ＧＰＳレシーバ
【課題】高度誤差やマルチパスによる位置測位の精度低下を軽減させる。
【解決手段】位置測位結果の履歴を保持する保持手段と、受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を取得し、該取得した高度情報に基づいて所定の高度範囲を設定する高度範囲設定手段と、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、該所定の高度範囲内であると判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段とを備えたＧＰＳレシーバを提供する。
【解決手段】位置測位結果の履歴を保持する保持手段と、受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を取得し、該取得した高度情報に基づいて所定の高度範囲を設定する高度範囲設定手段と、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、該所定の高度範囲内であると判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段とを備えたＧＰＳレシーバを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うＧＰＳレシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳは、地球を周回するＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を用いて位置情報等を取得するための測位システムである。例えば乗用車等の移動体や携帯電話等のモバイル端末にはＧＰＳを利用して位置測位等を行うＧＰＳレシーバが備えられ、日常生活において広く利用されている。
【０００３】
ＧＰＳレシーバの測位方法には二次元測位と三次元測位がある。三次元測位では例えば捕捉・追尾したＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を利用して「緯度」、「経度」、「高度」、および「ＧＰＳレシーバの内蔵時計の誤差」の四つの未知数を解くことにより、三次元の位置情報が得られる。二次元測位では例えば「高度」を固定値として他の三つの未知数を解くことにより、二次元の位置情報が得られる。
【０００４】
例えば下記特許文献１に、二次元測位を行う車両位置検出装置が開示されている。下記特許文献１の車両位置検出装置は、前回検出した緯度と経度に対応する高度をテーブルから読み出して、該読み出した高度を用いて二次元測位を実行する。
【特許文献１】特許２７８３９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１では以下の不都合が起こり得る。例えば山道等の起伏の激しい場所では、テーブルから読み出される高度と実際の高度との間に誤差が生じ得る。二次元測位で利用する高度に誤差が含まれる場合、その誤った高度を用いて測位が行われるため、二次元測位位置（緯度経度）も誤差を含む値となる。更に、このようにして誤差が含まれた緯度経度を用いてテーブルから高度を読み出すと、その高度も誤差を含むものとなる。この結果、再度得た高度が先と同様に二次元測位位置の精度を低下させてしまう。緯度経度の誤差が高度の精度を低下させ、高度の誤差が緯度経度の精度を低下させるといった悪循環は、起伏の少ない場所に移動するまで継続する。場合によってはその間誤差が蓄積して、二次元測位位置が実際の位置から大きく外れることもあり得る。
【０００６】
また、上記特許文献１においてＧＰＳ信号がマルチパスの影響を受けた場合も同様である。この場合も高度に誤差が生じ、その誤った高度を用いて測位が行われるため、先と同様の不都合が起こり得る。加えてマルチパルの場合はその影響による誤差が突発的に発生し、しかも大きいといった問題もある。
【０００７】
このように従来の測位では、高度誤差が緯度経度の精度低下を招く不都合があり、その改善が望まれている。また、突発的に大きな誤差が発生するのを防止するため、マルチパスの影響を良好に除去することも望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、高度誤差やマルチパスによる位置測位の精度低下を軽減させることが可能なＧＰＳレシーバを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する本発明の一態様に係るＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うものである。ＧＰＳレシーバは、位置測位結果の履歴を保持する保持手段と、受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を取得し、該取得した高度情報に基づいて所定の高度範囲を設定する高度範囲設定手段と、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、該所定の高度範囲内であると判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００１０】
