ＧＮＳＳ受信装置及び測位方法
【課題】測定精度を向上させること。
【解決手段】GNSS受信装置は、GNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、当該GNSS受信装置により観測すべきデータを求める手段と、GNSS衛星からの測位信号に含まれる軌道情報に基づいて、GNSS衛星の位置を算出する手段と、測位信号以外の情報に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を推定する手段と、算出されたGNSS衛星の位置と、推定された当該GNSS受信装置の位置とに基づいて、GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間で観測すべきデータを推定する手段と、当該GNSS受信装置の有する誤差に起因する観測データの誤差を推定する手段と、観測データと、観測データ推定値と、受信装置誤差推定値に基づいて、観測データに含まれる誤差を推定する観測データ誤差推定部と、推定された観測データ誤差が所定の閾値以下である観測データを用いて測位演算を行う手段とを有する。
【解決手段】GNSS受信装置は、GNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、当該GNSS受信装置により観測すべきデータを求める手段と、GNSS衛星からの測位信号に含まれる軌道情報に基づいて、GNSS衛星の位置を算出する手段と、測位信号以外の情報に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を推定する手段と、算出されたGNSS衛星の位置と、推定された当該GNSS受信装置の位置とに基づいて、GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間で観測すべきデータを推定する手段と、当該GNSS受信装置の有する誤差に起因する観測データの誤差を推定する手段と、観測データと、観測データ推定値と、受信装置誤差推定値に基づいて、観測データに含まれる誤差を推定する観測データ誤差推定部と、推定された観測データ誤差が所定の閾値以下である観測データを用いて測位演算を行う手段とを有する。
【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)、グロナス(Glonass)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（擬似距離）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２００１−２６４４０９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、観測されたドップラーシフト量と、ジャイロセンサや車速センサーの出力によっていわゆるINS(Inertial Navigation System）により算出される推定ドップラーシフト量との差分が閾値よりも小さい衛星からの信号のみを用いて測位演算を行なう方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、ジャイロセンサや車速センサーの出力など、GNSS受信装置において観測できるデータは数多くあるが、観測されたデータの測定精度の良否については観測できない。精度の低い観測データを測位演算に使用した場合には、該測位演算により得られた結果（位置・速度）の精度も悪くなる。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、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、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、当該GNSS受信装置により観測すべきデータを求める観測データ演算部と、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれる軌道情報に基づいて、GNSS衛星の位置を算出する位置算出部と、
前記測位信号以外の情報に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を推定する位置推定部と、
前記位置算出部により算出されたGNSS衛星の位置と、前記位置推定部により推定された当該GNSS受信装置の位置とに基づいて、GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間で観測すべきデータを推定する観測データ推定部と、
当該GNSS受信装置の有する誤差に起因する観測データの誤差を推定する受信装置誤差推定部と、
前記観測データ演算部により求められた観測データと、前記観測データ推定部により推定された観測データ推定値と、前記受信装置誤差推定部により求められた受信装置誤差推定値に基づいて、前記観測データに含まれる誤差を推定する観測データ誤差推定部と、
前記観測データ誤差推定部により推定された観測データ誤差が所定の閾値以下である観測データを用いて測位演算を行う測位演算部と
を有する。
【００１０】
他の例では、
前記観測すべきデータには、擬似距離、擬似距離変化率、及び擬似距離変化量のうち、少なくとも１つが含まれる。
【００１１】
他の例では、
前記受信装置誤差推定部は、前回の観測データの誤差から観測データの誤差を推定し、前記測位演算部による測位演算結果に基づいて該観測データの誤差を修正する。
【００１２】
他の例では、
前記受信装置誤差推定部は、前記測位演算部による位置及び速度演算結果から算出される誤差及び誤差の微分値に基づいて、前記観測データの誤差を修正する。
【００１３】
他の例では、
当該GNSS受信装置の有する誤差には、時計誤差が含まれる。
【００１４】
他の例では、
前記測位信号以外の情報には、加速度センサ、角加速度センサ、及び地磁気センサのうち、少なくとも１つのセンサからの情報が含まれ、
前記位置推定部は、慣性航法により、当該GNSS受信装置の位置を推定する。
【００１５】
他の例では、
地図データベース
を有し、
前記位置推定部は、前記地図データベースとマップマッチングにより、当該GNSS受信装置の位置を推定する。
【００１６】
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、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、当該GNSS受信装置により観測すべきデータを求める観測データ演算ステップと、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれる軌道情報に基づいて、GNSS衛星の位置を算出する位置算出ステップと、
前記測位信号以外の情報に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を推定する位置推定ステップと、
前記位置算出ステップにより算出されたGNSS衛星の位置と、前記位置推定ステップにより推定された当該GNSS受信装置の位置とに基づいて、GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間で観測すべきデータを推定する観測データ推定ステップと、
当該GNSS受信装置の有する誤差に起因する観測データの誤差を推定する受信装置誤差推定ステップと、
前記観測データ演算ステップにより求められた観測データと、前記観測データ推定ステップにより推定された観測データ推定値と、前記受信装置誤差推定ステップにより求められた受信装置誤差推定値に基づいて、前記観測データに含まれる誤差を推定する観測データ誤差推定ステップと、
前記観測データ誤差推定ステップにより推定された観測データ誤差が所定の閾値以下である観測データを用いて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】
【００１７】
開示のGNSS受信装置及び測位方法によれば、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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（第１の実施例）
（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について説明するが、GPS以外のGNSSにも適用できる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
GNSS受信装置１００の観測データには様々な誤差が含まれる。しかし、GNSS受信装置１００では、該誤差を完全には除去できない。従って、測位解の精度も悪くなる。特に、マルチパスの影響により生じる誤差は、100m程度と非常に大きくなる場合がある。
【００２５】
（GNSS受信装置）
本実施例に係るGNSS受信装置１００は、GNSS衛星からの電波により得られる観測データ以外のデータから当該GNSS受信装置１００の位置・速度を推定する。そして、本GNSS受信装置１００は、該位置・速度の推定値と、GNSS衛星からの測位信号から得られた該GNSS衛星の位置・速度からGNSS衛星からの観測データを推定する。そして、本GNSS受信装置１００は、観測データと観測データの推定値から、観測データの精度を判定する。
【００２６】
本GNSS受信装置１００は、観測データの精度を判定する際に、GNSS受信装置１００が有する特性上必ず含まれる誤差（以下、共通誤差と呼ぶ）自体を推定する。共通誤差を推定することにより、観測データの誤差の推定精度を向上させることができる。
【００２７】
本GNSS受信装置１００は、精度の悪い観測データに対応するGNSS衛星以外のGNSS衛星を用いて測位演算を行う。精度の悪い観測データに対応するGNSS衛星以外のGNSS衛星により測位演算を行うことにより、測位解の精度を向上させる。
【００２８】
観測データには、例えば、擬似距離と、ドップラー周波数と、ADR(Accumulated Doppler Range)とが含まれる。擬似距離、ドップラー周波数、ADR(Accumulated Doppler Range)は、当該GNSS受信装置が捕捉しているGNSS衛星毎に観測できる。他のデータが含まれるようにしてもよい。
【００２９】
図１は、本実施例に係るGNSS受信装置を示す。
【００３０】
本GNSS受信装置１００は、アンテナ１０２と、測位信号受信部１０４と、観測データ精度判定部１０６と、衛星の位置・速度算出部１０８と、センサ１１０と、受信機の位置・速度推定部１１２と、観測データ推定部１１４と、測位演算部１１６と、受信機時計誤差推定部１１８とを有する。
【００３１】
アンテナ１０２は、GNSS衛星５０（５０１、５０２）からの電波を受信する。図１には２のGNSS衛星が描かれているが、通常４以上のGNSS衛星からの測位信号に基づいて、測位演算が行われる。
【００３２】
測位信号受信部１０４は、アンテナ１０２と接続される。測位信号受信部１０４は、GNSS衛星５０からの測位信号を、アンテナ１０２を介して受信する。測位信号受信部１０４は、内部で発生させたC/Aコードを用いて、L1帯のC/Aコードに対して、C/Aコードのレプリカ信号の位相をずらすことによりC/Aコード同期を行い、航法メッセージを取り出す。測位信号受信部１０４は、航法メッセージに含まれる衛星の軌道情報を取り出す。C/Aコード同期の方法は、例えば、DDL(Delay-Locked Loop)を用いて、受信したC/Aコードに対するレプリカC/Aコードの相関値がピークとなる位相を追尾する方法であってもよい。測位信号受信部１０４は、取り出した軌道情報を衛星の位置・速度算出部１０８に入力する。
【００３３】
また、測位信号受信部１０４は、観測データを観測データ精度判定部１０６に入力する。例えば、観測データには、擬似距離、ドップラー周波数、ADRが含まれてよい。測位信号受信部１０４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。測位信号受信部１０４は、相関処理の結果に基づいて、擬似距離を計算する。測位信号受信部１０４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、擬似距離として出力するようにしてもよい。
【００３４】
また、測位信号受信部１０４は、擬似距離の変化率を測定する。該擬似距離変化率は、測位信号を運ぶ搬送波のドップラー周波数に該当する。該擬似距離変化率は、当該GNSS受信装置１００の移動速度の計算に使用される。
【００３５】
また、測位信号受信部１０４は、ADR(Accumulated Doppler Range)を計算する。測位信号受信部１０４は、擬似距離の変化量を求めることによりADRを計算してもよいし、ドップラー周波数を積分することによりADRを計算するようにしてもよい。ADRは、擬似距離のスムージングと移動量の計算に主に使用される。測位信号受信部１０４は、観測データ精度判定部１０６に、擬似距離、擬似距離変化率、ADRを入力する。
【００３６】
衛星の位置・速度算出部１０８は、測位信号受信部１０４と接続される。衛星の位置・速度算出部１０８は、測位信号受信部１０４により入力された軌道情報に基づいて、当該GNSS受信装置１００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。衛星の位置・速度算出部１０８は、GNSS衛星の位置に基づいて、GNSS衛星の移動速度を導出する。衛星の位置・速度算出部１０８は、GNSS衛星の位置及び移動速度を、観測データ推定部１１４に入力する。
【００３７】
センサ１１０は、受信機の位置・速度推定部１１２に、GNSS以外から得られる情報を入力する。センサ１１０には、例えば、加速度センサ、角加速度センサ、地磁気センサ（方位センサ）などが含まれる。センサ１１０は、GNSS衛星５０からの電波を使用することなく当該GNSS受信装置１００の位置を求めるためのデータが得られるセンサであるのが好ましい。例えば、センサ１１０は、受信機の位置・速度推定部１１２に、加速度センサにより検出された加速度、角加速度センサにより検出された角加速度、地磁気センサにより検出された方位を入力する。
【００３８】
受信機の位置・速度推定部１１２は、センサにより入力された情報に基づいて、当該GNSS受信装置１００の位置・速度を推定する。受信機の位置・速度推定部１１２は、加速度センサにより検出された加速度を積分することにより速度を求め、該速度を積分することにより当該GNSS受信装置１００の移動距離を求めるようにしてもよい。受信機の位置・速度推定部１１２は、慣性航法装置であってもよい。また、受信機の位置・速度推定部１１２は、移動速度と、地磁気センサにより検出された方位とを用いて、マップマッチングを行うようにしてもよい。マップマッチングが行われる場合には、受信機の位置・速度推定部１１２には、地図データが入力される。受信機の位置・速度推定部１１２は、観測データ推定部１１４に、当該GNSS受信装置１００の位置・速度の推定値を入力する。
【００３９】
観測データ推定部１１４は、衛星の位置・速度算出部１０８及び受信機の位置・速度推定部１１２と接続される。観測データ推定部１１４は、衛星の位置・速度算出部１０８により入力された衛星の位置・速度と、受信機の位置・速度推定部１１２により推定された当該GNSS受信装置１００の位置・速度の推定値に基づいて、観測データを推定する。
【００４０】
観測データ推定部１１４は、GNSS衛星５０の位置と当該GNSS受信装置１００の位置に基づいて、擬似距離を推定する。また、観測データ推定部１１４は、擬似距離変化率を計算する。また、観測データ推定部１１４は、擬似距離変化率を積分することにより、ADRを計算する。観測データ推定部１１４は、観測データの推定値を観測データ精度判定部１０６に入力する。
【００４１】
観測データ精度判定部１０６は、測位信号受信部１０４及び観測データ推定部１１４と接続される。観測データ精度判定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データと、観測データ推定部１１４により入力された観測データ推定値に基づいて、観測データの精度を判定する。具体的には、観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差を推定する。観測データ精度判定部１０６は、観測データから、観測データ推定値と共通誤差を除くことにより観測データの誤差を推定するようにしてもよい。該共通誤差は、当該GNSS受信装置１００の時計誤差に起因する観測データに共通に含まれる誤差であってもよい。観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差が所定の閾値未満である場合に、該観測データを測位演算部１１６に入力する。一方、観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差が所定の閾値以上である場合に、該観測データを測位演算部１１６に入力しない。
【００４２】
測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６と接続される。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された観測データを用いて測位演算を行う。例えば、観測データ精度判定部１０６から精度のよい擬似距離が入力される。測位演算部１１６は、３つのGNSS衛星５０に対応する擬似距離及び衛星位置を用いて、三角測量の原理で、当該GNSS受信装置１００の位置を導出してもよい。この場合、４つ目のGNSS衛星１００に対応す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てもよい。測位演算部１１６は、導出された当該GNSS受信装置１００の位置から、該位置の変化率を求めることにより当該GNSS受信装置１００の移動速度を導出する。測位演算部１１６は、導出した当該GNSS受信装置１００の位置及び移動速度を出力する。また、測位演算部１１６は、受信機時計誤差推定部１０６に、導出した当該GNSS受信装置１００の位置及び移動速度を入力する。
【００４３】
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の位置が測定される。
【００４４】
受信機時計誤差推定部１１８は、測位演算部１１６及び観測データ精度判定部１０６と接続される。受信機時計誤差推定部１１８は、当該GNSS受信装置１００の時計誤差を予測する。例えば、受信機時計誤差推定部１１８は、前回測定した時計誤差を用いて、カルマンフィルタにより、当該GNSS受信装置１００の時計誤差と該時計誤差の微分値を予測する。GNSS受信機１００によっては、バイアス項を足す必要がある場合もある。カルマンフィルタは、受信機時計誤差の微分値の一次マルコフモデルを使用することができる。受信機時計誤差推定部１１８は、受信機時計誤差の推定値を観測データ精度判定部１０６に入力する。
