ＧＮＳＳ受信装置及び測位方法
【課題】マルチパスの影響を低減し、測定精度を向上させること。
【解決手段】GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置は、指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナと、各アンテナにより受信された同一のGNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、該GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間の擬似距離を求める擬似距離計算部と、該擬似距離計算部により求められた各擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算部と、該擬似距離差分計算部により求められた差分に基づいて、前記GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定する判定部と、該判定部により、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算部とを有する。
【解決手段】GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置は、指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナと、各アンテナにより受信された同一のGNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、該GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間の擬似距離を求める擬似距離計算部と、該擬似距離計算部により求められた各擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算部と、該擬似距離差分計算部により求められた差分に基づいて、前記GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定する判定部と、該判定部により、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、GNSS用周回衛星からの信号を受信して位置や速度を測定するGNSS受信装置及び測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星航法(GNSS: Global Navigation Satellite System)とは、航空機から３つの航法衛星（GNSS用周回衛星)（以下、GNSS衛星と呼ぶ）を捕捉することで各GNSS衛星からの距離を得るとともに、４つ目の航法衛星からの信号で時刻合わせを行い、航空機の３次元での飛行位置を得ることができる航法システムである。衛星航法には、全地球的測位システム(GPS: Global Positioning System)、ガリレオ(GALILEO)などが含まれる。
【０００３】
例えば、GNSS受信装置は移動体に搭載され、該移動体の位置及び速度を測定する。例えば、GNSS受信装置は、複数のGNSS衛星からの電波を受信することによって、複数のGNSS衛星から当該GNSS受信装置までの距離（擬似距離）をそれぞれ測定し、該測定値に基づいて当該GNSS受信装置が搭載された移動体の測位を行う。GNSS衛星により発射された信号は、GNSS衛星とGNSS受信装置との間の距離を電波が伝搬する時間だけ遅れてGNSS受信装置に到達する。従って、複数のGNSS衛星について電波伝搬に要する時間を求めれば、測位演算によってGNSS受信装置の位置を求めることができる。例えば、複数のGNSS衛星により発射された電波は、GNSS受信装置の測拒部において、各GNSS衛星からGNSS受信装置までの距離が求められる。そして、測位演算部において、測拒部において求められた距離に基づいて、GNSS受信装置の位置が求められる。
【特許文献１】特開２０００−３４６６５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
GNSS受信装置においては、当該GNSS受信装置とGNSS衛星とを直接結ぶ経路で到来する直接波以外に、建物などで反射して到来する反射波が受信される場合がある。このように、GNSS衛星からの電波が２以上の経路でGNSS受信装置に受信される現象はマルチパスと呼ばれる。GNSS受信装置が直接波ではなく反射波に基づいて擬似距離を求めた場合、反射波は、直接波よりも到達時間が長くなるため、直接波により求められる擬似距離よりも誤差が大きくなる。
【０００５】
例えば、GPS受信装置では、GPS衛星からの受信信号と、該受信信号のレプリカ信号との相関が求められ、該相関ピークの位置から擬似距離が求められる。マルチパス環境下で、複数のGPS衛星からの受信信号に基づいて擬似距離が求められる場合、受信信号には反射波が含まれるため、受信信号と、該受信信号のレプリカ信号との相関値のばらつきが大きくなる。受信信号と、該受信信号のレプリカ信号との相関値のばらつきが大きくなるため、擬似距離のばらつきも大きくなり、測位結果の誤差も大きくなる。
【０００６】
マルチパスへの対策としては、GPS衛星から送られてくる電波がマルチパスの影響を受けるか否かを示す情報を任意の区画毎に記憶し、測位された位置周辺のマルチパスの影響の有無により、測位結果を修正する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、衛星信号を利用した測位位置と、移動体の移動速度と方位角を利用した推測位置とから、マルチパスの大きさを算出し、該マルチパスの大きさに応じたマルチパス信号に従って移動体の位置を求める手法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、マルチパスの影響を低減し、測定精度を向上させることができるGNSS受信装置及び測位方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本GNSS受信装置は、
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置であって、
指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナと、
各アンテナにより受信された同一のGNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、該GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間の擬似距離を求める擬似距離計算部と、
該擬似距離計算部により求められた各擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算部と、
該擬似距離差分計算部により求められた差分に基づいて、前記GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定する判定部と、
該判定部により、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算部と
を有する。
【００１０】
他の例では、
前記複数のアンテナは、指向性が当該GNSS受信装置の進行方向と垂直となる方向に向くように配置される。
【００１１】
他の例では、
前記判定部は、前記擬似距離差分計算部により求められた差分がゼロである場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定する。
【００１２】
他の例では、
前記測位演算部は、前記判定部により、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けをゼロとする。
【００１３】
本測位方法は、
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置における測位方法であって、
