速度ベクトル決定システム
【課題】ＧＰＳなどの衛星信号のみを利用して、コストアップとなる他の推測航法センサを必要とせず、高層ビル街などマルチパスの影響が大きい環境下でも、移動体の最適な速度ベクトルを求めること。
【解決手段】衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報及び追尾情報に基づく信号レベル情報を利用して、２つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれ、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める。その複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得、且つそれら各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める。
【解決手段】衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報及び追尾情報に基づく信号レベル情報を利用して、２つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれ、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める。その複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得、且つそれら各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などの移動体に搭載され、ＧＰＳなどの衛星信号のみを利用して、移動体の速度ベクトルを高精度で求める、速度ベクトル決定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体、例えば車では、ＧＰＳなどの衛星信号を利用して、その位置とともに、移動する速さ及び方向、即ち速度ベクトルを高精度で求めることが要望されている。
【０００３】
速度ベクトルを高精度で求めるためにはドップラー周波数を有効に利用することが望ましく、演算に用いる複数の衛星信号の内の一つの衛星信号は比較的低仰角の衛星からの衛星信号を利用することが良い。
【０００４】
しかし、都市部のビル街などの道路においては、高仰角衛星からの衛星信号は直接に得られるとしても、低仰角衛星からの衛星信号は、ビルなどに遮られて反射してから得られることが多くなってしまう。即ち、受信した衛星信号に、マルチパスの影響を受けた衛星信号が含まれることが多い。
【０００５】
このマルチパスの影響を受けた衛星信号をも含めて求めた速度ベクトルＶＦは、誤差成分を含むから、速度ベクトルを高精度で求めることはできない。
【０００６】
このようなマルチパスの影響を軽減するために、方位センサ及び車速センサを用いて、方位センサから得られる方位と車速センサから得られる速さに基づいて、推測速度ベクトルを得ることが、特許文献１に示されている。特許文献１では、この方位センサ及び車速センサをも用いることによって、測位位置及び速度ベクトルを得ている。
【特許文献１】特開２００１−２６４４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の特許文献１に示された方法のように、速度ベクトル決定システムを含むナビゲーション装置では、安価に構成するために、方位センサとして、地磁気センサや角速度センサを用いる推測速度ベクトル方式によることが一般的である。
【０００８】
しかし、地磁気センサを用いた場合には、鉄橋などの磁性体が多い場所で大きな誤差を発生してしまう。
【０００９】
また、角速度センサを用いた場合には、相対方位しか得られないため、他の手段（例えば、衛星速度演算装置）から正しい絶対方位が得られることが重要であるが、高層ビル街などでは前述のように正しい速度ベクトルが得られないことが多いことが問題となる。
【００１０】
したがって、推測速度ベクトル方式による場合には、方位精度の良い高価なジャイロスコープなどを用いることが必要となってくる。この場合には、ナビゲーション装置が高価なものとなってしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、車両などの移動体に搭載され、ＧＰＳなどの衛星信号のみを利用して、コストアップとなる他の推測航法センサを必要とせず、高層ビル街などマルチパスの影響が大きい環境下でも、移動体の最適な速度ベクトルを求めることかできる、速度ベクトル決定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の速度ベクトル決定システムは、移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める最適解選択装置とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の速度ベクトル決定システムは、移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、前回速度ベクトルとの一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める最適解選択装置とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の速度ベクトル決定システムは、移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、各速度ベクトル解候補間の最小ベクトル差を所定閾値と比較し、最小ベクトル差が前記所定閾値より大きいときに前回速度ベクトルとの一致度に基づいて最適速度ベクトルを求め、且つ最小ベクトル差が前記所定閾値より大きくないときに各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて最適速度ベクトルを求める、最適解選択装置とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の速度ベクトル決定システムは、請求項１乃至３のいずれかに記載の速度ベクトル決定システムにおいて、前記衛星組み合わせ決定装置は、前記複数の組み合わせを求めるに際して、前記衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報とともに、前記追尾情報に基づく信号レベル情報をも利用することを特徴とする。
【００１６】
請求項５の速度ベクトル決定システムは、請求項１乃至４のいずれかに記載の速度ベクトル決定システムにおいて、前記衛星組み合わせ決定装置における複数の組み合わせにおいて、前記共通に含まれる衛星は、所定の仰角より高仰角の衛星であり、前記他の衛星は、前記所定の仰角より低い低仰角の衛星であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の速度ベクトル決定システムは、請求項５に記載の速度ベクトル決定システムにおいて、前記高仰角衛星は、２個であることを特徴とする。
【００１８】
