移動体間干渉測位装置及び方法
【課題】移動体間干渉測位の精度の向上。
【解決手段】本発明による移動体間干渉測位装置は、第１移動体で観測された位相積算値に関する観測データを取得する第１観測データ取得手段と、第２移動体で観測された位相積算値に関する観測データを取得する第２観測データ取得手段と、干渉測位に用いる衛星のペアを決定する衛星ペア決定手段と、前記衛星ペア決定手段により決定されたペアの衛星間で、前記第１観測データ取得手段で取得された観測データと、前記第２観測データ取得手段で取得された観測データの一重位相差若しくは二重位相差を取り、該一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データを用いて、干渉測位により前記第１移動体と前記第２移動体の間の相対位置関係を特定する干渉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間干渉測位装置は、第１移動体で観測された位相積算値に関する観測データを取得する第１観測データ取得手段と、第２移動体で観測された位相積算値に関する観測データを取得する第２観測データ取得手段と、干渉測位に用いる衛星のペアを決定する衛星ペア決定手段と、前記衛星ペア決定手段により決定されたペアの衛星間で、前記第１観測データ取得手段で取得された観測データと、前記第２観測データ取得手段で取得された観測データの一重位相差若しくは二重位相差を取り、該一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データを用いて、干渉測位により前記第１移動体と前記第２移動体の間の相対位置関係を特定する干渉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、移動体間の相対位置関係を特定する移動体間干渉測位装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、近接車両でのＧＰＳ電波伝搬時間のデータと自車でのＧＰＳ電波伝搬時間のデータとの差分を求めると共に、これにより求められた３個以上のＧＰＳ電波伝搬時間差分値と未知数となる相対位置との関係式を連立させて解くことによって自車を基準とした近接車両の相対位置を求める、ＧＰＳ電波伝搬時間差分による相対位置算出手段と、を備えたことを特徴とする車車間通信による相対位置算出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１４８６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の特許文献１に記載の技術では、測位にＧＰＳ電波伝搬時間の差分と、自車と衛星とを結んだ線分の相対座標系の各軸とのなす角度の方向余弦とを用いて表現する幾何的な関係式を設定し、当該関係式を連立させることで相対位置を求めている。しかしながら、かかる構成では、誤差の大きいＧＰＳ電波伝搬時間のみを観測データとして利用する点や、自車と衛星とを結んだ線分の相対座標系の各軸とのなす角度の方向余弦を正確に求めることができない点等に起因して、測位精度の観点で問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、測位精度の高い移動体間干渉測位装置及び方法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、移動体間干渉測位装置に関し、第１移動体で観測される観測データであって、衛星電波の搬送波の位相積算値に関する観測データを取得する第１観測データ取得手段と、
第２移動体で観測される観測データであって、衛星電波の搬送波の位相積算値に関する観測データを取得する第２観測データ取得手段と、
干渉測位に用いる衛星のペアを決定する衛星ペア決定手段と、
前記衛星ペア決定手段により決定されたペアの衛星間で、前記第１観測データ取得手段で取得された観測データと、前記第２観測データ取得手段で取得された観測データの一重位相差若しくは二重位相差を取り、該一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データを用いて、干渉測位により前記第１移動体と前記第２移動体の間の相対位置関係を特定する干渉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間干渉測位装置において、
前記第１観測データ取得手段で取得された観測データ、及び、前記第２観測データ取得手段で取得された観測データは、共に、共通の衛星に関する搬送波の位相積算値の計測データと、共通の衛星に関する擬似距離の計測データとを含み、
前記相対位置関係は、前記観測データをエポック毎に独立して用いる瞬時測位法により特定され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間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段により決定されたペアの衛星間における前記第１移動体までの距離の逆数の差に基づいて、各ペア間の前記一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データが測位結果に与える影響を、重み付けにより調整することを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第１又は２の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記干渉測位手段は、前記一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データと共に、単独測位により導出された前記第１移動体の位置情報を用いて、前記相対位置関係を特定し、
前記単独測位により導出された前記第１移動体の位置情報は、前記衛星ペア決定手段により決定された各ペアを構成する衛星のみを用いた単独測位により導出されることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明は、第１又は２の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体と各衛星との間の距離に基づいて、前記衛星のペアを決定することを特徴とする。
【００１０】
第６の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離の差が小さい２つの衛星同士を前記ペアとして決定することを特徴とする。
【００１１】
第７の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離の逆数の差が小さい２つの衛星同士を前記ペアとして決定することを特徴とする。
【００１２】
第８の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離が大きい衛星を優先して前記ペアを構成させることを特徴とする。
【００１３】
第９の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、あるペアの衛星間における前記第１移動体までの距離の逆数の差が所定閾値を超えて大きくなった場合、該ペアに代えて、他のペアを決定することを特徴とする。
【００１４】
第１０の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、前記干渉測位手段で導出される整数解がＦＩＸしない場合に、前記第１移動体までの距離が大きい衛星を優先して用いて、前記ペアを再決定することを特徴とする。
【００１５】
第１０の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位方法に関し、第１移動体で観測された衛星電波の観測データを取得する第１観測データ取得段階と、
第２移動体で観測された衛星電波の観測データを取得する第２観測データ取得段階と
前記第１移動体と各衛星との間の距離に基づいて、該距離が近い衛星同士がペアを構成するように、干渉測位に用いる衛星のペアを決定する衛星ペア決定段階と、
前記衛星ペア決定段階で決定されたペアの衛星間で、前記第１観測データ取得段階で取得された観測データと、前記第２観測データ取得段階で取得された観測データの一重位相差若しくは二重位相差を取り、該一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データを用いて、干渉測位により前記第１移動体と第２移動体の間の相対位置関係を特定する干渉測位段階とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、測位精度の高い移動体間干渉測位装置及び方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明に係る移動体間干渉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を備える。車両２０，３０は、地球上に位置し、地球上を移動しうる。尚、車両２０，３０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。
【００１９】
車両２０は、基準局として機能する車両であり、以下では、基準局ともいう。但し、車両２０は、一般的な固定の基準局と異なり、移動する基準局である。
【００２０】
車両３０は、車両２０（基準局）に対する相対位置が測位される対象の車両であり、本実施例の移動体間干渉測位装置が搭載される車両である。但し、車両３０は、状況に応じて他の車両（例えば車両２０）に対して基準局として機能するものであってもよい。
【００２１】
ＧＰＳ衛星１０は、航法メッセージ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に関する軌道情報、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搬送波（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。
【００２２】
尚、現在、２４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。
【００２３】
図２は、車両２０と車両３０の主要構成を示す図である。車両２０には、ＧＰＳ受信機２２及び車車間通信機２４が設けられる。また、車両３０には、本実施例の移動体間干渉測位装置として機能するＧＰＳ受信機３２及び車車間通信機３４が設けられる。
【００２４】
ＧＰＳ受信機２２、３２内には、その周波数がＧＰＳ衛星１０の搬送周波数と一致する発振器（図示せず）が内蔵されている。ＧＰＳ受信機２２、３２は、ＧＰＳアンテナ２２ａ、３２ａを介してＧＰＳ衛星１０から受信した電波（衛星信号）を中間周波数に変換後、ＧＰＳ受信機２２、３２内で発生させたＣ／Ａコードを用いてＣ／Ａコード同期を行い、航法メッセージを取り出す。
【００２５】
ＧＰＳ受信機２２は、ＧＰＳ衛星１０iからの搬送波に基づいて、次式に示すように、時刻ｔにおける搬送波位相の積算値Φik（ｔ）を計測する。位相積算値Φikは、Ｌ１波及びＬ２波（周波数：1227.6ＭＨz）の双方に対してそれぞれ計測されてもよい。
Φik（ｔ）＝Θik（ｔ）−Θik（ｔ−τk）＋Ｎik＋εik（ｔ） 式（１）
尚、位相積算値Φikについて、添え字ｉ（＝１，２，・・・）は、ＧＰＳ衛星１０iに割り当てられた番号を示し、添え字ｋは基準局側での積算値であることを示す。Ｎikは、整数値バイアスを示し、εikは、ノイズ（誤差）を表わす。
【００２６】
また、ＧＰＳ受信機２２は、ＧＰＳ衛星１０iからの各搬送波に乗せられるＣ／Ａコードに基づいて、擬似距離ρikを計測する。
ρik（ｔ）＝ｃ・τk＋ｂk 式（２）
ここで、ｃは光速であり、ｂkは、クロックバイアスとも称され、ＧＰＳ受信機２２内の時計誤差による距離誤差に対応する。
【００２７】
車両２０は、ＧＰＳ受信機２２で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikを車車間通信機２４により車両３０に送信する。
【００２８】
ＧＰＳ受信機３２は、同様に、ＧＰＳ衛星１０iからの搬送波に基づいて、搬送波位相の位相積算値Φiuを計測する。位相積算値Φiuは、Ｌ１波及びＬ２波の双方に対してそれぞれ計測されてもよい。尚、位相積算値Φiuについて、添え字ｉ（＝１，２，・・・）は、ＧＰＳ衛星１０iに割り当てられた番号を示し、添え字ｕは車両３０側での積算値であることを示す。位相積算値Φiuは、同様に、次式に示すように、搬送波受信時刻ｔでの発振器の位相Θiu（ｔ）と、ＧＰＳ衛星１０iでの衛星信号発生時の搬送波位相Θiu（ｔ−τ）との差として得られる。
Φiu（ｔ）＝Θiu（ｔ）−Θiu（ｔ−τu）＋Ｎiu＋εiu（ｔ） 式（３）
ここで、τuは、ＧＰＳ衛星１０からＧＰＳ受信機３２までのトラベル時間を示し、εiuは、ノイズ（誤差）を表わす。尚、位相差の観測開始時点では、ＧＰＳ受信機３２は、搬送波位相の１波長以内の位相を正確に測定できるが、それが何波長目に相当するかを確定できない。このため、位相積算値Φiu（ｔ）には、上式に示すように、不確定な要素として整数値バイアスＮiuが導入される。
【００２９】
