移動体用測位装置
【課題】測位のランダム性に起因した測位結果のばらつきを抑えつつ、移動体の主たる移動方向における時間遅れを適切に防止すること。
【解決手段】本発明による移動体用測位装置は、衛星信号受信手段と、衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、前記衛星信号の受信結果に基づいて導出される前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの向きを基準方向として、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルを補正する補正手段と、前記補正手段により補正された移動ベクトルと、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルとを用いて、前記移動体の位置及び／又は速度を測位する測位手段とを備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明による移動体用測位装置は、衛星信号受信手段と、衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、前記衛星信号の受信結果に基づいて導出される前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの向きを基準方向として、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルを補正する補正手段と、前記補正手段により補正された移動ベクトルと、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルとを用いて、前記移動体の位置及び／又は速度を測位する測位手段とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の位置等を測位する移動体測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、移動体の絶対位置を測位するためのＧＰＳ信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信した前記ＧＰＳ信号に基づいて前記移動体の測位情報を算出して前記移動体の現在位置を認識する認識手段とを備えたナビゲーション装置において、前記受信手段によって受信した前記測位情報に基づいて前記移動体の垂直方向速度を算出する垂直方向速度算出手段と、前記垂直方向速度算出手段によって算出された前記垂直方向速度を積算することによって前記移動体の垂直方向の移動量を算出する垂直方向移動量算出手段と、前記移動体の水平方向の移動量を算出する水平方向移動量算出手段と、複数の走行路が立体的に重なっている複層路の形状情報を有する地図データを取得する地図データ取得手段とを有し、前記移動体の前記水平方向の移動量および前記垂直方向の移動量に基づいて前記地図データにおける前記移動体の走行路を判定する判定手段とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２０６９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＧＰＳのような衛星システムを利用した移動体(典型的には、車両)の位置等の測位では、測位のランダム性に起因して、移動体の移動中の測位結果がばらつき、移動体の動きとして不自然な軌跡となる。このため、この種の測位では、一般的に、フィルタ等を用いた時間軸方向の平滑化処理を行うことで、測位結果のばらつきを抑えることが行われている。しかしながら、フィルタ等による平滑化処理を行うと、測位結果が滑らかになるものの、その反面として、時間遅れが大きくなり、移動体の主たる移動方向（例えば、移動体が車両の場合には、車両の前後方向、即ち車両の進行方向）における測位誤差が大きくなる虞がある。
【０００４】
そこで、本発明は、測位のランダム性に起因した測位結果のばらつきを抑えつつ、移動体の主たる移動方向における時間遅れを適切に防止することができる移動体用測位装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、第１の発明は、移動体に搭載され、該移動体の位置及び／又は速度を測位する移動体用測位装置において、
衛星から放送される衛星信号を受信する受信手段と、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記衛星信号の受信結果に基づいて導出される前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの向きを基準方向として、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された移動ベクトルと、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルとを用いて、前記移動体の位置及び／又は速度を測位する測位手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係る移動体用測位装置において、
前記速度ベクトル算出手段は、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体のフィルタ処理前速度ベクトルを算出するフィルタ処理前速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出されたフィルタ処理前速度ベクトルを時間軸方向にフィルタリングして前記速度ベクトルを算出するフィルタリング手段とを備え、
前記測位手段は、
前記速度ベクトル算出手段により算出された前記フィルタ処理前速度ベクトルと前記フィルタリング手段により算出された前記速度ベクトルの単位ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて内積速度ベクトルを算出する内積手段を備え、前記内積手段により算出された内積速度ベクトルと、前記補正手段により補正された移動ベクトルとに基づいて、前記移動体の位置及び／又は速度を測位することを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第１又は２の発明に係る移動体用測位装置において、
前記補正手段は、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの単位ベクトルと、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて得られる速度ベクトルを、前記補正された移動ベクトルとして導出することを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係る移動体用測位装置において、
前記移動ベクトル算出手段は、前記衛星信号の擬似雑音符号に基づいて導出される衛星と前記移動体の間の擬似距離に基づいて、前記移動体の位置を導出する移動体位置手段を備え、所定周期で前記移動体位置手段により導出される前記移動体の位置と、前記所定周期以前の周期で前記測位手段により測位された前記移動体の位置との間の変化に基づいて、前記移動ベクトルを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、測位のランダム性に起因した測位結果のばらつきを抑えつつ、移動体の主たる移動方向における時間遅れを適切に防止することができる移動体用測位装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１１】
図１は、本発明に係る移動体位置測位装置が適用されるＧＰＳ（Global Positioning System）の全体的な構成を示すシステム構成図である。図１に示すように、ＧＰＳは、地球周りを周回するＧＰＳ衛星１０と、地球上に位置し地球上を移動しうる車両９０とから構成される。尚、車両９０は、あくまで移動体の一例であり、その他の移動体としては、自動二輪車、鉄道、船舶、航空機、ホークリフト、ロボットや、人の移動に伴い移動する携帯電話等の情報端末等がありうる。
【００１２】
ＧＰＳ衛星１０は、航法メッセージ（衛星信号）を地球に向けて常時放送する。航法メッセージには、対応するＧＰＳ衛星１０に関する衛星軌道情報（エフェメリスやアルマナク）、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、Ｃ／Ａコードにより拡散されＬ１波（周波数：1575.42ＭＨz）に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。尚、Ｌ１波は、Ｃ／Ａコードで変調されたＳｉｎ波とＰコード（Precision Code）で変調されたＣｏｓ波の合成波であり、直交変調されている。Ｃ／Ａコード及びＰコードは、擬似雑音（Pseudo Noise）符号であり、−１と１が不規則に周期的に並ぶ符号列である。
【００１３】
尚、現在、３１個のＧＰＳ衛星１０が高度約２０，０００ｋｍの上空で地球を一周しており、各４個のＧＰＳ衛星１０が５５度ずつ傾いた６つの地球周回軌道面に均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも５個以上のＧＰＳ衛星１０が観測可能である。
【００１４】
車両９０には、移動体位置測位装置としてのＧＰＳ受信機２０が搭載される。
【００１５】
図２は、ＧＰＳ受信機２０の内部構成の一例を示す。以下では、説明の複雑化を避けるため、ある１つのＧＰＳ衛星１０１からの衛星信号に関する信号処理（１チャンネルの信号処理）を代表して説明する。以下で説明する信号処理は、観測周期毎(例えば１ｍｓ)に、観測可能な各ＧＰＳ衛星１０１，１０２，１０３等からの衛星信号に対して並列的（同時）に実行される。
