測位装置
【課題】高い周波数で測位を行いつつも、そのような周期で測位を行った際に生じる測位精度の低下を抑制する。
【解決手段】ＧＰＳ信号を用いて少なくとも２種類の周期でＧＰＳ測位を行うことができるように構成されたＧＰＳ測位手段と、所定の条件に基づいてＧＰＳ測位の精度が低いか否かを判定するＧＰＳ測位精度判定手段と、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定された場合には、ＧＰＳ測位手段が第１の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算し、ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定された場合には、ＧＰＳ測位手段が第１の周期よりも短い第２の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算する最終測位結果計算手段とから測位装置を構成する。
【解決手段】ＧＰＳ信号を用いて少なくとも２種類の周期でＧＰＳ測位を行うことができるように構成されたＧＰＳ測位手段と、所定の条件に基づいてＧＰＳ測位の精度が低いか否かを判定するＧＰＳ測位精度判定手段と、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定された場合には、ＧＰＳ測位手段が第１の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算し、ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定された場合には、ＧＰＳ測位手段が第１の周期よりも短い第２の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算する最終測位結果計算手段とから測位装置を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して測位を行う測位装置に関連し、詳しくは、所定の条件に応じて測位頻度を変更することができる測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳは、地球を周回するＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を用いて対象物の位置情報等を測定するための測位システムであり、日常生活において広く利用されている。
【０００３】
ＧＰＳでは、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によって複数のＧＰＳ衛星が同じ周波数帯を共用してＧＰＳ信号を送信する。すなわち、ＧＰＳ信号は、ＧＰＳ衛星の軌道情報やクロック情報を含む通信信号としての航法メッセージと、ＧＰＳ衛星毎に定められた拡散符号としてのＰＲＮコード（Pseudo Random Noise code）とにより、１５７５．４２ＭＨｚのキャリアをＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調したものである。ＧＰＳレシーバは、原理上必要とされる個数以上のＧＰＳ衛星を選択し、選択したＧＰＳ衛星に対応するＰＲＮコードを生成し、生成したＰＲＮコードの位相をＧＰＳ信号に同期させて乗じることにより航法データを復調する。そして、復調して得られた航法データを用いて演算を行い、対象物の位置情報、移動速度等を得る。以下、ＧＰＳレシーバによるＧＰＳを利用した位置測位、移動速度測定等を「ＧＰＳ測位」という。
【０００４】
ＧＰＳレシーバを備えたエンドユーザ向け製品には、乗用車等に搭載されるカーナビゲーション装置がある。カーナビゲーション装置は、ＧＰＳ測位に加えてＤＲ（dead reckoning）センサを用いた周知のＤＲ測位も行い、２つの測位方式の弱点を補完するように、両方式による測位結果から最終的な測位結果を計算する。そして、計算して得られた測位結果に基づいて、画面上に表示する自車位置を更新する。また、ユーザによって目的地が設定されている場合には、カーナビゲーション装置は、画面上の自車位置の更新と併せて当該目的地に向けたナビゲーションを行う。
【０００５】
通常、このようなカーナビゲーション装置に備えられるＧＰＳレシーバは、特許文献１に示されるように、ＧＰＳ測位を一秒間に一回行うように構成されている。しかし、画面上の自車位置の移動をスムーズに見せるためには、自車位置の表示を一秒間に複数回更新する必要がある。このため、カーナビゲーション装置はＤＲ測位を一秒間に複数回行い、ＧＰＳ測位結果の更新が無くＤＲ測位データのみが更新される場合には、ＤＲ測位結果のみを用いて自車位置を更新するように構成されている。
【０００６】
ところで、ＤＲ測位結果は、ＤＲセンサの出力に基づいて計算された移動距離および方位の変化を、前回の測位結果に加算することによって求められている。このため、前回の測位結果に誤差が含まれる場合、新たに計算されるＤＲ測位結果に誤差が受け継がれてしまうといった問題がある。そこで、前回の測位結果の影響を受けないＧＰＳ測位結果をより短い時間間隔で求め、最終的に得られる測位結果の精度を向上させるといった発想がある。
【０００７】
このような発想から、一秒間にｎ（ｎは２以上の自然数）回ＧＰＳ測位を行うことができるＧＰＳレシーバがカーナビゲーション装置向けに開発され、実用化されつつある。以下、説明の便宜上、一秒間に一回の頻度で行うＧＰＳ測位を「１Ｈｚ測位」、同じく一秒間にｎ回の頻度で行うＧＰＳ測位を「ｎＨｚ測位」という。なお、カーナビゲーション装置の中には、ＧＰＳ測位結果を用いてＤＲセンサの特性（車速センサの距離係数等）を学習するものがある。ｎＨｚ測位の場合、ＧＰＳ測位の頻度向上とともにＤＲセンサの学習が高速化する効果が期待される。
【特許文献１】特開２００３−３４４０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、カーナビゲーション装置のＧＰＳレシーバとしてｎＨｚ測位を行うＧＰＳレシーバを採用した場合、次の問題が懸念される。すなわち、ＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ衛星とＧＰＳレシーバとの相対速度に応じたドップラー効果による、本来のキャリア周波数に対する周波数変化量（以下、「ドップラーシフト量」という）に基づいて速度測定を行う。ドップラーシフト量は、実際に受信するキャリアの位相の単位時間当たりの回転数（以下、「位相回転数」という）をカウントし、本来の（ドップラーシフトのない）キャリア周波数をカウントした場合の位相回転数との差分を計算することによって得られる。ところが、ｎＨｚ測位を行うＧＰＳレシーバの場合、一回当たりのＧＰＳ測位の時間が従来（１Ｈｚ測位）よりも短くなるため、測位時間内にカウントされる位相回転数も少なくなり、位相回転数の１つのカウントミスによって生じる測定誤差が大きくなる。特に、乗用車が停車又は低速走行中である時には乗用車の移動に起因するドップラーシフト量が小さくなるため、速度計測の大幅な精度低下につながる。
【０００９】
更に、一般的なＧＰＳレシーバは、各測定結果（速度測定結果、測位結果等）をカルマンフィルタで処理、出力する構成を有している。このため、速度測定結果の誤差は位置の測位結果にも影響し、測位精度を低下させてしまう。よって、ｎＨｚ測位を行うＧＰＳレシーバを備えるカーナビゲーション装置では、乗用車が停車又は低速走行中である時、画面上の自車位置が精度の低いＧＰＳ測位結果に基づいて頻繁に更新されることとなり、画面上で自車の位置飛び等が頻発する可能性がある。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、測位精度の低下を抑制しつつ、高頻度測位を可能にする測位装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決する本発明の一態様に係る測位装置は、ＧＰＳ信号を用いて少なくとも２種類の周期でＧＰＳ測位を行うことができるように構成されたＧＰＳ測位手段と、所定の条件に基づいてＧＰＳ測位の精度が低いか否かを判定するＧＰＳ測位精度判定手段と、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定された場合には、ＧＰＳ測位手段が第１の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算し、ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定された場合には、ＧＰＳ測位手段が第１の周期よりも短い第２の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算する最終測位結果計算手段と、を備えたことを特徴としたものである。
