えたことを特徴とする測位装置。
【請求項２】
測位のための信号をもとに位置を計算する測位装置と通信ネットワークを介して接続され、測位装置の位置から直視可能な測位衛星の情報を送信する通信手段と、
構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図記憶手段と、
測位衛星の軌道の情報を有する衛星軌道記憶手段と、
各区間において三次元地図情報を用いた推定で直視可能であるが、実際には正常に受信できない方位角と仰角の範囲の情報，三次元地図情報を用いた推定で受信不可能であるが、実際には正常に受信できる方位角と仰角の範囲の情報を格納する予測修正情報記憶手段と、
測位装置から送られてくる位置，受信時刻，受信した測位衛星，擬似距離の情報をもとに予測修正情報記憶手段に格納されている情報を生成し、
測位装置から送られてくる位置，受信時刻と受信した測位衛星の情報，構造物や地形の位置と形状，測位衛星の軌道の情報をもとに各エリアで直視可能な測位衛星を計算し、予測修正情報記憶手段に格納されている情報をもとに修正する演算手段とを備えたことを特徴する情報配信装置。
【請求項３】
測位装置の現在位置と、受信した測位衛星からの測位のための信号及び受信時刻の情報とを通信ネットワークを介して該測位装置から受信し、
構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図情報と測位衛星の軌道の情報とを用いて、各エリアあるいは各区間において前記現在位置周辺の構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、測位装置から直視可能な測位衛星を特定し、
該直視可能な測位衛星に関する情報を前記通信ネットワークを介して前記測位装置へ配信することを特徴とする情報配信方法。
【請求項４】
測位装置の現在位置と、受信した測位衛星からの測位のための信号及び受信時刻の情報とを通信ネットワークを介して該測位装置から受信し、
構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図情報と測位衛星の軌道の情報とを用いて、各エリアあるいは各区間において前記現在位置周辺の構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、マルチパスによる擬似距離の補正量を計算し、
該補正量を前記通信ネットワークを介して前記測位装置へ配信することを特徴とする情報配信方法。
【請求項５】
測位装置の現在位置と、受信した測位衛星からの測位のための信号及び受信時刻の情報とを通信ネットワークを介して情報配信装置に送信し、
該情報配信装置において、構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図情報と測位衛星の軌道の情報とを用いて、各エリアあるいは各区間において前記現在位置周辺の構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、測位装置から直視可能な測位衛星を特定し、
該直視可能な測位衛星に関する情報を前記通信ネットワークを介して前記情報配信装置から受信し、
受信した直視可能な測位衛星の情報を用いて、直視可能な測位衛星の擬似距離のみを用いて測位位置を計算することを特徴とする測位方法。
【請求項６】
通信ネットワークを介して情報配信装置に、測位装置の現在位置と、受信した測位衛星及び受信時刻の情報を送信し、
該情報配信装置において、構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図情報と測位衛星の軌道の情報とを用いて、各エリアあるいは各区間において前記現在位置周辺の構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、測位装置から直視可能な測位衛星を特定し、
前記通信ネットワークを介して前記情報配信装置から直視可能な測位衛星に関する情報を受信する通信手段と、
測位衛星からの信号を受信し、前記直視可能な測位衛星の信号のみを用いて、測位装置の位置を計算する測位受信手段とを備えたことを特徴とする測位装置。
【請求項７】
測位装置の現在位置と、受信した測位衛星からの測位のための信号及び受信時刻の情報とを通信ネットワークを介して情報配信装置に送信し、
該情報配信装置において、構造物や地形の位置及び形状の情報を有する三次元地図情報と測位衛星の軌道の情報とを用いて、各エリアあるいは各区間において前記現在位置周辺の構造物や地形の位置及び形状の情報，測位衛星の位置をもとに、マルチパスによる擬似距離の補正量を計算し、
該補正量を前記通信ネットワークを介して前記情報配信装置から受信し、
受信した補正量を用いて、測定した擬似距離を補正して、測位位置を計算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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００６−９０９１２（Ｐ２００６−９０９１２Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７８６４９（Ｐ２００４−２７８６４９）
【出願日】平成１６年９月２７日（２００４．９．２７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２７日（２００４．９．２７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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