【００１６】
ＧＰＳ受信機２０は、ＧＰＳアンテナ２１、高周波回路２２、Ａ／Ｄ(analog-to-digital)変換回路２４、ＤＬＬ（Delay-Locked Loop）１１０、ＰＬＬ（Phase-Locked Loop）１２０、衛星位置算出部１２４、及び、測位部５０を含む。ＤＬＬ１１０は、相互相関演算部１１１，１１２、位相進め部１１３、位相遅れ部１１４、位相ずれ計算部１１５、位相補正量計算部１１６、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７、及び、擬似距離算出部１１８を含む。
【００１７】
ＧＰＳアンテナ２１は、ＧＰＳ衛星１０１から発信されている衛生信号を受信し、受信した衛星信号を電圧信号（本例では、周波数１．５ＧＨｚ）に変換する。１．５ＧＨｚの電圧信号をＲＦ(radio frequency)信号と称する。
【００１８】
高周波回路２２は、ＧＰＳアンテナ２１を介して供給される微弱なＲＦ信号を後段でＡ／Ｄ変換できるレベルまで増幅すると共に、ＲＦ信号の周波数を信号処理できる中間周波数（典型的には、１ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）に変換する。尚、このようにＲＦ信号をダウンコンバートして得られる信号を、ＩＦ（Intermediate frequency）信号と称する。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換回路２４は、高周波回路２２から供給されるＩＦ信号（アナログ信号）を、デジタル信号処理ができるようにデジタルＩＦ信号に変換する。デジタルＩＦ信号は、ＤＬＬ１１０及びＰＬＬ１２０等に供給される。
【００２０】
ＤＬＬ１１０のレプリカＣ／Ａコード生成部１１７では、レプリカＣ／Ａコードが生成される。レプリカＣ／Ａコードとは、ＧＰＳ衛星１０１からの衛星信号に乗せられるＣ／Ａコードに対して、＋１、−１の並びが同一のコードである。
【００２１】
相互相関演算部１１１には、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードが、位相進め部１１３を介して入力される。即ち、相互相関演算部１１１には、Ｅａｒｌｙレプリカ符号が入力される。位相進め部１１３では、レプリカＣ／Ａコードが所定の位相だけ進められる。位相進め部１１３で進められる位相進み量をθ１とする。
【００２２】
相互相関演算部１１１には、また、デジタルＩＦ信号が、図示しないミキサにより、ＰＬＬ１２０で生成されるレプリカキャリアが乗算されてから入力される。
【００２３】
相互相関演算部１１１では、入力されるデジタルＩＦ信号と、位相進み量θ１のＥａｒｌｙレプリカ符号を用いて、相関値（Ｅａｒｌｙ相関値ＥＣＡ）が演算される。Ｅａｒｌｙ相関値ＥＣＡは、例えば以下の式で演算される。
Ｅａｒｌｙ相関値ＥＣＡ＝Σ｛（デジタルＩＦ）×（Ｅａｒｌｙレプリカ符号）｝
相互相関演算部１１２には、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードが、位相遅れ部１１４を介して入力される。即ち、相互相関演算部１１２には、Ｌａｔｅレプリカ符号が入力される。位相遅れ部１１４では、レプリカＣ／Ａコードが所定の位相だけ遅らされる。位相遅れ部１１４で遅らされる位相遅れ量は、位相進み量θ１と大きさ同一で符号が異なる。
【００２４】
相互相関演算部１１２には、また、デジタルＩＦ信号が、図示しないミキサにより、ＰＬＬ１２０で生成されるレプリカキャリアが乗算されてから入力される。
【００２５】
相互相関演算部１１２では、入力されるデジタルＩＦ信号と、位相遅れ量−θ１のＬａｔｅレプリカ符号を用いて、相関値（Ｌａｔｅ相関値ＬＣＡ）が演算される。Ｌａｔｅ相関値ＬＣＡは、例えば以下の式で演算される。
Ｌａｔｅ相関値ＬＣＡ１＝Σ｛（デジタルＩＦ）×（Ｌａｔｅレプリカ符号）｝
このようにして、相互相関演算部１１１、１１２では、コリレータ間隔ｄ１（“スペーシング”とも称される）を２θ１とした相関値演算が実行される。相互相関演算部１１１、１１２にてそれぞれ演算されたＥａｒｌｙ相関値ＥＣＡ及びＬａｔｅ相関値ＬＣＡは、位相ずれ計算部１１５に入力される。
【００２６】
位相ずれ計算部１１５では、デジタルＩＦ信号と、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードとの間に、どの程度位相のずれがあるかが算出される。即ち、位相ずれ計算部１１５では、受信したＣ／Ａコードに対するレプリカＣ／Ａコードの位相ずれ量Δφが算出（推定）される。レプリカＣ／Ａコードの位相ずれ量Δφは、例えば以下の式で演算される。
（位相ずれ量Δφ）＝（ＥＣＡ−ＬＣＡ）／２（ＥＣＡ＋ＬＣＡ）
このようにして算出された位相ずれ量Δφは、位相補正量計算部１１６に入力される。
【００２７】
位相補正量計算部１１６では、位相ずれ量Δφを無くすべく、適切な位相補正量が算出される。適切な位相補正量が、例えば以下の演算式に従って、算出される。
（位相補正量）＝（Ｐゲイン）×（位相ずれ量Δφ）＋（Ｉゲイン）×Σ（位相ずれ量Δφ）
この式は、ＰＩ制御を利用したフィードバック制御を表す式であり、Ｐゲイン及びＩゲインは、それぞれバラツキと応答性の兼ね合いから実験的に決定される。このようにして算出された位相補正量は、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７に入力される。
【００２８】
レプリカＣ／Ａコード生成部１１７では、生成されるレプリカＣ／Ａコードの位相が、位相補正量計算部１１６により算出された位相補正量だけ補正される。即ち、レプリカＣ／Ａコードの追尾点が補正される。かくして生成されたレプリカＣ／Ａコードは、上述の如く位相進め部１１３及び位相遅れ部１１４を介して相互相関演算部１１１、１１２に入力されると共に、擬似距離算出部１１８に入力される。尚、相互相関演算部１１１、１１２では、このようにして生成されたレプリカＣ／Ａコードは、次回の観測周期で入力されるＩＦデジタル信号に対する相関値演算に用いられることになる。
【００２９】
擬似距離算出部１１８では、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードの位相情報に基づいて、擬似距離ρ１が、例えば以下の式により演算される。尚、符号の意味として、下付き文字「１」は、ＧＰＳ衛星１０１に係るＣ／Ａコードに基づいて算出された擬似距離ρであることを示す。
ρ１＝Ｎ１×３００
ここで、Ｎ１は、ＧＰＳ衛星１０１と車両９０との間のＣ／Ａコードのビット数に相当し、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードの位相及び受信機１内部の受信機時計に基づいて算出される。尚、数値３００は、Ｃ／Ａコードが、１ビットの長さが１μｓであり、１ビットに相当する長さが約３００ｍ（１μｓ×光速）であることに由来する。このようにして算出された擬似距離ρ１を表す信号は、ＤＬＬ１１０から測位部５０に入力される。
【００３０】
ＰＬＬ１２０では、内部で発生させたキャリアレプリカ信号を用いて、ドップラシフトした受信搬送波（受信キャリア）のドップラ周波数Δｆ１が測定される。即ち、ＰＬＬ１２０では、レプリカキャリアの周波数ｆｒと既知の搬送波周波数ｆＬ１（1575.42ＭＨz）に基づいて、ドップラ周波数Δｆ１（＝ｆｒ−ｆＬ１）が測定される。尚、ＰＬＬ１２０に入力されるデジタルＩＦ信号は、図示しないミキサにより、ＤＬＬ１１０から供給されるレプリカＣ／Ａコードが乗算されたものである。ＰＬＬ１２０からのドップラ周波数Δｆ１を表す信号は、測位部５０に入力される。
【００３１】
衛星位置算出部１２４は、航法メッセージの衛星軌道情報に基づいて、ＧＰＳ衛星１０１の、ワールド座標系（図９参照）での現在位置Ｓ１＝（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）及び移動速度Ｖ１＝（Ｖｘ１、Ｖｙ１、Ｖｚ１）を計算する。衛星移動速度ベクトルＶ１＝（Ｖｘ１、Ｖｙ１、Ｖｚ１）は、算出した衛星位置Ｓ１の今回値と前回値の差分を、演算周期の時間幅で除算することにより演算されてよい。このようにして衛星位置算出部１２４にて導出される衛星位置Ｓ１及び衛星移動速度ベクトルＶ１は、測位部５０に入力される。
【００３２】
次に、図３以降の図面を参照して、本実施例の測位部５０の詳細について説明する。
【００３３】
図３は、本実施例の測位部５０により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。
【００３４】
ステップ２００では、今回周期（ｉ）に対応する周期で取得されたＣ／Ａコードの観測データに基づいて、今回周期（ｉ）の車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））の測位計算が実行される。測位計算は、例えば、以下の関係式に基づいて実行されてもよい。
【００３５】
【数１】
ここで、下付き文字「ｋ」は、ＧＰＳ衛星１０ｋに係る値を示す(以下も同様)。ここでは、ρｋは、ＧＰＳ衛星１０ｋに係る擬似距離を表し、ＤＬＬ１１０から出力される値が用いられる。（Ｘｋ（ｉ），Ｙｋ（ｉ），Ｚｋ（ｉ））は、同ＧＰＳ衛星１０ｋに係る衛星位置を表し、衛星位置算出部１２４から出力される値が用いられる。また、（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））は、今回周期（ｉ）の車両９０の位置を表し、未知数である。また、ｃ・ΔＴは、ＧＰＳ受信機２０における時計誤差を表し、未知数である。この場合、例えば現在観測可能なＧＰＳ衛星１０ｋの数が４つである場合には、数１の式が４つ立つので、最小二乗法等を用いて時計誤差ｃ・ΔＴを除去した測位が実現される。