指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナにより受信された同一のGNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、該GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間の擬似距離を求める擬似距離計算ステップと、
該擬似距離計算ステップにより求められた各擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算ステップと、
該擬似距離差分計算ステップにより求められた差分に基づいて、前記GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定する判定ステップと、
該判定ステップにより、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算ステップと
を有する。
【発明の効果】
【００１４】
開示のGNSS受信装置及び測位方法によれば、マルチパスの影響を低減し、測定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
（システム）
本実施例に係るGNSS（Global Navigation Satellite System 全世界航法衛星システム）は、地球周りを周回するGNSS衛星と、地球上に位置し地球上を移動しうるGNSS受信装置１００を備える。本実施例では、GNSSの一例としてGPSについて説明する。
【００１８】
GNSS衛星は、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GNSS衛星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る。航法メッセージは、C/Aコードにより拡散されL1帯の搬送波（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。尚、L1帯の搬送波は、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波との合成波であり、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とが不規則に周期的に並ぶ符号列である。
【００１９】
尚、現在、24個のGPS衛星が高度約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衛星が観測可能である。
【００２０】
（GNSS受信装置）
GNSS受信装置１００は、例えば、移動体に搭載される。移動体には、車両、自動二輪車、列車、船舶、航空機、ロボットなど、また、人の移動に伴い移動する携帯端末などの情報端末などが含まれる。
【００２１】
マルチパス環境下において、GNSS衛星からの電波により得られるC/AコードとC/Aコードのレプリカ信号との相関値にばらつきが生じる原因は、搬送波の波長内で、反射波の位相が変化するためである。GNSS受信装置が１アンテナしか有さず、該１アンテナでGNSS衛星からの電波（合成波）を受信する場合、該電波に含まれる反射波の位相が分からない状態で相関処理が行われる。反射波の位相が分からない状態で相関処理が行われるため、相関値にばらつきが生じる。
【００２２】
本実施例に係るGNSS受信装置は、指向性を有するアンテナを複数有し、各アンテナからの受信電波により求めた擬似距離が異なる場合にマルチパスの影響を受けていると判定する。
【００２３】
GNSS受信装置１００は、複数のアンテナを有する。該複数のアンテナは指向性を有する。該複数のアンテナは、指向性の方向がそれぞれ異なるように配置される。本実施例では、一例として２本のアンテナを有する場合について説明するが、３以上のアンテナを有するようにしてもよい。
【００２４】
図１に、本実施例に係るGNSS受信装置１００を示す。
【００２５】
GNSS受信装置１００は、アンテナ１０２（１０２１、１０２２）と、各アンテナ１０２に対応して設けられた高周波処理部１０４（１０４１、１０４２）と、信号処理部１０６と、測位計算部１１４とを有する。信号処理部１０６は、各アンテナ１０２に対応して設けられた擬似距離計算部１０８（１０８１、１０８２）と、擬似距離差分計算部１１０と、判定処理部１１２とを有する。
【００２６】
高周波処理部１０４１及び１０４２は同様の機能を有するため、高周波処理部１０４として説明する。擬似距離計算部１０８１及び１０８２は同様の機能を有するため、擬似距離計算部１０８として説明する。
【００２７】
アンテナ１０２１及び１０２２は指向性を有し、該指向性が異なる方向に向くように配置される。アンテナ１０２１及び１０２２は、GNSS衛星からの電波を受信する。但し、マルチパスの影響の有無を判定する場合には、同一のGNSS衛星から受信された電波が信号処理部１０６において使用される。反射波の信号強度を大きくする観点からは、アンテナ１０２１及び１０２２は、当該GNSS受信装置１００の進行方向に対して垂直に、該アンテナ１０２１及び１０２２の指向性が、互いに外側（左右）を向くように配置されるのが好ましい。
【００２８】
反射波は、当該GNSS受信装置１００が搭載された移動体の進行方向と並行に存在する壁（反射体）５０から反射されると想定される。アンテナ１０２１及び１０２２を、当該GNSS受信装置１００の進行方向に対して垂直に、該アンテナ１０２１及び１０２２の指向性が、互いに外側（左右）を向くように配置することにより、一方のアンテナでは直接波が主に受信され、他方のアンテナでは反射波が主に受信される。その結果、マルチパスの検出する精度を向上させることができる。
【００２９】
図１に示されるGNSS受信装置１００において、GNSS受信装置１００の搭載された移動体の進行方向が書面（紙面）の表から裏の方向であり、該移動体の進行方向に対して右側に壁（反射体）５０が存在する場合について説明する。GNSS衛星からの電波は壁５０により反射されて受信される。アンテナ１０２１及び１０２２は、当該GNSS受信装置１００の進行方向に対して垂直に、該アンテナ１０２１及び１０２２の指向性が、互いに外側（左右）を向くように配置されている。GNSS衛星からの電波が移動体の左方向から送信される場合、該電波は移動体の右側に位置する反射体５０により反射されるが、移動体の進行方向に対して左側を向くように配置されたアンテナ１０２１には直接波が主に受信され、右側を向くように配置されたアンテナ１０２２には反射波が主に受信される。
【００３０】
高周波処理部１０４は、アンテナ１０２と接続され、アンテナ１０２を介して供給される微弱なRF信号を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。そして、高周波処理部１０４は、中間周波数に変換した信号を、デジタル信号処理ができるようにデジタル中間周波数信号に変換する。高周波処理部１０４の出力信号は、擬似距離計算部１０８に入力される。
【００３１】
擬似距離計算部１０８は、高周波処理部１０４と接続され、C/Aコードのレプリカ信号を生成する。擬似距離計算部１０８は、L1帯のC/Aコードに対して、C/Aコードのレプリカ信号によりC/Aコード同期を行い、擬似距離を算出する。ここで、擬似距離計算部１０８１により計算された擬似距離を擬似距離Ａと呼び、擬似距離計算部１０８２により計算された擬似距離を擬似距離Ｂと呼ぶ。実際には、デジタル中間周波数信号は、図示しないミキサにより、図示しないPLL(Phase Locked Loop)から供給されるレプリカキャリアが乗算されてから、擬似距離計算部１０８に入力される。擬似距離計算部１０８１及び１０８２は、C/Aコードに対するC/Aコードのレプリカ信号の相関値がピークとなるコード位相を追尾することにより、捕捉した同一のGNSS衛星からの電波を追尾する。
【００３２】
図２及び図３は、本実施例に係るGNSS受信装置における相関処理を示す。
【００３３】