請求項７の速度ベクトル決定システムは、請求項１乃至６のいずれかに記載の速度ベクトル決定システムにおいて、前記最適解選択装置は、前記最適速度ベクトルと、全衛星を利用して求めた概略速度ベクトルとを比較し、前記最適速度ベクトルが前記概略速度ベクトルと所定閾値以上異なる場合には、前記概略速度ベクトルに基づいて最終解を得ることを特徴とする。
【００１９】
請求項８の速度ベクトル決定システムは、請求項１乃至６のいずれかに記載の速度ベクトル決定システムにおいて、前記最適解選択装置は、前記最適速度ベクトルの方位と、前回方位とを比較し、前記最適速度ベクトルの方位が前記前回方位と所定閾値以上異なる場合には、速さは前記最適速度ベクトルの速さとし且つ方位は前記前回方位に、前記最適速度ベクトルの方位へ近づくように、所定角度だけ加算もしくは減算した速度ベクトルに基づいて最終解を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の速度ベクトル決定システムによれば、ＧＰＳなどの衛星信号のみを利用して、コストアップとなる他の推測航法センサを必要とせず、高層ビル街などマルチパスの影響が大きい環境下でも、移動体の最適な速度ベクトルを求めることかできる。
【００２１】
また、衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報及び追尾情報に基づく信号レベル情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれ、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求め、その複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得、且つそれら各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める。これにより、移動体と高層ビル街との相対関係が不明な状態で、マルチパスの影響が大きい環境下でも、移動体の最適な速度ベクトルを求めることが期待できる。
【００２２】
また、速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、前回速度ベクトルとの一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求めるから、速度ベクトル解候補がそれぞれ大きく異なっても、前回速度ベクトルを参照して、マルチパスの影響が大きい環境下でも、移動体の最適な速度ベクトルを求めることか期待できる。
【００２３】
また、速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、各速度ベクトル解候補間の最小ベクトル差を所定閾値と比較し、最小ベクトル差が所定閾値より大きいときに前回速度ベクトルとの一致度に基づいて最適速度ベクトルを求め、且つ最小ベクトル差が前記所定閾値より大きくないときに各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて最適速度ベクトルを求める。これにより、最小ベクトル差の大きさに応じて最適ベクトルを自動的に選択して決定することができる。
【００２４】
また、高仰角衛星を２個とし、他の衛星との組み合わせにより速度ベクトルを求めるから、移動体の最適な速度ベクトルを求めることが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明に係る衛星信号を利用した速度ベクトル決定システムの実施例の構成を示す図である。
【００２６】
アンテナ１は、ＧＰＳ等の複数の衛星からの衛星信号を受信し、衛星信号追尾装置１１に供給する。
【００２７】
衛星信号追尾装置１１は、受信した衛星信号を追尾する。追尾に成功した衛星に関して、衛星追尾状況、衛星信号レベル、位置測定に利用される疑似距離データ、速度測定に利用される搬送波位相データなどの追尾情報を出力する。
【００２８】
測位位置演算装置１２は、衛星信号追尾装置１１からの疑似距離データや制御装置１００に含まれる衛星軌道演算装置から供給される衛星軌道情報などを基に測位位置の演算を行い、得られた測位位置Ｐｏｕｔを制御装置１００へ出力する。また、概略速度ベクトルＶＦを求め、最適解選択装置１５に出力する。
【００２９】
衛星組み合わせ決定装置１３は、衛星信号追尾装置１１で追尾している複数衛星の中から、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める。平面を移動する車などの移動体では、３つの衛星信号からなる組み合わせで良く、必要に応じて４つ以上の衛星の組み合わせとすることができる。
【００３０】
この複数の組み合わせには、少なくとも１つ、通常は２つの高仰角に位置する衛星が共通に含まれるとともに、低仰角の異なる衛星がそれぞれの組み合わせに含まれることがよい。
【００３１】
ここで、高仰角とは、仰角が４０°〜９０°の範囲にあるものが良く、特に高層ビル街などでは仰角が５０°〜９０°の範囲にあるものが望ましい。この範囲の高仰角にあれば、ほぼ反射波によるマルチパスの影響を受けることはない。また、その他の衛星は、その高仰角より低い仰角に位置する衛星、即ち４０°や５０°以下の仰角の衛星、とすることでよい。
【００３２】
図２は、高層ビル街での衛星受信状況を車の後方から見た図である。車２１が高層ビル２２と高層ビル２３との間の道路を走行している。高仰角衛星２４からは車２１に衛星信号が直接波Ａ１として伝送されている。また、低仰角衛星２５からは、直接波Ｂ１は高層ビル２２に遮られて車２１には届かず、高層ビル２３にて反射した反射波Ｂ２が車２１に伝送されている。高仰角衛星２４からの衛星信号は直接波であるからマルチパスの影響を受けない。ただ、高仰角衛星のみでは速度を求めるためのドップラー周波数の水平方向成分が小さいため、水平方向の速度ベクトルを高精度に求めることが難しい。
【００３３】
図３は、高層ビル街での衛星受信状況を車の上方から見た図である。車２１が高層ビル２２と高層ビル２３との間の道路を走行している。進行方向衛星２６からは車２１に衛星信号が直接波Ｃ１として伝送されている。また、交差方向衛星２７からは、直接波Ｄ１は高層ビル２２に遮られて車２１には届かず、高層ビル２３にて反射した反射波Ｄ２が車２１に伝送されている。高層ビル街でも道路の進行方向やその逆方向に位置する衛星からの衛星信号は、やはり直接波Ｃ１が得られる。この進行方向の衛星が低仰角衛星である場合には、ドップラー周波数の水平方向成分が大きいため、正確な水平方向の速度ベクトルを求めることができる。しかし、衛星信号受信機にて、高層ビルの地図情報等も利用できない状況下では、どの衛星からの衛星信号が直接波であるかの判別はできない。
【００３４】
なお、この図２では、高仰角衛星２４と低仰角衛星２５とが１つずつ、また、図３では、進行方向衛星２６と交差方向衛星２７とが１つずつ記載されているが、一般的には高仰角衛星２４、低仰角衛星２５、進行方向衛星（その逆方向も含む）、交差方向衛星とを合わせて５，６個以上の衛星が常時存在すると考えて良い。
【００３５】
図４は、速度ベクトルの解を求めるための複数の衛星の組み合わせの例を示す図である。