【００３６】
ステップ２０２では、後述のステップ２１２にて前回周期で測位された車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ−１），Ｙｕ（ｉ−１），Ｚｕ（ｉ−１））と、上記ステップ２００で今回周期に得られる車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））との差分ベクトルが算出される。即ち、差分ベクトル＝（Ｘ’ｕ（ｉ）−Ｘｕ（ｉ−１），Ｙ’ｕ（ｉ）−Ｙｕ（ｉ−１），Ｚ’ｕ（ｉ）−Ｚｕ（ｉ−１））が算出される。この差分ベクトルは、今回周期と前回周期の間の車両９０の移動ベクトルを表す。
【００３７】
ステップ２０４では、ドップラ周波数Δｆｋを用いて、前回周期（ｉ−１）における車両９０の速度ベクトルｖ＝（ｖｘ（ｉ−１），ｖｙ（ｉ−１），ｖｚ（ｉ−１））が測位される。車両９０の速度の測位は、例えば以下のような関係式に基づいて、最小二乗法等を用いて実行されてよい。尚、文字の上についた記号黒丸は、ドット（時間微分）を表し、例えばドップラレンジｄρｋは、ρｋドット（擬似距離ρｋの時間微分）である。
【００３８】
【数２】
尚、Ｉドット及びＴドットは、電離層誤差の変動量及び対流圏誤差の変動量を表すが、非常に小さいので、ここでは、白色ノイズεとして扱う。また、ｂドットは、時計誤差の微分値である。また、（Ｖｋ−ｖ）・ｌｋのＶｋ・ｌｋの部分は、前回周期（ｉ−１）における単位ベクトルｌｋ（ｉ−１）と衛星移動速度ベクトルＶｋ（ｉ−１）との内積であり、衛星移動速度ベクトルＶｋ（ｉ−１）は、上述の如く衛星位置算出部１２４にて航法メッセージの衛星軌道情報に基づいて算出され、単位ベクトルｌｋ（ｉ−１）は、前回周期（ｉ−１）において測位部５０により測位された車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ−１），Ｙｕ（ｉ−１），Ｚｕ（ｉ−１））、及び、前回周期（ｉ−１）において衛星位置算出部１２４により算出される衛星位置（Ｘｋ（ｉ−１），Ｙｋ（ｉ−１），Ｚｋ（ｉ−１））を用いて、以下のように、算出されてよい。
【００３９】
【数３】
また、ドップラレンジｄρｋ（ｉ−１）は、搬送波の波長λ（既知）と、前回周期（ｉ−１）で得られるＧＰＳ衛星１０ｋに関するドップラ周波数Δｆｋ（ｉ−１）を用いて、例えばｄρｋ（ｉ−１）＝λ・Δｆｋ（ｉ−１）により、算出される。
【００４０】
ステップ２０６では、上記のステップ２０４で算出される車両９０の速度ベクトルｖの平滑化処理が実行される。この平滑化処理は、時間軸上でフィルタリングを行うことにより実現される。例えば、平滑化された速度ベクトルｖ’(以下、「平滑化速度ベクトルｖ’」という)は、次のようにして算出されてもよい。
【００４１】
【数４】
ここで、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は、適切なフィルタ定数である。尚、平滑化処理は、他のフィルタが用いられてもよい。
【００４２】
ステップ２０８では、上記のステップ２０２で得られる差分ベクトルと、上記のステップ２０６で得られる平滑化速度ベクトルｖ’との内積を取ることにより、上記のステップ２０２で得られる差分ベクトルを補正する。即ち、上記のステップ２０６で得られる平滑化速度ベクトルｖ’の方向を基準方向として、上記のステップ２０２で得られる差分ベクトルを補正する。具体的には、次のようにして、補正された差分ベクトルＰ(以下、「補正差分ベクトルＰ」という)を算出する。
【００４３】
【数５】
ここで、ベクトルＰ０は、上記のステップ２０２で得られる差分ベクトルを表し、ベクトルｖ’は、平滑化速度ベクトルを表す。図４は、この補正差分ベクトルＰの幾何学的関係を示す。
【００４４】
ステップ２１０では、上記のステップ２０４で算出される車両９０の速度ベクトルｖと、上記のステップ２０６で得られる平滑化速度ベクトルｖ’との内積を取ることにより、車両９０の速度ベクトルｖを補正する。即ち、上記のステップ２０６で得られる平滑化速度ベクトルｖ’の方向を基準方向として、上記のステップ２０４で算出される車両９０の速度ベクトルｖを補正する。具体的には、次のようにして、補正された速度ベクトルｖ” (以下、「補正速度ベクトルｖ”」という)を算出する。
【００４５】
【数６】
図５は、この補正速度ベクトルｖ”の幾何学的関係を示す。
【００４６】
ステップ２１２では、上記のステップ２１０で算出される補正速度ベクトルｖ”により、上記のステップ２０８で算出される補正差分ベクトルＰを補正する。換言すると、上記のステップ２１０で算出される補正速度ベクトルｖ”と、上記のステップ２０８で算出される補正差分ベクトルＰとを用いて、今回周期の車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））の測位結果が導出される。例えば、今回周期の車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））を表す位置ベクトルｕ（ｉ）＝（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））は、次の通り算出されてもよい。
【００４７】
【数７】
ここで、Δｔは、測位演算周期であり、速度ベクトルｖの演算周期に対応する。尚、測位演算周期Δｔは、擬似距離ρｋの演算周期（観測周期）に一致してもよく、或いは、擬似距離ρｋの演算周期の所定の整数倍に対応してもよい。また、ｍ、ｎは、適切な重み付け係数であり、例えば双方共に１であってもよい。ｍ及びｎの双方が共に１の場合、補正速度ベクトルｖ”と補正差分ベクトルＰに基づく速度ベクトルとが平均化されることになる。尚、図６は、このステップ２１２の処理態様を図示する。尚、図６の例では、補正差分ベクトルＰの終点位置よりも手前の位置（内分位置）に、今回周期の車両９０の位置の測位結果が算出されている。
【００４８】
尚、このようにして得られる今回周期の車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））（即ち、位置ベクトルｕ（ｉ））は、今回周期の車両９０の位置の最終的な測位結果として、例えば図示しないナビゲーション装置に供給されてもよい。また、このようにして得られる今回周期の車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））は、次回周期で前回周期の値としてステップ２０２等で用いられることになる。
【００４９】
また、本ステップ２１２において、今回周期の車両９０の速度（ｖｘ（ｉ），ｖｙ（ｉ），ｖｚ（ｉ））が、上述の如く得られた今回周期の車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））と、今回周期の衛星位置（Ｘｋ（ｉ），Ｙｋ（ｉ），Ｚｋ（ｉ））及びドップラレンジｄρｋ（ｉ）を用いて、上記の数２の式から最小二乗法等を用いて測位されてもよい。
【００５０】
以上説明した本実施例による移動体用測位装置によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。
【００５１】
上述の如く、本実施例によれば、ドップラ周波数Δｆｋから得られる平滑化速度ベクトルｖ’の方向を基準方向として、Ｃ／Ａコードの観測データに基づく差分ベクトルが補正される（スムージングされる）ので、精度良く差分ベクトルを補正することができる。
【００５２】
より詳細には、Ｃ／Ａコードの観測データに基づく差分ベクトルの終点位置を今回周期の車両９０の位置の最終的な測位結果とする比較構成（即ち、上記ステップ２００で今回周期に得られる車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））を最終的な測位結果とする比較構成）では、ランダム的な誤差の影響を強く受け、測位結果に時間軸方向でばらつきが生ずる。尚、このランダム性は、車両９０の動き（進行方向や速度）とは無関係である。一方、例えば、今回周期に得られる車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））と、前回周期に得られる車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ−１），Ｙ’ｕ（ｉ−１），Ｚ’ｕ（ｉ−１））とを用いたスムージング（例えば擬似距離ρに対するスムージングを含むが、キャリアスムージングのようなキャリア情報やドップラ情報を併用したスムージングは含まない）により、車両９０の位置を導出する比較構成では、ばらつきが軽減されるが、車両９０の進行方向を考慮することなく全成分がスムージングされるので、特に車両９０の進行方向における測位結果に時間遅れが発生し、精度の良い測位結果が得られない。これに対して、本実施例によれば、Ｃ／Ａコードの観測データに基づく測位解（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））のうちの平滑化速度ベクトルｖ’の方向に直交する成分だけがスムージングされることになる。ここで、車両９０の動きとしては、横方向、即ち進行方向に直交する方向の変化は少ない（即ち、車両９０の動きとしては、進行方向の加速や減速に伴う進行方向の変化が大きい）。従って、車両９０の横方向については、スムージングを行ったとしても、遅れがさほど問題とならない（即ち、車両９０の横方向については、ばらつきの低減を優先させるべきである）。一方、平滑化速度ベクトルｖ’は、平滑化しているため、及び、前回周期の車両９０の位置の最終的な測位結果を用いているため等の理由により、図７に示すように、Ｃ／Ａコードの観測データに基づく差分ベクトルよりも車両９０の進行方向を精度良く表す。従って、本実施例によれば、車両９０の進行方向に直交する成分（横方向の成分）だけを精度良く抽出して時間軸方向でスムージングされることになるので、車両９０の進行方向における測位結果に時間遅れが発生せず、且つ、特に車両９０の進行方向に直交する成分にばらつきの少ない測位結果を得ることができる。