アンテナ１０２１により受信される電波（合成波）は直接波の成分が反射波の成分よりも大きい。従って、図２に示されるように、擬似距離計算部１０８１により得られるC/Aコードに対するC/Aコードのレプリカ信号の相関特性では、相関値のピークは直接波のL1帯のC/Aコードに対するC/Aコードのレプリカ信号の相関値に左右される。図２において、横軸はC/Aコード位相（距離）であり、縦軸は相関値を示す。図２において、プロンプトＰＡは、擬似距離計算部１０８１により得られる相関値のピークを示す。
【００３４】
また、アンテナ１０２２により受信される電波（合成波）は反射波の成分が直接波の成分よりも大きい。従って、図３に示されるように、擬似距離計算部１０８２により得られるC/Aコードに対するC/Aコードのレプリカ信号の相関値では、相関値のピークは反射波のL1帯のC/Aコードに対するC/Aコードのレプリカ信号の相関値に左右される。図３においても、横軸はC/Aコード位相（距離）であり、縦軸は相関値を示す。図３において、プロンプトＰＢは、擬似距離計算部１０８２により得られる相関値のピークを示す。
【００３５】
C/Aコードのレプリカ信号とは、GPS衛星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。C/Aコード同期とは、受信したC/Aコードの位相に対して、C/Aコードのレプリカ信号の位相を同期させることである。C/Aコードは、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である。従って、GPS衛星に係る擬似距離ρは、GPS衛星でC/Aコードが０ビット目であるとしてC/AコードのNビット目が受信されている場合には、ρ=N×300として求めることができる。すなわち、受信したC/AコードのGPS衛星側のコード位相時刻とGPS受信装置側の時刻との差を測定することにより、擬似距離ρが算出される。擬似距離計算部１０８は、擬似距離を擬似距離差分計算部１１０に入力する。
【００３６】
擬似距離差分計算部１１０は、擬似距離計算部１０８１及び１０８２と接続され、擬似距離計算部１０８１により入力された擬似距離Ａと、擬似距離計算部１０８２により入力された擬似距離Ｂとに基づいて、擬似距離Ａと擬似距離Ｂとの差分を計算する。差分がマイナスとならないようにするために、擬似距離Ａと擬似距離Ｂとの差分の絶対値（以下、「擬似距離の差分」と呼ぶ）を求めるようにしてもよい。
【００３７】
擬似距離Ａと擬似距離Ｂは、同一のGNSS衛星からの電波に基づいて計算されたものである。さらに、アンテナ１０２１及び１０２２は指向性を有し、該指向性が異なる方向に向くように配置される。従って、当該GNSS受信装置１００がマルチパス環境に位置し、マルチパスの影響を受ける場合には、一方のアンテナには直接波、もう一方のアンテナには反射波が主に受信される。このため、反射波が直接波と同位相となっている場合でも、擬似距離Ａと擬似距離Ｂとは異なる値となるため、その差分はゼロとは異なる値となる。擬似距離差分計算部１１０は、擬似距離Ａ及び／又はＢを測位計算部１１４に入力すると共に、擬似距離Ａと擬似距離Ｂとの差分の絶対値を判定処理部１１２に入力する。
【００３８】
判定処理部１１２は、擬似距離差分計算部１１０と接続され、擬似距離差分計算部１１０により入力された擬似距離の差分に基づいて、該擬似距離に対応するGNSS衛星からの電波がマルチパスの影響を受けているかを判定する。判定処理部１１２は、擬似距離の差分がゼロよりも大きい場合に、マルチパスの影響を受けていると判定する。また、判定処理部１１２は、擬似距離の差分がゼロである場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定する。また、判定処理部１１２は、擬似距離の差分が誤差の範囲内である場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定するようにしてもよい。判定処理部１１２は、マルチパスの影響を受けているかの判定結果を測位計算部１１４に入力する。
【００３９】
測位計算部１１４は、擬似距離差分計算部１１０及び判定処理部１１２と接続され、航法メッセージの衛星軌道情報に基づいて、GNSS衛星の、ワールド座標系での現在位置を計算する。尚、GNSS衛星は、人工衛星の１つであるので、その運動は、地球重心を含む一定面内（軌道面）に限定される。また、GNSS衛星の軌道は地球重心を１つの焦点とする楕円運動であり、ケプラーの方程式を逐次数値計算することで、軌道面上でのGNSS衛星の位置を計算できる。また、GNSS衛星の位置は、GNSS衛星の軌道面とワールド座標系の赤道面が回転関係にあることを考慮して、軌道面上でのGNSS衛星の位置を３次元的な回転座標変換することで得られる。尚、ワールド座標系とは、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。
【００４０】
測位演算部１１４は、衛星位置の算出結果と、擬似距離差分計算部１１０から入力された擬似距離ρの算出結果に基づいて、当該GNSS受信装置１００の位置を測位する。ここで、測位演算部１１４は、擬似距離差分計算部１１０から入力された擬似距離ρの算出結果のうち、判定処理部１１２によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを、他のマルチパスの影響を受けていると判定されなかった擬似距離に対する重み付けとは異なるようにしてもよい。例えば、測位演算部１１４は、判定処理部１１２によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを、他のマルチパスの影響を受けていると判定されなかった擬似距離に対する重み付けより低い値とする。或は、測位演算部１１４は、判定処理部１１２によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けをゼロとするようにしてもよい。重み付けをゼロとすることにより、判定処理部１１２によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離は用いないようにできる。すなわち、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離の計算に用いられた電波を送信するGNSS衛星を測位に用いないようにできる。当該GNSS受信装置１００の位置は、３つのGNSS衛星に対して得られるそれぞれの擬似距離及び衛星位置を用いて、三角測量の原理で導出されてよい。この場合、擬似距離は時計誤差を含むので、４つ目のGNSS衛星に対して得られる擬似距離及び衛星位置を用いて、時計誤差成分が除去される。
【００４１】
尚、GNSS受信装置１００の位置の測位方法としては、このような単独測位に限られず、干渉測位（既知の点に設置された固定局での受信データを併用する方式）であってもよい。干渉測位の場合、固定局及び当該GNSS受信装置１００にてそれぞれ得られる擬似距離の１重位相差や２重位相差等を用いて当該GNSS受信装置１００の位置が測位される。
【００４２】
（測位方法）
図４は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における測位方法を示す。
【００４３】
GNSS受信装置１００は、複数のアンテナにより、GNSS衛星からの測位信号を受信する（ステップＳ４０２）。アンテナ１０２を介して供給される微弱なRF信号は、高周波処理部１０４によりA/D変換できるレベルまで増幅され、周波数を信号処理できる中間周波数に変換し、該中間周波数に変換した信号を、デジタル中間周波数信号に変換する。
【００４４】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ４０２により受信された測位信号に基づいて擬似距離を求める（ステップＳ４０４）。擬似距離計算部１０８は、L1帯のC/Aコードに対して、C/Aコードのレプリカ信号によりC/Aコード同期を行い、擬似距離を算出する。
【００４５】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ４０４により求められた各アンテナにより受信された測位信号に対応する擬似距離の差分を求める（ステップＳ４０６）。擬似距離差分計算部１１０は、擬似距離計算部１０８１及び１０８２によりそれぞれ入力された擬似距離Ａ及びＢに基づいて、擬似距離Ａと擬似距離Ｂとの差分を計算する。