このように構成されたＧＰＳレシーバによれば、三次元測位結果に含まれる高度が該所定の高度範囲内に収まるものであるときに限り、当該三次元測位結果が正式な位置測位結果として出力される。従って、高度誤差やマルチパスによる精度低下が抑えられた（すなわち高度の精度が高く、それに伴って緯度経度の精度も高い良好な）位置測位結果が出力先に出力されることになる。
【００１１】
また、上記の課題を解決する本発明の別の態様に係るＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うものである。ＧＰＳレシーバは、位置測位結果の履歴を保持する保持手段と、緯度経度情報と、該緯度経度情報に対応する高度情報とを関連付けて記憶した記憶手段と、受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、保持手段に保持された直近の履歴の緯度経度情報をキーとして記憶手段の中から対応する高度情報を抽出する高度情報抽出手段と、該抽出された高度情報に基づいて所定の高度範囲を設定する高度範囲設定手段と、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、該所定の高度範囲内であると判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００１２】
このように構成されたＧＰＳレシーバによれば、三次元測位結果に含まれる高度が該所定の高度範囲内に収まるものであるときに限り、当該三次元測位結果が正式な位置測位結果として出力される。従って、高度誤差やマルチパスによる精度低下が抑えられた（すなわち高度の精度が高く、それに伴って緯度経度の精度も高い良好な）位置測位結果が出力先に出力されることになる。
【００１３】
また、例えば判定手段により該所定の高度範囲外であると判定されるとき、位置測位手段は保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を援用して二次元位置情報を測位し、出力手段は該測位された二次元位置情報を出力する構成であっても良い。
【００１４】
また、例えば判定手段により該所定の高度範囲外であると判定されるとき、位置測位手段は該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲の上限を上回る場合には当該高度範囲の上限値を高度として援用し二次元位置情報を測位し、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲の下限を下回る場合には当該高度範囲の下限値を高度として援用し二次元位置情報を測位し、出力手段は該測位された二次元位置情報を出力する構成であっても良い。
【００１５】
また、例えば測位に利用するＧＰＳ衛星のＰＤＯＰ（Position Dilution Of. Precision）が所定の閾値を上回るとき、位置測位手段は保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を援用して二次元位置情報を測位し、出力手段は該測位された二次元位置情報を出力する構成であっても良い。
【００１６】
また、上記の課題を解決する本発明の別の態様に係るＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うものである。ＧＰＳレシーバは、受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、該三次元位置情報に含まれる高度情報が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、該所定の条件を満たすと判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段とを備えたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高度誤差やマルチパスによる精度低下が抑えられた位置測位結果を出力することが可能なＧＰＳレシーバが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態のＧＰＳレシーバの構成および作用について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態のＧＰＳレシーバ１００の構成を示すブロック図である。ＧＰＳレシーバ１００は、例えば車両に搭載された所謂カーナビや、簡易ナビゲーション装置であるＰＮＤ（Personal Navigation Device）、携帯電話等のモバイル端末等の種々の機器に採用可能である。