この組み合わせ例は、高仰角衛星（黒星で表示した衛星Ａと衛星Ｂ）を共通に含み、それに低仰角衛星（白星で表示した衛星Ｃ、衛星Ｄ、衛星Ｅ）をそれぞれ含んだ衛星の組み合わせを示している。第１の組み合わせは衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｃとの組み合わせであり、第２の組み合わせは衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｄとの組み合わせであり、また第３の組み合わせは衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｅとの組み合わせである。この組み合わせには、制御装置１００からの衛星軌道情報を利用する。
【００３６】
また、衛星信号レベルをも利用して、単に仰角順に選ぶことに代えて、仰角が高く且つ衛星信号レベルも高い衛星を優先的に選ぶこととしても良い。
【００３７】
図１に戻って、速度ベクトル解候補演算装置１４は、衛星組み合わせ決定装置１３で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して、複数の速度ベクトル解候補を得る。
【００３８】
速度ベクトル解候補演算装置１４での複数の速度ベクトル解候補は、図４の衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｃからなる第１の組み合わせにより得られる速度ベクトルＶ１と、衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｄからなる第２の組み合わせにより得られる速度ベクトルＶ２と、衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｅからなる第３の組み合わせにより得られる速度ベクトルＶ３とが、候補１、候補２、候補３となる。更に多くの組み合わせが取られる場合には、より多くの候補が得られる。
【００３９】
最適解選択装置１５は、速度ベクトル解候補演算装置１４で得られた速度ベクトル解候補、「候補１、候補２、候補３」に関して、所定の選択条件に基づいて最適速度ベクトルＶｓを求め、制御装置１００に出力する。
【００４０】
最適解選択装置１５における第１の選択条件は、速度ベクトル解候補演算装置１４で得られた速度ベクトル解候補「候補１、候補２、候補３」に関して、各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて、最適速度ベクトルＶｓを求める。
【００４１】
この例が図５に示されている。図５では、候補１と候補２とがほぼ同一の速度ベクトルを示しており、それらと比較して候補３が大きく異なっている。この場合には、候補１と候補２とのどちらかが最適速度ベクトルＶｓとして選択される。この場合にはどちらでもよいが、強いて言えば候補１と候補２の中で、前回の最適速度ベクトルにより一致する方を選択することになる。ただ、高仰角衛星が何らかの影響でマルチパスの影響を受けているなど特殊な場合には、異常解でも一致度が高い場合もあり得るので、前回方位及び速度との連続性も例えば閾値を設けて、異常解ではないことを判定することがよい。
【００４２】
なお、速度ベクトル解候補間の一致度は、各候補の速度ベクトルの、緯度方向成分の差の絶対値＋経度方向成分の差の絶対値、で求める。この和が、小さいほど一致度が高くなる。
【００４３】
最適解選択装置１５における第２の選択条件は、速度ベクトル解候補演算装置１４で得られた速度ベクトル解候補「候補１、候補２、候補３」に関して、前回速度ベクトルとの一致度に基づいて、最適速度ベクトルＶｓを求める。
【００４４】
この例が図６に示されている。図６では、進行方向の衛星が少ない場合に、各候補はバラバラの速度ベクトルとなるが、候補１が前回の最適速度ベクトルと最も一致度が高いので、候補１を最適速度ベクトルＶｓとして選択し、制御装置１００に出力する。
【００４５】
図６でもし候補１が無いと仮定すると、次に一致度が高い候補２を選択することになるが、この場合には前回方位との差が大きいので方位の連続性を重視するために方位変化に制限を設けて、所定の角度変化範囲内に方位変化を制限することがよい。
【００４６】
また、実際に方位変更中の場合に、誤って前回方位に固定してしまわないように、全衛星の衛星信号を用いて求めた概略の速度ベクトルとの差をチェックすることがよい。
【００４７】
以上の動作を、図７のフロー図をも用いて、説明する。
【００４８】
ステップ１０１で、全衛星からの衛星信号を利用して概略速度ベクトルＶＦを求める。全衛星からの衛星信号には高層ビルなどでマルチパスを受けた反射波もあるが、直接波のものもあるから、概略の速度ベクトルＶＦは求められる。この概略の速度ベクトルＶＦは、高精度は期待できないが、一応の目安としては用いることができる。また、全衛星からの衛星信号としては、衛星信号追尾装置１１が追尾できている衛星信号で良い。
【００４９】
次に、ステップ１０２で、高仰角衛星２個とその他の衛星の組み合わせを全て計算し、各組み合わせによる速度ベクトル候補Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、・・・Ｖｎを求める。
【００５０】
衛星の組み合わせは、高仰角衛星２個と、低仰角衛星１個との３衛星の組み合わせが良い。この３衛星の組み合わせとするには、車などの移動体の水平方向速度を求めたいので、高度方向の速度は零と近似し、緯度方向速度、経度方向速度及び内部発振器周波数の誤差の３変数を解けば良く、低仰角衛星が１個含まれることによって、よりよい精度を得ることが期待できる。もし、高度方向の速度も必要な場合には、高仰角の２衛星と他の２衛星もしくは、高仰角の３衛星と他の１衛星の組み合わせを形成して、速度ベクトルを解けばよい。
【００５１】
次に、ステップ１０３で、各速度ベクトル候補間の差Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・Ｄｎを求めて、その最小値を最小ベクトル差Ｄｍｉｎをする。
【００５２】
次に、ステップ１０４で、最小ベクトル差Ｄｍｉｎを所定の閾値と比較する。最小ベクトル差Ｄｍｉｎが所定の閾値より小さければ、ステップ１０５に進んで、最小ベクトル差Ｄｍｉｎを形成した２つの速度ベクトル候補の中の、前回方位に近い候補を最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔとする。
【００５３】
一方、ステップ１０４で、最小ベクトル差Ｄｍｉｎが所定の閾値より小さくなければ、ステップ１０６に進んで、速度ベクトル候補Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、・・・Ｖｎの中の、前回方位に一番近い候補を最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔとする。
【００５４】
次に、ステップ１０７では、ステップ１０５或いはステップ１０６で得られた最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔとステップ１０１で求めた概略速度ベクトルＶＦとを比較し、その差が所定閾値より小さいか否かを判別する。最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔと概略速度ベクトルＶＦとの差が、所定閾値より大きい場合には、ステップ１０８に進んで概略速度ベクトルＶＦを最終解とする。