また、ＧＰＳ受信機３２は、ＧＰＳ衛星１０iからの各搬送波に乗せられるＣ／Ａコードに基づいて、擬似距離ρiuを計測する。ここで計測される擬似距離ρiuは、以下のように距離誤差等の誤差を含んでいる。
ρiu（ｔ）＝ｃ・τu＋ｂu 式（４）
ここで、ｂuは、クロックバイアスとも称され、ＧＰＳ受信機３２内の時計誤差による距離誤差に対応する。
【００３０】
また、ＧＰＳ受信機３２は、上述の計測を行う他、図３を参照して後述する各種処理を行う。
【００３１】
車車間通信機２４、３４は、互いに双方向通信を行うように構成されている。本例では、基準局として機能する車両２０の車車間通信機２４が、車両３０の車車間通信機３４に対して、ＧＰＳ受信機２２で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikを無線通信網を介して送信する。以下では、ＧＰＳ受信機２２で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikのデータを総称して「観測データ」ともいい、位相積算値Φikのデータを、Ｌ１波及びＬ２波のそれぞれに対応して、それぞれ「Ｌ１データ」及び「Ｌ２データ」ともいい、擬似距離ρikのデータを「Ｃ／Ａデータ」ともいう。
【００３２】
図３は、本実施例の車両２０，３０においてそれぞれ実行される主要処理を示すブロック図である。尚、車両３０側の構成において、各部４２，４４，４６，４８は、ＧＰＳ受信機３２により実現されるが、ＧＰＳ受信機３２に接続される他のマイクロコンピューター等により実現されてもよい。
【００３３】
図３に示すように、基準局としての車両２０においては、所定の周期毎に、観測されたＬ１データ、Ｌ２データ及びＣ／Ａデータからなる観測データの送信データが生成され、車両３０に供給される。また、車両２０においては、所定の周期毎に、車両２０の位置が測位され、その測位位置が車両３０に供給される。この測位は、例えば観測されたＣ／Ａデータを用いる単独測位により実現されてもよい。Ｃ／Ａデータを用いる単独測位方法は広く知られているので説明を省略する。
【００３４】
車両３０においては、所定の周期毎に、基準局側から観測データが受信される。また、ＧＰＳ受信機３２において、車両３０側の位相積算値Φiu（Ｌ１データ、Ｌ２データ）及び擬似距離ρiu（Ｃ／Ａデータ）が取得される。これらの基準局側の観測データと車両３０側の観測データは、各データはＧＰＳ時刻やＰＳＳ信号等を利用して同期が取られてよい。基準局側の観測データと車両３０側の観測データは、先ず、観測データ誤差補正部４０に供給される。
【００３５】
観測データ誤差補正部４０においては、基準局側の観測データと車両３０側の観測データとを適切にペアリングすることで、観測データ内に含まれる誤差が除去される。観測データ誤差補正部４０における具体的な処理は後述するが、観測データ誤差補正部４０では、基本的な考え方として、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δが小さくなるような選択態様で、基準局側及び車両３０側の双方で観測可能な複数のＧＰＳ衛星１０のうちから、車車間ＲＴＫに用いるＧＰＳ衛星１０のペアが、複数組、決定される。即ち、観測データの二重位相差を取るＧＰＳ衛星１０のペアが、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δが小さくなるように、複数組決定される。ＧＰＳ衛星１０のペアは、測位に必要な４組以上決定される。
【００３６】
ここで、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δの１つは、次の式で表される。
Δjh＝ε（１／Ｄjk−１／Ｄhk）
上記式において、Ｄjkは、車両２０とＧＰＳ衛星１０iとの間の距離であり、車両２０の位置の測位結果（例えば上述の単独測位の結果）と、ＧＰＳ衛星１０iの位置とに基づいて算出される。ＧＰＳ衛星１０jの位置は、航法メッセージに含まれる衛星軌道情報や国際ＧＰＳ機関（ＩＧＳ）等の機関により提供される暦データを用いて算出されてもよい。同様に、Ｄjkは、車両２０とＧＰＳ衛星１０hとの間の距離であり、車両２０の位置の測位結果（例えば上述の単独測位の結果）と、ＧＰＳ衛星１０hの位置とに基づいて算出される。Δjh＝ε（１／Ｄjk−１／Ｄhk）で表される誤差成分Δの意義は、後述する。
【００３７】
重み調整部４２においては、車車間ＲＴＫに用いるＧＰＳ衛星１０のペア毎に、後述の実数解算出部４４で用いる重み付け係数ｗ（行列の重み成分）を決定して、ＧＰＳ衛星１０の各ペア間の重みを調整する。基本的な考え方として、重み調整部４２では、後述の誤差成分Δの大きいペアの方が、誤差成分Δの小さいペアよりも、測位結果に大きな影響を及ぼさないように、小さい重みが付与される。
【００３８】
実数解算出部４４においては、観測データの二重位相差を観測量とし車両３０の位置と整数値バイアスの２重位相差とを状態変数として、最小二乗法により、車両３０の位置（典型的には、車両２０に対する相対位置）が測位される。例えば、下記の手順で車両３０の位置が測位されてもよい。以下では、説明の簡略化のため、位相積算値について、Ｌ１波のみを用いる場合を説明するが、Ｌ２波の位相積算値も用いる場合、Ｌ２波の位相積算値を、Ｌ１波の位相積算値と同様の態様で、追加すればよい。
【００３９】
先ず、ペアリングされた２つのＧＰＳ衛星１０j、１０h（ｉ＝ｊ、ｈ、但し、ｊ≠ｈ）に関する位相積算値の２重位相差は、次式となる。
Φjhku＝（Φjk（ｔ）−Φju（ｔ））−（Φhk（ｔ）−Φhu（ｔ）） 式（５）
一方、位相積算値の２重位相差Φjhkuは、（ＧＰＳ衛星１０iとＧＰＳ受信機２２若しくは３２との距離）＝（搬送波の波長Ｌ）×（位相積算値）という物理的な意味合いから、次のようになる。
【００４０】
【数１】
ここで、式（６）における［Ｘk（ｔ）、Ｙk（ｔ）、Ｚk（ｔ）］は、時刻ｔにおける基準局２０のワールド座標系における座標値であり、［Ｘu（ｔ）、Ｙu（ｔ）、Ｚu（ｔ）］は、時刻ｔにおける車両３０の座標値（未知）であり、［Ｘj（ｔ）、Ｙj（ｔ）、Ｚj（ｔ）］及び［Ｘh（ｔ）、Ｙh（ｔ）、Ｚh（ｔ）］は、時刻ｔにおける各ＧＰＳ衛星１０j、１０hの座標値である。Ｎjhkuは、整数値バイアスの２重位相差である（即ち、Ｎjhku＝（Ｎjk−Ｎju）−（Ｎhk−Ｎhu））。尚、時刻ｔは、例えばGPS時刻で同期が取られているものとする。
【００４１】
また、時刻ｔにおける２つのＧＰＳ衛星１０j、１０h（ｉ＝ｊ、ｈ、但し、ｊ≠ｈ）に関する擬似距離の２重位相差は、次式となる。
ρjhku＝（ρjk（ｔ）−ρju（ｔ））−（ρhk（ｔ）−ρhu（ｔ）） 式（７）
擬似距離の２重位相差ρjhkuは、次のように表せる。
【００４２】
【数２】
ここで、式（８）における［Ｘk（ｔ）、Ｙk（ｔ）、Ｚk（ｔ）］、［Ｘu（ｔ）、Ｙu（ｔ）、Ｚu（ｔ）］、［Ｘj（ｔ）、Ｙj（ｔ）、Ｚj（ｔ）］及び［Ｘh（ｔ）、Ｙh（ｔ）、Ｚh（ｔ）］は、上記式（６）と同様である。また、時刻ｔは、例えばGPS時刻で同期が取られているものとする。
【００４３】
観測量Ｚと状態変数ηの関係は、次の線形モデルで表現される。
Ｚ＝Ｈ・η＋Ｖ 式（９）
ここで、Ｖは観測雑音を示す。ηは、状態変数を表わし、車両３０の座標値（未知）及び整数値バイアスの２重位相差である。例えばペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、η＝［Ｘu、Ｙu、Ｚu、Ｎ12ku、Ｎ13ku、Ｎ14ku、Ｎ15ku］Ｔである（Ｔは転置を表す）。式（９）の観測量Ｚは、位相積算値の２重位相差Φjhku（上記式（５）参照）及び擬似距離の２重位相差ρjhku（上記式（７）参照）である。例えば、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、Ｚ＝［Φ12ku、Φ13ku、Φ14ku、Φ15ku、ρ12ku、ρ13ku、ρ14ku、ρ15ku］Ｔである。上記式（９）の観測方程式は線形であるが、式（６）及び式（８）では、観測量Ｚは、状態変数Ｘu、Ｙu及びＺuに関して非線形であるため、式（６）及び式（８）の各項が状態変数Ｘu、Ｙu及びＺuのそれぞれで偏微分され、上記式（９）の観測行列Ｈが求められる。例えば、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、以下のように、観測行列Ｈは、以下の通りである。
【００４４】
【数３】
ここで、数８のＨ１は、観測量Ｚ１＝［Φ12ku、Φ13ku、Φ14ku、Φ15ku］Ｔとした場合の観測行列であり、数８のＨ２は、観測量Ｚ２＝［ρ12ku、ρ13ku、ρ14ku、ρ15ku］Ｔとした場合の観測行列であり、観測行列Ｈは、２つの観測行列Ｈ１、Ｈ２が組み込まれた形となる。
【００４５】
上記式（９）から、数３の観測行列Ｈを用いて最小二乗法で解くと、以下の通りηの実数解（フロート解）が得られる。
η＝（ＨＴ・Ｗ・Ｈ）−１・ＨＴ・Ｗ・Ｚ 式（１０）
ここで、Ｗは、重み調整部４２において重みが調整された重み行列であり、例えば、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、以下の通りである。
【００４６】
【数４】
ここで、対角成分のｗ1、ｗ2，ｗ3、ｗ4は、観測量Ｚ１に関する重み付け係数であり、対角成分のｗρ1、ｗρ2，ｗρ3、ｗρ4は、観測量Ｚ２に関する重み付け係数であり、例えば、それぞれ、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δjhを用いて設定されてもよい。例えば代表としてＧＰＳ衛星１０のペア（１，２）に関して、ｗ1＝｜１／Δ12｜とされてよく、この場合、係数γ（例えばγは、１／２００〜１／１００の間の値）を用いて、ｗρ1＝γ｜１／Δ12｜とされてよい。或いは、例えば代表としてＧＰＳ衛星１０のペア（１，２）に関して、ｗ1＝（１／Δ12）２とされてよく、この場合、係数γ（例えばγは、１／２００〜１／１００の間の値）を用いて、ｗρ1＝γ（１／Δ12）２とされてよい。尚、ここで、１より小さい係数γを設定して、ｗρ1を、ｗ1よりも小さくするのは、Ｃ／Ａデータの方がＬ１データ（又はＬ２データ）よりも精度が低いことを考慮したものである。
【００４７】
整数解算出部４６においては、実数解算出部４４で算出された整数値バイアスの実数解（フロート解）に基づいて、整数値バイアスの整数解が算出される。例えば、実数解算出部４４で算出された実数解に対して最も誤差の小さい整数解（即ち、波数）を第１候補として求め、次に誤差の小さい整数解を第２候補として求める。この手法としては、整数値バイアスの無相関化をはかり、整数解の探索空間を狭めて解を特定するＬＡＭＢＤＡ法が使用されてよい。或いは、ＬＡＭＢＤＡ法に代えて、他の整数最小二乗法や簡易の四捨五入により整数解を導出してもよい。
【００４８】
ＦＩＸ判定部４８においては、整数解算出部４６で導出された整数解をＦＩＸ解とするか否かが判定される。即ち、整数解算出部４６で導出された整数解の信頼性を判断し、信頼性が高い整数解が得られた場合には、当該整数解をＦＩＸして、以後、当該整数解を用いたＲＴＫ測位により測位結果を出力していく。整数解の信頼性の判定方法は、多種多様であり、任意の適切な方法が使用されてもよい。例えば、レシオテストを適用して、整数解の信頼性が判定されてもよい。例えば、レシオテストの一例として、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組であり、それぞれ４つの整数値バイアスの実数解（ｎ12、ｎ13、ｎ14、ｎ15）、整数値バイアスの整数解の第１候補（Ｎ121、Ｎ131、Ｎ141、Ｎ151）及び第２候補（Ｎ122、Ｎ132、Ｎ142、Ｎ152）が算出される場合を想定する。このとき、レシオＲは、以下に示すように、整数値バイアスの実数解と整数値バイアスの整数解の第１候補との間の距離（ノルム）と、整数値バイアスの実数解と整数値バイアスの整数解の第２候補との間の距離との間の比である。
Ｒ＝｛（ｎ12−Ｎ122）２＋（ｎ13−Ｎ132）２＋（ｎ14−Ｎ142）２＋（ｎ15−Ｎ152）２｝／｛（ｎ12−Ｎ121）２＋（ｎ13−Ｎ131）２＋（ｎ14−Ｎ141）２＋（ｎ15−Ｎ151）２｝ 式（１１）
レシオＲは、一般的に、高い値であるほど整数値バイアスの整数解の第１候補の信頼度が高いことを表す。従って、適切な所定の閾値αを設定して、レシオＲが所定の閾値αよりも大きい場合に、整数解の信頼性が高いと判定して、整数値バイアスの整数解の第１候補を採用することとしてよい。
【００４９】
次に、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理について説明する。
【００５０】
図４は、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理の一例を示すフローチャートである。
【００５１】
ステップ４００では、車両２０（基準局）から供給される車両２０の位置の測位結果に基づいて、車両２０とＧＰＳ衛星１０iの間の距離Ｄikが算出される。この際、距離Ｄikが算出されるＧＰＳ衛星１０iは、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iの全てであってよい。各ＧＰＳ衛星１０iの位置は、航法メッセージに含まれる衛星軌道情報や国際ＧＰＳ機関（ＩＧＳ）等の機関により提供される暦データを用いて算出されてもよい。