【００４６】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ４０６により求められた擬似距離の差分が誤差の範囲であるか、理想的にはゼロであるかを判断する（ステップＳ４０８）。判定処理部１１２は、擬似距離差分計算部１１０により入力された擬似距離の差分に基づいて、該擬似距離に対応するGNSS衛星からの電波がマルチパスの影響を受けているかを判定する。
【００４７】
擬似距離の差分が誤差の範囲でない場合（ステップＳ４０８：ＮＯ）、GNSS受信装置１００は、該擬似距離の差分が誤差の範囲でない擬似距離に対する重み付けを変更する（ステップＳ４１０）。測位演算部１１４は、衛星位置の算出結果と、擬似距離差分計算部１１０から入力された擬似距離の算出結果に基づいて、当該GNSS受信装置１００の位置を測位する。ここで、測位演算部１１４は、擬似距離差分計算部１１０から入力された擬似距離の算出結果のうち、判定処理部１１２によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離がある場合、該擬似距離に対する重み付けを、他のマルチパスの影響を受けていると判定されなかった擬似距離に対する重み付けとは異なるように変更する。例えば、測位計算部１１４は、擬似距離の差分が誤差の範囲でない擬似距離に対する重み付けを、他の擬似距離の差分が誤差の範囲である擬似距離に対する重み付けよりも低い値としてもよい。また、ゼロとしてもよい。
【００４８】
一方、擬似距離の差分が誤差の範囲である場合（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）及びステップＳ４１０において、擬似距離に対する重み付けが変更された後、GNSS受信装置１００は測位演算を行う（ステップＳ４１２）。
【００４９】
本実施例によれば、指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナを有することにより、各アンテナにより受信される電波（合成波）に含まれる直接波の信号強度と反射波の信号強度とを異ならせることができる。
【００５０】
また、各アンテナに対応する擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算部を有することにより、擬似距離の差分に基づいて、GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定することができる。
【００５１】
また、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算部を有することにより、マルチパスの影響を低減できる。
【００５２】
本実施例によれば、指向性が当該GNSS受信装置の進行方向と垂直となる方向に複数のアンテナを配置することにより、反射波の信号強度を大きくすることができる。例えば、一部のアンテナにおける反射波の信号強度を大きくすることができる。一部のアンテナにおける反射波の信号強度を大きくすることができる結果、該一部のアンテナからの受信信号に基づいて計算された擬似距離と他のアンテナからの受信信号に基づいて計算された擬似距離とは異なる値となるため、マルチパスの検出精度を向上させることができる。
【００５３】
本実施例によれば、判定部は、擬似距離差分計算部により求められた差分がゼロである場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定することにより、マルチパスの影響の有無を判定できる。或は、判定部は、擬似距離差分計算部により求められた差分が誤差の範囲である場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定することにより、マルチパスの影響の有無を判定できる。
【００５４】
本実施例によれば、測位演算部は、判定部によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを低くすることにより、マルチパスの測位結果に与える影響を低減できる。
【００５５】
説明の便宜上、発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明されるが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてよい。
【００５６】
以上、本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】一実施例に係るGNSS受信装置の機能ブロック図である。
【図２】一実施例に係るGNSS受信装置における相関処理を示す説明図である。
【図３】一実施例に係るGNSS受信装置における相関処理を示す説明図である。
【図４】一実施例に係るGNSS受信装置の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００５８】
５０ 壁（反射体）
１００ GNSS受信装置
１０２（１０２１、１０２２） アンテナ
１０４（１０４１、１０４２） 高周波処理部
１０６ 信号処理部
１０８（１０８１、１０８２） 擬似距離計算部
１１０ 擬似距離差分計算部
１１２ 判定処理部
１１４ 測位計算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、GNSS用周回衛星からの信号を受信して位置や速度を測定するGNSS受信装置及び測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星航法(GNSS: Global Navigation Satellite System)とは、航空機から３つの航法衛星（GNSS用周回衛星)（以下、GNSS衛星と呼ぶ）を捕捉することで各GNSS衛星からの距離を得るとともに、４つ目の航法衛星からの信号で時刻合わせを行い、航空機の３次元での飛行位置を得ることができる航法システムである。衛星航法には、全地球的測位システム(GPS: Global Positioning System)、ガリレオ(GALILEO)などが含まれる。
【０００３】
例えば、GNSS受信装置は移動体に搭載され、該移動体の位置及び速度を測定する。例えば、GNSS受信装置は、複数のGNSS衛星からの電波を受信することによって、複数のGNSS衛星から当該GNSS受信装置までの距離（擬似距離）をそれぞれ測定し、該測定値に基づいて当該GNSS受信装置が搭載された移動体の測位を行う。GNSS衛星により発射された信号は、GNSS衛星とGNSS受信装置との間の距離を電波が伝搬する時間だけ遅れてGNSS受信装置に到達する。従って、複数のGNSS衛星について電波伝搬に要する時間を求めれば、測位演算によってGNSS受信装置の位置を求めることができる。例えば、複数のGNSS衛星により発射された電波は、GNSS受信装置の測拒部において、各GNSS衛星からGNSS受信装置までの距離が求められる。そして、測位演算部において、測拒部において求められた距離に基づいて、GNSS受信装置の位置が求められる。
【特許文献１】特開２０００−３４６６５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
GNSS受信装置においては、当該GNSS受信装置とGNSS衛星とを直接結ぶ経路で到来する直接波以外に、建物などで反射して到来する反射波が受信される場合がある。このように、GNSS衛星からの電波が２以上の経路でGNSS受信装置に受信される現象はマルチパスと呼ばれる。GNSS受信装置が直接波ではなく反射波に基づいて擬似距離を求めた場合、反射波は、直接波よりも到達時間が長くなるため、直接波により求められる擬似距離よりも誤差が大きくなる。
【０００５】