【００５５】
一方、最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔと概略速度ベクトルＶＦとの差が、所定閾値より小さい場合には、ステップ１０９に進む。
【００５６】
ステップ１０９では、最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔの方位と、前回速度ベクトルの方位との方位差を所定閾値（所定角度）と比較する。その方位差が所定閾値（所定角度）より大きい場合には、ステップ１１０に進む。
【００５７】
ステップ１１０では、速さは最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔの速さのままとし、前回速度ベクトルの方位に所定閾値（所定角度）を最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔの方位に近づくように加算もしくは減算して最終方位とし、その最終方位と最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔの速さとを持つ速度ベクトルとする。
【００５８】
一方、その方位差が所定閾値（所定角度）より小さい場合には、ステップ１１１に進んで最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔを最終解とする。
【００５９】
そして、ステップ１１２で、ステップ１１０もしくはステップ１１１からの情報にしたがって、最終の方位と速さを決定して、最適速度ベクトルＶｓを求め、制御装置１００に出力する。
【００６０】
なお、ステップ１０８からの出力を最終解とすることなく、概略速度ベクトルＶＦをステップ１０９に与えるように変更しても良い。その状態が図７中にて破線にて示されている。この変更例では、ステップ１０９での判断対象に、最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔに加えて、概略速度ベクトルＶＦも加わることになる。
【００６１】
また、方位が得られれば、変数は速さと内部発振器周波数誤差の２変数になるので、方位決定後に仰角の高い２衛星などで速さを再度求めて、速度ベクトルを補正することもできる。
【００６２】
例えば、３衛星の場合に、Ｈを方向余弦行列とすると、第１段階として、
［ Ｈ ］［Ｖｎ、Ｖｅ、ΔＴ］＝［ρ１、ρ２、ρ３］
の式を解くことで、緯度方向速度成分Ｖｎ、経度方向速度成分Ｖｅを求め、方位Θをｔａｎ-1（Ｖｅ／Ｖｎ）等で得る。ここで、Ｈは、Ｈ１１〜Ｈ３３からなる３行３列のマトリクスであり、ΔＴは内部発振器周波数誤差であり、また、ρ１、ρ２、ρ３は各衛星の速度誤差成分である。方位Θを得た後に、マルチパスの少ない仰角の高い２衛星に関し、
［ Ｈ′］［Ｖ、ΔＴ］＝［ρ１、ρ２］などで速度を再度求めることで速度の精度があがるので、最終結果も３衛星で解くよりも真の速度解に近づく場合がある。なお、Ｈ′は、Ｈ１１′〜Ｈ２２′からなる２行２列のマトリクスであり、また、Ｖ＝（Ｖｎ2＋Ｖｅ2）1/2である。
【００６３】
また、以上の説明では、衛星信号系単独で行っているが、概略正しい推測速度ベクトルが衛星信号系以外でも得られる場合には、その推測ベクトルとの差を用いて、速度ベクトル候補Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、・・・Ｖｎの候補を制限してから最適解を求めるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例に係る速度ベクトル決定システムの構成を示す図
【図２】高層ビル街での衛星受信状況を車の後方から見た図
【図３】高層ビル街での衛星受信状況を車の上方から見た図
【図４】速度ベクトルの解を求めるための複数の衛星の組み合わせの例を示す図
【図５】最適解選択装置における選択条件を説明する図
【図６】最適解選択装置における選択条件を説明する他の図
【図７】本発明の速度ベクトル決定システムの動作を説明するフロー図
【符号の説明】
【００６５】
１ アンテナ
１１ 衛星信号追尾装置
１２ 測位位置演算装置
１３ 衛星組み合わせ決定装置
１４ 速度ベクトル解候補演算装置
１５ 最適解選択装置
１００ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などの移動体に搭載され、ＧＰＳなどの衛星信号のみを利用して、移動体の速度ベクトルを高精度で求める、速度ベクトル決定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体、例えば車では、ＧＰＳなどの衛星信号を利用して、その位置とともに、移動する速さ及び方向、即ち速度ベクトルを高精度で求めることが要望されている。
【０００３】
速度ベクトルを高精度で求めるためにはドップラー周波数を有効に利用することが望ましく、演算に用いる複数の衛星信号の内の一つの衛星信号は比較的低仰角の衛星からの衛星信号を利用することが良い。
【０００４】
しかし、都市部のビル街などの道路においては、高仰角衛星からの衛星信号は直接に得られるとしても、低仰角衛星からの衛星信号は、ビルなどに遮られて反射してから得られることが多くなってしまう。即ち、受信した衛星信号に、マルチパスの影響を受けた衛星信号が含まれることが多い。
【０００５】
このマルチパスの影響を受けた衛星信号をも含めて求めた速度ベクトルＶＦは、誤差成分を含むから、速度ベクトルを高精度で求めることはできない。
【０００６】
このようなマルチパスの影響を軽減するために、方位センサ及び車速センサを用いて、方位センサから得られる方位と車速センサから得られる速さに基づいて、推測速度ベクトルを得ることが、特許文献１に示されている。特許文献１では、この方位センサ及び車速センサをも用いることによって、測位位置及び速度ベクトルを得ている。
【特許文献１】特開２００１−２６４４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の特許文献１に示された方法のように、速度ベクトル決定システムを含むナビゲーション装置では、安価に構成するために、方位センサとして、地磁気センサや角速度センサを用いる推測速度ベクトル方式によることが一般的である。
【０００８】
しかし、地磁気センサを用いた場合には、鉄橋などの磁性体が多い場所で大きな誤差を発生してしまう。
【０００９】
また、角速度センサを用いた場合には、相対方位しか得られないため、他の手段（例えば、衛星速度演算装置）から正しい絶対方位が得られることが重要であるが、高層ビル街などでは前述のように正しい速度ベクトルが得られないことが多いことが問題となる。
【００１０】