【００５２】
ステップ４０２では、上記ステップ４００で求めた各ＧＰＳ衛星１０iに係る距離Ｄikに基づいて、距離Ｄikが近いＧＰＳ衛星１０i同士をペアとして決定する。これにより、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δjh（＝ε（１／Ｄjk−１／Ｄhk））が小さくなるペアを決定することができ、この結果、このようにして決定されたペアを用いて測位される測位結果の精度が向上する。尚、本ステップ４０２で決定されるペアの数は、測位演算に必要な数以上であればよく、例えば４（固定値）であってもよいし、４以上の可変値であってもよく、後者の場合、例えば距離Ｄikの近似度合いに応じて可変されてもよい。
【００５３】
ここで、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δ（＝ε（１／Ｄjk−１／Ｄhk））は、上記数１や数２の式において、車両２０の座標（Ｘk，Ｙk，Ｚk）まわりで展開して、主要な単独測位誤差成分を抽出したものである。具体的には、例えば数１の式において、Ｘkのみで考えると、数１の式をＸkで偏微分すると、次の通りである。
【００５４】
【数５】
分母の大きさ（車両２０とＧＰＳ衛星１０iの間の実距離）に対して、単独測位誤差は十分小さいので、分母のルートの付いた部分を、単独測位結果を用いて算出される距離Ｄjk及びＤhkで表し、数５の式の左辺をＡと置くと、次のように表される。
【００５５】
【数６】
他方、分子において、Ｘk方向の単独測位誤差をεとすると（即ち、単独測位で得られるＸkは、真値Ｘkrに対して、Ｘkr＝Ｘk＋εであるとすると）、数６の式は、次の通りとなり、単独測位誤差成分Δjh（＝ε（１／Ｄjk−１／Ｄhk））が抽出される。
【００５６】
【数７】
尚、ここでは、Ｘkのみで考えたが、Ｙk，Ｚkに関しても同様の表現で表されるΔjh（εのみが異なる）が抽出される。
【００５７】
従って、図４に示す処理によれば、距離Ｄikが近いＧＰＳ衛星１０i同士をペアとして用いて車車間ＲＴＫを行うので、車車間ＲＴＫ特有の問題、即ち、基準局側の座標として正確に測量された座標（精度がｍｍオーダー）で無く単独測位で測位された座標（精度がｍオーダー）が用いられることに起因した測位精度の悪化を防止することができる。即ち、図４に示す処理によれば、距離Ｄikが近いＧＰＳ衛星１０i同士をペアとして用いて車車間ＲＴＫを行うことで、基準局側の座標が単独測位等の低精度の測位法で測位される場合でも、かかる影響を最小限に抑えて、精度の高い測位を実現することができる。
【００５８】
次に、車両２０（基準局）側の座標の算出方法の好ましい例について、図５を参照して説明する。
【００５９】
図５は、本実施例の車車間ＲＴＫで使用される車両２０側の座標の好ましい算出方法の一例を示すフローチャートである。図５の処理は、車両２０側のＧＰＳ受信機２２で実行される。
【００６０】
ステップ５００では、車両３０側のＲＴＫ測位に用いられるＧＰＳ衛星１０iのペアを特定するための情報を、車車間通信器２４，２４間の通信を介して車両３０側から取得する。即ち、上述の図４で示すような処理により決定されたＧＰＳ衛星１０iのペアを特定するための情報を取得する。
【００６１】
ステップ５０２では、ＲＴＫ測位に用いられるＧＰＳ衛星１０iのペアを構成するＧＰＳ衛星１０iのみを用いて、単独測位により車両２０の位置を測位する。例えば、車両３０側のＲＴＫ測位に用いられるＧＰＳ衛星１０iのペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、例え車両３０にて他のＧＰＳ衛星１０i（例えば、ＧＰＳ衛星１０６）が観測可能であっても、５つのＧＰＳ衛星１０１，１０２，１０３，１０４，１０５のみのＣ／Ａデータを用いて、単独測位により車両２０の位置を測位する。
【００６２】
ステップ５０４では、上記ステップ５０２で得られた単独測位結果（車両２０の位置の座標）を観測データと共に、車車間通信器２４，２４間の通信を介して車両３０側に送信する。
【００６３】
このように図５に示す処理によれば、車両３０側のＲＴＫ測位に用いられるＧＰＳ衛星１０iのペアを構成するＧＰＳ衛星１０iのみを用いて単独測位により車両２０の位置を測位するので、当該測位結果を用いて車両３０側でＲＴＫ測位する段階で、車両２０の位置に含まれる単独測位誤差の影響が効率的に抑制され、精度の高い測位を実現することができる。
【００６４】
尚、図５に示す処理は、車両３０側のＧＰＳ受信機３２で実行することも可能である。これは、車両３０側のＧＰＳ受信機３２がＧＰＳ受信機２２から観測データ（Ｃ／Ａデータ）を受信するので、車両３０側のＧＰＳ受信機３２によっても単独測位により車両２０の位置を測位することができるからである。このような構成によれば、車両２０と車両３０間での通信量を低減することができる。
【００６５】
図６は、上述の図４のペア決定処理後に実行されてよい観測データ誤差補正部４０におけるペア再決定処理の一例を示すフローチャートである。
【００６６】
ステップ６００では、例えば上述の図４のペア決定処理に従って、測位演算に用いるＧＰＳ衛星１０iの各ペアが決定される。各ペアが決定されると、上述の如く各部４２，４４，４６，４８における処理が決定されたペアを用いて実行される。尚、このとき、実数解算出部４４において用いられる車両２０の位置は、好ましくは、上述の図５の示す処理により得られた測位結果が用いられる。
【００６７】
ステップ６０２では、ＦＩＸ判定部４８における判定結果に基づいて、上記ステップ６００で決定されたペアを用いて得られた整数解がＦＩＸしたか否かが判定される。整数解がＦＩＸした場合には、上記ステップ６００で決定されたペアが適切であったと判断して、そのまま終了する。他方、整数解がＦＩＸしない場合には、ステップ６０４に進む。
【００６８】
ステップ６０４では、誤差成分Δが小さくなるように、分母のＤikの絶対値が大きい順にペアリングを行い、測位演算に用いるＧＰＳ衛星１０iのペアを再決定する。例えば、ここで観測量間の線形独立性を確保するために基準衛星を用いる構成であれば、Ｄikの絶対値が最も大きいＧＰＳ衛星１０iを基準衛星に設定し、Ｄikの絶対値が次に大きい４つのＧＰＳ衛星１０iを選択し、当該選択した４つのＧＰＳ衛星１０iのそれぞれを、基準衛星とペアリングして、４組のペアを決定してもよい。また、基準衛星を用いない構成であれば、Ｄikの絶対値が大きい４つ又は５つのＧＰＳ衛星１０iを選択し、当該選択した４つ又は５つのＧＰＳ衛星１０iから、４組のペアを決定してもよい。この際、図４に示した処理と同様の考え方で、当該選択した４つのＧＰＳ衛星１０iから、Ｄikの近いＧＰＳ衛星１０i同士をペアリングして、４組のペアを決定してもよい。
【００６９】
このように図６に示す処理によれば、ＦＩＸ判定部４８において整数解がＦＩＸしない場合でも、再度、誤差成分Δが小さくなるように測位演算に用いるＧＰＳ衛星１０iのペアが再決定されるので、ＦＩＸ判定部４８において整数解がＦＩＸせずに測位が行えない状況を適切に防止することができる。
【００７０】
尚、図６に示す処理において、上記ステップ６０４で測位演算に用いるＧＰＳ衛星１０iのペアが再決定された場合には、それに応じて、図５の処理が実行され、再決定されたペアを構成するＧＰＳ衛星１０iのみを用いて、車両２０の位置が単独測位されることとしてもよい。
【００７１】
次に、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例について幾つか説明する。以下で説明するペア決定処理のそれぞれは、例えば図４のペア決定処理に代えて実行されてもよいし、図６に示したペア再決定処理（ステップ６０４）で使用されてもよい。
【００７２】
図７は、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【００７３】
ステップ７００では、今回の測位周期で用いる予定の各ペアに関して、Δがそれぞれ算出される。今回の測位周期で用いる予定の各ペアは、前回の測位周期で用いた各ペアと同一であってもよいし、その他の方法で決定されてもよいし、或いは、ランダムに決定されてもよい。
【００７４】
ステップ７０２では、上記ステップ７００で算出された各Δのうち、絶対値が所定の閾値βよりも大きいΔが存在するか否かが判定される。所定の閾値βは、ＦＩＸ判定部４８において整数解がＦＩＸしないような誤差成分Δに対応し、試験や解析結果等を用いて適合されてよい。絶対値が所定の閾値βよりも大きいΔが存在する場合には、ステップ７０４に進み、絶対値が所定の閾値βよりも大きいΔが存在しない場合には、ステップ７０６に進む。
【００７５】
ステップ７０４では、今回の測位周期で用いる予定の各ペアが適切で無いと判断して、今回の測位周期で用いる予定の各ペアを変更する。このとき、各ペアを全て変更してもよいし、或いは、例えば絶対値が所定の閾値βよりも大きいΔとなるペアだけ、他の新たなペアに置き換えることとしてもよい。他の新たなペアは、図４で示したような方法で決定されてもよいし、その他の方法で決定されてもよいし、或いは、ランダムに決定されてもよい。
【００７６】
ステップ７０６では、今回の測位周期で用いる予定の各ペアが適切であると判断して、今回の測位周期で用いる予定の各ペアを、今回の測位周期で用いるペアとして決定（確定）する。
【００７７】
この図７に示す処理によれば、観測データ誤差補正部４０において誤差成分Δが所定の閾値βを超えるようなペアを排除することができるので、後段の各部４４，４６において精度の高い測位を実現することができる。
【００７８】
図８は、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【００７９】
ステップ８００では、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iを用いて、取りうる全通りのペアに関して、Δがそれぞれ算出される。例えば、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iがＮ個ある場合、ＮＣ２通り（Ｃはコンビネーション）の数のペアに関して、Δがそれぞれ算出される。
【００８０】
ステップ８０２では、上記ステップ８００で算出された各Δに基づいて、Δの絶対値が小さいものから順に所定数のペアを、今回の測位周期で用いるペアとして決定する。所定数は、測位に用いるペアの数であり、例えば４以上の固定値であってもよいし、４以上の可変値であってもよい。
【００８１】
この図８に示す処理によれば、観測データ誤差補正部４０において最小のΔとなるペアを決定することができるので、後段の各部４４，４６において精度の高い測位を実現することができる。
【００８２】
尚、図８に示す処理は、例えば図７に示した処理と組み合わせて実現することも可能である。例えば、初回の測位周期では図８に示す処理により測位に用いるペアを決定し、その後の測位周期では、図７に示す処理により測位に用いるペアを決定してもよい。この場合、図７に示す処理のステップ７００では前回周期の各ペア（即ち、図８の処理で決定したペア）が、今回の測位周期で用いる予定の各ペアとして決定されてよく、また、ステップ７０４でペアを変更する場合は、図８に示す処理により、測位に用いるペアが再決定されてよい。
【００８３】
図９は、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【００８４】
ステップ９００では、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iのうちの、特定のＧＰＳ衛星１０iを基準衛星候補としたときに、当該基準衛星候補に対して取りうる全通りのペアに関して、Δがそれぞれ算出される。例えば、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iがＮ個ある場合、（Ｎ−１）通りのペアに関して、Δがそれぞれ算出される。
【００８５】
ステップ９０２では、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iの全てについて、それぞれが基準衛星候補となったか否かが判定される。肯定判定の場合、ステップ９０６に進み、否定判定の場合には、ステップ９０４に進む。
【００８６】
ステップ９０４では、基準衛星候補を変更して、ステップ９００に戻る。このようにして、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iの全てについて、それぞれを基準衛星候補としたときに、当該基準衛星候補に対して取りうる全通りのペアに関して、Δがそれぞれ算出される。
【００８７】
ステップ９０６では、上記ステップ９００の算出結果に基づいて、基準衛星候補毎に、Δの絶対値が小さいものから順に所定数のペアを抽出し、当該抽出した所定数のペアのΔの絶対値の合計値（合算値）を導出し、当該合計値が最も小さい基準衛星候補を、基準衛星として決定（確定）する。所定数は、測位に用いるペアの数であり、例えば４以上の固定値であってもよいし、４以上の可変値であってもよい（但し、基準衛星候補間では共通の数を用いる）。
【００８８】