例えば、GPS受信装置では、GPS衛星からの受信信号と、該受信信号のレプリカ信号との相関が求められ、該相関ピークの位置から擬似距離が求められる。マルチパス環境下で、複数のGPS衛星からの受信信号に基づいて擬似距離が求められる場合、受信信号には反射波が含まれるため、受信信号と、該受信信号のレプリカ信号との相関値のばらつきが大きくなる。受信信号と、該受信信号のレプリカ信号との相関値のばらつきが大きくなるため、擬似距離のばらつきも大きくなり、測位結果の誤差も大きくなる。
【０００６】
マルチパスへの対策としては、GPS衛星から送られてくる電波がマルチパスの影響を受けるか否かを示す情報を任意の区画毎に記憶し、測位された位置周辺のマルチパスの影響の有無により、測位結果を修正する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、衛星信号を利用した測位位置と、移動体の移動速度と方位角を利用した推測位置とから、マルチパスの大きさを算出し、該マルチパスの大きさに応じたマルチパス信号に従って移動体の位置を求める手法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、マルチパスの影響を低減し、測定精度を向上させることができるGNSS受信装置及び測位方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本GNSS受信装置は、
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置であって、
指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナと、
各アンテナにより受信された同一のGNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、該GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間の擬似距離を求める擬似距離計算部と、
該擬似距離計算部により求められた各擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算部と、
該擬似距離差分計算部により求められた差分に基づいて、前記GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定する判定部と、
該判定部により、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算部と
を有する。
【００１０】
他の例では、
前記複数のアンテナは、指向性が当該GNSS受信装置の進行方向と垂直となる方向に向くように配置される。
【００１１】
他の例では、
前記判定部は、前記擬似距離差分計算部により求められた差分がゼロである場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定する。
【００１２】
他の例では、
前記測位演算部は、前記判定部により、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けをゼロとする。
【００１３】
本測位方法は、
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置における測位方法であって、
指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナにより受信された同一のGNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、該GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間の擬似距離を求める擬似距離計算ステップと、
該擬似距離計算ステップにより求められた各擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算ステップと、
該擬似距離差分計算ステップにより求められた差分に基づいて、前記GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定する判定ステップと、
該判定ステップにより、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算ステップと
を有する。
【発明の効果】
【００１４】
開示のGNSS受信装置及び測位方法によれば、マルチパスの影響を低減し、測定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
（システム）
本実施例に係るGNSS（Global Navigation Satellite System 全世界航法衛星システム）は、地球周りを周回するGNSS衛星と、地球上に位置し地球上を移動しうるGNSS受信装置１００を備える。本実施例では、GNSSの一例としてGPSについて説明する。
【００１８】
GNSS衛星は、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GNSS衛星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る。航法メッセージは、C/Aコードにより拡散されL1帯の搬送波（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。尚、L1帯の搬送波は、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波との合成波であり、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とが不規則に周期的に並ぶ符号列である。
【００１９】
尚、現在、24個のGPS衛星が高度約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衛星が観測可能である。
【００２０】
（GNSS受信装置）
GNSS受信装置１００は、例えば、移動体に搭載される。移動体には、車両、自動二輪車、列車、船舶、航空機、ロボットなど、また、人の移動に伴い移動する携帯端末などの情報端末などが含まれる。
【００２１】
マルチパス環境下において、GNSS衛星からの電波により得られるC/AコードとC/Aコードのレプリカ信号との相関値にばらつきが生じる原因は、搬送波の波長内で、反射波の位相が変化するためである。GNSS受信装置が１アンテナしか有さず、該１アンテナでGNSS衛星からの電波（合成波）を受信する場合、該電波に含まれる反射波の位相が分からない状態で相関処理が行われる。反射波の位相が分からない状態で相関処理が行われるため、相関値にばらつきが生じる。
【００２２】
本実施例に係るGNSS受信装置は、指向性を有するアンテナを複数有し、各アンテナからの受信電波により求めた擬似距離が異なる場合にマルチパスの影響を受けていると判定する。
【００２３】
GNSS受信装置１００は、複数のアンテナを有する。該複数のアンテナは指向性を有する。該複数のアンテナは、指向性の方向がそれぞれ異なるように配置される。本実施例では、一例として２本のアンテナを有する場合について説明するが、３以上のアンテナを有するようにしてもよい。
【００２４】
図１に、本実施例に係るGNSS受信装置１００を示す。
【００２５】
GNSS受信装置１００は、アンテナ１０２（１０２１、１０２２）と、各アンテナ１０２に対応して設けられた高周波処理部１０４（１０４１、１０４２）と、信号処理部１０６と、測位計算部１１４とを有する。信号処理部１０６は、各アンテナ１０２に対応して設けられた擬似距離計算部１０８（１０８１、１０８２）と、擬似距離差分計算部１１０と、判定処理部１１２とを有する。
【００２６】
高周波処理部１０４１及び１０４２は同様の機能を有するため、高周波処理部１０４として説明する。擬似距離計算部１０８１及び１０８２は同様の機能を有するため、擬似距離計算部１０８として説明する。
【００２７】
アンテナ１０２１及び１０２２は指向性を有し、該指向性が異なる方向に向くように配置される。アンテナ１０２１及び１０２２は、GNSS衛星からの電波を受信する。但し、マルチパスの影響の有無を判定する場合には、同一のGNSS衛星から受信された電波が信号処理部１０６において使用される。反射波の信号強度を大きくする観点からは、アンテナ１０２１及び１０２２は、当該GNSS受信装置１００の進行方向に対して垂直に、該アンテナ１０２１及び１０２２の指向性が、互いに外側（左右）を向くように配置されるのが好ましい。