【００４５】
本GNSS受信装置１００では、観測データの精度を判定する際に、GNSS受信装置１００が有する特性上必ず含まれる共通誤差の一例として時計誤差を推定する場合について説明するが、他の誤差を推定するようにしてもよい。
【００４６】
（測位方法）
図２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。
【００４７】
GNSS受信装置１００は、モデルと前回の時計誤差から、受信機時計誤差を予測する（ステップＳ２０２）。受信機時計誤差推定部１１８は、前回の受信機時計誤差を用い、カルマンフィルタを使用することにより、受信機時計誤差と受信機時計誤差の微分値とを推定する。受信機時計誤差推定部１１８は、受信機時計誤差の推定値を観測データ精度判定部１０６に入力する。
【００４８】
GNSS受信装置１００は、位置演算を行う（ステップＳ２０４）。観測データ精度判定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差の推定値に基づいて、該受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差を求める。そして、観測データ精度判定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離から、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離の推定値と受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差とを除くことにより擬似距離誤差を推定する。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離誤差の推定値が所定の閾値未満である場合に、該擬似距離が測位演算に使用できると判定する。観測データ精度判定部１０６は、測位演算に使用できると判定された擬似距離を測位演算部１１６に入力する。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された擬似距離を用いて位置演算を行う。
【００４９】
GNSS受信装置１００は、速度演算を行う（ステップＳ２０６）。観測データ精度判定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差の推定値に基づいて、該受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差を求める。そして、観測データ精度判定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離変化率から、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離変化率の推定値と受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差とを除くことにより擬似距離変化率の誤差を推定する。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離変化率の誤差の推定値が所定の閾値未満である場合に、擬似距離変化率を速度演算に使用できると判定する。観測データ精度判定部１０６は、測位演算に使用できると判定された擬似距離変化率を測位演算部１１６に入力する。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された擬似距離変化率を用いて速度演算を行う。
【００５０】
GNSS受信装置１００は、モデルと前回の時計誤差から、受信機時計誤差を予測する（ステップＳ２０８）。受信機時計誤差推定部１１８は、測位演算部１１６により測位された位置及び速度に基づいて、受信機時計誤差を修正する。
【００５１】
図３は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における位置演算方法を示す。
【００５２】
ステップＳ３０４からステップＳ３１０は、捕捉しているGNSS衛星毎に行われる（ステップＳ３０２、Ｓ３１２）。
【００５３】
GNSS受信装置１００は、擬似距離誤差を推定する（ステップＳ３０４）。観測データ精度推定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差推定値から、該受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差ｓを求める。観測データ精度推定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離ρと、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離の推定値ｒと、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓに基づいて、擬似距離誤差ερを推定する。例えば、擬似距離誤差ερは、ερ=ρ-r-ｓにより推定される。
【００５４】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ３０４により推定された擬似距離誤差ερが所定の閾値未満であるか判定する（ステップＳ３０６）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離誤差ερがερ<閾値であるかを判定する。
【００５５】
擬似距離誤差ερ<閾値である場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、該擬似距離に対する使用フラグをオンにする（ステップＳ３０８）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離誤差ερ<閾値である場合、該擬似距離誤差ερに対応する擬似距離ρの使用フラグをオンにする。
【００５６】
一方、擬似距離誤差ερ<閾値でない場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、該擬似距離に対する使用フラグをオフにする（ステップＳ３１０）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離誤差ερ<閾値でない場合、該擬似距離誤差ερに対応する擬似距離ρの使用フラグをオフにする。
【００５７】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ３０８により使用フラグがオンにされた擬似距離を用いて当該GNSS受信装置１００の位置を演算する（ステップＳ３１４）。測位演算部１１６には、観測データ精度判定部１０６から使用フラグがオンにされた擬似距離が入力される。測位演算部１１６は、入力された擬似距離を用いて、当該GNSS受信装置１００の位置を演算する。
【００５８】
図４は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における速度演算方法を示す。
【００５９】
ステップＳ４０４からステップＳ４１０は、捕捉しているGNSS衛星毎に行われる（ステップＳ４０２、Ｓ４１２）。
【００６０】
GNSS受信装置１００は、擬似距離変化率誤差（ドップラー周波数誤差）s_dotを推定する（ステップＳ４０４）。観測データ精度推定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差推定値に基づいて、該受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差を求める。観測データ精度推定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離変化率ｄと、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離変化率の推定値ｒ_dotと、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓ_dotに基づいて、擬似距離変化率誤差を推定する。例えば、擬似距離変化率誤差εｄは、εｄ=ｄ-r_dot-s_dotにより推定される。
【００６１】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ４０４により推定された擬似距離変化率誤差εｄが所定の閾値未満であるか判定する（ステップＳ４０６）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離変化率誤差εｄがεｄ<閾値であるかを判定する。
【００６２】
擬似距離変化率誤差εｄ<閾値である場合（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、使用フラグをオンにする（ステップＳ４０８）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離変化率誤差εｄ<閾値である場合、該擬似距離変化率誤差εｄに対応する擬似距離変化率ｄの使用フラグをオンにする。
【００６３】
一方、擬似距離変化率誤差εｄ<閾値でない場合（ステップＳ４０６：ＮＯ）、使用フラグをオフにする（ステップＳ４１０）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離変化率誤差εｄ<閾値でない場合、該擬似距離変化率誤差εｄに対応する擬似距離変化率ｄの使用フラグをオフにする。
【００６４】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ４０８により使用フラグがオンにされた擬似距離変化率を用いて当該GNSS受信装置１００の速度を演算する（ステップＳ４１４）。測位演算部１１６には、観測データ精度判定部１０６から使用フラグがオンにされた擬似距離変化率が入力される。測位演算部１１６は、入力された擬似距離変化率を用いて、当該GNSS受信装置１００の速度を演算する。
【００６５】
本実施例によれば、擬似距離誤差が閾値未満である擬似距離を用いて位置演算が行われるので、位置演算精度を向上させることができる。受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差を含めて、擬似距離誤差が求められるため、該擬似距離誤差をより正確に見積もることができる。
【００６６】
本実施例によれば、擬似距離変化率誤差が閾値未満である擬似距離変化率を用いて速度演算が行われるので、速度演算精度を向上させることができる。受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差を含めて、擬似距離変化率誤差が求められるため、該擬似距離変化率誤差をより正確に見積もることができる。
【００６７】
（第２の実施例）
本実施例に係るGNSS受信装置について説明する。
【００６８】
本実施例に係るGNSS受信装置１００は、上述したGNSS受信装置と測位演算に使用する擬似距離及び擬似距離変化率を選択する方法が異なる。本GNSS受信装置１００は、観測データの誤差と、GNSS衛星の配置から、捕捉している全GNSS受信装置の組み合わせのうち、可能な組み合わせについて、測位誤差を推定する。そして、測位誤差が最小となる組み合わせについて測位演算を行う。
【００６９】
観測データ推定部１１４は、観測データ精度判定部１０６に、観測データの推定値と共に、GNSS衛星の位置・速度を入力する。
【００７０】
観測データ精度判定部１０６は、上述した方法により観測データの誤差（擬似距離誤差、擬似距離変化率誤差）を求め、該観測データの誤差とGNSS衛星の位置に基づいて、捕捉しているGNSS衛星の可能な組み合わせについて位置・速度演算を行った場合の測定誤差を推定する。全組み合わせについて測位演算を行うようにしてもよい。そして、観測データ精度判定部１０６は、推定した測定誤差が最小となる擬似距離、擬似距離変化率を用いて位置・速度演算を行うと判断する。観測データ精度判定部１０６は、測位演算に使用する擬似距離、擬似距離変化率を測位演算部１１６に入力する。
【００７１】
図５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。
【００７２】
GNSS受信装置１００は、モデルと前回の時計誤差から、受信機時計誤差を予測する（ステップＳ５０２）。観測データ精度判定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差の推定値に基づいて、該受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差を求める。受信機時計誤差推定部１１８は、前回の受信機時計誤差を用い、カルマンフィルタを使用することにより、受信機時計誤差と受信機時計誤差の微分値とを推定する。受信機時計誤差推定部１１８は、受信機時計誤差の推定値を観測データ精度判定部１０６に入力する。
【００７３】
GNSS受信装置１００は、擬似距離誤差を推定する（ステップＳ５０４）。観測データ精度判定部１０６は、受信機時計誤差の推定値に基づいて、共通誤差を推定する。そして、観測データ精度判定部１０６は、擬似距離から、擬似距離の推定値と共通誤差とを除くことにより擬似距離誤差を推定する。
【００７４】
GNSS受信装置１００は、擬似距離誤差変化率を推定する（ステップＳ５０６）。観測データ精度判定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差の推定値に基づいて、該受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差を求める。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離誤差変化率から、擬似距離誤差変化率の推定値と共通誤差とを除くことにより擬似距離誤差変化率の誤差を推定する。
【００７５】
GNSS受信装置１００は、位置演算を行う（ステップＳ５０８）。観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の可能な組み合わせについて、GNSS衛星の位置と擬似距離の誤差とから測位誤差ε(i)を推定する。ここで、iはｉ=1,2,・・・，N（Nは、N>0の整数）であり、GNSS衛星の組み合わせの識別子を示す。例えば、観測データ精度判定部１０６は、式（１）により、測位誤差を求めるようにしてもよい。
【００７６】
ε(i)＝（ＨＴＨ）−１ＨＴερ （１）
式（１）において、Ｈは測位演算の観測方程式の計画行列であり、ερは擬似距離誤差の推定値のベクトルである。ερは、式(２)により示される。
【００７７】
ερ＝［ερ１ ερ２ ・・・ ερｍ］Ｔ （２）
式（２）において、ｍは測位演算に使用するGNSS衛星の数である。また、Ｔは転置行列であることを示す。
【００７８】
観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の組み合わせに対応する測位誤差の内、最小の測位誤差に対応する擬似距離を測位演算部１１６に入力する。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された擬似距離を用いて測位演算を行う。
【００７９】
GNSS受信装置１００は、速度演算を行う（ステップＳ５１０）。観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の可能な組み合わせについて、GNSS衛星の位置と擬似距離変化率の誤差とから測位誤差ε(i)を推定する。ここで、iはｉ=1,2,・・・，N（Nは、N>0の整数）であり、GNSS衛星の組み合わせの識別子を示す。例えば、観測データ精度判定部１０６は、式（３）により、測位誤差を求めるようにしてもよい。
【００８０】
ε(i)＝（ＨＴＨ）−１ＨＴεｄ （３）
式（３）において、Ｈは測位演算の観測方程式の計画行列であり、εｄは擬似距離変化率誤差の推定値のベクトルである。εｄは、式(４)により示される。
【００８１】
εｄ＝［εｄ１ εｄ２ ・・・ εｄｍ］Ｔ （４）
式（４）において、ｍは速度演算に使用するGNSS衛星の数である。また、Ｔは転置行列であることを示す。
【００８２】
観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の組み合わせに対応する測位誤差の内、最小の測位誤差に対応する擬似距離変化率を測位演算部１１６に入力する。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された擬似距離変化率を用いて速度演算を行う。
【００８３】
GNSS受信装置１００は、受信機時計誤差をモデルと前回の時計誤差から予測する（ステップＳ５１２）。受信機時計誤差推定部１１８は、測位演算部１１６により測位された位置及び速度に基づいて、受信機時計誤差を修正する。
【００８４】
図６は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法を示す。
【００８５】
ステップＳ６０４は、捕捉しているGNSS衛星毎に行われる（ステップＳ６０２、Ｓ６０６）。
【００８６】
GNSS受信装置１００は、擬似距離誤差を推定する（ステップＳ６０４）。観測データ精度推定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差推定値に基づいて、共通誤差を求める。例えば、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓを求める。観測データ精度推定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離ρと、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離の推定値ｒと、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓに基づいて、擬似距離誤差ερを推定する。例えば、擬似距離誤差ερは、ερ=ρ-r-ｓにより推定される。
【００８７】
図７は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法を示す。
【００８８】
ステップＳ７０４は、捕捉しているGNSS衛星毎に行われる（ステップＳ７０２、Ｓ７０６）。
【００８９】