この図８に示す処理によれば、観測データ誤差補正部４０において基準衛星を用いるペアリング方法で最小のΔとなるペアを決定することができるので、後段の各部４４，４６において精度の高い測位を実現することができる。また、基準衛星を用いるペアリング方法で最小のΔとなるペアを決定するので、最も適切な基準衛星を設定して、精度の高い測位を実現することができる。
【００８９】
尚、図９に示す処理は、例えば図７に示した処理と組み合わせて実現することも可能である。例えば、初回の測位周期では図９に示す処理により測位に用いるペアを決定し、その後の測位周期では、図７に示す処理により測位に用いるペアを決定してもよい。この場合、図７に示す処理のステップ７００では前回周期の各ペア（即ち、図９の処理で決定したペア）が、今回の測位周期で用いる予定の各ペアとして決定されてよく、また、ステップ７０４でペアを変更する場合は、図９に示す処理により、測位に用いるペアが再決定されてよい。
【００９０】
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。
【００９１】
例えば、上述した実施例では、Δが反映された重みを持つ重み行列Ｗを用いて、重みつきの最小二乗法により実数解が求められているが、重み行列Ｗを用いずに（即ち重み行列Ｗを単位行列として）、通常の最小二乗法により実数解を求めてもよい。これは、上述の如くΔが小さくなるようなペアが決定されている場合には重み行列Ｗを用いなくても、誤差要因Δの影響が抑制され、精度の高い測位結果が期待できるからである。また、逆の発想から、Δが反映された重みを持つ重み行列Ｗを用いる場合には、上述の如くΔが小さくなるようなペアの決定方法が用いられなくてもよい。即ち、Δが反映された重みを持つ重み行列Ｗを用いる場合には、ランダムな決定方法（若しくは他の観点からの決定方法）により測位に用いるペアが決定されてもよい。但し、この場合も、好ましくは、Δが所定閾値βよりも大きくなるペアについては、別のペアに変更される。また、重み行列Ｗの重みは、他のパラメータ（例えば仰角やＤＯＰ）にも依存して決定されてもよい。
【００９２】
また、上述した実施例では、好ましい実施例として、瞬時測位法により整数値バイアスの実数解を求めているが、整数値バイアスの実数解の算出方法は、多種多様であり、上述の方法以外の他の方法が採用されてもよい。例えば、擬似距離の２重位相差ρjhkuを用いずに、位相積算値の２重位相差Φjhkuだけを用いる方法も可能である。また、ＧＰＳ受信機２２、３２が、GPS衛星１０から発射されるＬ１波及びＬ２波（周波数：1227.6ＭＨz）の双方を受信可能な２周波受信機である場合には、Ｌ２波に対する位相積算値の２重位相差Φjhkuが追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。また、他の帯域の搬送波（例えば、今後追加が予定されているL5帯の電波）に対する位相積算値の２重位相差Φjhkuが追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。同様に、擬似距離の２重位相差ρjhkuについても、Ｃ／Ａコード以外の同様のＰＲＮコード（擬似雑音符号）（例えば、Ｐコード等）に基づく擬似距離の1重又は2重位相差ρjhkuが、追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。上述した整数値バイアスの実数解の算出方法では、上述の如く２重位相差を取ることでＧＰＳ受信機２２，３２内での発振器の初期位相、及び、時計誤差等の影響を消去しているが、一重位相差を取る構成であってもよい。また、上述の方法では、電離層屈折効果、対流圏屈折効果及びマルチパスの影響を無視しているが、これらを考慮するものであってもよい。また、その他の例として、最小二乗法に代えて、カルマンフィルタを用いてもよい。この場合、前回エポックでの推定（測位）結果が今回エポックの推定結果に影響を及ぼさないように、状態変数や誤差共分散行列の初期化をエポック毎に行う瞬時測位を実現してもよいし、状態変数や誤差共分散行列の初期化を行うことなく、通常的なカルマンフィルタの適用によりエポック毎に状態変数や誤差共分散行列を更新（引継ぎ）することとしてもよい。また、車両３０の移動に起因した車両特有の動的状態量を考慮するため、車両３０に搭載される車両センサ（車速センサや加速度センサ等）に基づく車両の移動速度等の動的状態量を既知入力として、カルマンフィルタに導入してもよい。また、車両３０の移動履歴から該車両３０の現時刻の状態を予測する移動体モデルをカルマンフィルタに導入してもよい。この場合、移動体モデルは、位置、速度、加速度、加加速度（加速度の微分値）のような車両３０の移動状態を表すことができる任意のパラメータを用いて構成されてよい。例えば、車両３０の速度ｖを一次のマルコフ過程と仮定して移動体モデルを構成して、カルマンフィルタに導入してもよい。
【００９３】
また、上述した実施例において、車両２０側で実行されていた各種処理の一部が、車両３０側で実行されてもよく、逆に、車両３０側で実行されていた各種処理の一部が、車両２０側で実行されてもよい。例えば、車両３０側で観測される観測データが車両３０側から車両２０側に供給され、車両２０側で測位処理が実行されてもよい。この場合、測位結果が車車間通信により車両２０側から車両３０側に供給される。また、車両２０の位置の測位（単独測位）は、車両３０側で実行されてもよい。
【００９４】
また、上述した実施例では、２台の車両２０，３０間での車車間ＲＴＫに関するものであったが、本発明は、３台以上の移動体が存在する状況にも適用可能である。３台以上の移動体が存在する状況では、それぞれの移動体のペア同士で独立して同様の車車間ＲＴＫを実行してもよいし、３台以上の移動体で協動して車車間ＲＴＫを行ってもよい。後者の場合、例えば車両２０，３０に加えて、第３の車両が存在する場合、車両２０が車両３０及び第３の車両の双方に対して基準局として機能してもよい。
【００９５】
また、上述した実施例では、２台の車両２０，３０間での車車間ＲＴＫに関するものであったが、車両２０，３０との間で通信可能な第３の移動体（例えば車両）又は固定局が存在し、第３の移動体又は固定局が、車両２０側で実行されていた各種処理、及び／又は、車両３０側で実行されていた各種処理を実行してもよい。例えば、第３の移動体又は固定局が、車両２０，３０の双方から観測データを取得して、車両３０側の各部４０，４２，４４，４６，４８の機能を実行してもよい。この場合、第３の移動体又は固定局で得られた測位結果が、第３の移動体又は固定局から無線通信により車両２０及び／又は３０に供給されることとしてもよい。
【００９６】
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以外の衛星システム、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】
【００９７】
【図１】移動体間干渉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】車両２０と車両３０の主要構成を示す図である。
【図３】本実施例の車両２０，３０においてそれぞれ実行される主要処理を示すブロック図である。
【図４】観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】本実施例の車車間ＲＴＫで使用される車両２０側の座標の好ましい算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図４のペア決定処理後に実行されてよい観測データ誤差補正部４０におけるペア再決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【図８】観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【図９】観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９８】
１０ ＧＰＳ衛星
２０ 車両（基準局）
２２ 基準局側ＧＰＳ受信機
２４ 基準局側車車間通信機
３０ 車両
３２ 車両側ＧＰＳ受信機
３４ 車両側車車間通信機
４０ 観測データ誤差補正部
４２ 重み調整部
４４ 実数解算出部
４６ 整数解算出部
４８ ＦＩＸ判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体間の相対位置関係を特定する移動体間干渉測位装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、近接車両でのＧＰＳ電波伝搬時間のデータと自車でのＧＰＳ電波伝搬時間のデータとの差分を求めると共に、これにより求められた３個以上のＧＰＳ電波伝搬時間差分値と未知数となる相対位置との関係式を連立させて解くことによって自車を基準とした近接車両の相対位置を求める、ＧＰＳ電波伝搬時間差分による相対位置算出手段と、を備えたことを特徴とする車車間通信による相対位置算出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１４８６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の特許文献１に記載の技術では、測位にＧＰＳ電波伝搬時間の差分と、自車と衛星とを結んだ線分の相対座標系の各軸とのなす角度の方向余弦とを用いて表現する幾何的な関係式を設定し、当該関係式を連立させることで相対位置を求めている。しかしながら、かかる構成では、誤差の大きいＧＰＳ電波伝搬時間のみを観測データとして利用する点や、自車と衛星とを結んだ線分の相対座標系の各軸とのなす角度の方向余弦を正確に求めることができない点等に起因して、測位精度の観点で問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、測位精度の高い移動体間干渉測位装置及び方法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、移動体間干渉測位装置に関し、第１移動体で観測される観測データであって、衛星電波の搬送波の位相積算値に関する観測データを取得する第１観測データ取得手段と、
第２移動体で観測される観測データであって、衛星電波の搬送波の位相積算値に関する観測データを取得する第２観測データ取得手段と、
干渉測位に用いる衛星のペアを決定する衛星ペア決定手段と、
前記衛星ペア決定手段により決定されたペアの衛星間で、前記第１観測データ取得手段で取得された観測データと、前記第２観測データ取得手段で取得された観測データの一重位相差若しくは二重位相差を取り、該一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データを用いて、干渉測位により前記第１移動体と前記第２移動体の間の相対位置関係を特定する干渉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間干渉測位装置において、
前記第１観測データ取得手段で取得された観測データ、及び、前記第２観測データ取得手段で取得された観測データは、共に、共通の衛星に関する搬送波の位相積算値の計測データと、共通の衛星に関する擬似距離の計測データとを含み、
前記相対位置関係は、前記観測データをエポック毎に独立して用いる瞬時測位法により特定され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間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段により決定されたペアの衛星間における前記第１移動体までの距離の逆数の差に基づいて、各ペア間の前記一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データが測位結果に与える影響を、重み付けにより調整することを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第１又は２の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記干渉測位手段は、前記一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データと共に、単独測位により導出された前記第１移動体の位置情報を用いて、前記相対位置関係を特定し、
前記単独測位により導出された前記第１移動体の位置情報は、前記衛星ペア決定手段により決定された各ペアを構成する衛星のみを用いた単独測位により導出されることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明は、第１又は２の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体と各衛星との間の距離に基づいて、前記衛星のペアを決定することを特徴とする。
【００１０】
第６の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離の差が小さい２つの衛星同士を前記ペアとして決定することを特徴とする。
【００１１】
第７の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離の逆数の差が小さい２つの衛星同士を前記ペアとして決定することを特徴とする。