【００２８】
反射波は、当該GNSS受信装置１００が搭載された移動体の進行方向と並行に存在する壁（反射体）５０から反射されると想定される。アンテナ１０２１及び１０２２を、当該GNSS受信装置１００の進行方向に対して垂直に、該アンテナ１０２１及び１０２２の指向性が、互いに外側（左右）を向くように配置することにより、一方のアンテナでは直接波が主に受信され、他方のアンテナでは反射波が主に受信される。その結果、マルチパスの検出する精度を向上させることができる。
【００２９】
図１に示されるGNSS受信装置１００において、GNSS受信装置１００の搭載された移動体の進行方向が書面（紙面）の表から裏の方向であり、該移動体の進行方向に対して右側に壁（反射体）５０が存在する場合について説明する。GNSS衛星からの電波は壁５０により反射されて受信される。アンテナ１０２１及び１０２２は、当該GNSS受信装置１００の進行方向に対して垂直に、該アンテナ１０２１及び１０２２の指向性が、互いに外側（左右）を向くように配置されている。GNSS衛星からの電波が移動体の左方向から送信される場合、該電波は移動体の右側に位置する反射体５０により反射されるが、移動体の進行方向に対して左側を向くように配置されたアンテナ１０２１には直接波が主に受信され、右側を向くように配置されたアンテナ１０２２には反射波が主に受信される。
【００３０】
高周波処理部１０４は、アンテナ１０２と接続され、アンテナ１０２を介して供給される微弱なRF信号を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。そして、高周波処理部１０４は、中間周波数に変換した信号を、デジタル信号処理ができるようにデジタル中間周波数信号に変換する。高周波処理部１０４の出力信号は、擬似距離計算部１０８に入力される。
【００３１】
擬似距離計算部１０８は、高周波処理部１０４と接続され、C/Aコードのレプリカ信号を生成する。擬似距離計算部１０８は、L1帯のC/Aコードに対して、C/Aコードのレプリカ信号によりC/Aコード同期を行い、擬似距離を算出する。ここで、擬似距離計算部１０８１により計算された擬似距離を擬似距離Ａと呼び、擬似距離計算部１０８２により計算された擬似距離を擬似距離Ｂと呼ぶ。実際には、デジタル中間周波数信号は、図示しないミキサにより、図示しないPLL(Phase Locked Loop)から供給されるレプリカキャリアが乗算されてから、擬似距離計算部１０８に入力される。擬似距離計算部１０８１及び１０８２は、C/Aコードに対するC/Aコードのレプリカ信号の相関値がピークとなるコード位相を追尾することにより、捕捉した同一のGNSS衛星からの電波を追尾する。
【００３２】
図２及び図３は、本実施例に係るGNSS受信装置における相関処理を示す。
【００３３】
アンテナ１０２１により受信される電波（合成波）は直接波の成分が反射波の成分よりも大きい。従って、図２に示されるように、擬似距離計算部１０８１により得られるC/Aコードに対するC/Aコードのレプリカ信号の相関特性では、相関値のピークは直接波のL1帯のC/Aコードに対するC/Aコードのレプリカ信号の相関値に左右される。図２において、横軸はC/Aコード位相（距離）であり、縦軸は相関値を示す。図２において、プロンプトＰＡは、擬似距離計算部１０８１により得られる相関値のピークを示す。
【００３４】
また、アンテナ１０２２により受信される電波（合成波）は反射波の成分が直接波の成分よりも大きい。従って、図３に示されるように、擬似距離計算部１０８２により得られるC/Aコードに対するC/Aコードのレプリカ信号の相関値では、相関値のピークは反射波のL1帯のC/Aコードに対するC/Aコードのレプリカ信号の相関値に左右される。図３においても、横軸はC/Aコード位相（距離）であり、縦軸は相関値を示す。図３において、プロンプトＰＢは、擬似距離計算部１０８２により得られる相関値のピークを示す。
【００３５】
C/Aコードのレプリカ信号とは、GPS衛星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。C/Aコード同期とは、受信したC/Aコードの位相に対して、C/Aコードのレプリカ信号の位相を同期させることである。C/Aコードは、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である。従って、GPS衛星に係る擬似距離ρは、GPS衛星でC/Aコードが０ビット目であるとしてC/AコードのNビット目が受信されている場合には、ρ=N×300として求めることができる。すなわち、受信したC/AコードのGPS衛星側のコード位相時刻とGPS受信装置側の時刻との差を測定することにより、擬似距離ρが算出される。擬似距離計算部１０８は、擬似距離を擬似距離差分計算部１１０に入力する。
【００３６】
擬似距離差分計算部１１０は、擬似距離計算部１０８１及び１０８２と接続され、擬似距離計算部１０８１により入力された擬似距離Ａと、擬似距離計算部１０８２により入力された擬似距離Ｂとに基づいて、擬似距離Ａと擬似距離Ｂとの差分を計算する。差分がマイナスとならないようにするために、擬似距離Ａと擬似距離Ｂとの差分の絶対値（以下、「擬似距離の差分」と呼ぶ）を求めるようにしてもよい。
【００３７】
擬似距離Ａと擬似距離Ｂは、同一のGNSS衛星からの電波に基づいて計算されたものである。さらに、アンテナ１０２１及び１０２２は指向性を有し、該指向性が異なる方向に向くように配置される。従って、当該GNSS受信装置１００がマルチパス環境に位置し、マルチパスの影響を受ける場合には、一方のアンテナには直接波、もう一方のアンテナには反射波が主に受信される。このため、反射波が直接波と同位相となっている場合でも、擬似距離Ａと擬似距離Ｂとは異なる値となるため、その差分はゼロとは異なる値となる。擬似距離差分計算部１１０は、擬似距離Ａ及び／又はＢを測位計算部１１４に入力すると共に、擬似距離Ａと擬似距離Ｂとの差分の絶対値を判定処理部１１２に入力する。
【００３８】
判定処理部１１２は、擬似距離差分計算部１１０と接続され、擬似距離差分計算部１１０により入力された擬似距離の差分に基づいて、該擬似距離に対応するGNSS衛星からの電波がマルチパスの影響を受けているかを判定する。判定処理部１１２は、擬似距離の差分がゼロよりも大きい場合に、マルチパスの影響を受けていると判定する。また、判定処理部１１２は、擬似距離の差分がゼロである場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定する。また、判定処理部１１２は、擬似距離の差分が誤差の範囲内である場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定するようにしてもよい。判定処理部１１２は、マルチパスの影響を受けているかの判定結果を測位計算部１１４に入力する。
【００３９】
測位計算部１１４は、擬似距離差分計算部１１０及び判定処理部１１２と接続され、航法メッセージの衛星軌道情報に基づいて、GNSS衛星の、ワールド座標系での現在位置を計算する。尚、GNSS衛星は、人工衛星の１つであるので、その運動は、地球重心を含む一定面内（軌道面）に限定される。また、GNSS衛星の軌道は地球重心を１つの焦点とする楕円運動であり、ケプラーの方程式を逐次数値計算することで、軌道面上でのGNSS衛星の位置を計算できる。また、GNSS衛星の位置は、GNSS衛星の軌道面とワールド座標系の赤道面が回転関係にあることを考慮して、軌道面上でのGNSS衛星の位置を３次元的な回転座標変換することで得られる。尚、ワールド座標系とは、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。
【００４０】