【００５３】
また、本実施例によれば、Ｃ／Ａコードの観測データに基づく測位解（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））のうちの車両９０の進行方向の成分が、ドップラ周波数Δｆに基づく補正速度ベクトルｖ”により補正されるので、測位結果の車両９０の進行方向の成分の精度が向上する。即ち、Ｃ／Ａコードに基づく補正差分ベクトルＰと、ドップラ周波数Δｆに基づく補正速度ベクトルｖ”とにより車両９０の位置を算出（測位）することで、測位結果の車両９０の進行方向の成分の精度が向上する。従って、本実施例によれば、車両９０の進行方向における測位結果に時間遅れを発生させること無く、測位結果の車両９０の進行方向の成分の精度を高めることができる。
【００５４】
尚、本実施例において、図３のステップ２１２にて、追加的に、車輪速センサ（図示せず）のような車速センサを用いて、測位結果の進行方向成分の補正を行うこととしてもよい。
【００５５】
図８は、本実施例の測位部５０により実行される主要処理のその他の一例を示すフローチャートである。図８において、上述の図３と同一であってよい処理については、図３と同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００５６】
ステップ２０５では、上記のステップ２０４で算出される車両９０の速度ベクトルｖと、上記のステップ２０２で得られる差分ベクトルとの差を評価して、異常判定が実行される。例えば、速度ベクトルｖの大きさと差分ベクトルの大きさの差が所定基準値を超えた場合、及び／又は、速度ベクトルｖの方向と差分ベクトルの方向のなす角度が所定基準角度を超えた場合に、速度ベクトルｖ及び／又は差分ベクトルの算出時に何らかの異常が発生したと判定してもよい。この場合、所定周期連続して、速度ベクトルｖの大きさと差分ベクトルの大きさの差が所定基準値を超えた場合、及び／又は、速度ベクトルｖの方向と差分ベクトルの方向のなす角度が所定基準角度を超えた場合に、異常が発生したと判定してもよい。異常が発生したと判定した場合には、ステップ２１６に進み、それ以外の場合には、ステップ２０６に進む。
【００５７】
ステップ２１４では、上記ステップ２００で得られる車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））、即ちＣ／Ａコードに基づく測位結果と、上記のステップ２１２で得られる車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））、即ち最終的な測位結果との差を評価して、異常判定が実行される。例えば、これらの差を表すベクトル（Ｘ’ｕ（ｉ）−Ｘｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ）−Ｙｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ）−Ｚｕ（ｉ））の大きさが所定基準値を超えた場合に、何らかの異常が発生したと判定してもよい。この場合、同様に、所定周期連続して、ベクトル（Ｘ’ｕ（ｉ）−Ｘｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ）−Ｙｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ）−Ｚｕ（ｉ））の大きさが所定基準値を超えた場合に、何らかの異常が発生したと判定してもよい。異常が発生したと判定した場合には、ステップ２１６に進む。それ以外の場合には、今回周期の処理は終了する。この場合、最終的な測位結果は、図示しないナビゲーション装置に供給されてもよい。
【００５８】
ステップ２１６では、異常時処理が実行される。異常時処理は、例えば、今回周期以前のデータを全てクリア（リセット）する処理であってよい。この場合、例えば上記のステップ２０２の処理やステップ２０６の処理等が実質的にリセットされることになる。或いは、異常時処理は、最終的な測位結果の図示しないナビゲーション装置への供給を一時的に中断する処理であってもよい。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００６０】
例えば、上述の実施例では、上記のステップ２０２で算出される差分ベクトルは、周期間の車両９０の移動ベクトルに対応するが、測位演算周期Δｔで差分ベクトルを除して速度ベクトルに変換して扱ってもよい。即ち、差分ベクトル（移動ベクトル）と速度ベクトルは物理的な意味からも等価である。
【００６１】
また、上述の説明において、車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））を含む各ベクトルについては、ワールド座標系(例えばＷＧＳ８４)で管理されているが、図９に示すようなローカル座標系や極座標系等が用いられてもよい。尚、ワールド座標系とは、図９に示すように、地球重心を原点として、赤道面内で互いに直交するＸ軸及びY軸、並びに、この両軸に直交するＺ軸により定義される。
【００６２】
また、上述の実施例では、３次元で各ベクトルを取り扱っているが、例えばＺ方向を無視した２次元ベクトルで取り扱ってもよい。
【００６３】
また、上述の実施例では、Ｃ／Ａコードを用いて擬似距離ρを導出しているが、擬似距離ρは、Ｌ２波のＰコードのような他の擬似雑音コードに基づいて計測されてもよい。尚、Ｐコードの場合、Ｗコードで暗号化されているので、Ｐコード同期を行う際に、クロス相関方式を利用したＤＬＬにより、Ｐコードを取り出すこととしてよい。Ｐコードに基づく擬似距離ρは、ＧＰＳ衛星１０１でＰコードが０ビット目であるとしてＰコードのＭＰビット目が車両９０にて受信されているかを計測することで、ρＰ＝ＭＰ×３０として求めることができる。
【００６４】
また、上述の実施例では、ＧＰＳに本発明が適用された例を示したが、本発明は、ＧＰＳ以下の衛星システム、例えばガリレオ等の他のGNSS(Global Navigation Satellite System)にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る移動体用測位装置が適用されるＧＰＳの全体的な構成を示すシステム構成図である。
【図２】ＧＰＳ受信機２０の内部構成の一例を示す図である。
【図３】本実施例の測位部５０により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】補正差分ベクトルＰの導出態様を示す図である。
【図５】補正速度ベクトルｖ”の導出態様を示す図である。
【図６】今回周期の車両９０の位置の測位態様を示す図である。
【図７】平滑化速度ベクトルｖ’と差分ベクトルＰのそれぞれの真値に対するばらつき態様を模式的に示す図である。
【図８】本実施例の測位部５０により実行される主要処理のその他の一例を示すフローチャートである。
【図９】ワールド座標系及びローカル座標系を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ ＧＰＳ衛星
２０ ＧＰＳ受信機
５０ 測位部
９０ 車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の位置等を測位する移動体測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、移動体の絶対位置を測位するためのＧＰＳ信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信した前記ＧＰＳ信号に基づいて前記移動体の測位情報を算出して前記移動体の現在位置を認識する認識手段とを備えたナビゲーション装置において、前記受信手段によって受信した前記測位情報に基づいて前記移動体の垂直方向速度を算出する垂直方向速度算出手段と、前記垂直方向速度算出手段によって算出された前記垂直方向速度を積算することによって前記移動体の垂直方向の移動量を算出する垂直方向移動量算出手段と、前記移動体の水平方向の移動量を算出する水平方向移動量算出手段と、複数の走行路が立体的に重なっている複層路の形状情報を有する地図データを取得する地図データ取得手段とを有し、前記移動体の前記水平方向の移動量および前記垂直方向の移動量に基づいて前記地図データにおける前記移動体の走行路を判定する判定手段とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２０６９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＧＰＳのような衛星システムを利用した移動体(典型的には、車両)の位置等の測位では、測位のランダム性に起因して、移動体の移動中の測位結果がばらつき、移動体の動きとして不自然な軌跡となる。このため、この種の測位では、一般的に、フィルタ等を用いた時間軸方向の平滑化処理を行うことで、測位結果のばらつきを抑えることが行われている。しかしながら、フィルタ等による平滑化処理を行うと、測位結果が滑らかになるものの、その反面として、時間遅れが大きくなり、移動体の主たる移動方向（例えば、移動体が車両の場合には、車両の前後方向、即ち車両の進行方向）における測位誤差が大きくなる虞がある。
【０００４】