【００１２】
第８の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離が大きい衛星を優先して前記ペアを構成させることを特徴とする。
【００１３】
第９の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、あるペアの衛星間における前記第１移動体までの距離の逆数の差が所定閾値を超えて大きくなった場合、該ペアに代えて、他のペアを決定することを特徴とする。
【００１４】
第１０の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位装置において、
前記衛星ペア決定手段は、前記干渉測位手段で導出される整数解がＦＩＸしない場合に、前記第１移動体までの距離が大きい衛星を優先して用いて、前記ペアを再決定することを特徴とする。
【００１５】
第１０の発明は、第５の発明に係る移動体間干渉測位方法に関し、第１移動体で観測された衛星電波の観測データを取得する第１観測データ取得段階と、
第２移動体で観測された衛星電波の観測データを取得する第２観測データ取得段階と
前記第１移動体と各衛星との間の距離に基づいて、該距離が近い衛星同士がペアを構成するように、干渉測位に用いる衛星のペアを決定する衛星ペア決定段階と、
前記衛星ペア決定段階で決定されたペアの衛星間で、前記第１観測データ取得段階で取得された観測データと、前記第２観測データ取得段階で取得された観測データの一重位相差若しくは二重位相差を取り、該一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データを用いて、干渉測位により前記第１移動体と第２移動体の間の相対位置関係を特定する干渉測位段階とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、測位精度の高い移動体間干渉測位装置及び方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明に係る移動体間干渉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を備える。車両２０，３０は、地球上に位置し、地球上を移動しうる。尚、車両２０，３０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。
【００１９】
車両２０は、基準局として機能する車両であり、以下では、基準局ともいう。但し、車両２０は、一般的な固定の基準局と異なり、移動する基準局である。
【００２０】
車両３０は、車両２０（基準局）に対する相対位置が測位される対象の車両であり、本実施例の移動体間干渉測位装置が搭載される車両である。但し、車両３０は、状況に応じて他の車両（例えば車両２０）に対して基準局として機能するものであってもよい。
【００２１】
ＧＰＳ衛星１０は、航法メッセージ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に関する軌道情報、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搬送波（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。
【００２２】
尚、現在、２４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。
【００２３】
図２は、車両２０と車両３０の主要構成を示す図である。車両２０には、ＧＰＳ受信機２２及び車車間通信機２４が設けられる。また、車両３０には、本実施例の移動体間干渉測位装置として機能するＧＰＳ受信機３２及び車車間通信機３４が設けられる。
【００２４】
ＧＰＳ受信機２２、３２内には、その周波数がＧＰＳ衛星１０の搬送周波数と一致する発振器（図示せず）が内蔵されている。ＧＰＳ受信機２２、３２は、ＧＰＳアンテナ２２ａ、３２ａを介してＧＰＳ衛星１０から受信した電波（衛星信号）を中間周波数に変換後、ＧＰＳ受信機２２、３２内で発生させたＣ／Ａコードを用いてＣ／Ａコード同期を行い、航法メッセージを取り出す。
【００２５】
ＧＰＳ受信機２２は、ＧＰＳ衛星１０iからの搬送波に基づいて、次式に示すように、時刻ｔにおける搬送波位相の積算値Φik（ｔ）を計測する。位相積算値Φikは、Ｌ１波及びＬ２波（周波数：1227.6ＭＨz）の双方に対してそれぞれ計測されてもよい。
Φik（ｔ）＝Θik（ｔ）−Θik（ｔ−τk）＋Ｎik＋εik（ｔ） 式（１）
尚、位相積算値Φikについて、添え字ｉ（＝１，２，・・・）は、ＧＰＳ衛星１０iに割り当てられた番号を示し、添え字ｋは基準局側での積算値であることを示す。Ｎikは、整数値バイアスを示し、εikは、ノイズ（誤差）を表わす。
【００２６】
また、ＧＰＳ受信機２２は、ＧＰＳ衛星１０iからの各搬送波に乗せられるＣ／Ａコードに基づいて、擬似距離ρikを計測する。
ρik（ｔ）＝ｃ・τk＋ｂk 式（２）
ここで、ｃは光速であり、ｂkは、クロックバイアスとも称され、ＧＰＳ受信機２２内の時計誤差による距離誤差に対応する。
【００２７】
車両２０は、ＧＰＳ受信機２２で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikを車車間通信機２４により車両３０に送信する。
【００２８】
ＧＰＳ受信機３２は、同様に、ＧＰＳ衛星１０iからの搬送波に基づいて、搬送波位相の位相積算値Φiuを計測する。位相積算値Φiuは、Ｌ１波及びＬ２波の双方に対してそれぞれ計測されてもよい。尚、位相積算値Φiuについて、添え字ｉ（＝１，２，・・・）は、ＧＰＳ衛星１０iに割り当てられた番号を示し、添え字ｕは車両３０側での積算値であることを示す。位相積算値Φiuは、同様に、次式に示すように、搬送波受信時刻ｔでの発振器の位相Θiu（ｔ）と、ＧＰＳ衛星１０iでの衛星信号発生時の搬送波位相Θiu（ｔ−τ）との差として得られる。
Φiu（ｔ）＝Θiu（ｔ）−Θiu（ｔ−τu）＋Ｎiu＋εiu（ｔ） 式（３）
ここで、τuは、ＧＰＳ衛星１０からＧＰＳ受信機３２までのトラベル時間を示し、εiuは、ノイズ（誤差）を表わす。尚、位相差の観測開始時点では、ＧＰＳ受信機３２は、搬送波位相の１波長以内の位相を正確に測定できるが、それが何波長目に相当するかを確定できない。このため、位相積算値Φiu（ｔ）には、上式に示すように、不確定な要素として整数値バイアスＮiuが導入される。
【００２９】
また、ＧＰＳ受信機３２は、ＧＰＳ衛星１０iからの各搬送波に乗せられるＣ／Ａコードに基づいて、擬似距離ρiuを計測する。ここで計測される擬似距離ρiuは、以下のように距離誤差等の誤差を含んでいる。
ρiu（ｔ）＝ｃ・τu＋ｂu 式（４）
ここで、ｂuは、クロックバイアスとも称され、ＧＰＳ受信機３２内の時計誤差による距離誤差に対応する。
【００３０】
また、ＧＰＳ受信機３２は、上述の計測を行う他、図３を参照して後述する各種処理を行う。
【００３１】
車車間通信機２４、３４は、互いに双方向通信を行うように構成されている。本例では、基準局として機能する車両２０の車車間通信機２４が、車両３０の車車間通信機３４に対して、ＧＰＳ受信機２２で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikを無線通信網を介して送信する。以下では、ＧＰＳ受信機２２で計測した位相積算値Φik及び擬似距離ρikのデータを総称して「観測データ」ともいい、位相積算値Φikのデータを、Ｌ１波及びＬ２波のそれぞれに対応して、それぞれ「Ｌ１データ」及び「Ｌ２データ」ともいい、擬似距離ρikのデータを「Ｃ／Ａデータ」ともいう。
【００３２】
図３は、本実施例の車両２０，３０においてそれぞれ実行される主要処理を示すブロック図である。尚、車両３０側の構成において、各部４２，４４，４６，４８は、ＧＰＳ受信機３２により実現されるが、ＧＰＳ受信機３２に接続される他のマイクロコンピューター等により実現されてもよい。
【００３３】
図３に示すように、基準局としての車両２０においては、所定の周期毎に、観測されたＬ１データ、Ｌ２データ及びＣ／Ａデータからなる観測データの送信データが生成され、車両３０に供給される。また、車両２０においては、所定の周期毎に、車両２０の位置が測位され、その測位位置が車両３０に供給される。この測位は、例えば観測されたＣ／Ａデータを用いる単独測位により実現されてもよい。Ｃ／Ａデータを用いる単独測位方法は広く知られているので説明を省略する。
【００３４】
車両３０においては、所定の周期毎に、基準局側から観測データが受信される。また、ＧＰＳ受信機３２において、車両３０側の位相積算値Φiu（Ｌ１データ、Ｌ２データ）及び擬似距離ρiu（Ｃ／Ａデータ）が取得される。これらの基準局側の観測データと車両３０側の観測データは、各データはＧＰＳ時刻やＰＳＳ信号等を利用して同期が取られてよい。基準局側の観測データと車両３０側の観測データは、先ず、観測データ誤差補正部４０に供給される。
【００３５】
観測データ誤差補正部４０においては、基準局側の観測データと車両３０側の観測データとを適切にペアリングすることで、観測データ内に含まれる誤差が除去される。観測データ誤差補正部４０における具体的な処理は後述するが、観測データ誤差補正部４０では、基本的な考え方として、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δが小さくなるような選択態様で、基準局側及び車両３０側の双方で観測可能な複数のＧＰＳ衛星１０のうちから、車車間ＲＴＫに用いるＧＰＳ衛星１０のペアが、複数組、決定される。即ち、観測データの二重位相差を取るＧＰＳ衛星１０のペアが、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δが小さくなるように、複数組決定される。ＧＰＳ衛星１０のペアは、測位に必要な４組以上決定される。
【００３６】
ここで、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δの１つは、次の式で表される。
Δjh＝ε（１／Ｄjk−１／Ｄhk）
上記式において、Ｄjkは、車両２０とＧＰＳ衛星１０iとの間の距離であり、車両２０の位置の測位結果（例えば上述の単独測位の結果）と、ＧＰＳ衛星１０iの位置とに基づいて算出される。ＧＰＳ衛星１０jの位置は、航法メッセージに含まれる衛星軌道情報や国際ＧＰＳ機関（ＩＧＳ）等の機関により提供される暦データを用いて算出されてもよい。同様に、Ｄjkは、車両２０とＧＰＳ衛星１０hとの間の距離であり、車両２０の位置の測位結果（例えば上述の単独測位の結果）と、ＧＰＳ衛星１０hの位置とに基づいて算出される。Δjh＝ε（１／Ｄjk−１／Ｄhk）で表される誤差成分Δの意義は、後述する。
【００３７】
重み調整部４２においては、車車間ＲＴＫに用いるＧＰＳ衛星１０のペア毎に、後述の実数解算出部４４で用いる重み付け係数ｗ（行列の重み成分）を決定して、ＧＰＳ衛星１０の各ペア間の重みを調整する。基本的な考え方として、重み調整部４２では、後述の誤差成分Δの大きいペアの方が、誤差成分Δの小さいペアよりも、測位結果に大きな影響を及ぼさないように、小さい重みが付与される。
【００３８】
実数解算出部４４においては、観測データの二重位相差を観測量とし車両３０の位置と整数値バイアスの２重位相差とを状態変数として、最小二乗法により、車両３０の位置（典型的には、車両２０に対する相対位置）が測位される。例えば、下記の手順で車両３０の位置が測位されてもよい。以下では、説明の簡略化のため、位相積算値について、Ｌ１波のみを用いる場合を説明するが、Ｌ２波の位相積算値も用いる場合、Ｌ２波の位相積算値を、Ｌ１波の位相積算値と同様の態様で、追加すればよい。
【００３９】
先ず、ペアリングされた２つのＧＰＳ衛星１０j、１０h（ｉ＝ｊ、ｈ、但し、ｊ≠ｈ）に関する位相積算値の２重位相差は、次式となる。
Φjhku＝（Φjk（ｔ）−Φju（ｔ））−（Φhk（ｔ）−Φhu（ｔ）） 式（５）
一方、位相積算値の２重位相差Φjhkuは、（ＧＰＳ衛星１０iとＧＰＳ受信機２２若しくは３２との距離）＝（搬送波の波長Ｌ）×（位相積算値）という物理的な意味合いから、次のようになる。
【００４０】
【数１】
ここで、式（６）における［Ｘk（ｔ）、Ｙk（ｔ）、Ｚk（ｔ）］は、時刻ｔにおける基準局２０のワールド座標系における座標値であり、［Ｘu（ｔ）、Ｙu（ｔ）、Ｚu（ｔ）］は、時刻ｔにおける車両３０の座標値（未知）であり、［Ｘj（ｔ）、Ｙj（ｔ）、Ｚj（ｔ）］及び［Ｘh（ｔ）、Ｙh（ｔ）、Ｚh（ｔ）］は、時刻ｔにおける各ＧＰＳ衛星１０j、１０hの座標値である。Ｎjhkuは、整数値バイアスの２重位相差である（即ち、Ｎjhku＝（Ｎjk−Ｎju）−（Ｎhk−Ｎhu））。尚、時刻ｔは、例えばGPS時刻で同期が取られているものとする。
【００４１】
また、時刻ｔにおける２つのＧＰＳ衛星１０j、１０h（ｉ＝ｊ、ｈ、但し、ｊ≠ｈ）に関する擬似距離の２重位相差は、次式となる。
ρjhku＝（ρjk（ｔ）−ρju（ｔ））−（ρhk（ｔ）−ρhu（ｔ）） 式（７）
擬似距離の２重位相差ρjhkuは、次のように表せる。
【００４２】
【数２】