したがって、推測速度ベクトル方式による場合には、方位精度の良い高価なジャイロスコープなどを用いることが必要となってくる。この場合には、ナビゲーション装置が高価なものとなってしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、車両などの移動体に搭載され、ＧＰＳなどの衛星信号のみを利用して、コストアップとなる他の推測航法センサを必要とせず、高層ビル街などマルチパスの影響が大きい環境下でも、移動体の最適な速度ベクトルを求めることかできる、速度ベクトル決定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の速度ベクトル決定システムは、移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める最適解選択装置とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の速度ベクトル決定システムは、移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、前回速度ベクトルとの一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める最適解選択装置とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の速度ベクトル決定システムは、移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、各速度ベクトル解候補間の最小ベクトル差を所定閾値と比較し、最小ベクトル差が前記所定閾値より大きいときに前回速度ベクトルとの一致度に基づいて最適速度ベクトルを求め、且つ最小ベクトル差が前記所定閾値より大きくないときに各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて最適速度ベクトルを求める、最適解選択装置とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の速度ベクトル決定システムは、請求項１乃至３のいずれかに記載の速度ベクトル決定システムにおいて、前記衛星組み合わせ決定装置は、前記複数の組み合わせを求めるに際して、前記衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報とともに、前記追尾情報に基づく信号レベル情報をも利用することを特徴とする。
【００１６】
請求項５の速度ベクトル決定システムは、請求項１乃至４のいずれかに記載の速度ベクトル決定システムにおいて、前記衛星組み合わせ決定装置における複数の組み合わせにおいて、前記共通に含まれる衛星は、所定の仰角より高仰角の衛星であり、前記他の衛星は、前記所定の仰角より低い低仰角の衛星であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の速度ベクトル決定システムは、請求項５に記載の速度ベクトル決定システムにおいて、前記高仰角衛星は、２個であることを特徴とする。
【００１８】
請求項７の速度ベクトル決定システムは、請求項１乃至６のいずれかに記載の速度ベクトル決定システムにおいて、前記最適解選択装置は、前記最適速度ベクトルと、全衛星を利用して求めた概略速度ベクトルとを比較し、前記最適速度ベクトルが前記概略速度ベクトルと所定閾値以上異なる場合には、前記概略速度ベクトルに基づいて最終解を得ることを特徴とする。
【００１９】
請求項８の速度ベクトル決定システムは、請求項１乃至６のいずれかに記載の速度ベクトル決定システムにおいて、前記最適解選択装置は、前記最適速度ベクトルの方位と、前回方位とを比較し、前記最適速度ベクトルの方位が前記前回方位と所定閾値以上異なる場合には、速さは前記最適速度ベクトルの速さとし且つ方位は前記前回方位に、前記最適速度ベクトルの方位へ近づくように、所定角度だけ加算もしくは減算した速度ベクトルに基づいて最終解を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の速度ベクトル決定システムによれば、ＧＰＳなどの衛星信号のみを利用して、コストアップとなる他の推測航法センサを必要とせず、高層ビル街などマルチパスの影響が大きい環境下でも、移動体の最適な速度ベクトルを求めることかできる。
【００２１】
また、衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報及び追尾情報に基づく信号レベル情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれ、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求め、その複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得、且つそれら各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める。これにより、移動体と高層ビル街との相対関係が不明な状態で、マルチパスの影響が大きい環境下でも、移動体の最適な速度ベクトルを求めることが期待できる。
【００２２】
また、速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、前回速度ベクトルとの一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求めるから、速度ベクトル解候補がそれぞれ大きく異なっても、前回速度ベクトルを参照して、マルチパスの影響が大きい環境下でも、移動体の最適な速度ベクトルを求めることか期待できる。
【００２３】
また、速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、各速度ベクトル解候補間の最小ベクトル差を所定閾値と比較し、最小ベクトル差が所定閾値より大きいときに前回速度ベクトルとの一致度に基づいて最適速度ベクトルを求め、且つ最小ベクトル差が前記所定閾値より大きくないときに各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて最適速度ベクトルを求める。これにより、最小ベクトル差の大きさに応じて最適ベクトルを自動的に選択して決定することができる。
【００２４】
また、高仰角衛星を２個とし、他の衛星との組み合わせにより速度ベクトルを求めるから、移動体の最適な速度ベクトルを求めることが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明に係る衛星信号を利用した速度ベクトル決定システムの実施例の構成を示す図である。
【００２６】
アンテナ１は、ＧＰＳ等の複数の衛星からの衛星信号を受信し、衛星信号追尾装置１１に供給する。
【００２７】
衛星信号追尾装置１１は、受信した衛星信号を追尾する。追尾に成功した衛星に関して、衛星追尾状況、衛星信号レベル、位置測定に利用される疑似距離データ、速度測定に利用される搬送波位相データなどの追尾情報を出力する。
【００２８】
測位位置演算装置１２は、衛星信号追尾装置１１からの疑似距離データや制御装置１００に含まれる衛星軌道演算装置から供給される衛星軌道情報などを基に測位位置の演算を行い、得られた測位位置Ｐｏｕｔを制御装置１００へ出力する。また、概略速度ベクトルＶＦを求め、最適解選択装置１５に出力する。