【００１２】
このように構成された測位装置は、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定される条件下では、その測位頻度を低下させることにより最終測位結果の精度低下を抑制するとともに、ＧＰＳ測位の精度が高いと判定される条件下では、その測位頻度を上昇させることにより最終的な測位結果の精度を向上させることができる。
【００１３】
なお、測位装置は、例えば測位装置の移動速度を検知する移動速度検知手段を更に備えた構成である。このような構成の場合、ＧＰＳ測位精度判定手段は、移動速度検知手段が検知した移動速度が第１の閾値を下回るとき、第２の周期によるＧＰＳ測位の精度が低いと判定することとなる。
【００１４】
また、測位装置は、例えば所定のエリアに位置するか否かを判定するエリア判定手段を更に備えた構成である。このような構成の場合、ＧＰＳ測位精度判定手段は、所定のエリアに位置すると判定されたときに、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定することとなる。
【００１５】
ここでいう所定のエリアは、例えばＧＰＳ測位精度の低いエリアである。また、ＧＰＳ測位精度の低いエリアは、例えばマルチパス波の多いエリアである。また、マルチパス波の多いエリアは、例えば都市部である。
【００１６】
ＧＰＳ測位精度判定手段は、測位装置が所定のエリアに位置すると判定された場合であっても、移動速度検知手段により検知された移動速度が第２の閾値を上回るときにはＧＰＳ測位の精度が低くないと判定する構成としてもよい。
【００１７】
ここで、ＧＰＳ測位手段は、例えばそれぞれ異なる周期でＧＰＳ測位を行う少なくとも２台のＧＰＳレシーバからなる。この場合、最終測位結果計算手段は、ＧＰＳ測位精度判定手段の判定結果に基づいて１台のＧＰＳレシーバを選択し、該選択されたＧＰＳレシーバのＧＰＳ測位の結果に基づいて最終的な測位結果を計算することとなる。
【００１８】
また、ＧＰＳ測位手段は、ＧＰＳ測位の周期を変更可能に構成された単一のＧＰＳレシーバであり、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定された場合には第１の周期でＧＰＳ測位を行い、ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定された場合には第２の周期でＧＰＳ測位を行うこととなる。
【００１９】
更に、測位装置は、ＤＲセンサと、ＤＲセンサの出力に基づいてＤＲ測位を行うＤＲ測位手段を備える構成としてもよい。この場合、最終測位結果計算手段は、ＧＰＳ測位およびＤＲ測位の結果に基づいて最終的な測位結果を計算することとなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の測位装置によれば、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定される条件下では、低い測位頻度で測位を行うことにより最終測位結果の精度低下を抑制するとともに、ＧＰＳ測位の精度が高いと判定される条件下では、高い測位頻度で測位を行うことにより最終的な測位結果の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態のカーナビゲーション装置の構成および作用について説明する。
【００２２】
図１は、ナビゲーション装置２００の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、ナビゲーション装置２００は、ＧＰＳレシーバ１００、１００’、ジャイロセンサ１０２、車速センサ１０４、Ａ／Ｄ変換部１０２ａ、１０４ａ、ゲートアレイ１０６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０８、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１４、ディスプレイ１１６、および入力部１１８を備えている。ＣＰＵ１０８は、ナビゲーション装置２００全体の制御を統括し、ナビゲーション装置２００の各構成要素との連携動作により各種機能を実現する。
【００２３】
ＧＰＳレシーバ１００、１００’はそれぞれ、複数のＧＰＳ衛星から、ＧＰＳ測位に必要な数以上のＧＰＳ信号を捕捉して追尾し、１Ｈｚ測位およびｎＨｚ測位を行って、得られたＧＰＳ測位結果をゲートアレイ１０６を介してＣＰＵ１０８に出力する。なお、ゲートアレイ１０６には仕様に応じた配線が施されている。
【００２４】
ジャイロセンサ１０２および車速センサ１０４は周知のＤＲセンサである。ジャイロセンサ１０２は、カーナビゲーション装置２００を搭載した車両の水平面における方位に関する角速度を計測し、その計測結果をＡ／Ｄ変換部１０２ａに出力する。また、車速センサ１０４は、当該車両の左右の駆動輪の回転速度を検出し、その検出結果に応じたパルス数をＡ／Ｄ変換部１０４ａに出力する。Ａ／Ｄ変換部１０２ａ、１０４ａに入力された信号はデジタル信号に変換された後、ゲートアレイ１０６を介してＣＰＵ１０８に入力される。
【００２５】
ＲＯＭ１１０は、ナビゲーション処理を実行するための各種プログラムを格納している。これらのプログラムは、ナビゲーション装置２００起動時にＲＡＭ１１２のワークエリアに展開される。ＣＰＵ１０８は、当該ワークエリア上のプログラムを実行するとともに、ＨＤＤ１１４に格納されている地図データを適宜読み出してディスプレイ１１６に地図を表示させる。
【００２６】
具体的には、ＣＰＵ１０８は、各ＤＲセンサの出力に基づいてＤＲ測位演算を行い、ＤＲ測位結果を取得する。次いで、当該ＤＲ測位結果と、ＧＰＳレシーバ１００又は１００’の何れか一方のＧＰＳ測位結果とを、夫々の測位結果に対する誤差の推定値を加味した上で比較する。そして、その比較結果に基づいて高精度と判定される測位結果を選択し、選択された測位結果を最終的な測位結果（以下、「最終測位結果」という）として決定する。なお、ＧＰＳ測位結果の出力が無い場合には、上記の比較処理を行うことなくＤＲ測位結果を最終測位結果とする。そして、ＣＰＵ１０８は、決定した測位結果に基づいてＨＤＤ１１４に格納されている地図データベースを検索し、対応する地図画像を抽出する。最後に、マップマッチングを行い、抽出した地図画像に自車位置マークを重畳してディスプレイ１１６に表示させる。なお、このとき、ユーザが入力部１１８を操作して目的地を設定している場合には、ＣＰＵ１０８は、当該目的地に向けたナビゲーション処理も行う。
【００２７】
次に、ＧＰＳレシーバ１００について詳説する。なお、ＧＰＳレシーバ１００と１００’は、ＧＰＳ測位を行う頻度を除けば、構成および動作が実質的に同じである。従って、ここではＧＰＳレシーバ１００の説明のみを行い、ＧＰＳレシーバ１００’の説明は省略する。
【００２８】
図２は、ＧＰＳレシーバ１００の構成を示すブロック図である。図２に示されるように、ＧＰＳレシーバ１００は、ダウンコンバータ部１、受信信号処理部２、および測位演算制御部３を備えている。ダウンコンバータ部１は、ＧＰＳ信号を受信し、中間周波数に変換した後、受信信号処理部２に出力する。受信信号処理部２と測位演算制御部３は、連携動作して、ダウンコンバータ部１から出力される信号を用いてＧＰＳ信号の捕捉、追尾、および測位の各処理を実行する。測位演算制御部３は、受信信号処理部２との連携動作で得られたＧＰＳ測位結果をゲートアレイ１０６を介してＣＰＵ１０８に出力する。
【００２９】
ダウンコンバータ部１は、ＧＰＳアンテナ１０、ＲＦ（radio frequency）入力部１１、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１２および１４、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１３、ダウンコンバータ１５、ＡＧＣ（Auto Gain Control）１６、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）１７、周波数シンセサイザー１８、およびＡ／Ｄ変換部１９を有している。
【００３０】
ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ信号は、ＧＰＳアンテナ１０により受信され、ＲＦ入力部１１を介してＢＰＦ１２に入力する。次いで、この入力信号（以下、「ＲＦ信号」という）は、ＢＰＦ１２により所定帯域にフィルタリングされ、低雑音増幅器であるＬＮＡ１３、ＢＰＦ１４を経てＧＰＳ帯域外のノイズが減衰された後、ダウンコンバータ１５に入力する。