GNSS受信装置１００は、擬似距離誤差変化率を推定する（ステップＳ７０４）。観測データ精度推定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差推定値に基づいて、共通誤差を求める。例えば、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓ＿ｄｏｔを求める。観測データ精度推定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離変化率ｄと、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離変化率の推定値ｒ＿ｄｏｔと、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓ＿ｄｏｔに基づいて、擬似距離誤差εｄを推定する。例えば、擬似距離誤差εｄは、εｄ=ｄ-ｒ＿ｄｏｔ-ｓ＿ｄｏｔにより推定される。
【００９０】
図８は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における位置・速度演算方法を示す。
【００９１】
GNSS受信装置１００は、捕捉しているGNSS衛星のうち、測位演算に使用するGNSS衛星の組み合わせの候補を抽出する（ステップＳ８０２）。観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差とGNSS衛星の位置に基づいて、捕捉しているGNSS受信装置１００の可能な組み合わせについて測位演算を行った場合の測定誤差を推定する。全組み合わせについて測位演算を行うようにしてもよい。ここで、抽出されたGNSS衛星の組み合わせ毎に識別子ｉが付される。
【００９２】
ステップＳ８０６は、GNSS衛星の組み合わせｉ毎に行われる（ステップＳ８０４、Ｓ８０８）。
【００９３】
GNSS受信装置１００は、測位演算を行う（ステップＳ８０６）。該測位演算には、位置演算、速度演算が含まれる。観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の組み合わせｉについて、GNSS衛星の位置と測位データの誤差とから測位誤差ε(i)を推定する。測位データには、擬似距離、擬似距離変化率が含まれてもよい。ここで、iはｉ=1,2,・・・，N（Nは、N>0の整数）であり、GNSS衛星の組み合わせの識別子を示す。例えば、観測データ精度判定部１０６は、上述した式（１）により、位置の測位誤差を求めるようにしてもよい。また、例えば、観測データ精度判定部１０６は、上述した式（３）により、速度の測位誤差を求めるようにしてもよい。
【００９４】
GNSS受信装置１００は、測位誤差が最小となるGNSS衛星の組み合わせを使用して測位演算を行う（ステップＳ８１０）。観測データ精度判定部１０６は、全測位誤差の内、最小となる測位誤差に対応する観測データを測位演算部１１６に入力する。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された観測データを用いて位置及び／又は速度演算を行う。
【００９５】
本実施例によれば、可能なGNSS衛星の組み合わせについて、観測誤差が推定される。観測誤差の推定値が最小となる組み合わせにより測位演算が行われるので、位置演算及び速度演算の精度を向上させることができる。
【００９６】
（第３の実施例）
本実施例に係るGNSS受信装置について説明する。
【００９７】
本GNSS受信装置１００は、上述したGNSS受信装置と測位演算に使用する擬似距離及び擬似距離変化率を選択する方法が異なる。本GNSS受信装置１００は、観測データの誤差のばらつきが小さいGNSS衛星の組み合わせを選択する。そして、選択したGNSS衛星の組み合わせについて、観測データの誤差と、GNSS衛星の配置から、測位誤差を推定する。そして、該測位誤差が最小となるGNSS受信装置に対応する擬似距離を用いて測位演算を行う。
【００９８】
観測データ推定部１１４は、観測データ精度判定部１０６に、観測データの推定値と共に、GNSS衛星の位置・速度を入力する。
【００９９】
観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差を上述した方法により求める。該観測データには、擬似距離誤差、擬似距離変化率誤差が含まれる。観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差のばらつきが所定の閾値以下となる観測データの組み合わせを選択する。そして、該組み合わせに対応する観測データの誤差とGNSS衛星の位置に基づいて、測位演算を行った場合の測位誤差を推定する。そして、観測データ精度判定部１０６は、測定誤差の推定値が最小となる観測データを用いて測位演算を行うと判断する。観測データ精度判定部１０６は、測位演算に使用する観測データを測位演算部１１６に入力する。
【０１００】
本実施例に係るGNSS受信装置１００における測位方法は、図５−図８を参照して説明した測位方法において、ステップＳ８０２の処理が異なる。
【０１０１】
ステップＳ８０２では、GNSS受信装置１００は、観測データの誤差から、該観測データの誤差のばらつきが小さい観測データの組み合わせを選択する。そして、GNSS受信装置１００は、選択した観測データの組み合わせに対応する観測データの誤差と、GNSS衛星の配置から、測位誤差を推定する。例えば、当該GNSS受信装置１００が８個の衛星を捕捉している場合には、測位演算に使用するGNSS衛星の数を４、５、・・・、８と変化させた場合について、観測データの誤差の推定値のばらつきが最も小さくなる組み合わせを抽出する。
【０１０２】
本実施例によれば、観測データの誤差のばらつきが小さい観測データの組み合わせについて測位誤差が推定されるので、測位誤差を推定するための演算量を減少させることができる。
【０１０３】
（第４の実施例）
本実施例に係るGNSS受信装置について説明する。
【０１０４】
本実施例に係るGNSS受信装置１００は、上述した第１−第３の実施例に係るGNSS受信装置と同様であるが、測位演算に使用するGNSS衛星が選択された後の処理が異なる。本GNSS受信装置１００は、捕捉しているGNSS衛星の対応する観測データの誤差の推定値の全てが所定の閾値以上である場合に、該全GNSS衛星を測位演算に使用する。すなわち、観測データの誤差の推定値の全てが所定の閾値以上である場合に、測位演算に使用するGNSS衛星の選択をリセットする。
【０１０５】
本GNSS受信装置１００における測位方法は、図５を参照して説明した測位方法と同様である。
【０１０６】
本GNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法は、図６を参照して説明した擬似距離誤差の推定方法と同様である。
【０１０７】
本GNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法は、図７を参照して説明した擬似距離誤差の推定方法と同様である。
【０１０８】
図９は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における位置・速度演算方法を示す。
【０１０９】
GNSS受信装置１００は、捕捉している全GNSS衛星のうち、測位演算に使用するGNSS衛星の組み合わせの候補を抽出する（ステップＳ９０２）。例えば、観測データの誤差とGNSS衛星の位置に基づいて、捕捉しているGNSS衛星の可能な組み合わせについて測位演算を行った場合の測位誤差を推定する。捕捉している全GNSS衛星の組み合わせについて測位演算を行った場合の測定誤差を推定するようにしてもよい。また、例えば、観測データの誤差のばらつきが小さいGNSS衛星の組み合わせを選択する。そして、選択したGNSS衛星の組み合わせについて、観測データの誤差と、GNSS衛星の配置から、測位誤差を推定するようにしてもよい。ここで、抽出されたGNSS衛星の組み合わせ毎に識別子ｉが付される。
【０１１０】
ステップＳ９０６は、GNSS衛星の組み合わせｉ毎に行われる（ステップＳ９０４、Ｓ９０８）。
【０１１１】
GNSS受信装置１００は、測位演算を行う（ステップＳ９０６）。該測位演算には、位置演算、速度演算が含まれる。観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の組み合わせｉについて、該GNSS衛星の位置と測位データの誤差とから測位誤差ε(i)を推定する。測位データには、擬似距離、擬似距離変化率が含まれる。ここで、iはｉ=1,2,・・・，N（Nは、N>0の整数）であり、GNSS衛星の組み合わせの識別子を示す。
【０１１２】
GNSS受信装置１００は、GNSS衛星の組み合わせをリセットするかを判断する（ステップＳ９１０）。GNSS受信装置１００は、捕捉しているGNSS衛星の対応する観測データの誤差の推定値の全てが所定の閾値以上であるかを判断し、観測データの誤差の推定値の全てが所定の閾値以上である場合に、GNSS衛星の組み合わせをリセットすると判断する。
【０１１３】
GNSS衛星の組み合わせをリセットすると判断した場合（ステップＳ９１０：ＹＥＳ）、GNSS受信装置１００は、捕捉している全GNSS衛星を使用して測位演算を行うと判断する（ステップＳ９１２）。観測データ精度判定部１０６は、全測位誤差に対応する観測データを測位演算部１１６に入力する。一方、GNSS衛星の組み合わせをリセットしないと判断した場合（ステップＳ９１０：ＮＯ）、GNSS受信装置１００は、測位誤差予測値が最小となるGNSS衛星の組み合わせを使用して測位演算を行うと判断する（ステップＳ９１４）。観測データ精度判定部１０６は、全測位誤差の内、最小となる測位誤差に対応する観測データを測位演算部１１６に入力する。
【０１１４】
GNSS受信装置１００は、位置若しくは速度を演算する（ステップＳ９１６）。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された観測データを用いて速度演算を行う。
【０１１５】
本実施例によれば、観測データの誤差がある閾値以上であるか否かに応じて、観測データの誤差がある閾値以上である場合に捕捉している全GNSS衛星を使用し、観測データの誤差がある閾値未満である場合に測位誤差が最小となるGNSS衛星の組み合わせを使用する。観測データの誤差に基づいて、測位演算に使用するGNSS衛星の数を変更することにより、観測データの誤差がある閾値未満のGNSS衛星を使用して測位演算が行われるため、位置演算及び速度演算の精度を向上させることができる。
【０１１６】
（第５の実施例）
本実施例に係るGNSS受信装置について説明する。
【０１１７】
本実施例に係るGNSS受信装置１００は、上述した第１−第３の実施例に係るGNSS受信装置と同様であるが、測位演算に使用するGNSS衛星が選択された後の処理が異なる。本GNSS受信装置１００は、捕捉しているGNSS衛星に対応する観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値が所定の閾値以上である場合に、該全GNSS衛星を測位演算に使用する。すなわち、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値が所定の閾値以上である場合に、測位演算に使用するGNSS衛星の選択をリセットする。
【０１１８】
本GNSS受信装置１００における測位方法は、図５を参照して説明した測位方法と同様である。
【０１１９】
本GNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法は、図６を参照して説明した擬似距離誤差の推定方法と同様である。
【０１２０】
本GNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法は、図７を参照して説明した擬似距離誤差の推定方法と同様である。
【０１２１】
本GNSS受信装置１００における位置・速度演算方法は、図９を参照して説明した位置・速度演算方法において、ステップＳ９１０の処理が異なる。
【０１２２】
ステップＳ９１０では、GNSS受信装置１００は、GNSS衛星の組み合わせをリセットするかを判断するが、GNSS受信装置１００は、捕捉しているGNSS衛星に対応する観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値が所定の閾値以上であるかを判断し、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値が所定の閾値以上である場合に、GNSS衛星の組み合わせをリセットすると判断する。観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値が所定の閾値未満である場合には、GNSS衛星の組み合わせをリセットすると判断しない。
【０１２３】
本実施例によれば、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値がある閾値以上であるか否かに応じて、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値がある閾値以上である場合に捕捉している全GNSS衛星を使用し、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値がある閾値未満である場合に測位誤差が最小となるGNSS衛星の組み合わせを使用する。観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値に基づいて、測位演算に使用するGNSS衛星の数を変更することにより、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値がある閾値未満のGNSS衛星を使用して測位演算が行われるため、位置演算及び速度演算の精度を向上させることができる。
【０１２４】
（第６の実施例）
本実施例に係るGNSS受信装置について説明する。
【０１２５】
図１０は、本GNSS受信装置１００の機能ブロック図を示す。本GNSS受信装置１００は、上述した第１−第５の実施例に係るGNSS受信装置と、受信機時計誤差推定部１１８を有さない点で異なる。
【０１２６】
図１１は、図１０に示される本GNSS受信装置１００の観測データ推定部１１４及び観測データ精度判定部１０６の詳細を示す。観測データ推定部１１４は、擬似距離推定部１１４２、ドップラー周波数推定部１１４４、及びADR推定部１１４６が含まれる。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離精度判定部１０６２、ドップラー周波数精度判定部１０６４、ADR精度判定部１０６６、DOP(Dilution of Precision)算出部１０６８（１０６８１、１０６８２、１０６８３）、及びデータ選択部１０７０を有する。
【０１２７】
擬似距離推定部１１４２は、衛星の位置・速度算出部１０８及び受信機の位置・速度推定部１１２と接続される。擬似距離推定部１１４２は、衛星の位置・速度算出部１０８により入力された衛星の位置・速度と、受信機の位置・速度推定部１１２により入力された受信機の位置・速度の推定値に基づいて、擬似距離を推定する。擬似距離推定部１１４２は、擬似距離の推定値を擬似距離精度判定部１０６２に入力する。
【０１２８】
ドップラー周波数推定部１１４４は、衛星の位置・速度算出部１０８及び受信機の位置・速度推定部１１２と接続される。ドップラー周波数推定部１１４４は、衛星の位置・速度算出部１０８により入力された衛星の位置・速度と、受信機の位置・速度推定部１１２により入力された受信機の位置・速度の推定値に基づいて、ドップラー周波数を推定する。ドップラー周波数推定部１１４４は、ドップラー周波数の推定値をドップラー周波数精度判定部１０６４に入力する。
【０１２９】
ADR推定部１１４６は、衛星の位置・速度算出部１０８及び受信機の位置・速度推定部１１２と接続される。ADR推定部１１４６は、衛星の位置・速度算出部１０８により入力された衛星の位置・速度と、受信機の位置・速度推定部１１２により入力された受信機の位置・速度の推定値に基づいて、ADRを推定する。ドップラー周波数推定部１１４６は、ADRの推定値をADR精度判定部１０６６に入力する。
【０１３０】
擬似距離精度判定部１０６２は、測位信号受信部１０４及び擬似距離推定部１１４２と接続される。擬似距離精度判定部１０６２は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離と、擬似距離推定部１１４２により入力された擬似距離推定値に基づいて、擬似距離の推定値の精度を判定する。擬似距離精度判定部１０６２は、擬似距離の推定値の精度が所定の閾値以上である擬似距離の推定値をDOP算出部１０６８１に入力する。該閾値は、擬似距離の精度がよいと判定できる閾値である。
【０１３１】
ドップラー周波数精度判定部１０６４は、測位信号受信部１０４及びドップラー周波数推定部１１４４と接続される。ドップラー周波数精度判定部１０６４は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれるドップラー周波数と、ドップラー周波数推定部１１４４により入力されたドップラー周波数推定値に基づいて、ドップラー周波数の推定値の精度を判定する。ドップラー周波数精度判定部１０６４は、ドップラー周波数の推定値の精度が所定の閾値以上であるドップラー周波数の推定値をDOP算出部１０６８２に入力する。該閾値は、ドップラー周波数の精度がよいと判定できる閾値である。
【０１３２】
ADR精度判定部１０６６は、測位信号受信部１０４及びADR推定部１１４６と接続される。ADR精度判定部１０６６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれるADRと、ADR推定部１１４６により入力されたADR推定値に基づいて、ADR推定値の精度を判定する。ADR精度判定部１０６６は、ADR推定値の精度が所定の閾値以上であるADR推定値をDOP算出部１０６８３に入力する。該閾値は、ADRの精度がよいと判定できる閾値である。
【０１３３】
DOP算出部１０６８１は、擬似距離精度判定部１０６２と接続される。DOP算出部１０６８１は、擬似距離精度判定部１０６２により入力された精度のよい擬似距離に基づいて、擬似距離の可能な組み合わせについてDOPを算出する。DOP算出部１０６８１は、DOPが最小となる擬似距離の組み合わせと、該擬似距離の組み合わせについてHDOP(Horizontal Dilution of Precision)と、VDOP(Vertical Dilution of Precision)とを求める。DOP算出部１０６８１は、DOPが最小となる擬似距離の組み合わせ、HDOP、及びVDOPをデータ選択部１０７０に入力する。
【０１３４】