【００２９】
衛星組み合わせ決定装置１３は、衛星信号追尾装置１１で追尾している複数衛星の中から、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める。平面を移動する車などの移動体では、３つの衛星信号からなる組み合わせで良く、必要に応じて４つ以上の衛星の組み合わせとすることができる。
【００３０】
この複数の組み合わせには、少なくとも１つ、通常は２つの高仰角に位置する衛星が共通に含まれるとともに、低仰角の異なる衛星がそれぞれの組み合わせに含まれることがよい。
【００３１】
ここで、高仰角とは、仰角が４０°〜９０°の範囲にあるものが良く、特に高層ビル街などでは仰角が５０°〜９０°の範囲にあるものが望ましい。この範囲の高仰角にあれば、ほぼ反射波によるマルチパスの影響を受けることはない。また、その他の衛星は、その高仰角より低い仰角に位置する衛星、即ち４０°や５０°以下の仰角の衛星、とすることでよい。
【００３２】
図２は、高層ビル街での衛星受信状況を車の後方から見た図である。車２１が高層ビル２２と高層ビル２３との間の道路を走行している。高仰角衛星２４からは車２１に衛星信号が直接波Ａ１として伝送されている。また、低仰角衛星２５からは、直接波Ｂ１は高層ビル２２に遮られて車２１には届かず、高層ビル２３にて反射した反射波Ｂ２が車２１に伝送されている。高仰角衛星２４からの衛星信号は直接波であるからマルチパスの影響を受けない。ただ、高仰角衛星のみでは速度を求めるためのドップラー周波数の水平方向成分が小さいため、水平方向の速度ベクトルを高精度に求めることが難しい。
【００３３】
図３は、高層ビル街での衛星受信状況を車の上方から見た図である。車２１が高層ビル２２と高層ビル２３との間の道路を走行している。進行方向衛星２６からは車２１に衛星信号が直接波Ｃ１として伝送されている。また、交差方向衛星２７からは、直接波Ｄ１は高層ビル２２に遮られて車２１には届かず、高層ビル２３にて反射した反射波Ｄ２が車２１に伝送されている。高層ビル街でも道路の進行方向やその逆方向に位置する衛星からの衛星信号は、やはり直接波Ｃ１が得られる。この進行方向の衛星が低仰角衛星である場合には、ドップラー周波数の水平方向成分が大きいため、正確な水平方向の速度ベクトルを求めることができる。しかし、衛星信号受信機にて、高層ビルの地図情報等も利用できない状況下では、どの衛星からの衛星信号が直接波であるかの判別はできない。
【００３４】
なお、この図２では、高仰角衛星２４と低仰角衛星２５とが１つずつ、また、図３では、進行方向衛星２６と交差方向衛星２７とが１つずつ記載されているが、一般的には高仰角衛星２４、低仰角衛星２５、進行方向衛星（その逆方向も含む）、交差方向衛星とを合わせて５，６個以上の衛星が常時存在すると考えて良い。
【００３５】
図４は、速度ベクトルの解を求めるための複数の衛星の組み合わせの例を示す図である。
この組み合わせ例は、高仰角衛星（黒星で表示した衛星Ａと衛星Ｂ）を共通に含み、それに低仰角衛星（白星で表示した衛星Ｃ、衛星Ｄ、衛星Ｅ）をそれぞれ含んだ衛星の組み合わせを示している。第１の組み合わせは衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｃとの組み合わせであり、第２の組み合わせは衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｄとの組み合わせであり、また第３の組み合わせは衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｅとの組み合わせである。この組み合わせには、制御装置１００からの衛星軌道情報を利用する。
【００３６】
また、衛星信号レベルをも利用して、単に仰角順に選ぶことに代えて、仰角が高く且つ衛星信号レベルも高い衛星を優先的に選ぶこととしても良い。
【００３７】
図１に戻って、速度ベクトル解候補演算装置１４は、衛星組み合わせ決定装置１３で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して、複数の速度ベクトル解候補を得る。
【００３８】
速度ベクトル解候補演算装置１４での複数の速度ベクトル解候補は、図４の衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｃからなる第１の組み合わせにより得られる速度ベクトルＶ１と、衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｄからなる第２の組み合わせにより得られる速度ベクトルＶ２と、衛星Ａ，衛星Ｂと衛星Ｅからなる第３の組み合わせにより得られる速度ベクトルＶ３とが、候補１、候補２、候補３となる。更に多くの組み合わせが取られる場合には、より多くの候補が得られる。
【００３９】
最適解選択装置１５は、速度ベクトル解候補演算装置１４で得られた速度ベクトル解候補、「候補１、候補２、候補３」に関して、所定の選択条件に基づいて最適速度ベクトルＶｓを求め、制御装置１００に出力する。
【００４０】
最適解選択装置１５における第１の選択条件は、速度ベクトル解候補演算装置１４で得られた速度ベクトル解候補「候補１、候補２、候補３」に関して、各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて、最適速度ベクトルＶｓを求める。
【００４１】
この例が図５に示されている。図５では、候補１と候補２とがほぼ同一の速度ベクトルを示しており、それらと比較して候補３が大きく異なっている。この場合には、候補１と候補２とのどちらかが最適速度ベクトルＶｓとして選択される。この場合にはどちらでもよいが、強いて言えば候補１と候補２の中で、前回の最適速度ベクトルにより一致する方を選択することになる。ただ、高仰角衛星が何らかの影響でマルチパスの影響を受けているなど特殊な場合には、異常解でも一致度が高い場合もあり得るので、前回方位及び速度との連続性も例えば閾値を設けて、異常解ではないことを判定することがよい。
【００４２】
なお、速度ベクトル解候補間の一致度は、各候補の速度ベクトルの、緯度方向成分の差の絶対値＋経度方向成分の差の絶対値、で求める。この和が、小さいほど一致度が高くなる。
【００４３】
最適解選択装置１５における第２の選択条件は、速度ベクトル解候補演算装置１４で得られた速度ベクトル解候補「候補１、候補２、候補３」に関して、前回速度ベクトルとの一致度に基づいて、最適速度ベクトルＶｓを求める。
【００４４】
この例が図６に示されている。図６では、進行方向の衛星が少ない場合に、各候補はバラバラの速度ベクトルとなるが、候補１が前回の最適速度ベクトルと最も一致度が高いので、候補１を最適速度ベクトルＶｓとして選択し、制御装置１００に出力する。
【００４５】
図６でもし候補１が無いと仮定すると、次に一致度が高い候補２を選択することになるが、この場合には前回方位との差が大きいので方位の連続性を重視するために方位変化に制限を設けて、所定の角度変化範囲内に方位変化を制限することがよい。
【００４６】
また、実際に方位変更中の場合に、誤って前回方位に固定してしまわないように、全衛星の衛星信号を用いて求めた概略の速度ベクトルとの差をチェックすることがよい。