ここで、式（８）における［Ｘk（ｔ）、Ｙk（ｔ）、Ｚk（ｔ）］、［Ｘu（ｔ）、Ｙu（ｔ）、Ｚu（ｔ）］、［Ｘj（ｔ）、Ｙj（ｔ）、Ｚj（ｔ）］及び［Ｘh（ｔ）、Ｙh（ｔ）、Ｚh（ｔ）］は、上記式（６）と同様である。また、時刻ｔは、例えばGPS時刻で同期が取られているものとする。
【００４３】
観測量Ｚと状態変数ηの関係は、次の線形モデルで表現される。
Ｚ＝Ｈ・η＋Ｖ 式（９）
ここで、Ｖは観測雑音を示す。ηは、状態変数を表わし、車両３０の座標値（未知）及び整数値バイアスの２重位相差である。例えばペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、η＝［Ｘu、Ｙu、Ｚu、Ｎ12ku、Ｎ13ku、Ｎ14ku、Ｎ15ku］Ｔである（Ｔは転置を表す）。式（９）の観測量Ｚは、位相積算値の２重位相差Φjhku（上記式（５）参照）及び擬似距離の２重位相差ρjhku（上記式（７）参照）である。例えば、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、Ｚ＝［Φ12ku、Φ13ku、Φ14ku、Φ15ku、ρ12ku、ρ13ku、ρ14ku、ρ15ku］Ｔである。上記式（９）の観測方程式は線形であるが、式（６）及び式（８）では、観測量Ｚは、状態変数Ｘu、Ｙu及びＺuに関して非線形であるため、式（６）及び式（８）の各項が状態変数Ｘu、Ｙu及びＺuのそれぞれで偏微分され、上記式（９）の観測行列Ｈが求められる。例えば、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、以下のように、観測行列Ｈは、以下の通りである。
【００４４】
【数３】
ここで、数８のＨ１は、観測量Ｚ１＝［Φ12ku、Φ13ku、Φ14ku、Φ15ku］Ｔとした場合の観測行列であり、数８のＨ２は、観測量Ｚ２＝［ρ12ku、ρ13ku、ρ14ku、ρ15ku］Ｔとした場合の観測行列であり、観測行列Ｈは、２つの観測行列Ｈ１、Ｈ２が組み込まれた形となる。
【００４５】
上記式（９）から、数３の観測行列Ｈを用いて最小二乗法で解くと、以下の通りηの実数解（フロート解）が得られる。
η＝（ＨＴ・Ｗ・Ｈ）−１・ＨＴ・Ｗ・Ｚ 式（１０）
ここで、Ｗは、重み調整部４２において重みが調整された重み行列であり、例えば、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、以下の通りである。
【００４６】
【数４】
ここで、対角成分のｗ1、ｗ2，ｗ3、ｗ4は、観測量Ｚ１に関する重み付け係数であり、対角成分のｗρ1、ｗρ2，ｗρ3、ｗρ4は、観測量Ｚ２に関する重み付け係数であり、例えば、それぞれ、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δjhを用いて設定されてもよい。例えば代表としてＧＰＳ衛星１０のペア（１，２）に関して、ｗ1＝｜１／Δ12｜とされてよく、この場合、係数γ（例えばγは、１／２００〜１／１００の間の値）を用いて、ｗρ1＝γ｜１／Δ12｜とされてよい。或いは、例えば代表としてＧＰＳ衛星１０のペア（１，２）に関して、ｗ1＝（１／Δ12）２とされてよく、この場合、係数γ（例えばγは、１／２００〜１／１００の間の値）を用いて、ｗρ1＝γ（１／Δ12）２とされてよい。尚、ここで、１より小さい係数γを設定して、ｗρ1を、ｗ1よりも小さくするのは、Ｃ／Ａデータの方がＬ１データ（又はＬ２データ）よりも精度が低いことを考慮したものである。
【００４７】
整数解算出部４６においては、実数解算出部４４で算出された整数値バイアスの実数解（フロート解）に基づいて、整数値バイアスの整数解が算出される。例えば、実数解算出部４４で算出された実数解に対して最も誤差の小さい整数解（即ち、波数）を第１候補として求め、次に誤差の小さい整数解を第２候補として求める。この手法としては、整数値バイアスの無相関化をはかり、整数解の探索空間を狭めて解を特定するＬＡＭＢＤＡ法が使用されてよい。或いは、ＬＡＭＢＤＡ法に代えて、他の整数最小二乗法や簡易の四捨五入により整数解を導出してもよい。
【００４８】
ＦＩＸ判定部４８においては、整数解算出部４６で導出された整数解をＦＩＸ解とするか否かが判定される。即ち、整数解算出部４６で導出された整数解の信頼性を判断し、信頼性が高い整数解が得られた場合には、当該整数解をＦＩＸして、以後、当該整数解を用いたＲＴＫ測位により測位結果を出力していく。整数解の信頼性の判定方法は、多種多様であり、任意の適切な方法が使用されてもよい。例えば、レシオテストを適用して、整数解の信頼性が判定されてもよい。例えば、レシオテストの一例として、ペアリングされたＧＰＳ衛星１０のペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組であり、それぞれ４つの整数値バイアスの実数解（ｎ12、ｎ13、ｎ14、ｎ15）、整数値バイアスの整数解の第１候補（Ｎ121、Ｎ131、Ｎ141、Ｎ151）及び第２候補（Ｎ122、Ｎ132、Ｎ142、Ｎ152）が算出される場合を想定する。このとき、レシオＲは、以下に示すように、整数値バイアスの実数解と整数値バイアスの整数解の第１候補との間の距離（ノルム）と、整数値バイアスの実数解と整数値バイアスの整数解の第２候補との間の距離との間の比である。
Ｒ＝｛（ｎ12−Ｎ122）２＋（ｎ13−Ｎ132）２＋（ｎ14−Ｎ142）２＋（ｎ15−Ｎ152）２｝／｛（ｎ12−Ｎ121）２＋（ｎ13−Ｎ131）２＋（ｎ14−Ｎ141）２＋（ｎ15−Ｎ151）２｝ 式（１１）
レシオＲは、一般的に、高い値であるほど整数値バイアスの整数解の第１候補の信頼度が高いことを表す。従って、適切な所定の閾値αを設定して、レシオＲが所定の閾値αよりも大きい場合に、整数解の信頼性が高いと判定して、整数値バイアスの整数解の第１候補を採用することとしてよい。
【００４９】
次に、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理について説明する。
【００５０】
図４は、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理の一例を示すフローチャートである。
【００５１】
ステップ４００では、車両２０（基準局）から供給される車両２０の位置の測位結果に基づいて、車両２０とＧＰＳ衛星１０iの間の距離Ｄikが算出される。この際、距離Ｄikが算出されるＧＰＳ衛星１０iは、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iの全てであってよい。各ＧＰＳ衛星１０iの位置は、航法メッセージに含まれる衛星軌道情報や国際ＧＰＳ機関（ＩＧＳ）等の機関により提供される暦データを用いて算出されてもよい。
【００５２】
ステップ４０２では、上記ステップ４００で求めた各ＧＰＳ衛星１０iに係る距離Ｄikに基づいて、距離Ｄikが近いＧＰＳ衛星１０i同士をペアとして決定する。これにより、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δjh（＝ε（１／Ｄjk−１／Ｄhk））が小さくなるペアを決定することができ、この結果、このようにして決定されたペアを用いて測位される測位結果の精度が向上する。尚、本ステップ４０２で決定されるペアの数は、測位演算に必要な数以上であればよく、例えば４（固定値）であってもよいし、４以上の可変値であってもよく、後者の場合、例えば距離Ｄikの近似度合いに応じて可変されてもよい。
【００５３】
ここで、車車間ＲＴＫの主要な誤差成分Δ（＝ε（１／Ｄjk−１／Ｄhk））は、上記数１や数２の式において、車両２０の座標（Ｘk，Ｙk，Ｚk）まわりで展開して、主要な単独測位誤差成分を抽出したものである。具体的には、例えば数１の式において、Ｘkのみで考えると、数１の式をＸkで偏微分すると、次の通りである。
【００５４】
【数５】
分母の大きさ（車両２０とＧＰＳ衛星１０iの間の実距離）に対して、単独測位誤差は十分小さいので、分母のルートの付いた部分を、単独測位結果を用いて算出される距離Ｄjk及びＤhkで表し、数５の式の左辺をＡと置くと、次のように表される。
【００５５】
【数６】
他方、分子において、Ｘk方向の単独測位誤差をεとすると（即ち、単独測位で得られるＸkは、真値Ｘkrに対して、Ｘkr＝Ｘk＋εであるとすると）、数６の式は、次の通りとなり、単独測位誤差成分Δjh（＝ε（１／Ｄjk−１／Ｄhk））が抽出される。
【００５６】
【数７】
尚、ここでは、Ｘkのみで考えたが、Ｙk，Ｚkに関しても同様の表現で表されるΔjh（εのみが異なる）が抽出される。
【００５７】
従って、図４に示す処理によれば、距離Ｄikが近いＧＰＳ衛星１０i同士をペアとして用いて車車間ＲＴＫを行うので、車車間ＲＴＫ特有の問題、即ち、基準局側の座標として正確に測量された座標（精度がｍｍオーダー）で無く単独測位で測位された座標（精度がｍオーダー）が用いられることに起因した測位精度の悪化を防止することができる。即ち、図４に示す処理によれば、距離Ｄikが近いＧＰＳ衛星１０i同士をペアとして用いて車車間ＲＴＫを行うことで、基準局側の座標が単独測位等の低精度の測位法で測位される場合でも、かかる影響を最小限に抑えて、精度の高い測位を実現することができる。
【００５８】
次に、車両２０（基準局）側の座標の算出方法の好ましい例について、図５を参照して説明する。
【００５９】
図５は、本実施例の車車間ＲＴＫで使用される車両２０側の座標の好ましい算出方法の一例を示すフローチャートである。図５の処理は、車両２０側のＧＰＳ受信機２２で実行される。
【００６０】
ステップ５００では、車両３０側のＲＴＫ測位に用いられるＧＰＳ衛星１０iのペアを特定するための情報を、車車間通信器２４，２４間の通信を介して車両３０側から取得する。即ち、上述の図４で示すような処理により決定されたＧＰＳ衛星１０iのペアを特定するための情報を取得する。
【００６１】
ステップ５０２では、ＲＴＫ測位に用いられるＧＰＳ衛星１０iのペアを構成するＧＰＳ衛星１０iのみを用いて、単独測位により車両２０の位置を測位する。例えば、車両３０側のＲＴＫ測位に用いられるＧＰＳ衛星１０iのペア（ｊ、ｈ）が（１，２）、（１，３）、（１，４）及び（１，５）の４組である場合、例え車両３０にて他のＧＰＳ衛星１０i（例えば、ＧＰＳ衛星１０６）が観測可能であっても、５つのＧＰＳ衛星１０１，１０２，１０３，１０４，１０５のみのＣ／Ａデータを用いて、単独測位により車両２０の位置を測位する。
【００６２】
ステップ５０４では、上記ステップ５０２で得られた単独測位結果（車両２０の位置の座標）を観測データと共に、車車間通信器２４，２４間の通信を介して車両３０側に送信する。
【００６３】
このように図５に示す処理によれば、車両３０側のＲＴＫ測位に用いられるＧＰＳ衛星１０iのペアを構成するＧＰＳ衛星１０iのみを用いて単独測位により車両２０の位置を測位するので、当該測位結果を用いて車両３０側でＲＴＫ測位する段階で、車両２０の位置に含まれる単独測位誤差の影響が効率的に抑制され、精度の高い測位を実現することができる。
【００６４】
尚、図５に示す処理は、車両３０側のＧＰＳ受信機３２で実行することも可能である。これは、車両３０側のＧＰＳ受信機３２がＧＰＳ受信機２２から観測データ（Ｃ／Ａデータ）を受信するので、車両３０側のＧＰＳ受信機３２によっても単独測位により車両２０の位置を測位することができるからである。このような構成によれば、車両２０と車両３０間での通信量を低減することができる。
【００６５】
図６は、上述の図４のペア決定処理後に実行されてよい観測データ誤差補正部４０におけるペア再決定処理の一例を示すフローチャートである。
【００６６】
ステップ６００では、例えば上述の図４のペア決定処理に従って、測位演算に用いるＧＰＳ衛星１０iの各ペアが決定される。各ペアが決定されると、上述の如く各部４２，４４，４６，４８における処理が決定されたペアを用いて実行される。尚、このとき、実数解算出部４４において用いられる車両２０の位置は、好ましくは、上述の図５の示す処理により得られた測位結果が用いられる。
【００６７】
ステップ６０２では、ＦＩＸ判定部４８における判定結果に基づいて、上記ステップ６００で決定されたペアを用いて得られた整数解がＦＩＸしたか否かが判定される。整数解がＦＩＸした場合には、上記ステップ６００で決定されたペアが適切であったと判断して、そのまま終了する。他方、整数解がＦＩＸしない場合には、ステップ６０４に進む。
【００６８】
ステップ６０４では、誤差成分Δが小さくなるように、分母のＤikの絶対値が大きい順にペアリングを行い、測位演算に用いるＧＰＳ衛星１０iのペアを再決定する。例えば、ここで観測量間の線形独立性を確保するために基準衛星を用いる構成であれば、Ｄikの絶対値が最も大きいＧＰＳ衛星１０iを基準衛星に設定し、Ｄikの絶対値が次に大きい４つのＧＰＳ衛星１０iを選択し、当該選択した４つのＧＰＳ衛星１０iのそれぞれを、基準衛星とペアリングして、４組のペアを決定してもよい。また、基準衛星を用いない構成であれば、Ｄikの絶対値が大きい４つ又は５つのＧＰＳ衛星１０iを選択し、当該選択した４つ又は５つのＧＰＳ衛星１０iから、４組のペアを決定してもよい。この際、図４に示した処理と同様の考え方で、当該選択した４つのＧＰＳ衛星１０iから、Ｄikの近いＧＰＳ衛星１０i同士をペアリングして、４組のペアを決定してもよい。
【００６９】