【００２０】
ＧＰＳレシーバ１００は大別して、ダウンコンバータ部１、受信信号処理部２、および測位演算制御部３で構成される。ダウンコンバータ部１は、ＧＰＳ信号を受信してダウンコンバートし、受信信号処理部２に渡す。受信信号処理部２は、ダウンコンバータ部１から信号を受け取ると、測位演算制御部３と連携して動作してＧＰＳ信号の捕捉、追尾、および測位の各処理を実行する。測位演算制御部３は、受信信号処理部２と連携して動作した結果得られたＧＰＳ測位結果を機器の制御チップに出力する。なお、ここでいう「機器の制御チップ」とはＧＰＳレシーバ１００を実装した機器に備えられるチップであり、ＧＰＳレシーバ１００から受け取ったＧＰＳ測位結果を用いて所定の処理を実行する。例えば機器がカーナビである場合、この制御チップはカーナビ内部の各構成要素を統括的に制御するものであり、ＧＰＳ測位結果と自律航法結果に基づく最終的な測位結果の決定やマップマッチング等を実行してユーザにナビゲーション情報を提供する機能を実現する。
【００２１】
先ず、ダウンコンバータ部１について説明する。ダウンコンバータ部１は、ＧＰＳアンテナ１０、ＲＦ（radio frequency）入力部１１、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１２および１４、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１３、ダウンコンバータ１５、ＡＧＣ（Auto Gain Control）１６、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）１７、周波数シンセサイザー１８、およびＡ／Ｄ変換部１９を有する。
【００２２】
ＧＰＳアンテナ１０がＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を受信すると、その受信信号は、ＲＦ入力部１１を介してＢＰＦ１２に入力する。そして、この受信信号は、ＢＰＦ１２を通過して所定帯域に制限されて、低雑音増幅器であるＬＮＡ１３、ＢＰＦ１４を経てＧＰＳ帯域外のノイズが減衰され、ダウンコンバータ１５に入力する。
【００２３】
ＴＣＸＯ１７は、ダウンコンバータ１５に入力された受信信号の周波数よりも低い周波数を発振する局部発振器である。周波数シンセサイザー１８は、ＴＣＸＯ１７からの出力に基づいて局部発振器信号を生成し、ダウンコンバータ１５に出力する。ダウンコンバータ１５は、周波数シンセサイザー１８からの局部発振器信号を用いて、ＡＧＣ１６のコントロール下で、上記受信信号を安定動作や選択特性が改善される中間周波数、すなわちＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換部１９は、ＩＦ信号をサンプリングして直交復調してＩ（In-phase）信号とＱ（Quadra-phase）信号に変換する。なお、Ｉ信号は直交復調の際の同相成分である。また、Ｑ信号はＩ信号と直交関係にある成分である。以下、説明の便宜上、Ｉ信号とＱ信号とをまとめて「ＩＱ信号」と略記する。Ａ／Ｄ変換部１９は、上記変換処理で得られたＩＱ信号を受信信号処理部２に出力する。
【００２５】
受信信号処理部２は、複数のチャンネル２１およびＮＣＯ（Number Controlled Oscillator）２２を有する。Ａ／Ｄ変換部１９からのＩＱ信号は、複数のチャンネル２１に入力する。チャンネル２１の各々は１基のＧＰＳ衛星を補足・追尾するための構成を有する。各ＧＰＳ信号に対応するＩＱ信号はそれぞれ別個のチャンネル２１に入力し処理される。各チャンネル２１で並列に処理が実行されることにより、ＧＰＳレシーバ１００は複数のＧＰＳ衛星を同時に補足・追尾することが可能となっている。
【００２６】
ＮＣＯ２２は、数値制御された周波数を発振する発振器である。ＮＣＯ２２には、周波数シンセサイザー１８から基準クロックが入力する。ＮＣＯ２２は、当該の基準クロックに基づいて、キャリアに関するＮＣＯ制御、ＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードのリファレンスコード生成、コードに関するＮＣＯ制御を実行する。各チャンネル２１は、ＮＣＯ２２の出力に基づいて、入力したＩＱ信号に対して、ドップラー除去、少なくとも１つのコリレータによるコード相関検出、および積算処理を実行する。次いで、これらの処理が施された信号を測位演算制御部３に出力する。
【００２７】