そこで、本発明は、測位のランダム性に起因した測位結果のばらつきを抑えつつ、移動体の主たる移動方向における時間遅れを適切に防止することができる移動体用測位装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、第１の発明は、移動体に搭載され、該移動体の位置及び／又は速度を測位する移動体用測位装置において、
衛星から放送される衛星信号を受信する受信手段と、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記衛星信号の受信結果に基づいて導出される前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの向きを基準方向として、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された移動ベクトルと、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルとを用いて、前記移動体の位置及び／又は速度を測位する測位手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係る移動体用測位装置において、
前記速度ベクトル算出手段は、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体のフィルタ処理前速度ベクトルを算出するフィルタ処理前速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出されたフィルタ処理前速度ベクトルを時間軸方向にフィルタリングして前記速度ベクトルを算出するフィルタリング手段とを備え、
前記測位手段は、
前記速度ベクトル算出手段により算出された前記フィルタ処理前速度ベクトルと前記フィルタリング手段により算出された前記速度ベクトルの単位ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて内積速度ベクトルを算出する内積手段を備え、前記内積手段により算出された内積速度ベクトルと、前記補正手段により補正された移動ベクトルとに基づいて、前記移動体の位置及び／又は速度を測位することを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第１又は２の発明に係る移動体用測位装置において、
前記補正手段は、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの単位ベクトルと、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて得られる速度ベクトルを、前記補正された移動ベクトルとして導出することを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係る移動体用測位装置において、
前記移動ベクトル算出手段は、前記衛星信号の擬似雑音符号に基づいて導出される衛星と前記移動体の間の擬似距離に基づいて、前記移動体の位置を導出する移動体位置手段を備え、所定周期で前記移動体位置手段により導出される前記移動体の位置と、前記所定周期以前の周期で前記測位手段により測位された前記移動体の位置との間の変化に基づいて、前記移動ベクトルを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、測位のランダム性に起因した測位結果のばらつきを抑えつつ、移動体の主たる移動方向における時間遅れを適切に防止することができる移動体用測位装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１１】
図１は、本発明に係る移動体位置測位装置が適用されるＧＰＳ（Global Positioning System）の全体的な構成を示すシステム構成図である。図１に示すように、ＧＰＳは、地球周りを周回するＧＰＳ衛星１０と、地球上に位置し地球上を移動しうる車両９０とから構成される。尚、車両９０は、あくまで移動体の一例であり、その他の移動体としては、自動二輪車、鉄道、船舶、航空機、ホークリフト、ロボットや、人の移動に伴い移動する携帯電話等の情報端末等がありうる。
【００１２】
ＧＰＳ衛星１０は、航法メッセージ（衛星信号）を地球に向けて常時放送する。航法メッセージには、対応するＧＰＳ衛星１０に関する衛星軌道情報（エフェメリスやアルマナク）、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、Ｃ／Ａコードにより拡散されＬ１波（周波数：1575.42ＭＨz）に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。尚、Ｌ１波は、Ｃ／Ａコードで変調されたＳｉｎ波とＰコード（Precision Code）で変調されたＣｏｓ波の合成波であり、直交変調されている。Ｃ／Ａコード及びＰコードは、擬似雑音（Pseudo Noise）符号であり、−１と１が不規則に周期的に並ぶ符号列である。
【００１３】
尚、現在、３１個のＧＰＳ衛星１０が高度約２０，０００ｋｍの上空で地球を一周しており、各４個のＧＰＳ衛星１０が５５度ずつ傾いた６つの地球周回軌道面に均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも５個以上のＧＰＳ衛星１０が観測可能である。
【００１４】
車両９０には、移動体位置測位装置としてのＧＰＳ受信機２０が搭載される。
【００１５】
図２は、ＧＰＳ受信機２０の内部構成の一例を示す。以下では、説明の複雑化を避けるため、ある１つのＧＰＳ衛星１０１からの衛星信号に関する信号処理（１チャンネルの信号処理）を代表して説明する。以下で説明する信号処理は、観測周期毎(例えば１ｍｓ)に、観測可能な各ＧＰＳ衛星１０１，１０２，１０３等からの衛星信号に対して並列的（同時）に実行される。
【００１６】
ＧＰＳ受信機２０は、ＧＰＳアンテナ２１、高周波回路２２、Ａ／Ｄ(analog-to-digital)変換回路２４、ＤＬＬ（Delay-Locked Loop）１１０、ＰＬＬ（Phase-Locked Loop）１２０、衛星位置算出部１２４、及び、測位部５０を含む。ＤＬＬ１１０は、相互相関演算部１１１，１１２、位相進め部１１３、位相遅れ部１１４、位相ずれ計算部１１５、位相補正量計算部１１６、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７、及び、擬似距離算出部１１８を含む。
【００１７】
ＧＰＳアンテナ２１は、ＧＰＳ衛星１０１から発信されている衛生信号を受信し、受信した衛星信号を電圧信号（本例では、周波数１．５ＧＨｚ）に変換する。１．５ＧＨｚの電圧信号をＲＦ(radio frequency)信号と称する。
【００１８】
高周波回路２２は、ＧＰＳアンテナ２１を介して供給される微弱なＲＦ信号を後段でＡ／Ｄ変換できるレベルまで増幅すると共に、ＲＦ信号の周波数を信号処理できる中間周波数（典型的には、１ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）に変換する。尚、このようにＲＦ信号をダウンコンバートして得られる信号を、ＩＦ（Intermediate frequency）信号と称する。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換回路２４は、高周波回路２２から供給されるＩＦ信号（アナログ信号）を、デジタル信号処理ができるようにデジタルＩＦ信号に変換する。デジタルＩＦ信号は、ＤＬＬ１１０及びＰＬＬ１２０等に供給される。
【００２０】
ＤＬＬ１１０のレプリカＣ／Ａコード生成部１１７では、レプリカＣ／Ａコードが生成される。レプリカＣ／Ａコードとは、ＧＰＳ衛星１０１からの衛星信号に乗せられるＣ／Ａコードに対して、＋１、−１の並びが同一のコードである。
【００２１】
相互相関演算部１１１には、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードが、位相進め部１１３を介して入力される。即ち、相互相関演算部１１１には、Ｅａｒｌｙレプリカ符号が入力される。位相進め部１１３では、レプリカＣ／Ａコードが所定の位相だけ進められる。位相進め部１１３で進められる位相進み量をθ１とする。
【００２２】
相互相関演算部１１１には、また、デジタルＩＦ信号が、図示しないミキサにより、ＰＬＬ１２０で生成されるレプリカキャリアが乗算されてから入力される。
【００２３】
相互相関演算部１１１では、入力されるデジタルＩＦ信号と、位相進み量θ１のＥａｒｌｙレプリカ符号を用いて、相関値（Ｅａｒｌｙ相関値ＥＣＡ）が演算される。Ｅａｒｌｙ相関値ＥＣＡは、例えば以下の式で演算される。
Ｅａｒｌｙ相関値ＥＣＡ＝Σ｛（デジタルＩＦ）×（Ｅａｒｌｙレプリカ符号）｝
相互相関演算部１１２には、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードが、位相遅れ部１１４を介して入力される。即ち、相互相関演算部１１２には、Ｌａｔｅレプリカ符号が入力される。位相遅れ部１１４では、レプリカＣ／Ａコードが所定の位相だけ遅らされる。位相遅れ部１１４で遅らされる位相遅れ量は、位相進み量θ１と大きさ同一で符号が異なる。
【００２４】
相互相関演算部１１２には、また、デジタルＩＦ信号が、図示しないミキサにより、ＰＬＬ１２０で生成されるレプリカキャリアが乗算されてから入力される。
【００２５】
相互相関演算部１１２では、入力されるデジタルＩＦ信号と、位相遅れ量−θ１のＬａｔｅレプリカ符号を用いて、相関値（Ｌａｔｅ相関値ＬＣＡ）が演算される。Ｌａｔｅ相関値ＬＣＡは、例えば以下の式で演算される。
Ｌａｔｅ相関値ＬＣＡ１＝Σ｛（デジタルＩＦ）×（Ｌａｔｅレプリカ符号）｝