【００３１】
ＴＣＸＯ１７は所定の周波数を発振する局部発振器であり、その発振周波数はダウンコンバータ１５に入力されるＲＦ信号の周波数よりも低い。また、周波数シンセサイザー１８は、ＴＣＸＯ１７からの入力に基づいて局部発振器信号を生成し、ダウンコンバータ１５に出力する。ダウンコンバータ１５は入力された局部発振器信号を用いて、ＡＧＣ１６の制御下で、ＲＦ信号を信号処理に有利な中間周波数、すなわちＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換してＡ／Ｄ変換部１９に出力する。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換部１９は、ＩＦ信号をサンプリングして直交復調し、Ｉ（In-phase）信号とＱ（Quadra-phase）信号に変換する。なお、Ｉ信号は直交復調の際の同相成分であり、Ｑ信号はＩ信号と直交関係にある成分である。以下、説明の便宜上、Ｉ信号とＱ信号とをまとめて「ＩＱ信号」という。Ａ／Ｄ変換部１９は、変換処理で得られたＩＱ信号を受信信号処理部２に出力する。
【００３３】
受信信号処理部２は、チャンネル２１およびＮＣＯ（Number Controlled Oscillator）２２を有している。受信信号処理部２は、ＣＤＭＡ方式により複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を同時に捕捉、追尾できるようにチャンネル２１を複数備えた構成となっている。
【００３４】
また、測位演算制御部３は、ＣＰＵ３１、ＲＴＣ（Real-Time Clock）３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、およびインターフェース３５を有している。ＣＰＵ３１は、周波数シンセサイザー１８から出力されるクロックに基づいて動作し、受信信号処理部２および測位演算制御部３の制御を統括的に行う。ＲＴＣ３２は、水晶発振器（不図示）によって動作する時計ＩＣ（Integrated Circuit）であり、計時手段として機能する。ＲＯＭ３３は、測位演算を行うためのプログラムやデータを格納している。当該プログラムは、ナビゲーション装置２００起動時にＲＡＭ３４のワークエリアに展開される。ＣＰＵ３１は、当該ワークエリア上に展開されたプログラムに従って動作し、ＮＣＯ２２を制御するとともに各チャンネル２１からの信号に基づいて測位演算を行う。そして、演算によって得られたＧＰＳ測位結果をインターフェース３５、ゲートアレイ１０６を介してＣＰＵ１０８に出力する。
【００３５】
詳細には、ＣＰＵ３１は、前回までの測位で取得した航法メッセージ、前回のＧＰＳ測位結果、ＲＴＣ３２で計時される現在時刻に基づいて、各チャンネル２１に入力されるＩＱ信号のドップラーシフト量、および、ＧＰＳ信号を捕捉するために必要なＰＲＮコードの位相のサーチレンジを推定し、推定結果に基づいてドップラーシフト量およびサーチレンジの設定値を生成してＮＣＯ２２に出力する。なお、ＣＰＵ３１は、各チャンネル２１でそれぞれ異なるＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号が捕捉、追尾されるように、各チャンネル２１でサーチするＰＲＮコードをチャンネル２１毎にＮＣＯ２２を通じて指定する。
【００３６】
ＮＣＯ２２は、周波数シンセサイザー１８から出力されるクロックを基準に動作し、ＣＰＵ３１からの設定値に基づいてＰＲＮコードのリファレンスコードを生成するとともに、各チャンネル２１と必要なデータ交換を行って各チャンネル２１を制御する。
【００３７】
各チャンネル２１は、ＮＣＯ２２の制御下で、Ａ／Ｄ変換部１９からのＩＱ信号に対して、ＣＰＵ３１が設定したドップラーシフト量に基づいてドップラーシフトの補償を行う。また、同じくＣＰＵ３１が設定したサーチレンジ内において、ＰＲＮコードのリファレンスコードとＩＱ信号とを乗積および積算することにより、ＧＰＳ信号に含まれるＰＲＮコードと、リファレンスコード（すなわちＧＰＳレシーバ１００側で生成したＰＲＮコード）との相関値を求める。そして、各チャンネル２１は、求めた相関値が所定の閾値を超えた場合、当該ＩＱ信号すなわちＧＰＳ信号を捕捉する。なお、このときの積算処理の時間が長く設定されるほどＧＰＳ信号に含まれるノイズの影響を除去することができ、捕捉感度が上昇する。この積算処理時間もＣＰＵ３１によって設定される。
【００３８】
ＣＰＵ３１は、各チャンネル２１で求められた相関値に基づいて、各チャンネル２１で捕捉されたＩＱ信号とリファレンスコードとの位相差を検出するとともに、リファレンスコードの位相をＩＱ信号の位相に同期させて該ＩＱ信号を復調し、航法データを得る。また、ＣＰＵ３１は、各チャンネル２１に対応したフィードバック制御であって、各チャンネル２１の出力値が最大となるようにＮＣＯ２２をフィードバック制御することにより、各チャンネル２１で捕捉されたＧＰＳ信号の追尾を行う。なお、ＣＰＵ３１は、ＧＰＳ信号の捕捉、追尾に失敗した場合、サーチレンジの再設定等を行った上でＧＰＳ信号の捕捉、追尾を再試行する。チャンネル２１で捕捉、追尾されているＧＰＳ信号の総数がＧＰＳ測位に必要な数以上である場合、ＣＰＵ３１は、航法データを始めとする測位に必要なデータを各チャンネル２１から受け取って、測位および速度測定を行い、各測定結果をカルマンフィルタにかけて得られたＧＰＳ測位結果をＣＰＵ１０８に出力する。ＧＰＳレシーバ１００は、上述のように、毎秒一回（ＧＰＳレシーバ１００’の場合は毎秒ｎ回）測位演算を行い、得られたＧＰＳ測位結果をＣＰＵ１０８に出力する。
【００３９】
このようにして得られたＧＰＳ測位結果がＧＰＳレシーバ１００、１００’のそれぞれからＣＰＵ１０８に出力される。そして、ＣＰＵ１０８は、上述のように、何れか一方のＧＰＳ測位結果を選択し、選択したＧＰＳ測位結果を用いて最終測位結果を決定する。図３に、ＣＰＵ１０８が実行する処理であり、最終測位結果を決定するために用いるＧＰＳ測位結果を選択するＧＰＳ測位結果選択処理のフローチャートを示す。以下、図３のＧＰＳ測位結果選択処理について説明する。なお、ＣＰＵ１０８は、カーナビゲーション装置２００が動作している間、図３のＧＰＳ測位結果選択処理を所定の間隔で繰り返し実行する。
【００４０】
図３に示されるように、ＣＰＵ１０８はＤＲ測位結果（又は前回の最終測位結果）を参照し、車両の走行速度が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップ１、以下の明細書および図面においてステップを「Ｓ」と略記する）。ここで、車両の走行速度が所定の閾値を下回る場合（Ｓ１：ＮＯ）、当該車両は停車又は低速走行状態にある。そして、この場合、上述のように、ＣＰＵ３１が設定するドップラーシフト量においてノイズが支配的となり、ドップラーシフト量の設定値を使用して計算される速度の測定値も精度の低いものになりやすい。ＣＰＵ１０８が、このような精度の低い測位結果を用いて最終測位結果を決定すると、結果的に当該最終測位結果も低下する。従って、ＣＰＵ１０８は、最終測位結果の決定に使用するデータとして、ｎＨｚ測位の結果でなく１Ｈｚ測位の結果を採用する（Ｓ４）。すなわち、ＣＰＵ１０８は、最終測位結果の決定において精度の低い測位結果が使用される可能性を低減し、最終測位結果の精度低下を抑制する。これにより、ディスプレイ１１６上で自車位置マークの位置飛び等が頻発することがなくなる。
【００４１】
なお、別の実施の形態において、車両の走行速度が所定の閾値を下回る場合、ＣＰＵ１０８は、何れのＧＰＳ測位結果も精度が低いとみなし、最終測位結果を決定する判断材料として何れのＧＰＳ測位結果も採用しないよう動作してもよい（すなわちＤＲ測位結果をそのまま最終測位結果とする）。
【００４２】
また、車両の走行速度が所定の閾値以上である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０８は、ＤＲ測位結果（又は前回の最終測位結果）とＨＤＤ１１４の地図データベースとを比較して、車両が都市部以外を走行中であるか否かを判定する（Ｓ２）。なお、ここでいう都市部とは、例えば高層ビル等が建ち並び、マルチパスが発生しやすいエリアをいう。なお、マルチパスが発生しやすいエリアであれば、高層ビル等が建ち並んでいなくとも、ここでいう都市部に該当するエリアとして扱われる。
【００４３】