DOP算出部１０６８２は、ドップラー周波数精度判定部１０６４と接続される。DOP算出部１０６８２は、ドップラー周波数精度判定部１０６４により入力された精度のよいドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数の可能な組み合わせについてDOPを算出する。DOP算出部１０６８２は、DOPが最小となるドップラー周波数の組み合わせと、該ドップラー周波数の組み合わせについてHDOPと、VDOPとを求める。DOP算出部１０６８２は、DOPが最小となるドップラー周波数の組み合わせ、HDOP、及びVDOPをデータ選択部１０７０に入力する。
【０１３５】
DOP算出部１０６８３は、ADR精度判定部１０６６と接続される。DOP算出部１０６８３は、ADR精度判定部１０６６により入力された精度のよいADRに基づいて、ADRの可能な組み合わせについてDOPを算出する。DOP算出部１０６８３は、DOPが最小となるADRの組み合わせと、該ADRの組み合わせについてHDOPと、VDOPとを求める。DOP算出部１０６８３は、DOPが最小となるADRの組み合わせ、HDOP、及びVDOPをデータ選択部１０７０に入力する。
【０１３６】
データ選択部１０７０は、DOP算出部１０６８１、１０６８２、及び１０６８３と接続される。データ選択部１０７０には、DOP算出部１０６８１によりDOPが最小となる擬似距離の組み合わせ、HDOP、及びVDOPが入力され、DOP算出部１０６８２によりDOPが最小となるドップラー周波数の組み合わせ、HDOP、及びVDOPが入力され、DOP算出部１０６８３によりDOPが最小となるドップラー周波数の組み合わせ、HDOP、及びVDOPが入力される。データ選択部１０７０は、DOP算出部１０６８１により入力されたHDOPのうち、最小となるHDOPを選択する。データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値以下であるかを判定する。データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値以下である場合には、3D測位を行うと判断する。一方、データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値未満である場合には、2D測位を行うと判断する。データ選択部１０７０は、選択されたHDOPに対応する擬似距離と、2D又は3Dを指定するための信号を測位演算部１１６に入力する。
【０１３７】
また、データ選択部１０７０は、DOP算出部１０６８２により入力されたHDOPのうち、最小となるHDOPを選択するようにしてもよいし、DOP算出部１０６８３により入力されたHDOPのうち、最小となるHDOPを選択するようにしてもよい。データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値以下であるかを判定する。データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値以下である場合には、3D測位を行うと判断する。一方、データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値未満である場合には、2D測位を行うと判断する。データ選択部１０７０は、選択されたHDOPに対応する擬似距離と、2D又は3Dを指定するための信号を測位演算部１１６に入力する。
【０１３８】
測位演算部１１６は、データ選択部１０７０により入力された擬似距離と、2D/3Dを指定する信号に基づいて、2Dにおける測位又は3Dにおける測位を行う。
【０１３９】
図１２は、本GNSS受信装置１００のDOP算出部１０６８１における処理の一部を示す。
【０１４０】
ステップＳ１２０４からステップＳ１２０６は、捕捉しているGNSS衛星に対して行われる（ステップＳ１２０２、Ｓ１２０８）。
【０１４１】
GNSS受信装置１００は、精度の良い擬似距離を選出する（ステップＳ１２０４）。DOP算出部１０６８１は、擬似距離精度判定部１０６２により入力された精度の良い擬似距離を選出する。
【０１４２】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１２０４により選出された擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する（ステップＳ１２０６）。DOP算出部１０６８１は、選出した擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する。
【０１４３】
図１３は、本GNSS受信装置１００のDOP算出部１０６８２における処理の一部を示す。
【０１４４】
ステップＳ１３０４からステップＳ１３０６は、捕捉しているGNSS衛星に対して行われる（ステップＳ１３０２、Ｓ１３０８）。
【０１４５】
GNSS受信装置１００は、精度の良いドップラー周波数を選出する（ステップＳ１３０４）。DOP算出部１０６８２は、ドップラー周波数精度判定部１０６４により入力された精度の良いドップラー周波数を選出する。
【０１４６】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１３０４により選出されたドップラー周波数のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する（ステップＳ１３０６）。DOP算出部１０６８１は、選出したドップラー周波数のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する。
【０１４７】
図１４は、本GNSS受信装置１００のDOP算出部１０６８３における処理の一部を示す。
【０１４８】
ステップＳ１４０４からステップＳ１４０６は、捕捉しているGNSS衛星に対して行われる（ステップＳ１４０２、Ｓ１４０８）。
【０１４９】
GNSS受信装置１００は、精度の良いADRを選出する（ステップＳ１４０４）。DOP算出部１０６８２は、ADR精度判定部１０６６により入力された精度の良いADRを選出する。
【０１５０】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１４０４により選出されたADRのうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する（ステップＳ１４０６）。DOP算出部１０６８１は、選出したADRのうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する。
【０１５１】
図１５及び図１６は、本GNSS受信装置１００のDOP算出部１０６８１における処理の一部を示す。
【０１５２】
図１５では、DOP算出部１０６８１は、捕捉しているGNSS衛星のうち４以上のGNSS衛星についての可能な組み合わせについて、精度の良い擬似距離を選出し、該擬似距離からDOPを算出し、算出したDOPに基づいて、最適な組み合わせを選択する。
【０１５３】
ステップＳ１５０４からステップＳ１５０８は、捕捉しているGNSS衛星に対して行われる（ステップＳ１５０２、Ｓ１５１０）。
【０１５４】
GNSS受信装置１００は、精度の良い擬似距離を選出する（ステップＳ１５０４）。DOP算出部１０６８１は、擬似距離精度判定部１０６２により入力された精度の良い擬似距離を選出する。
【０１５５】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１５０４により選出された擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する（ステップＳ１５０６）。DOP算出部１０６８１は、選出した擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する。
【０１５６】
GNSS受信装置１００は、DOPの残差とDOPを保存する（ステップＳ１５０８）。DOP算出部１０６８１は、算出したDOPの平均値を求め、該平均値からの残差を求める。そして、DOP算出部１０６８１は、残差とDOPとを一時的に記憶する。
【０１５７】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１５１０により記憶された残差とDOPとに基づいて、残差×DOPが最小となる組み合わせを選出する（ステップＳ１５１２）。DOP算出部１０６８１は、一時的に記憶した残差とDOPとに基づいて、残差×DOPを算出する。そして、DOP算出部１０６８１は、残差×DOPが最小となる組み合わせを選択する。
【０１５８】
図１６では、DOP算出部１０６８１は、捕捉しているGNSS衛星のうち、GNSS衛星の組み合わせについて、最初に４のGNSS衛星についての可能な組み合わせについて、精度の良い擬似距離を選出し、該擬似距離からDOPを算出し、該DOPが所定の閾値以下である場合に、該４のGNSS衛星を選択する。該DOPが所定の閾値より大きい場合には、他の組み合わせについて同様の処理を行う。所定の閾値以下のDOPが得られない場合には、衛星の数を増加させる。
【０１５９】
ステップＳ１６０４からステップＳ１６０８は、捕捉しているGNSS衛星に対して行われる（ステップＳ１６０２、Ｓ１６１０）。
【０１６０】
GNSS受信装置１００は、精度の良い擬似距離を選出する（ステップＳ１６０４）。DOP算出部１０６８１は、擬似距離精度判定部１０６２により入力された精度の良い擬似距離を選出する。
【０１６１】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１６０４により選出された擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する（ステップＳ１６０６）。DOP算出部１０６８１は、選出した擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する。
【０１６２】
GNSS受信装置１００は、算出したDOPの平均値を求め、該平均値からの残差を求める。そして、GNSS受信装置１００は、残差×DOPが所定の閾値以下であるかを判断する（ステップＳ１６０８）。DOP算出部１０６８１は、算出したDOPの平均値を求め、該平均値からの残差を求める。DOP算出部１０６８１は、残差×DOPが所定の閾値以下であるかを判断する（ステップＳ１６０８）。
【０１６３】
残差×DOPが所定の閾値以下である場合（ステップＳ１６０８：ＹＥＳ）、GNSS受信装置１００は、該DOPに対応するGNSS衛星の組み合わせを測位演算に使用すると判断する。DOP算出部１０６８１は、残差×DOPが所定の閾値以下である場合、該DOPに対応する擬似距離の組み合わせを測位演算に使用すると判断する。DOP算出部１０６８１は、擬似距離の組み合わせをデータ選択部１０７０に入力する。
【０１６４】
残差×DOPが所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１６０８：ＮＯ）、GNSS受信装置１００は、他の組み合わせについて、ステップＳ１６０４−Ｓ１６０８の処理を行う。
【０１６５】
図１７は、本GNSS受信装置１００のデータ選択部１０７０における処理の一部を示す。
【０１６６】
GNSS受信装置１００は、擬似距離の組み合わせについてのHDOPのうち、HDOPが最小となる擬似距離の組み合わせを選択する（ステップＳ１７０２）。データ選択部１０７０は、DOP算出部１０６８１により入力されたHDOPに基づいて、該HDOPが最小となるHDOPに対応する擬似距離を選択する。
【０１６７】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１７０２により選択された擬似距離に対応するVDOPが所定の閾値以下であるかを判断する（ステップＳ１７０４）。データ選択部１０７０は、選択した擬似距離に対応するHDOPが所定の閾値以下であるかを判断する。
【０１６８】
HDOPが所定の閾値以下である場合（ステップＳ１７０４：ＹＥＳ）、GNSS受信装置１０００は、3D測位を行うと判断する（ステップＳ１７０６）。データ選択部１０７０は、選択した擬似距離に対応するHDOPが所定の閾値以下である場合には、3D測位を行うと判断する。
【０１６９】
一方、HDOPが所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１７０４：ＮＯ）、GNSS受信装置１０００は、2D測位を行うと判断する（ステップＳ１７０８）。データ選択部１０７０は、選択した擬似距離に対応するHDOPが所定の閾値より大きい場合には、2D測位を行うと判断する。
【０１７０】
本実施例によれば、測位演算が可能であるGNSS衛星の数（４衛星）から、当該GNSS受信装置により捕捉しているGNSS衛星数の中で、DOPが最も良いGNSS衛星の組み合わせにより測位演算が行われるので、位置・速度演算精度を向上させることができる。
【０１７１】
本実施例によれば、測位演算が可能であるGNSS衛星の数（４衛星）から順に、該GNSS衛星の組み合わせについてDOPを求め、該DOPが所定の特性を満たす場合に該GNSS衛星の組み合わせより測位演算を行うようにすることにより、位置・速度演算精度を満足しつつ、処理速度を向上させることができる。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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】
【０１７４】
【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受信装置の動作を示すフロー図である。
【図３】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。
【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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】一実施例に係るGNSS受信装置の機能ブロック図である。
【図１１】一実施例に係るGNSS受信装置の機能ブロック図である。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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】
【０１７５】
５０（５０１、５０２） GNSS衛星
１００ GNSS受信装置
１０２ アンテナ
１０４ 測位信号受信部
１０６ 観測データ精度判定部
１０６２ 擬似距離精度判定部
１０６４ ドップラー周波数精度判定部
１０６６ ADR精度判定部
１０６８（１０６８１、１０６８２、１０６８３） DOP算出部
１０７０ データ選択部
１０８ 衛星の位置・速度算出部
１１０ センサ
１１２ 受信機の位置・速度推定部
１１４ 観測データ推定部
１１４２ 擬似距離推定部
１１４４ ドップラー周波数推定部
１１４６ ADR推定部
１１６ 測位演算部
１１８ 受信機時計誤差推定部
【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)、グロナス(Glonass)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（擬似距離）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２００１−２６４４０９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、観測されたドップラーシフト量と、ジャイロセンサや車速センサーの出力によっていわゆるINS(Inertial Navigation System）により算出される推定ドップラーシフト量との差分が閾値よりも小さい衛星からの信号のみを用いて測位演算を行なう方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、ジャイロセンサや車速センサーの出力など、GNSS受信装置において観測できるデータは数多くあるが、観測されたデータの測定精度の良否については観測できない。精度の低い観測データを測位演算に使用した場合には、該測位演算により得られた結果（位置・速度）の精度も悪くなる。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、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、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、当該GNSS受信装置により観測すべきデータを求める観測データ演算部と、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれる軌道情報に基づいて、GNSS衛星の位置を算出する位置算出部と、
前記測位信号以外の情報に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を推定する位置推定部と、
前記位置算出部により算出されたGNSS衛星の位置と、前記位置推定部により推定された当該GNSS受信装置の位置とに基づいて、GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間で観測すべきデータを推定する観測データ推定部と、
当該GNSS受信装置の有する誤差に起因する観測データの誤差を推定する受信装置誤差推定部と、
前記観測データ演算部により求められた観測データと、前記観測データ推定部により推定された観測データ推定値と、前記受信装置誤差推定部により求められた受信装置誤差推定値に基づいて、前記観測データに含まれる誤差を推定する観測データ誤差推定部と、
前記観測データ誤差推定部により推定された観測データ誤差が所定の閾値以下である観測データを用いて測位演算を行う測位演算部と
を有する。
【００１０】
他の例では、
前記観測すべきデータには、擬似距離、擬似距離変化率、及び擬似距離変化量のうち、少なくとも１つが含まれる。
【００１１】
他の例では、
前記受信装置誤差推定部は、前回の観測データの誤差から観測データの誤差を推定し、前記測位演算部による測位演算結果に基づいて該観測データの誤差を修正する。
【００１２】
他の例では、
前記受信装置誤差推定部は、前記測位演算部による位置及び速度演算結果から算出される誤差及び誤差の微分値に基づいて、前記観測データの誤差を修正する。
【００１３】
他の例では、
当該GNSS受信装置の有する誤差には、時計誤差が含まれる。
【００１４】
他の例では、
前記測位信号以外の情報には、加速度センサ、角加速度センサ、及び地磁気センサのうち、少なくとも１つのセンサからの情報が含まれ、
前記位置推定部は、慣性航法により、当該GNSS受信装置の位置を推定する。
【００１５】
他の例では、