測位演算部１１４は、衛星位置の算出結果と、擬似距離差分計算部１１０から入力された擬似距離ρの算出結果に基づいて、当該GNSS受信装置１００の位置を測位する。ここで、測位演算部１１４は、擬似距離差分計算部１１０から入力された擬似距離ρの算出結果のうち、判定処理部１１２によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを、他のマルチパスの影響を受けていると判定されなかった擬似距離に対する重み付けとは異なるようにしてもよい。例えば、測位演算部１１４は、判定処理部１１２によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを、他のマルチパスの影響を受けていると判定されなかった擬似距離に対する重み付けより低い値とする。或は、測位演算部１１４は、判定処理部１１２によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けをゼロとするようにしてもよい。重み付けをゼロとすることにより、判定処理部１１２によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離は用いないようにできる。すなわち、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離の計算に用いられた電波を送信するGNSS衛星を測位に用いないようにできる。当該GNSS受信装置１００の位置は、３つのGNSS衛星に対して得られるそれぞれの擬似距離及び衛星位置を用いて、三角測量の原理で導出されてよい。この場合、擬似距離は時計誤差を含むので、４つ目のGNSS衛星に対して得られる擬似距離及び衛星位置を用いて、時計誤差成分が除去される。
【００４１】
尚、GNSS受信装置１００の位置の測位方法としては、このような単独測位に限られず、干渉測位（既知の点に設置された固定局での受信データを併用する方式）であってもよい。干渉測位の場合、固定局及び当該GNSS受信装置１００にてそれぞれ得られる擬似距離の１重位相差や２重位相差等を用いて当該GNSS受信装置１００の位置が測位される。
【００４２】
（測位方法）
図４は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における測位方法を示す。
【００４３】
GNSS受信装置１００は、複数のアンテナにより、GNSS衛星からの測位信号を受信する（ステップＳ４０２）。アンテナ１０２を介して供給される微弱なRF信号は、高周波処理部１０４によりA/D変換できるレベルまで増幅され、周波数を信号処理できる中間周波数に変換し、該中間周波数に変換した信号を、デジタル中間周波数信号に変換する。
【００４４】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ４０２により受信された測位信号に基づいて擬似距離を求める（ステップＳ４０４）。擬似距離計算部１０８は、L1帯のC/Aコードに対して、C/Aコードのレプリカ信号によりC/Aコード同期を行い、擬似距離を算出する。
【００４５】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ４０４により求められた各アンテナにより受信された測位信号に対応する擬似距離の差分を求める（ステップＳ４０６）。擬似距離差分計算部１１０は、擬似距離計算部１０８１及び１０８２によりそれぞれ入力された擬似距離Ａ及びＢに基づいて、擬似距離Ａと擬似距離Ｂとの差分を計算する。
【００４６】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ４０６により求められた擬似距離の差分が誤差の範囲であるか、理想的にはゼロであるかを判断する（ステップＳ４０８）。判定処理部１１２は、擬似距離差分計算部１１０により入力された擬似距離の差分に基づいて、該擬似距離に対応するGNSS衛星からの電波がマルチパスの影響を受けているかを判定する。
【００４７】
擬似距離の差分が誤差の範囲でない場合（ステップＳ４０８：ＮＯ）、GNSS受信装置１００は、該擬似距離の差分が誤差の範囲でない擬似距離に対する重み付けを変更する（ステップＳ４１０）。測位演算部１１４は、衛星位置の算出結果と、擬似距離差分計算部１１０から入力された擬似距離の算出結果に基づいて、当該GNSS受信装置１００の位置を測位する。ここで、測位演算部１１４は、擬似距離差分計算部１１０から入力された擬似距離の算出結果のうち、判定処理部１１２によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離がある場合、該擬似距離に対する重み付けを、他のマルチパスの影響を受けていると判定されなかった擬似距離に対する重み付けとは異なるように変更する。例えば、測位計算部１１４は、擬似距離の差分が誤差の範囲でない擬似距離に対する重み付けを、他の擬似距離の差分が誤差の範囲である擬似距離に対する重み付けよりも低い値としてもよい。また、ゼロとしてもよい。
【００４８】
一方、擬似距離の差分が誤差の範囲である場合（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）及びステップＳ４１０において、擬似距離に対する重み付けが変更された後、GNSS受信装置１００は測位演算を行う（ステップＳ４１２）。
【００４９】
本実施例によれば、指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナを有することにより、各アンテナにより受信される電波（合成波）に含まれる直接波の信号強度と反射波の信号強度とを異ならせることができる。
【００５０】
また、各アンテナに対応する擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算部を有することにより、擬似距離の差分に基づいて、GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定することができる。
【００５１】
また、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算部を有することにより、マルチパスの影響を低減できる。
【００５２】
本実施例によれば、指向性が当該GNSS受信装置の進行方向と垂直となる方向に複数のアンテナを配置することにより、反射波の信号強度を大きくすることができる。例えば、一部のアンテナにおける反射波の信号強度を大きくすることができる。一部のアンテナにおける反射波の信号強度を大きくすることができる結果、該一部のアンテナからの受信信号に基づいて計算された擬似距離と他のアンテナからの受信信号に基づいて計算された擬似距離とは異なる値となるため、マルチパスの検出精度を向上させることができる。
【００５３】
本実施例によれば、判定部は、擬似距離差分計算部により求められた差分がゼロである場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定することにより、マルチパスの影響の有無を判定できる。或は、判定部は、擬似距離差分計算部により求められた差分が誤差の範囲である場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定することにより、マルチパスの影響の有無を判定できる。
【００５４】
本実施例によれば、測位演算部は、判定部によりマルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを低くすることにより、マルチパスの測位結果に与える影響を低減できる。
【００５５】
説明の便宜上、発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明されるが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてよい。
【００５６】
以上、本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】一実施例に係るGNSS受信装置の機能ブロック図である。
【図２】一実施例に係るGNSS受信装置における相関処理を示す説明図である。
【図３】一実施例に係るGNSS受信装置における相関処理を示す説明図である。