従って、車両が都市部を走行中である場合（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ１０８は、マルチパスが生じやすい環境下に車両があると判断する。このようなＧＰＳ測位の精度が低下する環境下において高い頻度でＧＰＳ測位を行うと、カルマンフィルタに悪影響が及び、カルマンフィルタによる位置の推定性能が一時的に劣化する。このため、ＣＰＵ１０８は、最終測位結果の決定に使用するデータとして、測位頻度が低く、カルマンフィルタへの悪影響が少ないＧＰＳレシーバ１００の測位結果、すなわち１Ｈｚ測位の結果を採用する（Ｓ４）。
【００４４】
なお、マルチパスの多い環境下では、何れの場合であってもＧＰＳ測位結果の精度は低くなる。従って、別の実施の形態においては、車両が都市部を走行中である場合、ＣＰＵ１０８は、何れのＧＰＳ測位結果も精度が低いとみなし、最終測位結果を決定する判断材料として何れのＧＰＳ測位結果も採用しないよう動作してもよい（すなわちＤＲ測位結果をそのまま最終測位結果とする）。
【００４５】
また、車両が都市部以外を走行中である場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、車両がマルチパスの多い環境下になく、かつ、車両の走行速度が所定の閾値以上でありドップラーシフト量が大きいため、ＳＮ比の高いドップラーシフト量が得られる状況にある。すなわちこの場合、ＧＰＳレシーバ１００、１００’において、精度の高いＧＰＳ測位結果が演算されることとなる。従って、ＣＰＵ１０８は、最終測位結果の決定に使用するデータとしてｎＨｚ測位の結果を採用する（Ｓ３）。この場合、最終測位結果を決定する際に、より多くの精度の高いＧＰＳ測位結果を使用できるため、最終測位結果の精度が向上する効果が期待できる。
【００４６】
すなわち、本発明に係るカーナビゲーション装置２００は、ＧＰＳ測位結果の精度が低下し得る状況では１Ｈｚ測位を採用して最終測位結果を決定し、高精度のＧＰＳ測位結果が得られる状況ではｎＨｚ測位を採用して最終測位結果を決定する。これにより、前者の状況においては最終測位結果の精度低下が抑制されるとともに、後者の状況においては最終測位結果の精度が向上することとなる。
【００４７】
以上が本発明の実施形態である。本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば本実施形態のＧＰＳ測位頻度を所定の条件に応じて変更する構成は、地図データベースを保持しない簡易ナビゲーション装置であるＰＮＤ（Personal Navigation Device）や、携帯電話等のモバイル端末等にも採用することができる。
【００４８】
また、カーナビゲーション装置２００は、一台のＧＰＳレシーバで１Ｈｚ測位とｎＨｚ測位を切り替えるように構成されてもよい。この場合、ＧＰＳレシーバは、ＣＰＵ１０８を介してＤＲ測位結果を受け取り、Ｓ１の判定処理を行う。また、同じくＣＰＵ１０８を介して、該受け取ったＤＲ測位結果とＨＤＤ１１４の地図データベースとの比較を行い、Ｓ２の判定処理を行う。そして、それらの判定結果に応じて１Ｈｚ測位、ｎＨｚ測位の何れかを行い、その結果得られたＧＰＳ測位結果をＣＰＵ１０８に出力する。
【００４９】
また、カーナビゲーション装置２００は、１Ｈｚ、ｎＨｚ測位の２種類の測位頻度に設定可能であるが、別の実施の形態では、より多くのパターンの測位頻度が設定できるように構成されてもよい。
【００５０】
また、図３のＳ１の処理においてＤＲ測位結果、又は前回の最終測位結果を参照して車両の走行速度を判定しているが、代替的に、前回のＧＰＳ測位結果を参照して車両の走行速度を判定するようにしてもよい。この場合、ＧＰＳ速度測定結果が異常値であるときにそれを検出する手段を備えるよう構成することが望ましい。走行速度の判定処理に異常値を用いないようにすることにより、走行速度を高精度に判定することが可能となるからである。異常検出には、例えば加速度異常検出（車両の性能上、不可能な加速度が測定されたら異常を検出する）や、速度異常検出（車両の性能上、不可能な速度が測定されたら異常を検出する）等がある。また、他の速度計との比較により異常を検出するようにしてもよい（例えば車速パルスの結果と乖離がある場合に異常を検出する）。
【００５１】
また、都市部におけるマルチパスの発生は、ＧＰＳレシーバ１００に到達するＧＰＳ信号を発信するＧＰＳ衛星、ＧＰＳ信号を反射する建造物等、および車両の位置関係によって決まる。従って、車両が高速で走行する場合、マルチパスの影響が少ないこともあり得る。このため、ＣＰＵ１０８は、車両が都市部を走行中であるとき、その走行速度が（Ｓ１の閾値よりも高い）所定の閾値以上である場合に限り、ｎＨｚ測位を採用して最終測位結果を決定するよう動作してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態のカーナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態のＧＰＳレシーバの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態で実行されるＧＰＳ測位結果選択処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１ ダウンコンバータ部
２ 受信信号処理部
３ 測位演算制御部
１００、１００’ ＧＰＳレシーバ
１０２ ジャイロセンサ
１０４ 車速センサ
１０８ ＣＰＵ
２００ ナビゲーション装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して測位を行う測位装置に関連し、詳しくは、所定の条件に応じて測位頻度を変更することができる測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳは、地球を周回するＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を用いて対象物の位置情報等を測定するための測位システムであり、日常生活において広く利用されている。
【０００３】
ＧＰＳでは、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によって複数のＧＰＳ衛星が同じ周波数帯を共用してＧＰＳ信号を送信する。すなわち、ＧＰＳ信号は、ＧＰＳ衛星の軌道情報やクロック情報を含む通信信号としての航法メッセージと、ＧＰＳ衛星毎に定められた拡散符号としてのＰＲＮコード（Pseudo Random Noise code）とにより、１５７５．４２ＭＨｚのキャリアをＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調したものである。ＧＰＳレシーバは、原理上必要とされる個数以上のＧＰＳ衛星を選択し、選択したＧＰＳ衛星に対応するＰＲＮコードを生成し、生成したＰＲＮコードの位相をＧＰＳ信号に同期させて乗じることにより航法データを復調する。そして、復調して得られた航法データを用いて演算を行い、対象物の位置情報、移動速度等を得る。以下、ＧＰＳレシーバによるＧＰＳを利用した位置測位、移動速度測定等を「ＧＰＳ測位」という。
【０００４】
ＧＰＳレシーバを備えたエンドユーザ向け製品には、乗用車等に搭載されるカーナビゲーション装置がある。カーナビゲーション装置は、ＧＰＳ測位に加えてＤＲ（dead reckoning）センサを用いた周知のＤＲ測位も行い、２つの測位方式の弱点を補完するように、両方式による測位結果から最終的な測位結果を計算する。そして、計算して得られた測位結果に基づいて、画面上に表示する自車位置を更新する。また、ユーザによって目的地が設定されている場合には、カーナビゲーション装置は、画面上の自車位置の更新と併せて当該目的地に向けたナビゲーションを行う。
【０００５】
通常、このようなカーナビゲーション装置に備えられるＧＰＳレシーバは、特許文献１に示されるように、ＧＰＳ測位を一秒間に一回行うように構成されている。しかし、画面上の自車位置の移動をスムーズに見せるためには、自車位置の表示を一秒間に複数回更新する必要がある。このため、カーナビゲーション装置はＤＲ測位を一秒間に複数回行い、ＧＰＳ測位結果の更新が無くＤＲ測位データのみが更新される場合には、ＤＲ測位結果のみを用いて自車位置を更新するように構成されている。
【０００６】
ところで、ＤＲ測位結果は、ＤＲセンサの出力に基づいて計算された移動距離および方位の変化を、前回の測位結果に加算することによって求められている。このため、前回の測位結果に誤差が含まれる場合、新たに計算されるＤＲ測位結果に誤差が受け継がれてしまうといった問題がある。そこで、前回の測位結果の影響を受けないＧＰＳ測位結果をより短い時間間隔で求め、最終的に得られる測位結果の精度を向上させるといった発想がある。