このようにして、相互相関演算部１１１、１１２では、コリレータ間隔ｄ１（“スペーシング”とも称される）を２θ１とした相関値演算が実行される。相互相関演算部１１１、１１２にてそれぞれ演算されたＥａｒｌｙ相関値ＥＣＡ及びＬａｔｅ相関値ＬＣＡは、位相ずれ計算部１１５に入力される。
【００２６】
位相ずれ計算部１１５では、デジタルＩＦ信号と、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードとの間に、どの程度位相のずれがあるかが算出される。即ち、位相ずれ計算部１１５では、受信したＣ／Ａコードに対するレプリカＣ／Ａコードの位相ずれ量Δφが算出（推定）される。レプリカＣ／Ａコードの位相ずれ量Δφは、例えば以下の式で演算される。
（位相ずれ量Δφ）＝（ＥＣＡ−ＬＣＡ）／２（ＥＣＡ＋ＬＣＡ）
このようにして算出された位相ずれ量Δφは、位相補正量計算部１１６に入力される。
【００２７】
位相補正量計算部１１６では、位相ずれ量Δφを無くすべく、適切な位相補正量が算出される。適切な位相補正量が、例えば以下の演算式に従って、算出される。
（位相補正量）＝（Ｐゲイン）×（位相ずれ量Δφ）＋（Ｉゲイン）×Σ（位相ずれ量Δφ）
この式は、ＰＩ制御を利用したフィードバック制御を表す式であり、Ｐゲイン及びＩゲインは、それぞれバラツキと応答性の兼ね合いから実験的に決定される。このようにして算出された位相補正量は、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７に入力される。
【００２８】
レプリカＣ／Ａコード生成部１１７では、生成されるレプリカＣ／Ａコードの位相が、位相補正量計算部１１６により算出された位相補正量だけ補正される。即ち、レプリカＣ／Ａコードの追尾点が補正される。かくして生成されたレプリカＣ／Ａコードは、上述の如く位相進め部１１３及び位相遅れ部１１４を介して相互相関演算部１１１、１１２に入力されると共に、擬似距離算出部１１８に入力される。尚、相互相関演算部１１１、１１２では、このようにして生成されたレプリカＣ／Ａコードは、次回の観測周期で入力されるＩＦデジタル信号に対する相関値演算に用いられることになる。
【００２９】
擬似距離算出部１１８では、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードの位相情報に基づいて、擬似距離ρ１が、例えば以下の式により演算される。尚、符号の意味として、下付き文字「１」は、ＧＰＳ衛星１０１に係るＣ／Ａコードに基づいて算出された擬似距離ρであることを示す。
ρ１＝Ｎ１×３００
ここで、Ｎ１は、ＧＰＳ衛星１０１と車両９０との間のＣ／Ａコードのビット数に相当し、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードの位相及び受信機１内部の受信機時計に基づいて算出される。尚、数値３００は、Ｃ／Ａコードが、１ビットの長さが１μｓであり、１ビットに相当する長さが約３００ｍ（１μｓ×光速）であることに由来する。このようにして算出された擬似距離ρ１を表す信号は、ＤＬＬ１１０から測位部５０に入力される。
【００３０】
ＰＬＬ１２０では、内部で発生させたキャリアレプリカ信号を用いて、ドップラシフトした受信搬送波（受信キャリア）のドップラ周波数Δｆ１が測定される。即ち、ＰＬＬ１２０では、レプリカキャリアの周波数ｆｒと既知の搬送波周波数ｆＬ１（1575.42ＭＨz）に基づいて、ドップラ周波数Δｆ１（＝ｆｒ−ｆＬ１）が測定される。尚、ＰＬＬ１２０に入力されるデジタルＩＦ信号は、図示しないミキサにより、ＤＬＬ１１０から供給されるレプリカＣ／Ａコードが乗算されたものである。ＰＬＬ１２０からのドップラ周波数Δｆ１を表す信号は、測位部５０に入力される。
【００３１】
衛星位置算出部１２４は、航法メッセージの衛星軌道情報に基づいて、ＧＰＳ衛星１０１の、ワールド座標系（図９参照）での現在位置Ｓ１＝（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）及び移動速度Ｖ１＝（Ｖｘ１、Ｖｙ１、Ｖｚ１）を計算する。衛星移動速度ベクトルＶ１＝（Ｖｘ１、Ｖｙ１、Ｖｚ１）は、算出した衛星位置Ｓ１の今回値と前回値の差分を、演算周期の時間幅で除算することにより演算されてよい。このようにして衛星位置算出部１２４にて導出される衛星位置Ｓ１及び衛星移動速度ベクトルＶ１は、測位部５０に入力される。
【００３２】
次に、図３以降の図面を参照して、本実施例の測位部５０の詳細について説明する。
【００３３】
図３は、本実施例の測位部５０により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。
【００３４】
ステップ２００では、今回周期（ｉ）に対応する周期で取得されたＣ／Ａコードの観測データに基づいて、今回周期（ｉ）の車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））の測位計算が実行される。測位計算は、例えば、以下の関係式に基づいて実行されてもよい。
【００３５】
【数１】
ここで、下付き文字「ｋ」は、ＧＰＳ衛星１０ｋに係る値を示す(以下も同様)。ここでは、ρｋは、ＧＰＳ衛星１０ｋに係る擬似距離を表し、ＤＬＬ１１０から出力される値が用いられる。（Ｘｋ（ｉ），Ｙｋ（ｉ），Ｚｋ（ｉ））は、同ＧＰＳ衛星１０ｋに係る衛星位置を表し、衛星位置算出部１２４から出力される値が用いられる。また、（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））は、今回周期（ｉ）の車両９０の位置を表し、未知数である。また、ｃ・ΔＴは、ＧＰＳ受信機２０における時計誤差を表し、未知数である。この場合、例えば現在観測可能なＧＰＳ衛星１０ｋの数が４つである場合には、数１の式が４つ立つので、最小二乗法等を用いて時計誤差ｃ・ΔＴを除去した測位が実現される。
【００３６】
ステップ２０２では、後述のステップ２１２にて前回周期で測位された車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ−１），Ｙｕ（ｉ−１），Ｚｕ（ｉ−１））と、上記ステップ２００で今回周期に得られる車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））との差分ベクトルが算出される。即ち、差分ベクトル＝（Ｘ’ｕ（ｉ）−Ｘｕ（ｉ−１），Ｙ’ｕ（ｉ）−Ｙｕ（ｉ−１），Ｚ’ｕ（ｉ）−Ｚｕ（ｉ−１））が算出される。この差分ベクトルは、今回周期と前回周期の間の車両９０の移動ベクトルを表す。
【００３７】
ステップ２０４では、ドップラ周波数Δｆｋを用いて、前回周期（ｉ−１）における車両９０の速度ベクトルｖ＝（ｖｘ（ｉ−１），ｖｙ（ｉ−１），ｖｚ（ｉ−１））が測位される。車両９０の速度の測位は、例えば以下のような関係式に基づいて、最小二乗法等を用いて実行されてよい。尚、文字の上についた記号黒丸は、ドット（時間微分）を表し、例えばドップラレンジｄρｋは、ρｋドット（擬似距離ρｋの時間微分）である。
【００３８】
【数２】
尚、Ｉドット及びＴドットは、電離層誤差の変動量及び対流圏誤差の変動量を表すが、非常に小さいので、ここでは、白色ノイズεとして扱う。また、ｂドットは、時計誤差の微分値である。また、（Ｖｋ−ｖ）・ｌｋのＶｋ・ｌｋの部分は、前回周期（ｉ−１）における単位ベクトルｌｋ（ｉ−１）と衛星移動速度ベクトルＶｋ（ｉ−１）との内積であり、衛星移動速度ベクトルＶｋ（ｉ−１）は、上述の如く衛星位置算出部１２４にて航法メッセージの衛星軌道情報に基づいて算出され、単位ベクトルｌｋ（ｉ−１）は、前回周期（ｉ−１）において測位部５０により測位された車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ−１），Ｙｕ（ｉ−１），Ｚｕ（ｉ−１））、及び、前回周期（ｉ−１）において衛星位置算出部１２４により算出される衛星位置（Ｘｋ（ｉ−１），Ｙｋ（ｉ−１），Ｚｋ（ｉ−１））を用いて、以下のように、算出されてよい。
【００３９】
【数３】
また、ドップラレンジｄρｋ（ｉ−１）は、搬送波の波長λ（既知）と、前回周期（ｉ−１）で得られるＧＰＳ衛星１０ｋに関するドップラ周波数Δｆｋ（ｉ−１）を用いて、例えばｄρｋ（ｉ−１）＝λ・Δｆｋ（ｉ−１）により、算出される。
【００４０】
ステップ２０６では、上記のステップ２０４で算出される車両９０の速度ベクトルｖの平滑化処理が実行される。この平滑化処理は、時間軸上でフィルタリングを行うことにより実現される。例えば、平滑化された速度ベクトルｖ’(以下、「平滑化速度ベクトルｖ’」という)は、次のようにして算出されてもよい。
【００４１】
【数４】
ここで、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は、適切なフィルタ定数である。尚、平滑化処理は、他のフィルタが用いられてもよい。
【００４２】
ステップ２０８では、上記のステップ２０２で得られる差分ベクトルと、上記のステップ２０６で得られる平滑化速度ベクトルｖ’との内積を取ることにより、上記のステップ２０２で得られる差分ベクトルを補正する。即ち、上記のステップ２０６で得られる平滑化速度ベクトルｖ’の方向を基準方向として、上記のステップ２０２で得られる差分ベクトルを補正する。具体的には、次のようにして、補正された差分ベクトルＰ(以下、「補正差分ベクトルＰ」という)を算出する。
【００４３】
【数５】
ここで、ベクトルＰ０は、上記のステップ２０２で得られる差分ベクトルを表し、ベクトルｖ’は、平滑化速度ベクトルを表す。図４は、この補正差分ベクトルＰの幾何学的関係を示す。
【００４４】