地図データベース
を有し、
前記位置推定部は、前記地図データベースとマップマッチングにより、当該GNSS受信装置の位置を推定する。
【００１６】
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、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、当該GNSS受信装置により観測すべきデータを求める観測データ演算ステップと、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれる軌道情報に基づいて、GNSS衛星の位置を算出する位置算出ステップと、
前記測位信号以外の情報に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を推定する位置推定ステップと、
前記位置算出ステップにより算出されたGNSS衛星の位置と、前記位置推定ステップにより推定された当該GNSS受信装置の位置とに基づいて、GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間で観測すべきデータを推定する観測データ推定ステップと、
当該GNSS受信装置の有する誤差に起因する観測データの誤差を推定する受信装置誤差推定ステップと、
前記観測データ演算ステップにより求められた観測データと、前記観測データ推定ステップにより推定された観測データ推定値と、前記受信装置誤差推定ステップにより求められた受信装置誤差推定値に基づいて、前記観測データに含まれる誤差を推定する観測データ誤差推定ステップと、
前記観測データ誤差推定ステップにより推定された観測データ誤差が所定の閾値以下である観測データを用いて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】
【００１７】
開示のGNSS受信装置及び測位方法によれば、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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（第１の実施例）
（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について説明するが、GPS以外のGNSSにも適用できる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
GNSS受信装置１００の観測データには様々な誤差が含まれる。しかし、GNSS受信装置１００では、該誤差を完全には除去できない。従って、測位解の精度も悪くなる。特に、マルチパスの影響により生じる誤差は、100m程度と非常に大きくなる場合がある。
【００２５】
（GNSS受信装置）
本実施例に係るGNSS受信装置１００は、GNSS衛星からの電波により得られる観測データ以外のデータから当該GNSS受信装置１００の位置・速度を推定する。そして、本GNSS受信装置１００は、該位置・速度の推定値と、GNSS衛星からの測位信号から得られた該GNSS衛星の位置・速度からGNSS衛星からの観測データを推定する。そして、本GNSS受信装置１００は、観測データと観測データの推定値から、観測データの精度を判定する。
【００２６】
本GNSS受信装置１００は、観測データの精度を判定する際に、GNSS受信装置１００が有する特性上必ず含まれる誤差（以下、共通誤差と呼ぶ）自体を推定する。共通誤差を推定することにより、観測データの誤差の推定精度を向上させることができる。
【００２７】
本GNSS受信装置１００は、精度の悪い観測データに対応するGNSS衛星以外のGNSS衛星を用いて測位演算を行う。精度の悪い観測データに対応するGNSS衛星以外のGNSS衛星により測位演算を行うことにより、測位解の精度を向上させる。
【００２８】
観測データには、例えば、擬似距離と、ドップラー周波数と、ADR(Accumulated Doppler Range)とが含まれる。擬似距離、ドップラー周波数、ADR(Accumulated Doppler Range)は、当該GNSS受信装置が捕捉しているGNSS衛星毎に観測できる。他のデータが含まれるようにしてもよい。
【００２９】
図１は、本実施例に係るGNSS受信装置を示す。
【００３０】
本GNSS受信装置１００は、アンテナ１０２と、測位信号受信部１０４と、観測データ精度判定部１０６と、衛星の位置・速度算出部１０８と、センサ１１０と、受信機の位置・速度推定部１１２と、観測データ推定部１１４と、測位演算部１１６と、受信機時計誤差推定部１１８とを有する。
【００３１】
アンテナ１０２は、GNSS衛星５０（５０１、５０２）からの電波を受信する。図１には２のGNSS衛星が描かれているが、通常４以上のGNSS衛星からの測位信号に基づいて、測位演算が行われる。
【００３２】
測位信号受信部１０４は、アンテナ１０２と接続される。測位信号受信部１０４は、GNSS衛星５０からの測位信号を、アンテナ１０２を介して受信する。測位信号受信部１０４は、内部で発生させたC/Aコードを用いて、L1帯のC/Aコードに対して、C/Aコードのレプリカ信号の位相をずらすことによりC/Aコード同期を行い、航法メッセージを取り出す。測位信号受信部１０４は、航法メッセージに含まれる衛星の軌道情報を取り出す。C/Aコード同期の方法は、例えば、DDL(Delay-Locked Loop)を用いて、受信したC/Aコードに対するレプリカC/Aコードの相関値がピークとなる位相を追尾する方法であってもよい。測位信号受信部１０４は、取り出した軌道情報を衛星の位置・速度算出部１０８に入力する。
【００３３】
また、測位信号受信部１０４は、観測データを観測データ精度判定部１０６に入力する。例えば、観測データには、擬似距離、ドップラー周波数、ADRが含まれてよい。測位信号受信部１０４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。測位信号受信部１０４は、相関処理の結果に基づいて、擬似距離を計算する。測位信号受信部１０４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、擬似距離として出力するようにしてもよい。
【００３４】
また、測位信号受信部１０４は、擬似距離の変化率を測定する。該擬似距離変化率は、測位信号を運ぶ搬送波のドップラー周波数に該当する。該擬似距離変化率は、当該GNSS受信装置１００の移動速度の計算に使用される。
【００３５】
また、測位信号受信部１０４は、ADR(Accumulated Doppler Range)を計算する。測位信号受信部１０４は、擬似距離の変化量を求めることによりADRを計算してもよいし、ドップラー周波数を積分することによりADRを計算するようにしてもよい。ADRは、擬似距離のスムージングと移動量の計算に主に使用される。測位信号受信部１０４は、観測データ精度判定部１０６に、擬似距離、擬似距離変化率、ADRを入力する。
【００３６】
衛星の位置・速度算出部１０８は、測位信号受信部１０４と接続される。衛星の位置・速度算出部１０８は、測位信号受信部１０４により入力された軌道情報に基づいて、当該GNSS受信装置１００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。衛星の位置・速度算出部１０８は、GNSS衛星の位置に基づいて、GNSS衛星の移動速度を導出する。衛星の位置・速度算出部１０８は、GNSS衛星の位置及び移動速度を、観測データ推定部１１４に入力する。
【００３７】
センサ１１０は、受信機の位置・速度推定部１１２に、GNSS以外から得られる情報を入力する。センサ１１０には、例えば、加速度センサ、角加速度センサ、地磁気センサ（方位センサ）などが含まれる。センサ１１０は、GNSS衛星５０からの電波を使用することなく当該GNSS受信装置１００の位置を求めるためのデータが得られるセンサであるのが好ましい。例えば、センサ１１０は、受信機の位置・速度推定部１１２に、加速度センサにより検出された加速度、角加速度センサにより検出された角加速度、地磁気センサにより検出された方位を入力する。
【００３８】
受信機の位置・速度推定部１１２は、センサにより入力された情報に基づいて、当該GNSS受信装置１００の位置・速度を推定する。受信機の位置・速度推定部１１２は、加速度センサにより検出された加速度を積分することにより速度を求め、該速度を積分することにより当該GNSS受信装置１００の移動距離を求めるようにしてもよい。受信機の位置・速度推定部１１２は、慣性航法装置であってもよい。また、受信機の位置・速度推定部１１２は、移動速度と、地磁気センサにより検出された方位とを用いて、マップマッチングを行うようにしてもよい。マップマッチングが行われる場合には、受信機の位置・速度推定部１１２には、地図データが入力される。受信機の位置・速度推定部１１２は、観測データ推定部１１４に、当該GNSS受信装置１００の位置・速度の推定値を入力する。
【００３９】
観測データ推定部１１４は、衛星の位置・速度算出部１０８及び受信機の位置・速度推定部１１２と接続される。観測データ推定部１１４は、衛星の位置・速度算出部１０８により入力された衛星の位置・速度と、受信機の位置・速度推定部１１２により推定された当該GNSS受信装置１００の位置・速度の推定値に基づいて、観測データを推定する。
【００４０】
観測データ推定部１１４は、GNSS衛星５０の位置と当該GNSS受信装置１００の位置に基づいて、擬似距離を推定する。また、観測データ推定部１１４は、擬似距離変化率を計算する。また、観測データ推定部１１４は、擬似距離変化率を積分することにより、ADRを計算する。観測データ推定部１１４は、観測データの推定値を観測データ精度判定部１０６に入力する。
【００４１】
観測データ精度判定部１０６は、測位信号受信部１０４及び観測データ推定部１１４と接続される。観測データ精度判定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データと、観測データ推定部１１４により入力された観測データ推定値に基づいて、観測データの精度を判定する。具体的には、観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差を推定する。観測データ精度判定部１０６は、観測データから、観測データ推定値と共通誤差を除くことにより観測データの誤差を推定するようにしてもよい。該共通誤差は、当該GNSS受信装置１００の時計誤差に起因する観測データに共通に含まれる誤差であってもよい。観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差が所定の閾値未満である場合に、該観測データを測位演算部１１６に入力する。一方、観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差が所定の閾値以上である場合に、該観測データを測位演算部１１６に入力しない。
【００４２】
測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６と接続される。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された観測データを用いて測位演算を行う。例えば、観測データ精度判定部１０６から精度のよい擬似距離が入力される。測位演算部１１６は、３つのGNSS衛星５０に対応する擬似距離及び衛星位置を用いて、三角測量の原理で、当該GNSS受信装置１００の位置を導出してもよい。この場合、４つ目のGNSS衛星１００に対応す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てもよい。測位演算部１１６は、導出された当該GNSS受信装置１００の位置から、該位置の変化率を求めることにより当該GNSS受信装置１００の移動速度を導出する。測位演算部１１６は、導出した当該GNSS受信装置１００の位置及び移動速度を出力する。また、測位演算部１１６は、受信機時計誤差推定部１０６に、導出した当該GNSS受信装置１００の位置及び移動速度を入力する。
【００４３】
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の位置が測定される。
【００４４】
受信機時計誤差推定部１１８は、測位演算部１１６及び観測データ精度判定部１０６と接続される。受信機時計誤差推定部１１８は、当該GNSS受信装置１００の時計誤差を予測する。例えば、受信機時計誤差推定部１１８は、前回測定した時計誤差を用いて、カルマンフィルタにより、当該GNSS受信装置１００の時計誤差と該時計誤差の微分値を予測する。GNSS受信機１００によっては、バイアス項を足す必要がある場合もある。カルマンフィルタは、受信機時計誤差の微分値の一次マルコフモデルを使用することができる。受信機時計誤差推定部１１８は、受信機時計誤差の推定値を観測データ精度判定部１０６に入力する。
【００４５】
本GNSS受信装置１００では、観測データの精度を判定する際に、GNSS受信装置１００が有する特性上必ず含まれる共通誤差の一例として時計誤差を推定する場合について説明するが、他の誤差を推定するようにしてもよい。
【００４６】
（測位方法）
図２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。
【００４７】
GNSS受信装置１００は、モデルと前回の時計誤差から、受信機時計誤差を予測する（ステップＳ２０２）。受信機時計誤差推定部１１８は、前回の受信機時計誤差を用い、カルマンフィルタを使用することにより、受信機時計誤差と受信機時計誤差の微分値とを推定する。受信機時計誤差推定部１１８は、受信機時計誤差の推定値を観測データ精度判定部１０６に入力する。
【００４８】
GNSS受信装置１００は、位置演算を行う（ステップＳ２０４）。観測データ精度判定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差の推定値に基づいて、該受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差を求める。そして、観測データ精度判定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離から、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離の推定値と受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差とを除くことにより擬似距離誤差を推定する。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離誤差の推定値が所定の閾値未満である場合に、該擬似距離が測位演算に使用できると判定する。観測データ精度判定部１０６は、測位演算に使用できると判定された擬似距離を測位演算部１１６に入力する。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された擬似距離を用いて位置演算を行う。
【００４９】
GNSS受信装置１００は、速度演算を行う（ステップＳ２０６）。観測データ精度判定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差の推定値に基づいて、該受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差を求める。そして、観測データ精度判定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離変化率から、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離変化率の推定値と受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差とを除くことにより擬似距離変化率の誤差を推定する。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離変化率の誤差の推定値が所定の閾値未満である場合に、擬似距離変化率を速度演算に使用できると判定する。観測データ精度判定部１０６は、測位演算に使用できると判定された擬似距離変化率を測位演算部１１６に入力する。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された擬似距離変化率を用いて速度演算を行う。
【００５０】
GNSS受信装置１００は、モデルと前回の時計誤差から、受信機時計誤差を予測する（ステップＳ２０８）。受信機時計誤差推定部１１８は、測位演算部１１６により測位された位置及び速度に基づいて、受信機時計誤差を修正する。
【００５１】
図３は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における位置演算方法を示す。
【００５２】
ステップＳ３０４からステップＳ３１０は、捕捉しているGNSS衛星毎に行われる（ステップＳ３０２、Ｓ３１２）。
【００５３】
GNSS受信装置１００は、擬似距離誤差を推定する（ステップＳ３０４）。観測データ精度推定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差推定値から、該受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差ｓを求める。観測データ精度推定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離ρと、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離の推定値ｒと、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓに基づいて、擬似距離誤差ερを推定する。例えば、擬似距離誤差ερは、ερ=ρ-r-ｓにより推定される。
【００５４】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ３０４により推定された擬似距離誤差ερが所定の閾値未満であるか判定する（ステップＳ３０６）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離誤差ερがερ<閾値であるかを判定する。
【００５５】
擬似距離誤差ερ<閾値である場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、該擬似距離に対する使用フラグをオンにする（ステップＳ３０８）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離誤差ερ<閾値である場合、該擬似距離誤差ερに対応する擬似距離ρの使用フラグをオンにする。