【０００７】
このような発想から、一秒間にｎ（ｎは２以上の自然数）回ＧＰＳ測位を行うことができるＧＰＳレシーバがカーナビゲーション装置向けに開発され、実用化されつつある。以下、説明の便宜上、一秒間に一回の頻度で行うＧＰＳ測位を「１Ｈｚ測位」、同じく一秒間にｎ回の頻度で行うＧＰＳ測位を「ｎＨｚ測位」という。なお、カーナビゲーション装置の中には、ＧＰＳ測位結果を用いてＤＲセンサの特性（車速センサの距離係数等）を学習するものがある。ｎＨｚ測位の場合、ＧＰＳ測位の頻度向上とともにＤＲセンサの学習が高速化する効果が期待される。
【特許文献１】特開２００３−３４４０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、カーナビゲーション装置のＧＰＳレシーバとしてｎＨｚ測位を行うＧＰＳレシーバを採用した場合、次の問題が懸念される。すなわち、ＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ衛星とＧＰＳレシーバとの相対速度に応じたドップラー効果による、本来のキャリア周波数に対する周波数変化量（以下、「ドップラーシフト量」という）に基づいて速度測定を行う。ドップラーシフト量は、実際に受信するキャリアの位相の単位時間当たりの回転数（以下、「位相回転数」という）をカウントし、本来の（ドップラーシフトのない）キャリア周波数をカウントした場合の位相回転数との差分を計算することによって得られる。ところが、ｎＨｚ測位を行うＧＰＳレシーバの場合、一回当たりのＧＰＳ測位の時間が従来（１Ｈｚ測位）よりも短くなるため、測位時間内にカウントされる位相回転数も少なくなり、位相回転数の１つのカウントミスによって生じる測定誤差が大きくなる。特に、乗用車が停車又は低速走行中である時には乗用車の移動に起因するドップラーシフト量が小さくなるため、速度計測の大幅な精度低下につながる。
【０００９】
更に、一般的なＧＰＳレシーバは、各測定結果（速度測定結果、測位結果等）をカルマンフィルタで処理、出力する構成を有している。このため、速度測定結果の誤差は位置の測位結果にも影響し、測位精度を低下させてしまう。よって、ｎＨｚ測位を行うＧＰＳレシーバを備えるカーナビゲーション装置では、乗用車が停車又は低速走行中である時、画面上の自車位置が精度の低いＧＰＳ測位結果に基づいて頻繁に更新されることとなり、画面上で自車の位置飛び等が頻発する可能性がある。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、測位精度の低下を抑制しつつ、高頻度測位を可能にする測位装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決する本発明の一態様に係る測位装置は、ＧＰＳ信号を用いて少なくとも２種類の周期でＧＰＳ測位を行うことができるように構成されたＧＰＳ測位手段と、所定の条件に基づいてＧＰＳ測位の精度が低いか否かを判定するＧＰＳ測位精度判定手段と、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定された場合には、ＧＰＳ測位手段が第１の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算し、ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定された場合には、ＧＰＳ測位手段が第１の周期よりも短い第２の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算する最終測位結果計算手段と、を備えたことを特徴としたものである。
【００１２】
このように構成された測位装置は、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定される条件下では、その測位頻度を低下させることにより最終測位結果の精度低下を抑制するとともに、ＧＰＳ測位の精度が高いと判定される条件下では、その測位頻度を上昇させることにより最終的な測位結果の精度を向上させることができる。
【００１３】
なお、測位装置は、例えば測位装置の移動速度を検知する移動速度検知手段を更に備えた構成である。このような構成の場合、ＧＰＳ測位精度判定手段は、移動速度検知手段が検知した移動速度が第１の閾値を下回るとき、第２の周期によるＧＰＳ測位の精度が低いと判定することとなる。
【００１４】
また、測位装置は、例えば所定のエリアに位置するか否かを判定するエリア判定手段を更に備えた構成である。このような構成の場合、ＧＰＳ測位精度判定手段は、所定のエリアに位置すると判定されたときに、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定することとなる。
【００１５】
ここでいう所定のエリアは、例えばＧＰＳ測位精度の低いエリアである。また、ＧＰＳ測位精度の低いエリアは、例えばマルチパス波の多いエリアである。また、マルチパス波の多いエリアは、例えば都市部である。
【００１６】
ＧＰＳ測位精度判定手段は、測位装置が所定のエリアに位置すると判定された場合であっても、移動速度検知手段により検知された移動速度が第２の閾値を上回るときにはＧＰＳ測位の精度が低くないと判定する構成としてもよい。
【００１７】
ここで、ＧＰＳ測位手段は、例えばそれぞれ異なる周期でＧＰＳ測位を行う少なくとも２台のＧＰＳレシーバからなる。この場合、最終測位結果計算手段は、ＧＰＳ測位精度判定手段の判定結果に基づいて１台のＧＰＳレシーバを選択し、該選択されたＧＰＳレシーバのＧＰＳ測位の結果に基づいて最終的な測位結果を計算することとなる。
【００１８】
また、ＧＰＳ測位手段は、ＧＰＳ測位の周期を変更可能に構成された単一のＧＰＳレシーバであり、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定された場合には第１の周期でＧＰＳ測位を行い、ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定された場合には第２の周期でＧＰＳ測位を行うこととなる。
【００１９】
更に、測位装置は、ＤＲセンサと、ＤＲセンサの出力に基づいてＤＲ測位を行うＤＲ測位手段を備える構成としてもよい。この場合、最終測位結果計算手段は、ＧＰＳ測位およびＤＲ測位の結果に基づいて最終的な測位結果を計算することとなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の測位装置によれば、ＧＰＳ測位の精度が低いと判定される条件下では、低い測位頻度で測位を行うことにより最終測位結果の精度低下を抑制するとともに、ＧＰＳ測位の精度が高いと判定される条件下では、高い測位頻度で測位を行うことにより最終的な測位結果の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態のカーナビゲーション装置の構成および作用について説明する。
【００２２】
図１は、ナビゲーション装置２００の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、ナビゲーション装置２００は、ＧＰＳレシーバ１００、１００’、ジャイロセンサ１０２、車速センサ１０４、Ａ／Ｄ変換部１０２ａ、１０４ａ、ゲートアレイ１０６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０８、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１４、ディスプレイ１１６、および入力部１１８を備えている。ＣＰＵ１０８は、ナビゲーション装置２００全体の制御を統括し、ナビゲーション装置２００の各構成要素との連携動作により各種機能を実現する。
【００２３】
ＧＰＳレシーバ１００、１００’はそれぞれ、複数のＧＰＳ衛星から、ＧＰＳ測位に必要な数以上のＧＰＳ信号を捕捉して追尾し、１Ｈｚ測位およびｎＨｚ測位を行って、得られたＧＰＳ測位結果をゲートアレイ１０６を介してＣＰＵ１０８に出力する。なお、ゲートアレイ１０６には仕様に応じた配線が施されている。
【００２４】
ジャイロセンサ１０２および車速センサ１０４は周知のＤＲセンサである。ジャイロセンサ１０２は、カーナビゲーション装置２００を搭載した車両の水平面における方位に関する角速度を計測し、その計測結果をＡ／Ｄ変換部１０２ａに出力する。また、車速センサ１０４は、当該車両の左右の駆動輪の回転速度を検出し、その検出結果に応じたパルス数をＡ／Ｄ変換部１０４ａに出力する。Ａ／Ｄ変換部１０２ａ、１０４ａに入力された信号はデジタル信号に変換された後、ゲートアレイ１０６を介してＣＰＵ１０８に入力される。