【００４７】
以上の動作を、図７のフロー図をも用いて、説明する。
【００４８】
ステップ１０１で、全衛星からの衛星信号を利用して概略速度ベクトルＶＦを求める。全衛星からの衛星信号には高層ビルなどでマルチパスを受けた反射波もあるが、直接波のものもあるから、概略の速度ベクトルＶＦは求められる。この概略の速度ベクトルＶＦは、高精度は期待できないが、一応の目安としては用いることができる。また、全衛星からの衛星信号としては、衛星信号追尾装置１１が追尾できている衛星信号で良い。
【００４９】
次に、ステップ１０２で、高仰角衛星２個とその他の衛星の組み合わせを全て計算し、各組み合わせによる速度ベクトル候補Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、・・・Ｖｎを求める。
【００５０】
衛星の組み合わせは、高仰角衛星２個と、低仰角衛星１個との３衛星の組み合わせが良い。この３衛星の組み合わせとするには、車などの移動体の水平方向速度を求めたいので、高度方向の速度は零と近似し、緯度方向速度、経度方向速度及び内部発振器周波数の誤差の３変数を解けば良く、低仰角衛星が１個含まれることによって、よりよい精度を得ることが期待できる。もし、高度方向の速度も必要な場合には、高仰角の２衛星と他の２衛星もしくは、高仰角の３衛星と他の１衛星の組み合わせを形成して、速度ベクトルを解けばよい。
【００５１】
次に、ステップ１０３で、各速度ベクトル候補間の差Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・Ｄｎを求めて、その最小値を最小ベクトル差Ｄｍｉｎをする。
【００５２】
次に、ステップ１０４で、最小ベクトル差Ｄｍｉｎを所定の閾値と比較する。最小ベクトル差Ｄｍｉｎが所定の閾値より小さければ、ステップ１０５に進んで、最小ベクトル差Ｄｍｉｎを形成した２つの速度ベクトル候補の中の、前回方位に近い候補を最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔとする。
【００５３】
一方、ステップ１０４で、最小ベクトル差Ｄｍｉｎが所定の閾値より小さくなければ、ステップ１０６に進んで、速度ベクトル候補Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、・・・Ｖｎの中の、前回方位に一番近い候補を最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔとする。
【００５４】
次に、ステップ１０７では、ステップ１０５或いはステップ１０６で得られた最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔとステップ１０１で求めた概略速度ベクトルＶＦとを比較し、その差が所定閾値より小さいか否かを判別する。最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔと概略速度ベクトルＶＦとの差が、所定閾値より大きい場合には、ステップ１０８に進んで概略速度ベクトルＶＦを最終解とする。
【００５５】
一方、最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔと概略速度ベクトルＶＦとの差が、所定閾値より小さい場合には、ステップ１０９に進む。
【００５６】
ステップ１０９では、最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔの方位と、前回速度ベクトルの方位との方位差を所定閾値（所定角度）と比較する。その方位差が所定閾値（所定角度）より大きい場合には、ステップ１１０に進む。
【００５７】
ステップ１１０では、速さは最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔの速さのままとし、前回速度ベクトルの方位に所定閾値（所定角度）を最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔの方位に近づくように加算もしくは減算して最終方位とし、その最終方位と最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔの速さとを持つ速度ベクトルとする。
【００５８】
一方、その方位差が所定閾値（所定角度）より小さい場合には、ステップ１１１に進んで最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔを最終解とする。
【００５９】
そして、ステップ１１２で、ステップ１１０もしくはステップ１１１からの情報にしたがって、最終の方位と速さを決定して、最適速度ベクトルＶｓを求め、制御装置１００に出力する。
【００６０】
なお、ステップ１０８からの出力を最終解とすることなく、概略速度ベクトルＶＦをステップ１０９に与えるように変更しても良い。その状態が図７中にて破線にて示されている。この変更例では、ステップ１０９での判断対象に、最有力候補速度ベクトルＶｍｏｓｔに加えて、概略速度ベクトルＶＦも加わることになる。
【００６１】
また、方位が得られれば、変数は速さと内部発振器周波数誤差の２変数になるので、方位決定後に仰角の高い２衛星などで速さを再度求めて、速度ベクトルを補正することもできる。
【００６２】
例えば、３衛星の場合に、Ｈを方向余弦行列とすると、第１段階として、
［ Ｈ ］［Ｖｎ、Ｖｅ、ΔＴ］＝［ρ１、ρ２、ρ３］
の式を解くことで、緯度方向速度成分Ｖｎ、経度方向速度成分Ｖｅを求め、方位Θをｔａｎ-1（Ｖｅ／Ｖｎ）等で得る。ここで、Ｈは、Ｈ１１〜Ｈ３３からなる３行３列のマトリクスであり、ΔＴは内部発振器周波数誤差であり、また、ρ１、ρ２、ρ３は各衛星の速度誤差成分である。方位Θを得た後に、マルチパスの少ない仰角の高い２衛星に関し、
［ Ｈ′］［Ｖ、ΔＴ］＝［ρ１、ρ２］などで速度を再度求めることで速度の精度があがるので、最終結果も３衛星で解くよりも真の速度解に近づく場合がある。なお、Ｈ′は、Ｈ１１′〜Ｈ２２′からなる２行２列のマトリクスであり、また、Ｖ＝（Ｖｎ2＋Ｖｅ2）1/2である。
【００６３】
また、以上の説明では、衛星信号系単独で行っているが、概略正しい推測速度ベクトルが衛星信号系以外でも得られる場合には、その推測ベクトルとの差を用いて、速度ベクトル候補Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、・・・Ｖｎの候補を制限してから最適解を求めるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例に係る速度ベクトル決定システムの構成を示す図
【図２】高層ビル街での衛星受信状況を車の後方から見た図
【図３】高層ビル街での衛星受信状況を車の上方から見た図
【図４】速度ベクトルの解を求めるための複数の衛星の組み合わせの例を示す図
【図５】最適解選択装置における選択条件を説明する図
【図６】最適解選択装置における選択条件を説明する他の図
【図７】本発明の速度ベクトル決定システムの動作を説明するフロー図
【符号の説明】
【００６５】
１ アンテナ
１１ 衛星信号追尾装置
１２ 測位位置演算装置
１３ 衛星組み合わせ決定装置