測位演算制御部３は、ＣＰＵ３１、ＲＴＣ（Real-Time Clock）３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、およびインターフェース３５を有する。ＣＰＵ３１は、周波数シンセサイザー１８から出力されるクロックに基づいて動作し、測位演算制御部３全体の制御を統括して実行する。ＲＴＣ３２は、水晶発振器（不図示）によって動作する時計ＩＣ（Integrated Circuit）であり、例えば計時手段として機能する。ＲＯＭ３３には、例えば測位演算を行うためのプログラムやデータが格納されている。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３のプログラムをＲＡＭ３４に展開して測位演算処理を行う。ＣＰＵ３１は、例えば各チャンネル２１から信号を受け取ると、当該信号に関する測定値を算出する。
【００２８】
ここで、各チャンネル２１に入力される信号に基づいて所望の測定値を得る処理について説明する。ＧＰＳ信号を捕捉するために必要なサーチ周波数のレンジは、主として、ドップラー効果による受信周波数の偏位と、ＴＣＸＯ１７のばらつき（個体差や経年変化）および変動（温度特性や電源変動）等の偏差によって決定される。先ず、ＣＰＵ３１が、衛星の軌道情報である航法メッセージ、前回測位位置および、現在時刻に基づいて当該信号のドップラー周波数とコード位相のサーチレンジを推定してそれらの設定値を生成し、ＮＣＯ２２に出力する。そして、各チャンネル２１において実行されるサーチ処理の制御を行う。
【００２９】
また、ＣＰＵ３１は、各チャンネル２１でサーチされるＰＲＮコードをチャンネル２１毎に指定する。これにより、各チャンネル２１では、設定されたドップラー周波数に基づいたドップラー除去が行われ、設定された位相サーチレンジ内において指定されたＰＲＮコードのリファレンスコードと入力信号との相関ピークが検出される。次いで、積算処理が実行され、入力信号のレベルが所定の閾値を越えた場合に当該入力信号がＧＰＳ信号として捕捉される。なお、このときの積算時間を長く設定すればするほど捕捉感度が上昇する。この積算時間もＣＰＵ３１によって設定される。
【００３０】
各チャンネル２１では、更に、ＣＰＵ３１に含まれるトラッキングループフィルタ、およびＮＣＯ２２を介して捕捉されたＧＰＳ信号のキャリア、コードへのトラッキングエラーを補正し、ＧＰＳ信号の追尾を続行する。なお、ＧＰＳ信号の捕捉に失敗した場合には、通常、ＣＰＵ３１が、より広いサーチ周波数のレンジ、コード位相のレンジ、および、より高い感度を再設定してＮＣＯ２２に出力する。そして、ＮＣＯ２２の制御下でチャンネル２１において上述の処理が再試行される。
【００３１】
ＣＰＵ３１は、測位に必要な複数のＧＰＳ信号に含まれる航法メッセージを取得し、コード位相（疑似距離）、キャリア周波数（疑似距離レート）、キャリア位相（デルタスードレンジ）、ＳＮ比、ＧＰＳレシーバ１００におけるＧＰＳタイムラグを算出する。そして、これらのＧＰＳ信号からの測定値およびデータに基づいて、位置、速度、方位、時刻を算出（すなわち測位演算）する。算出されたＧＰＳ測位結果は、インターフェース３５を介して機器の制御チップに出力される。
【００３２】
次に、図２のフローチャートを参照して、ＧＰＳレシーバ１００が実行する位置測位処理について説明する。なお、以下の位置測位処理の説明では、ＧＰＳレシーバ１００を搭載する移動体がある程度移動して位置測位結果を複数回取得した状態であることを前提とする。
【００３３】
図２の位置測位処理は、ＧＰＳレシーバが起動中、所定のタイミング毎に実行される。図２に示されるように、先ず、測位使用可能衛星が４つ以上あるか否かが判定される（ステップ１、以下の明細書および図面においてステップを「Ｓ」と略記）。なお、「測位使用可能衛星」とは、ＧＰＳ信号を捕捉・追尾してエフェメリス情報を受信できること、仰角マスクの条件に該当しない（例えば仰角が１０度よりも大きい）こと等の条件を満たすＧＰＳ衛星を意味する。測位使用可能衛星が４つ以上の場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）処理はＳ２に進み、３つ以下の場合には（Ｓ１：ＮＯ）処理はＳ１１に進む。なお、Ｓ１１以降の処理については後に詳説し、ここでは先ずＳ２以降の処理について説明することとする。
【００３４】
Ｓ２の処理では、測位使用可能衛星に対するＰＤＯＰ（Position Dilution Of. Precision）が算出される。次いで、Ｓ３の処理では、Ｓ２の処理で算出されたＰＤＯＰが所定の閾値以下であるか否かが判定される。ＰＤＯＰが閾値以下の場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、測位使用可能衛星の幾何学的配置が三次元測位に好適で誤差要因が少ないと判断され、処理はＳ４に進む。また、ＰＤＯＰが閾値を上回る場合（Ｓ３：ＮＯ）、測位使用可能衛星の幾何学的配置が大きな誤差要因と判断され、処理はＳ１２に進む。
【００３５】