【００５６】
一方、擬似距離誤差ερ<閾値でない場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、該擬似距離に対する使用フラグをオフにする（ステップＳ３１０）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離誤差ερ<閾値でない場合、該擬似距離誤差ερに対応する擬似距離ρの使用フラグをオフにする。
【００５７】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ３０８により使用フラグがオンにされた擬似距離を用いて当該GNSS受信装置１００の位置を演算する（ステップＳ３１４）。測位演算部１１６には、観測データ精度判定部１０６から使用フラグがオンにされた擬似距離が入力される。測位演算部１１６は、入力された擬似距離を用いて、当該GNSS受信装置１００の位置を演算する。
【００５８】
図４は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における速度演算方法を示す。
【００５９】
ステップＳ４０４からステップＳ４１０は、捕捉しているGNSS衛星毎に行われる（ステップＳ４０２、Ｓ４１２）。
【００６０】
GNSS受信装置１００は、擬似距離変化率誤差（ドップラー周波数誤差）s_dotを推定する（ステップＳ４０４）。観測データ精度推定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差推定値に基づいて、該受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差を求める。観測データ精度推定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離変化率ｄと、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離変化率の推定値ｒ_dotと、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓ_dotに基づいて、擬似距離変化率誤差を推定する。例えば、擬似距離変化率誤差εｄは、εｄ=ｄ-r_dot-s_dotにより推定される。
【００６１】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ４０４により推定された擬似距離変化率誤差εｄが所定の閾値未満であるか判定する（ステップＳ４０６）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離変化率誤差εｄがεｄ<閾値であるかを判定する。
【００６２】
擬似距離変化率誤差εｄ<閾値である場合（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、使用フラグをオンにする（ステップＳ４０８）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離変化率誤差εｄ<閾値である場合、該擬似距離変化率誤差εｄに対応する擬似距離変化率ｄの使用フラグをオンにする。
【００６３】
一方、擬似距離変化率誤差εｄ<閾値でない場合（ステップＳ４０６：ＮＯ）、使用フラグをオフにする（ステップＳ４１０）。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離変化率誤差εｄ<閾値でない場合、該擬似距離変化率誤差εｄに対応する擬似距離変化率ｄの使用フラグをオフにする。
【００６４】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ４０８により使用フラグがオンにされた擬似距離変化率を用いて当該GNSS受信装置１００の速度を演算する（ステップＳ４１４）。測位演算部１１６には、観測データ精度判定部１０６から使用フラグがオンにされた擬似距離変化率が入力される。測位演算部１１６は、入力された擬似距離変化率を用いて、当該GNSS受信装置１００の速度を演算する。
【００６５】
本実施例によれば、擬似距離誤差が閾値未満である擬似距離を用いて位置演算が行われるので、位置演算精度を向上させることができる。受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差を含めて、擬似距離誤差が求められるため、該擬似距離誤差をより正確に見積もることができる。
【００６６】
本実施例によれば、擬似距離変化率誤差が閾値未満である擬似距離変化率を用いて速度演算が行われるので、速度演算精度を向上させることができる。受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差を含めて、擬似距離変化率誤差が求められるため、該擬似距離変化率誤差をより正確に見積もることができる。
【００６７】
（第２の実施例）
本実施例に係るGNSS受信装置について説明する。
【００６８】
本実施例に係るGNSS受信装置１００は、上述したGNSS受信装置と測位演算に使用する擬似距離及び擬似距離変化率を選択する方法が異なる。本GNSS受信装置１００は、観測データの誤差と、GNSS衛星の配置から、捕捉している全GNSS受信装置の組み合わせのうち、可能な組み合わせについて、測位誤差を推定する。そして、測位誤差が最小となる組み合わせについて測位演算を行う。
【００６９】
観測データ推定部１１４は、観測データ精度判定部１０６に、観測データの推定値と共に、GNSS衛星の位置・速度を入力する。
【００７０】
観測データ精度判定部１０６は、上述した方法により観測データの誤差（擬似距離誤差、擬似距離変化率誤差）を求め、該観測データの誤差とGNSS衛星の位置に基づいて、捕捉しているGNSS衛星の可能な組み合わせについて位置・速度演算を行った場合の測定誤差を推定する。全組み合わせについて測位演算を行うようにしてもよい。そして、観測データ精度判定部１０６は、推定した測定誤差が最小となる擬似距離、擬似距離変化率を用いて位置・速度演算を行うと判断する。観測データ精度判定部１０６は、測位演算に使用する擬似距離、擬似距離変化率を測位演算部１１６に入力する。
【００７１】
図５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。
【００７２】
GNSS受信装置１００は、モデルと前回の時計誤差から、受信機時計誤差を予測する（ステップＳ５０２）。観測データ精度判定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差の推定値に基づいて、該受信機時計誤差に起因する擬似距離の共通誤差を求める。受信機時計誤差推定部１１８は、前回の受信機時計誤差を用い、カルマンフィルタを使用することにより、受信機時計誤差と受信機時計誤差の微分値とを推定する。受信機時計誤差推定部１１８は、受信機時計誤差の推定値を観測データ精度判定部１０６に入力する。
【００７３】
GNSS受信装置１００は、擬似距離誤差を推定する（ステップＳ５０４）。観測データ精度判定部１０６は、受信機時計誤差の推定値に基づいて、共通誤差を推定する。そして、観測データ精度判定部１０６は、擬似距離から、擬似距離の推定値と共通誤差とを除くことにより擬似距離誤差を推定する。
【００７４】
GNSS受信装置１００は、擬似距離誤差変化率を推定する（ステップＳ５０６）。観測データ精度判定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差の推定値に基づいて、該受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差を求める。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離誤差変化率から、擬似距離誤差変化率の推定値と共通誤差とを除くことにより擬似距離誤差変化率の誤差を推定する。
【００７５】
GNSS受信装置１００は、位置演算を行う（ステップＳ５０８）。観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の可能な組み合わせについて、GNSS衛星の位置と擬似距離の誤差とから測位誤差ε(i)を推定する。ここで、iはｉ=1,2,・・・，N（Nは、N>0の整数）であり、GNSS衛星の組み合わせの識別子を示す。例えば、観測データ精度判定部１０６は、式（１）により、測位誤差を求めるようにしてもよい。
【００７６】
ε(i)＝（ＨＴＨ）−１ＨＴερ （１）
式（１）において、Ｈは測位演算の観測方程式の計画行列であり、ερは擬似距離誤差の推定値のベクトルである。ερは、式(２)により示される。
【００７７】
ερ＝［ερ１ ερ２ ・・・ ερｍ］Ｔ （２）
式（２）において、ｍは測位演算に使用するGNSS衛星の数である。また、Ｔは転置行列であることを示す。
【００７８】
観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の組み合わせに対応する測位誤差の内、最小の測位誤差に対応する擬似距離を測位演算部１１６に入力する。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された擬似距離を用いて測位演算を行う。
【００７９】
GNSS受信装置１００は、速度演算を行う（ステップＳ５１０）。観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の可能な組み合わせについて、GNSS衛星の位置と擬似距離変化率の誤差とから測位誤差ε(i)を推定する。ここで、iはｉ=1,2,・・・，N（Nは、N>0の整数）であり、GNSS衛星の組み合わせの識別子を示す。例えば、観測データ精度判定部１０６は、式（３）により、測位誤差を求めるようにしてもよい。
【００８０】
ε(i)＝（ＨＴＨ）−１ＨＴεｄ （３）
式（３）において、Ｈは測位演算の観測方程式の計画行列であり、εｄは擬似距離変化率誤差の推定値のベクトルである。εｄは、式(４)により示される。
【００８１】
εｄ＝［εｄ１ εｄ２ ・・・ εｄｍ］Ｔ （４）
式（４）において、ｍは速度演算に使用するGNSS衛星の数である。また、Ｔは転置行列であることを示す。
【００８２】
観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の組み合わせに対応する測位誤差の内、最小の測位誤差に対応する擬似距離変化率を測位演算部１１６に入力する。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された擬似距離変化率を用いて速度演算を行う。
【００８３】
GNSS受信装置１００は、受信機時計誤差をモデルと前回の時計誤差から予測する（ステップＳ５１２）。受信機時計誤差推定部１１８は、測位演算部１１６により測位された位置及び速度に基づいて、受信機時計誤差を修正する。
【００８４】
図６は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法を示す。
【００８５】
ステップＳ６０４は、捕捉しているGNSS衛星毎に行われる（ステップＳ６０２、Ｓ６０６）。
【００８６】
GNSS受信装置１００は、擬似距離誤差を推定する（ステップＳ６０４）。観測データ精度推定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差推定値に基づいて、共通誤差を求める。例えば、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓを求める。観測データ精度推定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離ρと、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離の推定値ｒと、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓに基づいて、擬似距離誤差ερを推定する。例えば、擬似距離誤差ερは、ερ=ρ-r-ｓにより推定される。
【００８７】
図７は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法を示す。
【００８８】
ステップＳ７０４は、捕捉しているGNSS衛星毎に行われる（ステップＳ７０２、Ｓ７０６）。
【００８９】
GNSS受信装置１００は、擬似距離誤差変化率を推定する（ステップＳ７０４）。観測データ精度推定部１０６は、受信機時計誤差推定部１１８により入力された受信機時計誤差推定値に基づいて、共通誤差を求める。例えば、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓ＿ｄｏｔを求める。観測データ精度推定部１０６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離変化率ｄと、観測データ推定部１１４により入力された観測データの推定値に含まれる擬似距離変化率の推定値ｒ＿ｄｏｔと、受信機時計誤差に起因する擬似距離変化率の共通誤差ｓ＿ｄｏｔに基づいて、擬似距離誤差εｄを推定する。例えば、擬似距離誤差εｄは、εｄ=ｄ-ｒ＿ｄｏｔ-ｓ＿ｄｏｔにより推定される。
【００９０】
図８は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における位置・速度演算方法を示す。
【００９１】
GNSS受信装置１００は、捕捉しているGNSS衛星のうち、測位演算に使用するGNSS衛星の組み合わせの候補を抽出する（ステップＳ８０２）。観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差とGNSS衛星の位置に基づいて、捕捉しているGNSS受信装置１００の可能な組み合わせについて測位演算を行った場合の測定誤差を推定する。全組み合わせについて測位演算を行うようにしてもよい。ここで、抽出されたGNSS衛星の組み合わせ毎に識別子ｉが付される。
【００９２】
ステップＳ８０６は、GNSS衛星の組み合わせｉ毎に行われる（ステップＳ８０４、Ｓ８０８）。
【００９３】
GNSS受信装置１００は、測位演算を行う（ステップＳ８０６）。該測位演算には、位置演算、速度演算が含まれる。観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の組み合わせｉについて、GNSS衛星の位置と測位データの誤差とから測位誤差ε(i)を推定する。測位データには、擬似距離、擬似距離変化率が含まれてもよい。ここで、iはｉ=1,2,・・・，N（Nは、N>0の整数）であり、GNSS衛星の組み合わせの識別子を示す。例えば、観測データ精度判定部１０６は、上述した式（１）により、位置の測位誤差を求めるようにしてもよい。また、例えば、観測データ精度判定部１０６は、上述した式（３）により、速度の測位誤差を求めるようにしてもよい。
【００９４】
GNSS受信装置１００は、測位誤差が最小となるGNSS衛星の組み合わせを使用して測位演算を行う（ステップＳ８１０）。観測データ精度判定部１０６は、全測位誤差の内、最小となる測位誤差に対応する観測データを測位演算部１１６に入力する。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された観測データを用いて位置及び／又は速度演算を行う。
【００９５】
本実施例によれば、可能なGNSS衛星の組み合わせについて、観測誤差が推定される。観測誤差の推定値が最小となる組み合わせにより測位演算が行われるので、位置演算及び速度演算の精度を向上させることができる。
【００９６】
（第３の実施例）
本実施例に係るGNSS受信装置について説明する。
【００９７】
本GNSS受信装置１００は、上述したGNSS受信装置と測位演算に使用する擬似距離及び擬似距離変化率を選択する方法が異なる。本GNSS受信装置１００は、観測データの誤差のばらつきが小さいGNSS衛星の組み合わせを選択する。そして、選択したGNSS衛星の組み合わせについて、観測データの誤差と、GNSS衛星の配置から、測位誤差を推定する。そして、該測位誤差が最小となるGNSS受信装置に対応する擬似距離を用いて測位演算を行う。
【００９８】
観測データ推定部１１４は、観測データ精度判定部１０６に、観測データの推定値と共に、GNSS衛星の位置・速度を入力する。
【００９９】
観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差を上述した方法により求める。該観測データには、擬似距離誤差、擬似距離変化率誤差が含まれる。観測データ精度判定部１０６は、観測データの誤差のばらつきが所定の閾値以下となる観測データの組み合わせを選択する。そして、該組み合わせに対応する観測データの誤差とGNSS衛星の位置に基づいて、測位演算を行った場合の測位誤差を推定する。そして、観測データ精度判定部１０６は、測定誤差の推定値が最小となる観測データを用いて測位演算を行うと判断する。観測データ精度判定部１０６は、測位演算に使用する観測データを測位演算部１１６に入力する。
【０１００】
本実施例に係るGNSS受信装置１００における測位方法は、図５−図８を参照して説明した測位方法において、ステップＳ８０２の処理が異なる。
【０１０１】
ステップＳ８０２では、GNSS受信装置１００は、観測データの誤差から、該観測データの誤差のばらつきが小さい観測データの組み合わせを選択する。そして、GNSS受信装置１００は、選択した観測データの組み合わせに対応する観測データの誤差と、GNSS衛星の配置から、測位誤差を推定する。例えば、当該GNSS受信装置１００が８個の衛星を捕捉している場合には、測位演算に使用するGNSS衛星の数を４、５、・・・、８と変化させた場合について、観測データの誤差の推定値のばらつきが最も小さくなる組み合わせを抽出する。
【０１０２】
本実施例によれば、観測データの誤差のばらつきが小さい観測データの組み合わせについて測位誤差が推定されるので、測位誤差を推定するための演算量を減少させることができる。
【０１０３】
（第４の実施例）
本実施例に係るGNSS受信装置について説明する。
【０１０４】
本実施例に係るGNSS受信装置１００は、上述した第１−第３の実施例に係るGNSS受信装置と同様であるが、測位演算に使用するGNSS衛星が選択された後の処理が異なる。本GNSS受信装置１００は、捕捉しているGNSS衛星の対応する観測データの誤差の推定値の全てが所定の閾値以上である場合に、該全GNSS衛星を測位演算に使用する。すなわち、観測データの誤差の推定値の全てが所定の閾値以上である場合に、測位演算に使用するGNSS衛星の選択をリセットする。
【０１０５】
本GNSS受信装置１００における測位方法は、図５を参照して説明した測位方法と同様である。