【００２５】
ＲＯＭ１１０は、ナビゲーション処理を実行するための各種プログラムを格納している。これらのプログラムは、ナビゲーション装置２００起動時にＲＡＭ１１２のワークエリアに展開される。ＣＰＵ１０８は、当該ワークエリア上のプログラムを実行するとともに、ＨＤＤ１１４に格納されている地図データを適宜読み出してディスプレイ１１６に地図を表示させる。
【００２６】
具体的には、ＣＰＵ１０８は、各ＤＲセンサの出力に基づいてＤＲ測位演算を行い、ＤＲ測位結果を取得する。次いで、当該ＤＲ測位結果と、ＧＰＳレシーバ１００又は１００’の何れか一方のＧＰＳ測位結果とを、夫々の測位結果に対する誤差の推定値を加味した上で比較する。そして、その比較結果に基づいて高精度と判定される測位結果を選択し、選択された測位結果を最終的な測位結果（以下、「最終測位結果」という）として決定する。なお、ＧＰＳ測位結果の出力が無い場合には、上記の比較処理を行うことなくＤＲ測位結果を最終測位結果とする。そして、ＣＰＵ１０８は、決定した測位結果に基づいてＨＤＤ１１４に格納されている地図データベースを検索し、対応する地図画像を抽出する。最後に、マップマッチングを行い、抽出した地図画像に自車位置マークを重畳してディスプレイ１１６に表示させる。なお、このとき、ユーザが入力部１１８を操作して目的地を設定している場合には、ＣＰＵ１０８は、当該目的地に向けたナビゲーション処理も行う。
【００２７】
次に、ＧＰＳレシーバ１００について詳説する。なお、ＧＰＳレシーバ１００と１００’は、ＧＰＳ測位を行う頻度を除けば、構成および動作が実質的に同じである。従って、ここではＧＰＳレシーバ１００の説明のみを行い、ＧＰＳレシーバ１００’の説明は省略する。
【００２８】
図２は、ＧＰＳレシーバ１００の構成を示すブロック図である。図２に示されるように、ＧＰＳレシーバ１００は、ダウンコンバータ部１、受信信号処理部２、および測位演算制御部３を備えている。ダウンコンバータ部１は、ＧＰＳ信号を受信し、中間周波数に変換した後、受信信号処理部２に出力する。受信信号処理部２と測位演算制御部３は、連携動作して、ダウンコンバータ部１から出力される信号を用いてＧＰＳ信号の捕捉、追尾、および測位の各処理を実行する。測位演算制御部３は、受信信号処理部２との連携動作で得られたＧＰＳ測位結果をゲートアレイ１０６を介してＣＰＵ１０８に出力する。
【００２９】
ダウンコンバータ部１は、ＧＰＳアンテナ１０、ＲＦ（radio frequency）入力部１１、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１２および１４、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１３、ダウンコンバータ１５、ＡＧＣ（Auto Gain Control）１６、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）１７、周波数シンセサイザー１８、およびＡ／Ｄ変換部１９を有している。
【００３０】
ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ信号は、ＧＰＳアンテナ１０により受信され、ＲＦ入力部１１を介してＢＰＦ１２に入力する。次いで、この入力信号（以下、「ＲＦ信号」という）は、ＢＰＦ１２により所定帯域にフィルタリングされ、低雑音増幅器であるＬＮＡ１３、ＢＰＦ１４を経てＧＰＳ帯域外のノイズが減衰された後、ダウンコンバータ１５に入力する。
【００３１】
ＴＣＸＯ１７は所定の周波数を発振する局部発振器であり、その発振周波数はダウンコンバータ１５に入力されるＲＦ信号の周波数よりも低い。また、周波数シンセサイザー１８は、ＴＣＸＯ１７からの入力に基づいて局部発振器信号を生成し、ダウンコンバータ１５に出力する。ダウンコンバータ１５は入力された局部発振器信号を用いて、ＡＧＣ１６の制御下で、ＲＦ信号を信号処理に有利な中間周波数、すなわちＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換してＡ／Ｄ変換部１９に出力する。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換部１９は、ＩＦ信号をサンプリングして直交復調し、Ｉ（In-phase）信号とＱ（Quadra-phase）信号に変換する。なお、Ｉ信号は直交復調の際の同相成分であり、Ｑ信号はＩ信号と直交関係にある成分である。以下、説明の便宜上、Ｉ信号とＱ信号とをまとめて「ＩＱ信号」という。Ａ／Ｄ変換部１９は、変換処理で得られたＩＱ信号を受信信号処理部２に出力する。
【００３３】
受信信号処理部２は、チャンネル２１およびＮＣＯ（Number Controlled Oscillator）２２を有している。受信信号処理部２は、ＣＤＭＡ方式により複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を同時に捕捉、追尾できるようにチャンネル２１を複数備えた構成となっている。
【００３４】
また、測位演算制御部３は、ＣＰＵ３１、ＲＴＣ（Real-Time Clock）３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、およびインターフェース３５を有している。ＣＰＵ３１は、周波数シンセサイザー１８から出力されるクロックに基づいて動作し、受信信号処理部２および測位演算制御部３の制御を統括的に行う。ＲＴＣ３２は、水晶発振器（不図示）によって動作する時計ＩＣ（Integrated Circuit）であり、計時手段として機能する。ＲＯＭ３３は、測位演算を行うためのプログラムやデータを格納している。当該プログラムは、ナビゲーション装置２００起動時にＲＡＭ３４のワークエリアに展開される。ＣＰＵ３１は、当該ワークエリア上に展開されたプログラムに従って動作し、ＮＣＯ２２を制御するとともに各チャンネル２１からの信号に基づいて測位演算を行う。そして、演算によって得られたＧＰＳ測位結果をインターフェース３５、ゲートアレイ１０６を介してＣＰＵ１０８に出力する。
【００３５】
詳細には、ＣＰＵ３１は、前回までの測位で取得した航法メッセージ、前回のＧＰＳ測位結果、ＲＴＣ３２で計時される現在時刻に基づいて、各チャンネル２１に入力されるＩＱ信号のドップラーシフト量、および、ＧＰＳ信号を捕捉するために必要なＰＲＮコードの位相のサーチレンジを推定し、推定結果に基づいてドップラーシフト量およびサーチレンジの設定値を生成してＮＣＯ２２に出力する。なお、ＣＰＵ３１は、各チャンネル２１でそれぞれ異なるＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号が捕捉、追尾されるように、各チャンネル２１でサーチするＰＲＮコードをチャンネル２１毎にＮＣＯ２２を通じて指定する。
【００３６】
ＮＣＯ２２は、周波数シンセサイザー１８から出力されるクロックを基準に動作し、ＣＰＵ３１からの設定値に基づいてＰＲＮコードのリファレンスコードを生成するとともに、各チャンネル２１と必要なデータ交換を行って各チャンネル２１を制御する。
【００３７】
各チャンネル２１は、ＮＣＯ２２の制御下で、Ａ／Ｄ変換部１９からのＩＱ信号に対して、ＣＰＵ３１が設定したドップラーシフト量に基づいてドップラーシフトの補償を行う。また、同じくＣＰＵ３１が設定したサーチレンジ内において、ＰＲＮコードのリファレンスコードとＩＱ信号とを乗積および積算することにより、ＧＰＳ信号に含まれるＰＲＮコードと、リファレンスコード（すなわちＧＰＳレシーバ１００側で生成したＰＲＮコード）との相関値を求める。そして、各チャンネル２１は、求めた相関値が所定の閾値を超えた場合、当該ＩＱ信号すなわちＧＰＳ信号を捕捉する。なお、このときの積算処理の時間が長く設定されるほどＧＰＳ信号に含まれるノイズの影響を除去することができ、捕捉感度が上昇する。この積算処理時間もＣＰＵ３１によって設定される。
【００３８】
ＣＰＵ３１は、各チャンネル２１で求められた相関値に基づいて、各チャンネル２１で捕捉されたＩＱ信号とリファレンスコードとの位相差を検出するとともに、リファレンスコードの位相をＩＱ信号の位相に同期させて該ＩＱ信号を復調し、航法データを得る。また、ＣＰＵ３１は、各チャンネル２１に対応したフィードバック制御であって、各チャンネル２１の出力値が最大となるようにＮＣＯ２２をフィードバック制御することにより、各チャンネル２１で捕捉されたＧＰＳ信号の追尾を行う。なお、ＣＰＵ３１は、ＧＰＳ信号の捕捉、追尾に失敗した場合、サーチレンジの再設定等を行った上でＧＰＳ信号の捕捉、追尾を再試行する。チャンネル２１で捕捉、追尾されているＧＰＳ信号の総数がＧＰＳ測位に必要な数以上である場合、ＣＰＵ３１は、航法データを始めとする測位に必要なデータを各チャンネル２１から受け取って、測位および速度測定を行い、各測定結果をカルマンフィルタにかけて得られたＧＰＳ測位結果をＣＰＵ１０８に出力する。ＧＰＳレシーバ１００は、上述のように、毎秒一回（ＧＰＳレシーバ１００’の場合は毎秒ｎ回）測位演算を行い、得られたＧＰＳ測位結果をＣＰＵ１０８に出力する。