Ｓ４の処理では、測位使用可能衛星からのＧＰＳ信号を用いて三次元の測位演算が実行され、得られた三次元測位位置が仮の三次元測位位置として例えばＲＡＭ３４等に一時的に保持される。なお、測位使用可能衛星が５つ以上ある場合には、Ｓ２の処理において少なくとも４つの測位使用可能衛星を含む様々な組み合わせのＰＤＯＰを算出し、Ｓ３の処理を実行後、Ｓ４の処理においてＰＤＯＰが最小となる組み合わせの測位使用可能衛星を用いて三次元測位を実行するようにしても良い。この場合、Ｓ４の処理で得られる三次元測位位置がより精度の高い値となる。
【００３６】
次のＳ５および６の処理では、仮の三次元測位位置で求められた高度（以下、「仮高度β」という）が所定の高度範囲内に収まる値であるか否かが判定される。例えばＲＡＭ３４には測位結果の履歴が保持されている。このときＳ５の処理において、例えばＲＡＭ３４で参照される履歴の高度（例えば前回の測位結果に含まれる高度であり、以下、「参照高度α」という）を中心とした±１００ｍの範囲が所定の高度範囲として設定され、Ｓ６の判定処理で利用される。すなわちＳ６の処理では｜α−β｜≦１００を満たすか否かが判定される。
【００３７】
また、所定の高度範囲の設定方法には他にも様々な形態が考えられる。例えばＲＯＭ３３には、緯度経度と、緯度経度に対応する高度とを関連付けたレコードが複数登録された高度データベースが格納されている。なお、高度のステップは比較的大まかであり、例えば１００ｍステップである。１００ｍステップの場合、実際には５０ｍ以上１５０ｍ未満の高度が１００ｍの高度、１５０ｍ以上２５０ｍ未満の高度が２００ｍの高度として扱われる。この場合、Ｓ５の処理において、前回の測位結果に含まれる緯度経度をキーとして高度データベースが検索され、当該のキーに対応する参照高度αが検索結果として得られる（換言すると、現在位置の大まかな高度が得られる）。そして、この得られた参照高度αを中心とした±１００ｍの範囲が所定の高度範囲として設定され、Ｓ６の判定処理で利用される。なお、１００ｍステップは比較的大きなステップであり、高度データベースの容量を抑えるメリットがある。これは、ＧＰＳレシーバのようなリソースの限定された機器においては極めてメリットである。
【００３８】
Ｓ６の処理において仮高度βが所定の高度範囲内に収まる値である場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、仮高度βの精度が高く、それに伴って緯度経度の精度も高いと判断される。更には、仮高度βは所定の高度範囲内に収まっていることから、突発的に発生する過大な誤差すなわちマルチパスの影響も受けていないと判断される。従って、Ｓ４の処理で仮とされた三次元測位位置は、精度が高くマルチパスの影響も受けていないものであるため、Ｓ７の処理において正式な測位結果として制御チップに出力され、図２の位置測位処理がリターンする。また、制御チップに出力した測位結果を履歴としてＲＡＭ３４に保存する。
【００３９】
また、Ｓ６の処理において仮高度βが所定の高度範囲に収まらない値である場合には（Ｓ６：ＮＯ）、仮高度βはマルチパスの影響も受けたものである可能性が高いと判断される。更に、マルチパスの影響による仮高度βの精度低下に伴って、緯度経度の精度も低いと判断される。従って、Ｓ４の処理で仮とされた三次元測位位置は、マルチパスの影響等により精度が低いものであり測位結果として採用できないことから、処理はＳ１２に進む。
【００４０】
次に、Ｓ１１の処理について説明する。Ｓ１１の処理では、測位使用可能衛星が３つあるか否かが判定される。測位使用可能衛星が３つの場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）処理はＳ１２に進み、２つ以下の場合には（Ｓ１１：ＮＯ）処理はＳ２１に進む。測位使用可能衛星が２つ以下の場合には測位演算が実行されることなく（Ｓ２１）、図２の位置測位処理がリターンする。
【００４１】
Ｓ１２の処理では、ＨＤＯＰ（horizontal dilution of precision）が算出される。次いで、Ｓ１３の処理では、Ｓ２の処理で算出されたＨＤＯＰが所定の閾値以下であるか否かが判定される。ＨＤＯＰが閾値以下の場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、測位使用可能衛星の幾何学的配置が二次元測位に好適で誤差要因が少ないと判断され、処理はＳ１４に進む。また、ＨＤＯＰが閾値を上回る場合（Ｓ１３：ＮＯ）、測位使用可能衛星の幾何学的配置が大きな誤差要因と判断され、処理はＳ２１に進み、測位演算が実行されることなく、図２の位置測位処理がリターンする。
【００４２】
Ｓ１４の処理では、例えばＲＡＭ３４を参照して前回の測位位置の高度が取得される。次いで、測位使用可能衛星からのＧＰＳ信号を用いると共に該取得した高度を援用して二次元の測位演算を実行し、得られた二次元測位位置を制御チップに出力する。また、制御チップに出力した測位結果を履歴としてＲＡＭ３４に保存する。