【０１０６】
本GNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法は、図６を参照して説明した擬似距離誤差の推定方法と同様である。
【０１０７】
本GNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法は、図７を参照して説明した擬似距離誤差の推定方法と同様である。
【０１０８】
図９は、本実施例に係るGNSS受信装置１００における位置・速度演算方法を示す。
【０１０９】
GNSS受信装置１００は、捕捉している全GNSS衛星のうち、測位演算に使用するGNSS衛星の組み合わせの候補を抽出する（ステップＳ９０２）。例えば、観測データの誤差とGNSS衛星の位置に基づいて、捕捉しているGNSS衛星の可能な組み合わせについて測位演算を行った場合の測位誤差を推定する。捕捉している全GNSS衛星の組み合わせについて測位演算を行った場合の測定誤差を推定するようにしてもよい。また、例えば、観測データの誤差のばらつきが小さいGNSS衛星の組み合わせを選択する。そして、選択したGNSS衛星の組み合わせについて、観測データの誤差と、GNSS衛星の配置から、測位誤差を推定するようにしてもよい。ここで、抽出されたGNSS衛星の組み合わせ毎に識別子ｉが付される。
【０１１０】
ステップＳ９０６は、GNSS衛星の組み合わせｉ毎に行われる（ステップＳ９０４、Ｓ９０８）。
【０１１１】
GNSS受信装置１００は、測位演算を行う（ステップＳ９０６）。該測位演算には、位置演算、速度演算が含まれる。観測データ精度判定部１０６は、GNSS衛星の組み合わせｉについて、該GNSS衛星の位置と測位データの誤差とから測位誤差ε(i)を推定する。測位データには、擬似距離、擬似距離変化率が含まれる。ここで、iはｉ=1,2,・・・，N（Nは、N>0の整数）であり、GNSS衛星の組み合わせの識別子を示す。
【０１１２】
GNSS受信装置１００は、GNSS衛星の組み合わせをリセットするかを判断する（ステップＳ９１０）。GNSS受信装置１００は、捕捉しているGNSS衛星の対応する観測データの誤差の推定値の全てが所定の閾値以上であるかを判断し、観測データの誤差の推定値の全てが所定の閾値以上である場合に、GNSS衛星の組み合わせをリセットすると判断する。
【０１１３】
GNSS衛星の組み合わせをリセットすると判断した場合（ステップＳ９１０：ＹＥＳ）、GNSS受信装置１００は、捕捉している全GNSS衛星を使用して測位演算を行うと判断する（ステップＳ９１２）。観測データ精度判定部１０６は、全測位誤差に対応する観測データを測位演算部１１６に入力する。一方、GNSS衛星の組み合わせをリセットしないと判断した場合（ステップＳ９１０：ＮＯ）、GNSS受信装置１００は、測位誤差予測値が最小となるGNSS衛星の組み合わせを使用して測位演算を行うと判断する（ステップＳ９１４）。観測データ精度判定部１０６は、全測位誤差の内、最小となる測位誤差に対応する観測データを測位演算部１１６に入力する。
【０１１４】
GNSS受信装置１００は、位置若しくは速度を演算する（ステップＳ９１６）。測位演算部１１６は、観測データ精度判定部１０６により入力された観測データを用いて速度演算を行う。
【０１１５】
本実施例によれば、観測データの誤差がある閾値以上であるか否かに応じて、観測データの誤差がある閾値以上である場合に捕捉している全GNSS衛星を使用し、観測データの誤差がある閾値未満である場合に測位誤差が最小となるGNSS衛星の組み合わせを使用する。観測データの誤差に基づいて、測位演算に使用するGNSS衛星の数を変更することにより、観測データの誤差がある閾値未満のGNSS衛星を使用して測位演算が行われるため、位置演算及び速度演算の精度を向上させることができる。
【０１１６】
（第５の実施例）
本実施例に係るGNSS受信装置について説明する。
【０１１７】
本実施例に係るGNSS受信装置１００は、上述した第１−第３の実施例に係るGNSS受信装置と同様であるが、測位演算に使用するGNSS衛星が選択された後の処理が異なる。本GNSS受信装置１００は、捕捉しているGNSS衛星に対応する観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値が所定の閾値以上である場合に、該全GNSS衛星を測位演算に使用する。すなわち、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値が所定の閾値以上である場合に、測位演算に使用するGNSS衛星の選択をリセットする。
【０１１８】
本GNSS受信装置１００における測位方法は、図５を参照して説明した測位方法と同様である。
【０１１９】
本GNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法は、図６を参照して説明した擬似距離誤差の推定方法と同様である。
【０１２０】
本GNSS受信装置１００における擬似距離誤差の推定方法は、図７を参照して説明した擬似距離誤差の推定方法と同様である。
【０１２１】
本GNSS受信装置１００における位置・速度演算方法は、図９を参照して説明した位置・速度演算方法において、ステップＳ９１０の処理が異なる。
【０１２２】
ステップＳ９１０では、GNSS受信装置１００は、GNSS衛星の組み合わせをリセットするかを判断するが、GNSS受信装置１００は、捕捉しているGNSS衛星に対応する観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値が所定の閾値以上であるかを判断し、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値が所定の閾値以上である場合に、GNSS衛星の組み合わせをリセットすると判断する。観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値が所定の閾値未満である場合には、GNSS衛星の組み合わせをリセットすると判断しない。
【０１２３】
本実施例によれば、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値がある閾値以上であるか否かに応じて、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値がある閾値以上である場合に捕捉している全GNSS衛星を使用し、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値がある閾値未満である場合に測位誤差が最小となるGNSS衛星の組み合わせを使用する。観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値に基づいて、測位演算に使用するGNSS衛星の数を変更することにより、観測データの誤差の推定値の絶対値の平均値がある閾値未満のGNSS衛星を使用して測位演算が行われるため、位置演算及び速度演算の精度を向上させることができる。
【０１２４】
（第６の実施例）
本実施例に係るGNSS受信装置について説明する。
【０１２５】
図１０は、本GNSS受信装置１００の機能ブロック図を示す。本GNSS受信装置１００は、上述した第１−第５の実施例に係るGNSS受信装置と、受信機時計誤差推定部１１８を有さない点で異なる。
【０１２６】
図１１は、図１０に示される本GNSS受信装置１００の観測データ推定部１１４及び観測データ精度判定部１０６の詳細を示す。観測データ推定部１１４は、擬似距離推定部１１４２、ドップラー周波数推定部１１４４、及びADR推定部１１４６が含まれる。観測データ精度判定部１０６は、擬似距離精度判定部１０６２、ドップラー周波数精度判定部１０６４、ADR精度判定部１０６６、DOP(Dilution of Precision)算出部１０６８（１０６８１、１０６８２、１０６８３）、及びデータ選択部１０７０を有する。
【０１２７】
擬似距離推定部１１４２は、衛星の位置・速度算出部１０８及び受信機の位置・速度推定部１１２と接続される。擬似距離推定部１１４２は、衛星の位置・速度算出部１０８により入力された衛星の位置・速度と、受信機の位置・速度推定部１１２により入力された受信機の位置・速度の推定値に基づいて、擬似距離を推定する。擬似距離推定部１１４２は、擬似距離の推定値を擬似距離精度判定部１０６２に入力する。
【０１２８】
ドップラー周波数推定部１１４４は、衛星の位置・速度算出部１０８及び受信機の位置・速度推定部１１２と接続される。ドップラー周波数推定部１１４４は、衛星の位置・速度算出部１０８により入力された衛星の位置・速度と、受信機の位置・速度推定部１１２により入力された受信機の位置・速度の推定値に基づいて、ドップラー周波数を推定する。ドップラー周波数推定部１１４４は、ドップラー周波数の推定値をドップラー周波数精度判定部１０６４に入力する。
【０１２９】
ADR推定部１１４６は、衛星の位置・速度算出部１０８及び受信機の位置・速度推定部１１２と接続される。ADR推定部１１４６は、衛星の位置・速度算出部１０８により入力された衛星の位置・速度と、受信機の位置・速度推定部１１２により入力された受信機の位置・速度の推定値に基づいて、ADRを推定する。ドップラー周波数推定部１１４６は、ADRの推定値をADR精度判定部１０６６に入力する。
【０１３０】
擬似距離精度判定部１０６２は、測位信号受信部１０４及び擬似距離推定部１１４２と接続される。擬似距離精度判定部１０６２は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれる擬似距離と、擬似距離推定部１１４２により入力された擬似距離推定値に基づいて、擬似距離の推定値の精度を判定する。擬似距離精度判定部１０６２は、擬似距離の推定値の精度が所定の閾値以上である擬似距離の推定値をDOP算出部１０６８１に入力する。該閾値は、擬似距離の精度がよいと判定できる閾値である。
【０１３１】
ドップラー周波数精度判定部１０６４は、測位信号受信部１０４及びドップラー周波数推定部１１４４と接続される。ドップラー周波数精度判定部１０６４は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれるドップラー周波数と、ドップラー周波数推定部１１４４により入力されたドップラー周波数推定値に基づいて、ドップラー周波数の推定値の精度を判定する。ドップラー周波数精度判定部１０６４は、ドップラー周波数の推定値の精度が所定の閾値以上であるドップラー周波数の推定値をDOP算出部１０６８２に入力する。該閾値は、ドップラー周波数の精度がよいと判定できる閾値である。
【０１３２】
ADR精度判定部１０６６は、測位信号受信部１０４及びADR推定部１１４６と接続される。ADR精度判定部１０６６は、測位信号受信部１０４により入力された観測データに含まれるADRと、ADR推定部１１４６により入力されたADR推定値に基づいて、ADR推定値の精度を判定する。ADR精度判定部１０６６は、ADR推定値の精度が所定の閾値以上であるADR推定値をDOP算出部１０６８３に入力する。該閾値は、ADRの精度がよいと判定できる閾値である。
【０１３３】
DOP算出部１０６８１は、擬似距離精度判定部１０６２と接続される。DOP算出部１０６８１は、擬似距離精度判定部１０６２により入力された精度のよい擬似距離に基づいて、擬似距離の可能な組み合わせについてDOPを算出する。DOP算出部１０６８１は、DOPが最小となる擬似距離の組み合わせと、該擬似距離の組み合わせについてHDOP(Horizontal Dilution of Precision)と、VDOP(Vertical Dilution of Precision)とを求める。DOP算出部１０６８１は、DOPが最小となる擬似距離の組み合わせ、HDOP、及びVDOPをデータ選択部１０７０に入力する。
【０１３４】
DOP算出部１０６８２は、ドップラー周波数精度判定部１０６４と接続される。DOP算出部１０６８２は、ドップラー周波数精度判定部１０６４により入力された精度のよいドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数の可能な組み合わせについてDOPを算出する。DOP算出部１０６８２は、DOPが最小となるドップラー周波数の組み合わせと、該ドップラー周波数の組み合わせについてHDOPと、VDOPとを求める。DOP算出部１０６８２は、DOPが最小となるドップラー周波数の組み合わせ、HDOP、及びVDOPをデータ選択部１０７０に入力する。
【０１３５】
DOP算出部１０６８３は、ADR精度判定部１０６６と接続される。DOP算出部１０６８３は、ADR精度判定部１０６６により入力された精度のよいADRに基づいて、ADRの可能な組み合わせについてDOPを算出する。DOP算出部１０６８３は、DOPが最小となるADRの組み合わせと、該ADRの組み合わせについてHDOPと、VDOPとを求める。DOP算出部１０６８３は、DOPが最小となるADRの組み合わせ、HDOP、及びVDOPをデータ選択部１０７０に入力する。
【０１３６】
データ選択部１０７０は、DOP算出部１０６８１、１０６８２、及び１０６８３と接続される。データ選択部１０７０には、DOP算出部１０６８１によりDOPが最小となる擬似距離の組み合わせ、HDOP、及びVDOPが入力され、DOP算出部１０６８２によりDOPが最小となるドップラー周波数の組み合わせ、HDOP、及びVDOPが入力され、DOP算出部１０６８３によりDOPが最小となるドップラー周波数の組み合わせ、HDOP、及びVDOPが入力される。データ選択部１０７０は、DOP算出部１０６８１により入力されたHDOPのうち、最小となるHDOPを選択する。データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値以下であるかを判定する。データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値以下である場合には、3D測位を行うと判断する。一方、データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値未満である場合には、2D測位を行うと判断する。データ選択部１０７０は、選択されたHDOPに対応する擬似距離と、2D又は3Dを指定するための信号を測位演算部１１６に入力する。
【０１３７】
また、データ選択部１０７０は、DOP算出部１０６８２により入力されたHDOPのうち、最小となるHDOPを選択するようにしてもよいし、DOP算出部１０６８３により入力されたHDOPのうち、最小となるHDOPを選択するようにしてもよい。データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値以下であるかを判定する。データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値以下である場合には、3D測位を行うと判断する。一方、データ選択部１０７０は、該選択されたHDOPが所定の閾値未満である場合には、2D測位を行うと判断する。データ選択部１０７０は、選択されたHDOPに対応する擬似距離と、2D又は3Dを指定するための信号を測位演算部１１６に入力する。
【０１３８】
測位演算部１１６は、データ選択部１０７０により入力された擬似距離と、2D/3Dを指定する信号に基づいて、2Dにおける測位又は3Dにおける測位を行う。
【０１３９】
図１２は、本GNSS受信装置１００のDOP算出部１０６８１における処理の一部を示す。
【０１４０】
ステップＳ１２０４からステップＳ１２０６は、捕捉しているGNSS衛星に対して行われる（ステップＳ１２０２、Ｓ１２０８）。
【０１４１】
GNSS受信装置１００は、精度の良い擬似距離を選出する（ステップＳ１２０４）。DOP算出部１０６８１は、擬似距離精度判定部１０６２により入力された精度の良い擬似距離を選出する。
【０１４２】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１２０４により選出された擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する（ステップＳ１２０６）。DOP算出部１０６８１は、選出した擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する。
【０１４３】
図１３は、本GNSS受信装置１００のDOP算出部１０６８２における処理の一部を示す。
【０１４４】
ステップＳ１３０４からステップＳ１３０６は、捕捉しているGNSS衛星に対して行われる（ステップＳ１３０２、Ｓ１３０８）。
【０１４５】
GNSS受信装置１００は、精度の良いドップラー周波数を選出する（ステップＳ１３０４）。DOP算出部１０６８２は、ドップラー周波数精度判定部１０６４により入力された精度の良いドップラー周波数を選出する。
【０１４６】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１３０４により選出されたドップラー周波数のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する（ステップＳ１３０６）。DOP算出部１０６８１は、選出したドップラー周波数のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する。
【０１４７】
図１４は、本GNSS受信装置１００のDOP算出部１０６８３における処理の一部を示す。
【０１４８】
ステップＳ１４０４からステップＳ１４０６は、捕捉しているGNSS衛星に対して行われる（ステップＳ１４０２、Ｓ１４０８）。
【０１４９】
GNSS受信装置１００は、精度の良いADRを選出する（ステップＳ１４０４）。DOP算出部１０６８２は、ADR精度判定部１０６６により入力された精度の良いADRを選出する。
【０１５０】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１４０４により選出されたADRのうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する（ステップＳ１４０６）。DOP算出部１０６８１は、選出したADRのうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する。
【０１５１】
図１５及び図１６は、本GNSS受信装置１００のDOP算出部１０６８１における処理の一部を示す。
【０１５２】
図１５では、DOP算出部１０６８１は、捕捉しているGNSS衛星のうち４以上のGNSS衛星についての可能な組み合わせについて、精度の良い擬似距離を選出し、該擬似距離からDOPを算出し、算出したDOPに基づいて、最適な組み合わせを選択する。
【０１５３】