【００３９】
このようにして得られたＧＰＳ測位結果がＧＰＳレシーバ１００、１００’のそれぞれからＣＰＵ１０８に出力される。そして、ＣＰＵ１０８は、上述のように、何れか一方のＧＰＳ測位結果を選択し、選択したＧＰＳ測位結果を用いて最終測位結果を決定する。図３に、ＣＰＵ１０８が実行する処理であり、最終測位結果を決定するために用いるＧＰＳ測位結果を選択するＧＰＳ測位結果選択処理のフローチャートを示す。以下、図３のＧＰＳ測位結果選択処理について説明する。なお、ＣＰＵ１０８は、カーナビゲーション装置２００が動作している間、図３のＧＰＳ測位結果選択処理を所定の間隔で繰り返し実行する。
【００４０】
図３に示されるように、ＣＰＵ１０８はＤＲ測位結果（又は前回の最終測位結果）を参照し、車両の走行速度が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップ１、以下の明細書および図面においてステップを「Ｓ」と略記する）。ここで、車両の走行速度が所定の閾値を下回る場合（Ｓ１：ＮＯ）、当該車両は停車又は低速走行状態にある。そして、この場合、上述のように、ＣＰＵ３１が設定するドップラーシフト量においてノイズが支配的となり、ドップラーシフト量の設定値を使用して計算される速度の測定値も精度の低いものになりやすい。ＣＰＵ１０８が、このような精度の低い測位結果を用いて最終測位結果を決定すると、結果的に当該最終測位結果も低下する。従って、ＣＰＵ１０８は、最終測位結果の決定に使用するデータとして、ｎＨｚ測位の結果でなく１Ｈｚ測位の結果を採用する（Ｓ４）。すなわち、ＣＰＵ１０８は、最終測位結果の決定において精度の低い測位結果が使用される可能性を低減し、最終測位結果の精度低下を抑制する。これにより、ディスプレイ１１６上で自車位置マークの位置飛び等が頻発することがなくなる。
【００４１】
なお、別の実施の形態において、車両の走行速度が所定の閾値を下回る場合、ＣＰＵ１０８は、何れのＧＰＳ測位結果も精度が低いとみなし、最終測位結果を決定する判断材料として何れのＧＰＳ測位結果も採用しないよう動作してもよい（すなわちＤＲ測位結果をそのまま最終測位結果とする）。
【００４２】
また、車両の走行速度が所定の閾値以上である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０８は、ＤＲ測位結果（又は前回の最終測位結果）とＨＤＤ１１４の地図データベースとを比較して、車両が都市部以外を走行中であるか否かを判定する（Ｓ２）。なお、ここでいう都市部とは、例えば高層ビル等が建ち並び、マルチパスが発生しやすいエリアをいう。なお、マルチパスが発生しやすいエリアであれば、高層ビル等が建ち並んでいなくとも、ここでいう都市部に該当するエリアとして扱われる。
【００４３】
従って、車両が都市部を走行中である場合（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ１０８は、マルチパスが生じやすい環境下に車両があると判断する。このようなＧＰＳ測位の精度が低下する環境下において高い頻度でＧＰＳ測位を行うと、カルマンフィルタに悪影響が及び、カルマンフィルタによる位置の推定性能が一時的に劣化する。このため、ＣＰＵ１０８は、最終測位結果の決定に使用するデータとして、測位頻度が低く、カルマンフィルタへの悪影響が少ないＧＰＳレシーバ１００の測位結果、すなわち１Ｈｚ測位の結果を採用する（Ｓ４）。
【００４４】
なお、マルチパスの多い環境下では、何れの場合であってもＧＰＳ測位結果の精度は低くなる。従って、別の実施の形態においては、車両が都市部を走行中である場合、ＣＰＵ１０８は、何れのＧＰＳ測位結果も精度が低いとみなし、最終測位結果を決定する判断材料として何れのＧＰＳ測位結果も採用しないよう動作してもよい（すなわちＤＲ測位結果をそのまま最終測位結果とする）。
【００４５】
また、車両が都市部以外を走行中である場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、車両がマルチパスの多い環境下になく、かつ、車両の走行速度が所定の閾値以上でありドップラーシフト量が大きいため、ＳＮ比の高いドップラーシフト量が得られる状況にある。すなわちこの場合、ＧＰＳレシーバ１００、１００’において、精度の高いＧＰＳ測位結果が演算されることとなる。従って、ＣＰＵ１０８は、最終測位結果の決定に使用するデータとしてｎＨｚ測位の結果を採用する（Ｓ３）。この場合、最終測位結果を決定する際に、より多くの精度の高いＧＰＳ測位結果を使用できるため、最終測位結果の精度が向上する効果が期待できる。
【００４６】
すなわち、本発明に係るカーナビゲーション装置２００は、ＧＰＳ測位結果の精度が低下し得る状況では１Ｈｚ測位を採用して最終測位結果を決定し、高精度のＧＰＳ測位結果が得られる状況ではｎＨｚ測位を採用して最終測位結果を決定する。これにより、前者の状況においては最終測位結果の精度低下が抑制されるとともに、後者の状況においては最終測位結果の精度が向上することとなる。
【００４７】
以上が本発明の実施形態である。本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば本実施形態のＧＰＳ測位頻度を所定の条件に応じて変更する構成は、地図データベースを保持しない簡易ナビゲーション装置であるＰＮＤ（Personal Navigation Device）や、携帯電話等のモバイル端末等にも採用することができる。
【００４８】
また、カーナビゲーション装置２００は、一台のＧＰＳレシーバで１Ｈｚ測位とｎＨｚ測位を切り替えるように構成されてもよい。この場合、ＧＰＳレシーバは、ＣＰＵ１０８を介してＤＲ測位結果を受け取り、Ｓ１の判定処理を行う。また、同じくＣＰＵ１０８を介して、該受け取ったＤＲ測位結果とＨＤＤ１１４の地図データベースとの比較を行い、Ｓ２の判定処理を行う。そして、それらの判定結果に応じて１Ｈｚ測位、ｎＨｚ測位の何れかを行い、その結果得られたＧＰＳ測位結果をＣＰＵ１０８に出力する。
【００４９】
また、カーナビゲーション装置２００は、１Ｈｚ、ｎＨｚ測位の２種類の測位頻度に設定可能であるが、別の実施の形態では、より多くのパターンの測位頻度が設定できるように構成されてもよい。
【００５０】
また、図３のＳ１の処理においてＤＲ測位結果、又は前回の最終測位結果を参照して車両の走行速度を判定しているが、代替的に、前回のＧＰＳ測位結果を参照して車両の走行速度を判定するようにしてもよい。この場合、ＧＰＳ速度測定結果が異常値であるときにそれを検出する手段を備えるよう構成することが望ましい。走行速度の判定処理に異常値を用いないようにすることにより、走行速度を高精度に判定することが可能となるからである。異常検出には、例えば加速度異常検出（車両の性能上、不可能な加速度が測定されたら異常を検出する）や、速度異常検出（車両の性能上、不可能な速度が測定されたら異常を検出する）等がある。また、他の速度計との比較により異常を検出するようにしてもよい（例えば車速パルスの結果と乖離がある場合に異常を検出する）。
【００５１】
また、都市部におけるマルチパスの発生は、ＧＰＳレシーバ１００に到達するＧＰＳ信号を発信するＧＰＳ衛星、ＧＰＳ信号を反射する建造物等、および車両の位置関係によって決まる。従って、車両が高速で走行する場合、マルチパスの影響が少ないこともあり得る。このため、ＣＰＵ１０８は、車両が都市部を走行中であるとき、その走行速度が（Ｓ１の閾値よりも高い）所定の閾値以上である場合に限り、ｎＨｚ測位を採用して最終測位結果を決定するよう動作してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態のカーナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態のＧＰＳレシーバの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態で実行されるＧＰＳ測位結果選択処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１ ダウンコンバータ部