このように図６に示す処理によれば、ＦＩＸ判定部４８において整数解がＦＩＸしない場合でも、再度、誤差成分Δが小さくなるように測位演算に用いるＧＰＳ衛星１０iのペアが再決定されるので、ＦＩＸ判定部４８において整数解がＦＩＸせずに測位が行えない状況を適切に防止することができる。
【００７０】
尚、図６に示す処理において、上記ステップ６０４で測位演算に用いるＧＰＳ衛星１０iのペアが再決定された場合には、それに応じて、図５の処理が実行され、再決定されたペアを構成するＧＰＳ衛星１０iのみを用いて、車両２０の位置が単独測位されることとしてもよい。
【００７１】
次に、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例について幾つか説明する。以下で説明するペア決定処理のそれぞれは、例えば図４のペア決定処理に代えて実行されてもよいし、図６に示したペア再決定処理（ステップ６０４）で使用されてもよい。
【００７２】
図７は、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【００７３】
ステップ７００では、今回の測位周期で用いる予定の各ペアに関して、Δがそれぞれ算出される。今回の測位周期で用いる予定の各ペアは、前回の測位周期で用いた各ペアと同一であってもよいし、その他の方法で決定されてもよいし、或いは、ランダムに決定されてもよい。
【００７４】
ステップ７０２では、上記ステップ７００で算出された各Δのうち、絶対値が所定の閾値βよりも大きいΔが存在するか否かが判定される。所定の閾値βは、ＦＩＸ判定部４８において整数解がＦＩＸしないような誤差成分Δに対応し、試験や解析結果等を用いて適合されてよい。絶対値が所定の閾値βよりも大きいΔが存在する場合には、ステップ７０４に進み、絶対値が所定の閾値βよりも大きいΔが存在しない場合には、ステップ７０６に進む。
【００７５】
ステップ７０４では、今回の測位周期で用いる予定の各ペアが適切で無いと判断して、今回の測位周期で用いる予定の各ペアを変更する。このとき、各ペアを全て変更してもよいし、或いは、例えば絶対値が所定の閾値βよりも大きいΔとなるペアだけ、他の新たなペアに置き換えることとしてもよい。他の新たなペアは、図４で示したような方法で決定されてもよいし、その他の方法で決定されてもよいし、或いは、ランダムに決定されてもよい。
【００７６】
ステップ７０６では、今回の測位周期で用いる予定の各ペアが適切であると判断して、今回の測位周期で用いる予定の各ペアを、今回の測位周期で用いるペアとして決定（確定）する。
【００７７】
この図７に示す処理によれば、観測データ誤差補正部４０において誤差成分Δが所定の閾値βを超えるようなペアを排除することができるので、後段の各部４４，４６において精度の高い測位を実現することができる。
【００７８】
図８は、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【００７９】
ステップ８００では、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iを用いて、取りうる全通りのペアに関して、Δがそれぞれ算出される。例えば、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iがＮ個ある場合、ＮＣ２通り（Ｃはコンビネーション）の数のペアに関して、Δがそれぞれ算出される。
【００８０】
ステップ８０２では、上記ステップ８００で算出された各Δに基づいて、Δの絶対値が小さいものから順に所定数のペアを、今回の測位周期で用いるペアとして決定する。所定数は、測位に用いるペアの数であり、例えば４以上の固定値であってもよいし、４以上の可変値であってもよい。
【００８１】
この図８に示す処理によれば、観測データ誤差補正部４０において最小のΔとなるペアを決定することができるので、後段の各部４４，４６において精度の高い測位を実現することができる。
【００８２】
尚、図８に示す処理は、例えば図７に示した処理と組み合わせて実現することも可能である。例えば、初回の測位周期では図８に示す処理により測位に用いるペアを決定し、その後の測位周期では、図７に示す処理により測位に用いるペアを決定してもよい。この場合、図７に示す処理のステップ７００では前回周期の各ペア（即ち、図８の処理で決定したペア）が、今回の測位周期で用いる予定の各ペアとして決定されてよく、また、ステップ７０４でペアを変更する場合は、図８に示す処理により、測位に用いるペアが再決定されてよい。
【００８３】
図９は、観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【００８４】
ステップ９００では、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iのうちの、特定のＧＰＳ衛星１０iを基準衛星候補としたときに、当該基準衛星候補に対して取りうる全通りのペアに関して、Δがそれぞれ算出される。例えば、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iがＮ個ある場合、（Ｎ−１）通りのペアに関して、Δがそれぞれ算出される。
【００８５】
ステップ９０２では、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iの全てについて、それぞれが基準衛星候補となったか否かが判定される。肯定判定の場合、ステップ９０６に進み、否定判定の場合には、ステップ９０４に進む。
【００８６】
ステップ９０４では、基準衛星候補を変更して、ステップ９００に戻る。このようにして、現在車両２０と車両３０の双方で観測される共通のＧＰＳ衛星１０iの全てについて、それぞれを基準衛星候補としたときに、当該基準衛星候補に対して取りうる全通りのペアに関して、Δがそれぞれ算出される。
【００８７】
ステップ９０６では、上記ステップ９００の算出結果に基づいて、基準衛星候補毎に、Δの絶対値が小さいものから順に所定数のペアを抽出し、当該抽出した所定数のペアのΔの絶対値の合計値（合算値）を導出し、当該合計値が最も小さい基準衛星候補を、基準衛星として決定（確定）する。所定数は、測位に用いるペアの数であり、例えば４以上の固定値であってもよいし、４以上の可変値であってもよい（但し、基準衛星候補間では共通の数を用いる）。
【００８８】
この図８に示す処理によれば、観測データ誤差補正部４０において基準衛星を用いるペアリング方法で最小のΔとなるペアを決定することができるので、後段の各部４４，４６において精度の高い測位を実現することができる。また、基準衛星を用いるペアリング方法で最小のΔとなるペアを決定するので、最も適切な基準衛星を設定して、精度の高い測位を実現することができる。
【００８９】
尚、図９に示す処理は、例えば図７に示した処理と組み合わせて実現することも可能である。例えば、初回の測位周期では図９に示す処理により測位に用いるペアを決定し、その後の測位周期では、図７に示す処理により測位に用いるペアを決定してもよい。この場合、図７に示す処理のステップ７００では前回周期の各ペア（即ち、図９の処理で決定したペア）が、今回の測位周期で用いる予定の各ペアとして決定されてよく、また、ステップ７０４でペアを変更する場合は、図９に示す処理により、測位に用いるペアが再決定されてよい。
【００９０】
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。
【００９１】
例えば、上述した実施例では、Δが反映された重みを持つ重み行列Ｗを用いて、重みつきの最小二乗法により実数解が求められているが、重み行列Ｗを用いずに（即ち重み行列Ｗを単位行列として）、通常の最小二乗法により実数解を求めてもよい。これは、上述の如くΔが小さくなるようなペアが決定されている場合には重み行列Ｗを用いなくても、誤差要因Δの影響が抑制され、精度の高い測位結果が期待できるからである。また、逆の発想から、Δが反映された重みを持つ重み行列Ｗを用いる場合には、上述の如くΔが小さくなるようなペアの決定方法が用いられなくてもよい。即ち、Δが反映された重みを持つ重み行列Ｗを用いる場合には、ランダムな決定方法（若しくは他の観点からの決定方法）により測位に用いるペアが決定されてもよい。但し、この場合も、好ましくは、Δが所定閾値βよりも大きくなるペアについては、別のペアに変更される。また、重み行列Ｗの重みは、他のパラメータ（例えば仰角やＤＯＰ）にも依存して決定されてもよい。
【００９２】
また、上述した実施例では、好ましい実施例として、瞬時測位法により整数値バイアスの実数解を求めているが、整数値バイアスの実数解の算出方法は、多種多様であり、上述の方法以外の他の方法が採用されてもよい。例えば、擬似距離の２重位相差ρjhkuを用いずに、位相積算値の２重位相差Φjhkuだけを用いる方法も可能である。また、ＧＰＳ受信機２２、３２が、GPS衛星１０から発射されるＬ１波及びＬ２波（周波数：1227.6ＭＨz）の双方を受信可能な２周波受信機である場合には、Ｌ２波に対する位相積算値の２重位相差Φjhkuが追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。また、他の帯域の搬送波（例えば、今後追加が予定されているL5帯の電波）に対する位相積算値の２重位相差Φjhkuが追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。同様に、擬似距離の２重位相差ρjhkuについても、Ｃ／Ａコード以外の同様のＰＲＮコード（擬似雑音符号）（例えば、Ｐコード等）に基づく擬似距離の1重又は2重位相差ρjhkuが、追加的若しくは代替的に観測量Zとして用いられてよい。上述した整数値バイアスの実数解の算出方法では、上述の如く２重位相差を取ることでＧＰＳ受信機２２，３２内での発振器の初期位相、及び、時計誤差等の影響を消去しているが、一重位相差を取る構成であってもよい。また、上述の方法では、電離層屈折効果、対流圏屈折効果及びマルチパスの影響を無視しているが、これらを考慮するものであってもよい。また、その他の例として、最小二乗法に代えて、カルマンフィルタを用いてもよい。この場合、前回エポックでの推定（測位）結果が今回エポックの推定結果に影響を及ぼさないように、状態変数や誤差共分散行列の初期化をエポック毎に行う瞬時測位を実現してもよいし、状態変数や誤差共分散行列の初期化を行うことなく、通常的なカルマンフィルタの適用によりエポック毎に状態変数や誤差共分散行列を更新（引継ぎ）することとしてもよい。また、車両３０の移動に起因した車両特有の動的状態量を考慮するため、車両３０に搭載される車両センサ（車速センサや加速度センサ等）に基づく車両の移動速度等の動的状態量を既知入力として、カルマンフィルタに導入してもよい。また、車両３０の移動履歴から該車両３０の現時刻の状態を予測する移動体モデルをカルマンフィルタに導入してもよい。この場合、移動体モデルは、位置、速度、加速度、加加速度（加速度の微分値）のような車両３０の移動状態を表すことができる任意のパラメータを用いて構成されてよい。例えば、車両３０の速度ｖを一次のマルコフ過程と仮定して移動体モデルを構成して、カルマンフィルタに導入してもよい。
【００９３】
また、上述した実施例において、車両２０側で実行されていた各種処理の一部が、車両３０側で実行されてもよく、逆に、車両３０側で実行されていた各種処理の一部が、車両２０側で実行されてもよい。例えば、車両３０側で観測される観測データが車両３０側から車両２０側に供給され、車両２０側で測位処理が実行されてもよい。この場合、測位結果が車車間通信により車両２０側から車両３０側に供給される。また、車両２０の位置の測位（単独測位）は、車両３０側で実行されてもよい。
【００９４】
また、上述した実施例では、２台の車両２０，３０間での車車間ＲＴＫに関するものであったが、本発明は、３台以上の移動体が存在する状況にも適用可能である。３台以上の移動体が存在する状況では、それぞれの移動体のペア同士で独立して同様の車車間ＲＴＫを実行してもよいし、３台以上の移動体で協動して車車間ＲＴＫを行ってもよい。後者の場合、例えば車両２０，３０に加えて、第３の車両が存在する場合、車両２０が車両３０及び第３の車両の双方に対して基準局として機能してもよい。
【００９５】
また、上述した実施例では、２台の車両２０，３０間での車車間ＲＴＫに関するものであったが、車両２０，３０との間で通信可能な第３の移動体（例えば車両）又は固定局が存在し、第３の移動体又は固定局が、車両２０側で実行されていた各種処理、及び／又は、車両３０側で実行されていた各種処理を実行してもよい。例えば、第３の移動体又は固定局が、車両２０，３０の双方から観測データを取得して、車両３０側の各部４０，４２，４４，４６，４８の機能を実行してもよい。この場合、第３の移動体又は固定局で得られた測位結果が、第３の移動体又は固定局から無線通信により車両２０及び／又は３０に供給されることとしてもよい。
【００９６】
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以外の衛星システム、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】
【００９７】
【図１】移動体間干渉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】車両２０と車両３０の主要構成を示す図である。