ステップＳ１５０４からステップＳ１５０８は、捕捉しているGNSS衛星に対して行われる（ステップＳ１５０２、Ｓ１５１０）。
【０１５４】
GNSS受信装置１００は、精度の良い擬似距離を選出する（ステップＳ１５０４）。DOP算出部１０６８１は、擬似距離精度判定部１０６２により入力された精度の良い擬似距離を選出する。
【０１５５】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１５０４により選出された擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する（ステップＳ１５０６）。DOP算出部１０６８１は、選出した擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する。
【０１５６】
GNSS受信装置１００は、DOPの残差とDOPを保存する（ステップＳ１５０８）。DOP算出部１０６８１は、算出したDOPの平均値を求め、該平均値からの残差を求める。そして、DOP算出部１０６８１は、残差とDOPとを一時的に記憶する。
【０１５７】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１５１０により記憶された残差とDOPとに基づいて、残差×DOPが最小となる組み合わせを選出する（ステップＳ１５１２）。DOP算出部１０６８１は、一時的に記憶した残差とDOPとに基づいて、残差×DOPを算出する。そして、DOP算出部１０６８１は、残差×DOPが最小となる組み合わせを選択する。
【０１５８】
図１６では、DOP算出部１０６８１は、捕捉しているGNSS衛星のうち、GNSS衛星の組み合わせについて、最初に４のGNSS衛星についての可能な組み合わせについて、精度の良い擬似距離を選出し、該擬似距離からDOPを算出し、該DOPが所定の閾値以下である場合に、該４のGNSS衛星を選択する。該DOPが所定の閾値より大きい場合には、他の組み合わせについて同様の処理を行う。所定の閾値以下のDOPが得られない場合には、衛星の数を増加させる。
【０１５９】
ステップＳ１６０４からステップＳ１６０８は、捕捉しているGNSS衛星に対して行われる（ステップＳ１６０２、Ｓ１６１０）。
【０１６０】
GNSS受信装置１００は、精度の良い擬似距離を選出する（ステップＳ１６０４）。DOP算出部１０６８１は、擬似距離精度判定部１０６２により入力された精度の良い擬似距離を選出する。
【０１６１】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１６０４により選出された擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する（ステップＳ１６０６）。DOP算出部１０６８１は、選出した擬似距離のうち、可能な組み合わせについてDOPを算出する。
【０１６２】
GNSS受信装置１００は、算出したDOPの平均値を求め、該平均値からの残差を求める。そして、GNSS受信装置１００は、残差×DOPが所定の閾値以下であるかを判断する（ステップＳ１６０８）。DOP算出部１０６８１は、算出したDOPの平均値を求め、該平均値からの残差を求める。DOP算出部１０６８１は、残差×DOPが所定の閾値以下であるかを判断する（ステップＳ１６０８）。
【０１６３】
残差×DOPが所定の閾値以下である場合（ステップＳ１６０８：ＹＥＳ）、GNSS受信装置１００は、該DOPに対応するGNSS衛星の組み合わせを測位演算に使用すると判断する。DOP算出部１０６８１は、残差×DOPが所定の閾値以下である場合、該DOPに対応する擬似距離の組み合わせを測位演算に使用すると判断する。DOP算出部１０６８１は、擬似距離の組み合わせをデータ選択部１０７０に入力する。
【０１６４】
残差×DOPが所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１６０８：ＮＯ）、GNSS受信装置１００は、他の組み合わせについて、ステップＳ１６０４−Ｓ１６０８の処理を行う。
【０１６５】
図１７は、本GNSS受信装置１００のデータ選択部１０７０における処理の一部を示す。
【０１６６】
GNSS受信装置１００は、擬似距離の組み合わせについてのHDOPのうち、HDOPが最小となる擬似距離の組み合わせを選択する（ステップＳ１７０２）。データ選択部１０７０は、DOP算出部１０６８１により入力されたHDOPに基づいて、該HDOPが最小となるHDOPに対応する擬似距離を選択する。
【０１６７】
GNSS受信装置１００は、ステップＳ１７０２により選択された擬似距離に対応するVDOPが所定の閾値以下であるかを判断する（ステップＳ１７０４）。データ選択部１０７０は、選択した擬似距離に対応するHDOPが所定の閾値以下であるかを判断する。
【０１６８】
HDOPが所定の閾値以下である場合（ステップＳ１７０４：ＹＥＳ）、GNSS受信装置１０００は、3D測位を行うと判断する（ステップＳ１７０６）。データ選択部１０７０は、選択した擬似距離に対応するHDOPが所定の閾値以下である場合には、3D測位を行うと判断する。
【０１６９】
一方、HDOPが所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１７０４：ＮＯ）、GNSS受信装置１０００は、2D測位を行うと判断する（ステップＳ１７０８）。データ選択部１０７０は、選択した擬似距離に対応するHDOPが所定の閾値より大きい場合には、2D測位を行うと判断する。
【０１７０】
本実施例によれば、測位演算が可能であるGNSS衛星の数（４衛星）から、当該GNSS受信装置により捕捉しているGNSS衛星数の中で、DOPが最も良いGNSS衛星の組み合わせにより測位演算が行われるので、位置・速度演算精度を向上させることができる。
【０１７１】
本実施例によれば、測位演算が可能であるGNSS衛星の数（４衛星）から順に、該GNSS衛星の組み合わせについてDOPを求め、該DOPが所定の特性を満たす場合に該GNSS衛星の組み合わせより測位演算を行うようにすることにより、位置・速度演算精度を満足しつつ、処理速度を向上させることができる。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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】
【０１７４】
【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受信装置の動作を示すフロー図である。
【図３】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。
【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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】一実施例に係るGNSS受信装置の機能ブロック図である。
【図１１】一実施例に係るGNSS受信装置の機能ブロック図である。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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】
【０１７５】
５０（５０１、５０２） GNSS衛星
１００ GNSS受信装置
１０２ アンテナ
１０４ 測位信号受信部
１０６ 観測データ精度判定部
１０６２ 擬似距離精度判定部
１０６４ ドップラー周波数精度判定部
１０６６ ADR精度判定部
１０６８（１０６８１、１０６８２、１０６８３） DOP算出部
１０７０ データ選択部
１０８ 衛星の位置・速度算出部
１１０ センサ
１１２ 受信機の位置・速度推定部
１１４ 観測データ推定部
１１４２ 擬似距離推定部
１１４４ ドップラー周波数推定部
１１４６ ADR推定部
１１６ 測位演算部
１１８ 受信機時計誤差推定部
【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、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、当該GNSS受信装置により観測すべきデータを求める観測データ演算部と、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれる軌道情報に基づいて、GNSS衛星の位置を算出する位置算出部と、
前記測位信号以外の情報に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を推定する位置推定部と、
前記位置算出部により算出されたGNSS衛星の位置と、前記位置推定部により推定された当該GNSS受信装置の位置とに基づいて、GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間で観測すべきデータを推定する観測データ推定部と、
当該GNSS受信装置の有する誤差に起因する観測データの誤差を推定する受信装置誤差推定部と、
前記観測データ演算部により求められた観測データと、前記観測データ推定部により推定された観測データ推定値と、前記受信装置誤差推定部により求められた受信装置誤差推定値に基づいて、前記観測データに含まれる誤差を推定する観測データ誤差推定部と、
前記観測データ誤差推定部により推定された観測データ誤差が所定の閾値以下である観測データを用いて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、
前記観測すべきデータには、擬似距離、擬似距離変化率、及び擬似距離変化量のうち、少なくとも１つが含ま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、
前記受信装置誤差推定部は、前回の観測データの誤差から観測データの誤差を推定し、前記測位演算部による測位演算結果に基づいて該観測データの誤差を修正することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項４】
請求項３に記載のGNSS受信装置において、
前記受信装置誤差推定部は、前記測位演算部による位置及び速度演算結果から算出される誤差及び誤差の微分値に基づいて、前記観測データの誤差を修正することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項５】
請求項１に記載のGNSS受信装置において、
当該GNSS受信装置の有する誤差には、時計誤差が含まれることを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項６】
請求項１に記載のGNSS受信装置において、
前記測位信号以外の情報には、加速度センサ、角加速度センサ、及び地磁気センサのうち、少なくとも１つのセンサからの情報が含まれ、
前記位置推定部は、慣性航法により、当該GNSS受信装置の位置を推定することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項７】
請求項１に記載のGNSS受信装置において、
地図データベース
を有し、
前記位置推定部は、前記地図データベースとマップマッチングにより、当該GNSS受信装置の位置を推定することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項８】
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、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、当該GNSS受信装置により観測すべきデータを求める観測データ演算ステップと、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれる軌道情報に基づいて、GNSS衛星の位置を算出する位置算出ステップと、
前記測位信号以外の情報に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を推定する位置推定ステップと、
前記位置算出ステップにより算出されたGNSS衛星の位置と、前記位置推定ステップにより推定された当該GNSS受信装置の位置とに基づいて、GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間で観測すべきデータを推定する観測データ推定ステップと、
当該GNSS受信装置の有する誤差に起因する観測データの誤差を推定する受信装置誤差推定ステップと、
前記観測データ演算ステップにより求められた観測データと、前記観測データ推定ステップにより推定された観測データ推定値と、前記受信装置誤差推定ステップにより求められた受信装置誤差推定値に基づいて、前記観測データに含まれる誤差を推定する観測データ誤差推定ステップと、
前記観測データ誤差推定ステップにより推定された観測データ誤差が所定の閾値以下である観測データを用いて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、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、当該GNSS受信装置により観測すべきデータを求める観測データ演算部と、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれる軌道情報に基づいて、GNSS衛星の位置を算出する位置算出部と、
前記測位信号以外の情報に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を推定する位置推定部と、
前記位置算出部により算出されたGNSS衛星の位置と、前記位置推定部により推定された当該GNSS受信装置の位置とに基づいて、GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間で観測すべきデータを推定する観測データ推定部と、
当該GNSS受信装置の有する誤差に起因する観測データの誤差を推定する受信装置誤差推定部と、
前記観測データ演算部により求められた観測データと、前記観測データ推定部により推定された観測データ推定値と、前記受信装置誤差推定部により求められた受信装置誤差推定値に基づいて、前記観測データに含まれる誤差を推定する観測データ誤差推定部と、
前記観測データ誤差推定部により推定された観測データ誤差が所定の閾値以下である観測データを用いて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、
前記観測すべきデータには、擬似距離、擬似距離変化率、及び擬似距離変化量のうち、少なくとも１つが含ま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、
前記受信装置誤差推定部は、前回の観測データの誤差から観測データの誤差を推定し、前記測位演算部による測位演算結果に基づいて該観測データの誤差を修正することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項４】
請求項３に記載のGNSS受信装置において、
前記受信装置誤差推定部は、前記測位演算部による位置及び速度演算結果から算出される誤差及び誤差の微分値に基づいて、前記観測データの誤差を修正することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項５】
請求項１に記載のGNSS受信装置において、
当該GNSS受信装置の有する誤差には、時計誤差が含まれることを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項６】
請求項１に記載のGNSS受信装置において、
前記測位信号以外の情報には、加速度センサ、角加速度センサ、及び地磁気センサのうち、少なくとも１つのセンサからの情報が含まれ、
前記位置推定部は、慣性航法により、当該GNSS受信装置の位置を推定することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項７】
請求項１に記載のGNSS受信装置において、
地図データベース
を有し、
前記位置推定部は、前記地図データベースとマップマッチングにより、当該GNSS受信装置の位置を推定することを特徴とするGNSS受信装置。
【請求項８】
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、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれるコードを用いて、当該GNSS受信装置により観測すべきデータを求める観測データ演算ステップと、
前記GNSS衛星からの測位信号に含まれる軌道情報に基づいて、GNSS衛星の位置を算出する位置算出ステップと、
前記測位信号以外の情報に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を推定する位置推定ステップと、
前記位置算出ステップにより算出されたGNSS衛星の位置と、前記位置推定ステップにより推定された当該GNSS受信装置の位置とに基づいて、GNSS衛星と当該GNSS受信装置との間で観測すべきデータを推定する観測データ推定ステップと、
当該GNSS受信装置の有する誤差に起因する観測データの誤差を推定する受信装置誤差推定ステップと、
前記観測データ演算ステップにより求められた観測データと、前記観測データ推定ステップにより推定された観測データ推定値と、前記受信装置誤差推定ステップにより求められた受信装置誤差推定値に基づいて、前記観測データに含まれる誤差を推定する観測データ誤差推定ステップと、
前記観測データ誤差推定ステップにより推定された観測データ誤差が所定の閾値以下である観測データを用いて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５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−１５１７２５（Ｐ２０１０−１５１７２５Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３２１２５（Ｐ２００８−３３２１２５）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【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７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【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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