１４ 速度ベクトル解候補演算装置
１５ 最適解選択装置
１００ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める最適解選択装置とを有することを特徴とする、速度ベクトル決定システム。
【請求項２】
移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、前回速度ベクトルとの一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める最適解選択装置とを有することを特徴とする、速度ベクトル決定システム。
【請求項３】
移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、各速度ベクトル解候補間の最小ベクトル差を所定閾値と比較し、最小ベクトル差が前記所定閾値より大きいときに前回速度ベクトルとの一致度に基づいて最適速度ベクトルを求め、且つ最小ベクトル差が前記所定閾値より大きくないときに各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて最適速度ベクトルを求める、最適解選択装置とを有することを特徴とする、速度ベクトル決定システム。
【請求項４】
前記衛星組み合わせ決定装置は、前記複数の組み合わせを求めるに際して、前記衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報とともに、前記追尾情報に基づく信号レベル情報をも利用することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の速度ベクトル決定システム。
【請求項５】
前記衛星組み合わせ決定装置における複数の組み合わせにおいて、前記共通に含まれる衛星は、所定の仰角より高仰角の衛星であり、前記他の衛星は、前記所定の仰角より低い低仰角の衛星であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の速度ベクトル決定システム。
【請求項６】
前記高仰角衛星は、２個であることを特徴とする、請求項５に記載の速度ベクトル決定システム。
【請求項７】
前記最適解選択装置は、前記最適速度ベクトルと、全衛星を利用して求めた概略速度ベクトルとを比較し、前記最適速度ベクトルが前記概略速度ベクトルと所定閾値以上異なる場合には、前記概略速度ベクトルに基づいて最終解を得ることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の速度ベクトル決定システム。
【請求項８】
前記最適解選択装置は、前記最適速度ベクトルの方位と、前回方位とを比較し、前記最適速度ベクトルの方位が前記前回方位と所定閾値以上異なる場合には、速さは前記最適速度ベクトルの速さとし且つ方位は前記前回方位に、前記最適速度ベクトルの方位へ近づくように、所定角度だけ加算もしくは減算した速度ベクトルに基づいて最終解を得ることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の速度ベクトル決定システム。
【請求項１】
移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める最適解選択装置とを有することを特徴とする、速度ベクトル決定システム。
【請求項２】
移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、前回速度ベクトルとの一致度に基づいて、最適速度ベクトルを求める最適解選択装置とを有することを特徴とする、速度ベクトル決定システム。
【請求項３】
移動体に搭載され、複数の衛星からの衛星信号を利用して前記移動体の速度ベクトルを求める速度ベクトル決定システムであって、
各衛星信号に追尾して追尾情報を送出する衛星信号追尾装置と、
前記衛星信号追尾装置で追尾している複数衛星の中から、衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報を利用して、少なくとも１つの衛星が共通に含まれ且つ他の衛星が含まれた、３以上の衛星信号からなる複数の組み合わせを求める、衛星組み合わせ決定装置と、
前記衛星組み合わせ決定装置で決定された複数の組み合わせ毎の速度ベクトル解をそれぞれ演算して速度ベクトル解候補を得る速度ベクトル解候補演算装置と、
前記速度ベクトル解候補演算装置で得られた速度ベクトル解候補に関して、各速度ベクトル解候補間の最小ベクトル差を所定閾値と比較し、最小ベクトル差が前記所定閾値より大きいときに前回速度ベクトルとの一致度に基づいて最適速度ベクトルを求め、且つ最小ベクトル差が前記所定閾値より大きくないときに各速度ベクトル解候補間の一致度に基づいて最適速度ベクトルを求める、最適解選択装置とを有することを特徴とする、速度ベクトル決定システム。
【請求項４】
前記衛星組み合わせ決定装置は、前記複数の組み合わせを求めるに際して、前記衛星軌道情報に基づく衛星仰角情報とともに、前記追尾情報に基づく信号レベル情報をも利用することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の速度ベクトル決定システム。
【請求項５】
前記衛星組み合わせ決定装置における複数の組み合わせにおいて、前記共通に含まれる衛星は、所定の仰角より高仰角の衛星であり、前記他の衛星は、前記所定の仰角より低い低仰角の衛星であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の速度ベクトル決定システム。
【請求項６】
前記高仰角衛星は、２個であることを特徴とする、請求項５に記載の速度ベクトル決定システム。
【請求項７】
前記最適解選択装置は、前記最適速度ベクトルと、全衛星を利用して求めた概略速度ベクトルとを比較し、前記最適速度ベクトルが前記概略速度ベクトルと所定閾値以上異なる場合には、前記概略速度ベクトルに基づいて最終解を得ることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の速度ベクトル決定システム。
【請求項８】
前記最適解選択装置は、前記最適速度ベクトルの方位と、前回方位とを比較し、前記最適速度ベクトルの方位が前記前回方位と所定閾値以上異なる場合には、速さは前記最適速度ベクトルの速さとし且つ方位は前記前回方位に、前記最適速度ベクトルの方位へ近づくように、所定角度だけ加算もしくは減算した速度ベクトルに基づいて最終解を得ることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の速度ベクトル決定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−３３３８２（Ｐ２００７−３３３８２Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２０６８１（Ｐ２００５−２２０６８１）
【出願日】平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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