ステップ２１０では、上記のステップ２０４で算出される車両９０の速度ベクトルｖと、上記のステップ２０６で得られる平滑化速度ベクトルｖ’との内積を取ることにより、車両９０の速度ベクトルｖを補正する。即ち、上記のステップ２０６で得られる平滑化速度ベクトルｖ’の方向を基準方向として、上記のステップ２０４で算出される車両９０の速度ベクトルｖを補正する。具体的には、次のようにして、補正された速度ベクトルｖ” (以下、「補正速度ベクトルｖ”」という)を算出する。
【００４５】
【数６】
図５は、この補正速度ベクトルｖ”の幾何学的関係を示す。
【００４６】
ステップ２１２では、上記のステップ２１０で算出される補正速度ベクトルｖ”により、上記のステップ２０８で算出される補正差分ベクトルＰを補正する。換言すると、上記のステップ２１０で算出される補正速度ベクトルｖ”と、上記のステップ２０８で算出される補正差分ベクトルＰとを用いて、今回周期の車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））の測位結果が導出される。例えば、今回周期の車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））を表す位置ベクトルｕ（ｉ）＝（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））は、次の通り算出されてもよい。
【００４７】
【数７】
ここで、Δｔは、測位演算周期であり、速度ベクトルｖの演算周期に対応する。尚、測位演算周期Δｔは、擬似距離ρｋの演算周期（観測周期）に一致してもよく、或いは、擬似距離ρｋの演算周期の所定の整数倍に対応してもよい。また、ｍ、ｎは、適切な重み付け係数であり、例えば双方共に１であってもよい。ｍ及びｎの双方が共に１の場合、補正速度ベクトルｖ”と補正差分ベクトルＰに基づく速度ベクトルとが平均化されることになる。尚、図６は、このステップ２１２の処理態様を図示する。尚、図６の例では、補正差分ベクトルＰの終点位置よりも手前の位置（内分位置）に、今回周期の車両９０の位置の測位結果が算出されている。
【００４８】
尚、このようにして得られる今回周期の車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））（即ち、位置ベクトルｕ（ｉ））は、今回周期の車両９０の位置の最終的な測位結果として、例えば図示しないナビゲーション装置に供給されてもよい。また、このようにして得られる今回周期の車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））は、次回周期で前回周期の値としてステップ２０２等で用いられることになる。
【００４９】
また、本ステップ２１２において、今回周期の車両９０の速度（ｖｘ（ｉ），ｖｙ（ｉ），ｖｚ（ｉ））が、上述の如く得られた今回周期の車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））と、今回周期の衛星位置（Ｘｋ（ｉ），Ｙｋ（ｉ），Ｚｋ（ｉ））及びドップラレンジｄρｋ（ｉ）を用いて、上記の数２の式から最小二乗法等を用いて測位されてもよい。
【００５０】
以上説明した本実施例による移動体用測位装置によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。
【００５１】
上述の如く、本実施例によれば、ドップラ周波数Δｆｋから得られる平滑化速度ベクトルｖ’の方向を基準方向として、Ｃ／Ａコードの観測データに基づく差分ベクトルが補正される（スムージングされる）ので、精度良く差分ベクトルを補正することができる。
【００５２】
より詳細には、Ｃ／Ａコードの観測データに基づく差分ベクトルの終点位置を今回周期の車両９０の位置の最終的な測位結果とする比較構成（即ち、上記ステップ２００で今回周期に得られる車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））を最終的な測位結果とする比較構成）では、ランダム的な誤差の影響を強く受け、測位結果に時間軸方向でばらつきが生ずる。尚、このランダム性は、車両９０の動き（進行方向や速度）とは無関係である。一方、例えば、今回周期に得られる車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））と、前回周期に得られる車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ−１），Ｙ’ｕ（ｉ−１），Ｚ’ｕ（ｉ−１））とを用いたスムージング（例えば擬似距離ρに対するスムージングを含むが、キャリアスムージングのようなキャリア情報やドップラ情報を併用したスムージングは含まない）により、車両９０の位置を導出する比較構成では、ばらつきが軽減されるが、車両９０の進行方向を考慮することなく全成分がスムージングされるので、特に車両９０の進行方向における測位結果に時間遅れが発生し、精度の良い測位結果が得られない。これに対して、本実施例によれば、Ｃ／Ａコードの観測データに基づく測位解（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））のうちの平滑化速度ベクトルｖ’の方向に直交する成分だけがスムージングされることになる。ここで、車両９０の動きとしては、横方向、即ち進行方向に直交する方向の変化は少ない（即ち、車両９０の動きとしては、進行方向の加速や減速に伴う進行方向の変化が大きい）。従って、車両９０の横方向については、スムージングを行ったとしても、遅れがさほど問題とならない（即ち、車両９０の横方向については、ばらつきの低減を優先させるべきである）。一方、平滑化速度ベクトルｖ’は、平滑化しているため、及び、前回周期の車両９０の位置の最終的な測位結果を用いているため等の理由により、図７に示すように、Ｃ／Ａコードの観測データに基づく差分ベクトルよりも車両９０の進行方向を精度良く表す。従って、本実施例によれば、車両９０の進行方向に直交する成分（横方向の成分）だけを精度良く抽出して時間軸方向でスムージングされることになるので、車両９０の進行方向における測位結果に時間遅れが発生せず、且つ、特に車両９０の進行方向に直交する成分にばらつきの少ない測位結果を得ることができる。
【００５３】
また、本実施例によれば、Ｃ／Ａコードの観測データに基づく測位解（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））のうちの車両９０の進行方向の成分が、ドップラ周波数Δｆに基づく補正速度ベクトルｖ”により補正されるので、測位結果の車両９０の進行方向の成分の精度が向上する。即ち、Ｃ／Ａコードに基づく補正差分ベクトルＰと、ドップラ周波数Δｆに基づく補正速度ベクトルｖ”とにより車両９０の位置を算出（測位）することで、測位結果の車両９０の進行方向の成分の精度が向上する。従って、本実施例によれば、車両９０の進行方向における測位結果に時間遅れを発生させること無く、測位結果の車両９０の進行方向の成分の精度を高めることができる。
【００５４】
尚、本実施例において、図３のステップ２１２にて、追加的に、車輪速センサ（図示せず）のような車速センサを用いて、測位結果の進行方向成分の補正を行うこととしてもよい。
【００５５】
図８は、本実施例の測位部５０により実行される主要処理のその他の一例を示すフローチャートである。図８において、上述の図３と同一であってよい処理については、図３と同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００５６】
ステップ２０５では、上記のステップ２０４で算出される車両９０の速度ベクトルｖと、上記のステップ２０２で得られる差分ベクトルとの差を評価して、異常判定が実行される。例えば、速度ベクトルｖの大きさと差分ベクトルの大きさの差が所定基準値を超えた場合、及び／又は、速度ベクトルｖの方向と差分ベクトルの方向のなす角度が所定基準角度を超えた場合に、速度ベクトルｖ及び／又は差分ベクトルの算出時に何らかの異常が発生したと判定してもよい。この場合、所定周期連続して、速度ベクトルｖの大きさと差分ベクトルの大きさの差が所定基準値を超えた場合、及び／又は、速度ベクトルｖの方向と差分ベクトルの方向のなす角度が所定基準角度を超えた場合に、異常が発生したと判定してもよい。異常が発生したと判定した場合には、ステップ２１６に進み、それ以外の場合には、ステップ２０６に進む。
【００５７】
ステップ２１４では、上記ステップ２００で得られる車両９０の位置（Ｘ’ｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ））、即ちＣ／Ａコードに基づく測位結果と、上記のステップ２１２で得られる車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））、即ち最終的な測位結果との差を評価して、異常判定が実行される。例えば、これらの差を表すベクトル（Ｘ’ｕ（ｉ）−Ｘｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ）−Ｙｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ）−Ｚｕ（ｉ））の大きさが所定基準値を超えた場合に、何らかの異常が発生したと判定してもよい。この場合、同様に、所定周期連続して、ベクトル（Ｘ’ｕ（ｉ）−Ｘｕ（ｉ），Ｙ’ｕ（ｉ）−Ｙｕ（ｉ），Ｚ’ｕ（ｉ）−Ｚｕ（ｉ））の大きさが所定基準値を超えた場合に、何らかの異常が発生したと判定してもよい。異常が発生したと判定した場合には、ステップ２１６に進む。それ以外の場合には、今回周期の処理は終了する。この場合、最終的な測位結果は、図示しないナビゲーション装置に供給されてもよい。
【００５８】