【図４】一実施例に係るGNSS受信装置の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００５８】
５０ 壁（反射体）
１００ GNSS受信装置
１０２（１０２１、１０２２） アンテナ
１０４（１０４１、１０４２） 高周波処理部
１０６ 信号処理部
１０８（１０８１、１０８２） 擬似距離計算部
１１０ 擬似距離差分計算部
１１２ 判定処理部
１１４ 測位計算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置であって、
指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナと、
各アンテナにより受信された同一のGNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、該GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間の擬似距離を求める擬似距離計算部と、
該擬似距離計算部により求められた各擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算部と、
該擬似距離差分計算部により求められた差分に基づいて、前記GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定する判定部と、
該判定部により、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算部と
を有することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のGNSS受信装置において、
前記複数のアンテナは、指向性が当該GNSS受信装置の進行方向と垂直となる方向に向くように配置されることを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のGNSS受信装置において、
前記判定部は、前記擬似距離差分計算部により求められた差分がゼロである場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項４】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のGNSS受信装置において、
前記測位演算部は、前記判定部により、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを低くすることを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項５】
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置における測位方法であって、
指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナにより受信された同一のGNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、該GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間の擬似距離を求める擬似距離計算ステップと、
該擬似距離計算ステップにより求められた各擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算ステップと、
該擬似距離差分計算ステップにより求められた差分に基づいて、前記GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定する判定ステップと、
該判定ステップにより、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算ステップと
を有することを特徴とする測位方法。
【請求項１】
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置であって、
指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナと、
各アンテナにより受信された同一のGNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、該GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間の擬似距離を求める擬似距離計算部と、
該擬似距離計算部により求められた各擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算部と、
該擬似距離差分計算部により求められた差分に基づいて、前記GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定する判定部と、
該判定部により、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算部と
を有することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のGNSS受信装置において、
前記複数のアンテナは、指向性が当該GNSS受信装置の進行方向と垂直となる方向に向くように配置されることを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のGNSS受信装置において、
前記判定部は、前記擬似距離差分計算部により求められた差分がゼロである場合に、マルチパスの影響を受けていないと判定することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項４】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のGNSS受信装置において、
前記測位演算部は、前記判定部により、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを低くすることを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項５】
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置における測位方法であって、
指向性を有し、該指向性を異なる方向に向けて配置される複数のアンテナにより受信された同一のGNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、該GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間の擬似距離を求める擬似距離計算ステップと、
該擬似距離計算ステップにより求められた各擬似距離の差分を求める擬似距離差分計算ステップと、
該擬似距離差分計算ステップにより求められた差分に基づいて、前記GNSS衛星からの測位信号がマルチパスの影響を受けていることを判定する判定ステップと、
該判定ステップにより、マルチパスの影響を受けていると判定された擬似距離に対する重み付けを変更し、測位演算を行う測位演算ステップと
を有することを特徴とする測位方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１３９３１８（Ｐ２０１０−１３９３１８Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１４６５７（Ｐ２００８−３１４６５７）
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【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２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【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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