【図３】本実施例の車両２０，３０においてそれぞれ実行される主要処理を示すブロック図である。
【図４】観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】本実施例の車車間ＲＴＫで使用される車両２０側の座標の好ましい算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図４のペア決定処理後に実行されてよい観測データ誤差補正部４０におけるペア再決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【図８】観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【図９】観測データ誤差補正部４０におけるペア決定処理のその他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９８】
１０ ＧＰＳ衛星
２０ 車両（基準局）
２２ 基準局側ＧＰＳ受信機
２４ 基準局側車車間通信機
３０ 車両
３２ 車両側ＧＰＳ受信機
３４ 車両側車車間通信機
４０ 観測データ誤差補正部
４２ 重み調整部
４４ 実数解算出部
４６ 整数解算出部
４８ ＦＩＸ判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１移動体で観測される観測データであって、衛星電波の搬送波の位相積算値に関する観測データを取得する第１観測データ取得手段と、
第２移動体で観測される観測データであって、衛星電波の搬送波の位相積算値に関する観測データを取得する第２観測データ取得手段と、
干渉測位に用いる衛星のペアを決定する衛星ペア決定手段と、
前記衛星ペア決定手段により決定されたペアの衛星間で、前記第１観測データ取得手段で取得された観測データと、前記第２観測データ取得手段で取得された観測データの一重位相差若しくは二重位相差を取り、該一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データを用いて、干渉測位により前記第１移動体と前記第２移動体の間の相対位置関係を特定する干渉測位手段とを備えることを特徴とする、移動体間干渉測位装置。
【請求項２】
前記第１観測データ取得手段で取得された観測データ、及び、前記第２観測データ取得手段で取得された観測データは、共に、共通の衛星に関する搬送波の位相積算値の計測データと、共通の衛星に関する擬似距離の計測データとを含み、
前記相対位置関係は、前記観測データをエポック毎に独立して用いる瞬時測位法により特定される、請求項１に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項３】
前記衛星ペア決定手段により決定されたペアの衛星間における前記第１移動体までの距離の逆数の差に基づいて、各ペア間の前記一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データが測位結果に与える影響を、重み付けにより調整する、請求項１又は２に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項４】
前記干渉測位手段は、前記一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データと共に、単独測位により導出された前記第１移動体の位置情報を用いて、前記相対位置関係を特定し、
前記単独測位により導出された前記第１移動体の位置情報は、前記衛星ペア決定手段により決定された各ペアを構成する衛星のみを用いた単独測位により導出される、請求項１又は２に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項５】
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体と各衛星との間の距離に基づいて、前記衛星のペアを決定する、請求項１又は２に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項６】
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離の差が小さい２つの衛星同士を前記ペアとして決定する、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項７】
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離の逆数の差が小さい２つの衛星同士を前記ペアとして決定する、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項８】
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離が大きい衛星を優先して前記ペアを構成させる、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項９】
前記衛星ペア決定手段は、あるペアの衛星間における前記第１移動体までの距離の逆数の差が所定閾値を超えて大きくなった場合、該ペアに代えて、他のペアを決定する、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項１０】
前記衛星ペア決定手段は、前記干渉測位手段で導出される整数解がＦＩＸしない場合に、前記第１移動体までの距離が大きい衛星を優先して用いて、前記ペアを再決定する、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項１１】
前記第２移動体に搭載される請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の移動体間干渉測位装置であって、
前記第１観測データ取得手段は、前記第１移動体との無線通信により、前記観測データを取得し、
前記第２観測データ取得手段は、衛星電波を観測して前記観測データを取得する、移動体間干渉測位装置。
【請求項１２】
第１移動体で観測された衛星電波の観測データを取得する第１観測データ取得段階と、
第２移動体で観測された衛星電波の観測データを取得する第２観測データ取得段階と
前記第１移動体と各衛星との間の距離に基づいて、該距離が近い衛星同士がペアを構成するように、干渉測位に用いる衛星のペアを決定する衛星ペア決定段階と、
前記衛星ペア決定段階で決定されたペアの衛星間で、前記第１観測データ取得段階で取得された観測データと、前記第２観測データ取得段階で取得された観測データの一重位相差若しくは二重位相差を取り、該一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データを用いて、干渉測位により前記第１移動体と第２移動体の間の相対位置関係を特定する干渉測位段階とを備えることを特徴とする、移動体間干渉測位方法。
【請求項１】
第１移動体で観測される観測データであって、衛星電波の搬送波の位相積算値に関する観測データを取得する第１観測データ取得手段と、
第２移動体で観測される観測データであって、衛星電波の搬送波の位相積算値に関する観測データを取得する第２観測データ取得手段と、
干渉測位に用いる衛星のペアを決定する衛星ペア決定手段と、
前記衛星ペア決定手段により決定されたペアの衛星間で、前記第１観測データ取得手段で取得された観測データと、前記第２観測データ取得手段で取得された観測データの一重位相差若しくは二重位相差を取り、該一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データを用いて、干渉測位により前記第１移動体と前記第２移動体の間の相対位置関係を特定する干渉測位手段とを備えることを特徴とする、移動体間干渉測位装置。
【請求項２】
前記第１観測データ取得手段で取得された観測データ、及び、前記第２観測データ取得手段で取得された観測データは、共に、共通の衛星に関する搬送波の位相積算値の計測データと、共通の衛星に関する擬似距離の計測データとを含み、
前記相対位置関係は、前記観測データをエポック毎に独立して用いる瞬時測位法により特定される、請求項１に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項３】
前記衛星ペア決定手段により決定されたペアの衛星間における前記第１移動体までの距離の逆数の差に基づいて、各ペア間の前記一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データが測位結果に与える影響を、重み付けにより調整する、請求項１又は２に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項４】
前記干渉測位手段は、前記一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データと共に、単独測位により導出された前記第１移動体の位置情報を用いて、前記相対位置関係を特定し、
前記単独測位により導出された前記第１移動体の位置情報は、前記衛星ペア決定手段により決定された各ペアを構成する衛星のみを用いた単独測位により導出される、請求項１又は２に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項５】
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体と各衛星との間の距離に基づいて、前記衛星のペアを決定する、請求項１又は２に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項６】
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離の差が小さい２つの衛星同士を前記ペアとして決定する、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項７】
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離の逆数の差が小さい２つの衛星同士を前記ペアとして決定する、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項８】
前記衛星ペア決定手段は、前記第１移動体までの距離が大きい衛星を優先して前記ペアを構成させる、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項９】
前記衛星ペア決定手段は、あるペアの衛星間における前記第１移動体までの距離の逆数の差が所定閾値を超えて大きくなった場合、該ペアに代えて、他のペアを決定する、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項１０】
前記衛星ペア決定手段は、前記干渉測位手段で導出される整数解がＦＩＸしない場合に、前記第１移動体までの距離が大きい衛星を優先して用いて、前記ペアを再決定する、請求項５に記載の移動体間干渉測位装置。
【請求項１１】
前記第２移動体に搭載される請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の移動体間干渉測位装置であって、
前記第１観測データ取得手段は、前記第１移動体との無線通信により、前記観測データを取得し、
前記第２観測データ取得手段は、衛星電波を観測して前記観測データを取得する、移動体間干渉測位装置。
【請求項１２】
第１移動体で観測された衛星電波の観測データを取得する第１観測データ取得段階と、
第２移動体で観測された衛星電波の観測データを取得する第２観測データ取得段階と
前記第１移動体と各衛星との間の距離に基づいて、該距離が近い衛星同士がペアを構成するように、干渉測位に用いる衛星のペアを決定する衛星ペア決定段階と、
前記衛星ペア決定段階で決定されたペアの衛星間で、前記第１観測データ取得段階で取得された観測データと、前記第２観測データ取得段階で取得された観測データの一重位相差若しくは二重位相差を取り、該一重位相差若しくは二重位相差を取った観測データを用いて、干渉測位により前記第１移動体と第２移動体の間の相対位置関係を特定する干渉測位段階とを備えることを特徴とする、移動体間干渉測位方法。
【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２００９−２７０９２７（Ｐ２００９−２７０９２７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２１４７７（Ｐ２００８−１２１４７７）
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【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１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【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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