ステップ２１６では、異常時処理が実行される。異常時処理は、例えば、今回周期以前のデータを全てクリア（リセット）する処理であってよい。この場合、例えば上記のステップ２０２の処理やステップ２０６の処理等が実質的にリセットされることになる。或いは、異常時処理は、最終的な測位結果の図示しないナビゲーション装置への供給を一時的に中断する処理であってもよい。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００６０】
例えば、上述の実施例では、上記のステップ２０２で算出される差分ベクトルは、周期間の車両９０の移動ベクトルに対応するが、測位演算周期Δｔで差分ベクトルを除して速度ベクトルに変換して扱ってもよい。即ち、差分ベクトル（移動ベクトル）と速度ベクトルは物理的な意味からも等価である。
【００６１】
また、上述の説明において、車両９０の位置（Ｘｕ（ｉ），Ｙｕ（ｉ），Ｚｕ（ｉ））を含む各ベクトルについては、ワールド座標系(例えばＷＧＳ８４)で管理されているが、図９に示すようなローカル座標系や極座標系等が用いられてもよい。尚、ワールド座標系とは、図９に示すように、地球重心を原点として、赤道面内で互いに直交するＸ軸及びY軸、並びに、この両軸に直交するＺ軸により定義される。
【００６２】
また、上述の実施例では、３次元で各ベクトルを取り扱っているが、例えばＺ方向を無視した２次元ベクトルで取り扱ってもよい。
【００６３】
また、上述の実施例では、Ｃ／Ａコードを用いて擬似距離ρを導出しているが、擬似距離ρは、Ｌ２波のＰコードのような他の擬似雑音コードに基づいて計測されてもよい。尚、Ｐコードの場合、Ｗコードで暗号化されているので、Ｐコード同期を行う際に、クロス相関方式を利用したＤＬＬにより、Ｐコードを取り出すこととしてよい。Ｐコードに基づく擬似距離ρは、ＧＰＳ衛星１０１でＰコードが０ビット目であるとしてＰコードのＭＰビット目が車両９０にて受信されているかを計測することで、ρＰ＝ＭＰ×３０として求めることができる。
【００６４】
また、上述の実施例では、ＧＰＳに本発明が適用された例を示したが、本発明は、ＧＰＳ以下の衛星システム、例えばガリレオ等の他のGNSS(Global Navigation Satellite System)にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る移動体用測位装置が適用されるＧＰＳの全体的な構成を示すシステム構成図である。
【図２】ＧＰＳ受信機２０の内部構成の一例を示す図である。
【図３】本実施例の測位部５０により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】補正差分ベクトルＰの導出態様を示す図である。
【図５】補正速度ベクトルｖ”の導出態様を示す図である。
【図６】今回周期の車両９０の位置の測位態様を示す図である。
【図７】平滑化速度ベクトルｖ’と差分ベクトルＰのそれぞれの真値に対するばらつき態様を模式的に示す図である。
【図８】本実施例の測位部５０により実行される主要処理のその他の一例を示すフローチャートである。
【図９】ワールド座標系及びローカル座標系を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ ＧＰＳ衛星
２０ ＧＰＳ受信機
５０ 測位部
９０ 車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、該移動体の位置及び／又は速度を測位する移動体用測位装置において、
衛星から放送される衛星信号を受信する受信手段と、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記衛星信号の受信結果に基づいて導出される前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの向きを基準方向として、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された移動ベクトルと、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルとを用いて、前記移動体の位置及び／又は速度を測位する測位手段とを備えることを特徴とする、移動体用測位装置。
【請求項２】
前記速度ベクトル算出手段は、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体の速度ベクトル（以下、前記速度ベクトルとの区別のため、フィルタ処理前速度ベクトルという）を算出するフィルタ処理前速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出されたフィルタ処理前速度ベクトルを時間軸方向にフィルタリングして前記速度ベクトルを算出するフィルタリング手段とを備え、
前記測位手段は、
前記速度ベクトル算出手段により算出された前記フィルタ処理前速度ベクトルと前記フィルタリング手段により算出された前記速度ベクトルの単位ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて速度ベクトル（以下、前記速度ベクトルとの区別のため、内積速度ベクトルという）を算出する内積手段を備え、前記内積手段により算出された内積速度ベクトルと、前記補正手段により補正された移動ベクトルとに基づいて、前記移動体の位置及び／又は速度を測位する、請求項１に記載の移動体用測位装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの単位ベクトルと、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて得られる速度ベクトルを、前記補正された移動ベクトルとして導出する、請求項１又は２に記載の移動体用測位装置。
【請求項４】
前記移動ベクトル算出手段は、前記衛星信号の擬似雑音符号に基づいて導出される衛星と前記移動体の間の擬似距離に基づいて、前記移動体の位置を導出する移動体位置手段を備え、所定周期で前記移動体位置手段により導出される前記移動体の位置と、前記所定周期以前の周期で前記測位手段により測位された前記移動体の位置との間の変化に基づいて、前記移動ベクトルを算出する、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の移動体用測位装置。
【請求項１】
移動体に搭載され、該移動体の位置及び／又は速度を測位する移動体用測位装置において、
衛星から放送される衛星信号を受信する受信手段と、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出手段と、
前記衛星信号の受信結果に基づいて導出される前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの向きを基準方向として、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された移動ベクトルと、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルとを用いて、前記移動体の位置及び／又は速度を測位する測位手段とを備えることを特徴とする、移動体用測位装置。
【請求項２】
前記速度ベクトル算出手段は、
前記衛星信号の搬送波のドップラシフトを用いて前記移動体の速度ベクトル（以下、前記速度ベクトルとの区別のため、フィルタ処理前速度ベクトルという）を算出するフィルタ処理前速度ベクトル算出手段と、
前記速度ベクトル算出手段により算出されたフィルタ処理前速度ベクトルを時間軸方向にフィルタリングして前記速度ベクトルを算出するフィルタリング手段とを備え、
前記測位手段は、
前記速度ベクトル算出手段により算出された前記フィルタ処理前速度ベクトルと前記フィルタリング手段により算出された前記速度ベクトルの単位ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて速度ベクトル（以下、前記速度ベクトルとの区別のため、内積速度ベクトルという）を算出する内積手段を備え、前記内積手段により算出された内積速度ベクトルと、前記補正手段により補正された移動ベクトルとに基づいて、前記移動体の位置及び／又は速度を測位する、請求項１に記載の移動体用測位装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記速度ベクトル算出手段により算出された速度ベクトルの単位ベクトルと、前記移動ベクトル算出手段により算出された移動ベクトルとの内積を取り、該内積を前記速度ベクトルの単位ベクトルに乗じて得られる速度ベクトルを、前記補正された移動ベクトルとして導出する、請求項１又は２に記載の移動体用測位装置。
【請求項４】
前記移動ベクトル算出手段は、前記衛星信号の擬似雑音符号に基づいて導出される衛星と前記移動体の間の擬似距離に基づいて、前記移動体の位置を導出する移動体位置手段を備え、所定周期で前記移動体位置手段により導出される前記移動体の位置と、前記所定周期以前の周期で前記測位手段により測位された前記移動体の位置との間の変化に基づいて、前記移動ベクトルを算出する、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の移動体用測位装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２５０４５（Ｐ２００９−２５０４５Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８６１４５（Ｐ２００７−１８６１４５）
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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