２ 受信信号処理部
３ 測位演算制御部
１００、１００’ ＧＰＳレシーバ
１０２ ジャイロセンサ
１０４ 車速センサ
１０８ ＣＰＵ
２００ ナビゲーション装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ（Global Positioning System）信号を用いて少なくとも２種類の周期でＧＰＳ測位を行うことができるように構成されたＧＰＳ測位手段と、
所定の条件に基づいて前記ＧＰＳ測位の精度が低いか否かを判定するＧＰＳ測位精度判定手段と、
前記ＧＰＳ測位の精度が低いと判定された場合には、前記ＧＰＳ測位手段が第１の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算し、前記ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定された場合には、前記ＧＰＳ測位手段が前記第１の周期よりも短い前記第２の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算する最終測位結果計算手段と
を備えたことを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記測位装置の移動速度を検知する移動速度検知手段を更に備え、
前記ＧＰＳ測位精度判定手段は、前記検知された移動速度が第１の閾値を下回るとき、前記第２の周期によるＧＰＳ測位の精度が低いと判定することを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記測位装置が所定のエリアに位置するか否かを判定するエリア判定手段を更に備え、
前記ＧＰＳ測位精度判定手段は、前記所定のエリアに位置すると判定されたときに、前記ＧＰＳ測位の精度が低いと判定することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の測位装置。
【請求項４】
前記所定のエリアがＧＰＳ測位精度の低いエリアであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の測位装置。
【請求項５】
前記ＧＰＳ測位精度の低いエリアがマルチパス波の多いエリアであることを特徴とする請求項４に記載の測位装置。
【請求項６】
前記マルチパス波の多いエリアが都市部であることを特徴とする請求項５に記載の測位装置。
【請求項７】
前記ＧＰＳ測位精度判定手段は、前記測位装置が前記所定のエリアに位置すると判定された場合であっても、前記検知された移動速度が第２の閾値を上回るときには前記ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定することを特徴とする請求項３から請求項６の何れかに記載の測位装置。
【請求項８】
前記ＧＰＳ測位手段は、それぞれ異なる周期でＧＰＳ測位を行う少なくとも２台のＧＰＳレシーバからなり、
前記最終測位結果計算手段は、前記ＧＰＳ測位精度判定手段の判定結果に基づいて１台の前記ＧＰＳレシーバを選択し、前記選択されたＧＰＳレシーバのＧＰＳ測位の結果に基づいて最終的な測位結果を計算することを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の測位装置。
【請求項９】
前記ＧＰＳ測位手段は、ＧＰＳ測位の周期を変更可能に構成された単一のＧＰＳレシーバであり、前記ＧＰＳ測位の精度が低いと判定された場合には前記第１の周期でＧＰＳ測位を行い、前記ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定された場合には前記第２の周期でＧＰＳ測位を行うことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の測位装置。
【請求項１０】
ＤＲ（dead reckoning）センサと、
前記ＤＲセンサの出力に基づいてＤＲ測位を行うＤＲ測位手段と
を更に備え、
前記最終測位結果計算手段は、前記ＧＰＳ測位および前記ＤＲ測位の結果に基づいて最終的な測位結果を計算することを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の測位装置。
【請求項１】
ＧＰＳ（Global Positioning System）信号を用いて少なくとも２種類の周期でＧＰＳ測位を行うことができるように構成されたＧＰＳ測位手段と、
所定の条件に基づいて前記ＧＰＳ測位の精度が低いか否かを判定するＧＰＳ測位精度判定手段と、
前記ＧＰＳ測位の精度が低いと判定された場合には、前記ＧＰＳ測位手段が第１の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算し、前記ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定された場合には、前記ＧＰＳ測位手段が前記第１の周期よりも短い前記第２の周期でＧＰＳ測位した結果に基づいて最終的な測位結果を計算する最終測位結果計算手段と
を備えたことを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記測位装置の移動速度を検知する移動速度検知手段を更に備え、
前記ＧＰＳ測位精度判定手段は、前記検知された移動速度が第１の閾値を下回るとき、前記第２の周期によるＧＰＳ測位の精度が低いと判定することを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記測位装置が所定のエリアに位置するか否かを判定するエリア判定手段を更に備え、
前記ＧＰＳ測位精度判定手段は、前記所定のエリアに位置すると判定されたときに、前記ＧＰＳ測位の精度が低いと判定することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の測位装置。
【請求項４】
前記所定のエリアがＧＰＳ測位精度の低いエリアであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の測位装置。
【請求項５】
前記ＧＰＳ測位精度の低いエリアがマルチパス波の多いエリアであることを特徴とする請求項４に記載の測位装置。
【請求項６】
前記マルチパス波の多いエリアが都市部であることを特徴とする請求項５に記載の測位装置。
【請求項７】
前記ＧＰＳ測位精度判定手段は、前記測位装置が前記所定のエリアに位置すると判定された場合であっても、前記検知された移動速度が第２の閾値を上回るときには前記ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定することを特徴とする請求項３から請求項６の何れかに記載の測位装置。
【請求項８】
前記ＧＰＳ測位手段は、それぞれ異なる周期でＧＰＳ測位を行う少なくとも２台のＧＰＳレシーバからなり、
前記最終測位結果計算手段は、前記ＧＰＳ測位精度判定手段の判定結果に基づいて１台の前記ＧＰＳレシーバを選択し、前記選択されたＧＰＳレシーバのＧＰＳ測位の結果に基づいて最終的な測位結果を計算することを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の測位装置。
【請求項９】
前記ＧＰＳ測位手段は、ＧＰＳ測位の周期を変更可能に構成された単一のＧＰＳレシーバであり、前記ＧＰＳ測位の精度が低いと判定された場合には前記第１の周期でＧＰＳ測位を行い、前記ＧＰＳ測位の精度が低くないと判定された場合には前記第２の周期でＧＰＳ測位を行うことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の測位装置。
【請求項１０】
ＤＲ（dead reckoning）センサと、
前記ＤＲセンサの出力に基づいてＤＲ測位を行うＤＲ測位手段と
を更に備え、
前記最終測位結果計算手段は、前記ＧＰＳ測位および前記ＤＲ測位の結果に基づいて最終的な測位結果を計算することを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の測位装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１３３７０２（Ｐ２００９−１３３７０２Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０９６５３（Ｐ２００７−３０９６５３）
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
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