【００４３】
図２のＳ６の処理によれば、本実施形態において二次元測位時に利用する高度は、マルチパスの影響を受けていないものである。また、図２のＳ３や１３の処理によれば、ＰＤＯＰやＨＤＯＰの低い組み合わせのＧＰＳ衛星を利用して得られたものである。従って、二次元測位時に利用する高度は精度保証されたものである。このような精度の高い高度を用いて二次元測位を行うと、高度誤差に起因する緯度経度の精度低下を好適に除去できるため、結果的に、二次元測位で得られる緯度経度は高精度となる。
【００４４】
また、Ｓ１４の処理において、例えば仮高度βが所定の高度範囲の上限値を上回る場合には当該の上限値（すなわち参照高度α＋１００ｍ）、仮高度βが所定の高度範囲の下限値未満である場合には当該の下限値（すなわち参照高度α−１００ｍ）を二次元測位で援用する高度としても良い。この場合、高度誤差をある範囲内に抑えることができるため、その結果、二次元測位で得られる緯度経度も誤差が抑えられたものとなる。
【００４５】
すなわち本実施形態のＧＰＳレシーバ１００によれば、高度データベースや履歴の高度に基づいて所定の高度範囲を設定することにより、当該範囲外の大きな誤差を持つ高度を測位演算に用いないようにしている。従って、例えばマルチパスの発生等による大きな誤差が良好に除去される。また、高度が所定の高度範囲内であれば三次元測位結果をそのまま採用し、所定の高度範囲外であれば誤差を抑えた高度を用いて二次元測位を実行するため、誤差が蓄積し難いといった効果や、二次元測位時の緯度経度の誤差が低減するといった効果が期待される。
【００４６】
以上が本発明の実施形態である。本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば高度データベースにおける高度のステップは比較的大まかであるため、図２のＳ５の処理は、図２の位置測位処理時に毎回実行する必要はなくオミット可である。例えば位置測位処理を複数回実行する毎に一回実行するといった程度でも良い。
【００４７】
また、ＧＰＳレシーバ１００を実装する機器が例えばカーナビである場合、高度データベースは、地図データを保存したＨＤＤやＤＶＤ等に付加されたものであっても良い。また、当該の機器が例えばモバイル機器である場合には、高度データベースはメモリカードに保存されたものであっても良い。また、高度データベースは、Ｗｅｂ上のデータベース管理サーバに置かれたものであっても良い。この場合、ＧＰＳレシーバ１００は通信機能を有し、データベース管理サーバとデータ通信することにより高度データを取得することになる。このように高度データベースを外部記憶装置に置くことにより、情報量の豊富な高度データベースを構築することが可能となる。一例として、高度のステップをより細かくすることが可能となる。
【００４８】
また、高度データベースにおいて高度のステップを地域毎に変えても良い。例えば山岳部等の起伏の激しい地域では高度のステップをより大きくしても良く、平坦な地域では高度のステップをより小さくしても良い。
【００４９】
また、高度データベースにおいて同一高度となる連続的な緯度経度を領域（例えばベクターデータ等）で表現しても良い。この場合、高度データベース内のレコード数を削減できるためリソース節約の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態のＧＰＳレシーバの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態で実行される位置測位処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１ ダウンコンバータ部
２ 受信信号処理部
３ 測位演算制御部
１００ ＧＰＳレシーバ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うＧＰＳレシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳは、地球を周回するＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を用いて位置情報等を取得するための測位システムである。例えば乗用車等の移動体や携帯電話等のモバイル端末にはＧＰＳを利用して位置測位等を行うＧＰＳレシーバが備えられ、日常生活において広く利用されている。
【０００３】
ＧＰＳレシーバの測位方法には二次元測位と三次元測位がある。三次元測位では例えば捕捉・追尾したＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を利用して「緯度」、「経度」、「高度」、および「ＧＰＳレシーバの内蔵時計の誤差」の四つの未知数を解くことにより、三次元の位置情報が得られる。二次元測位では例えば「高度」を固定値として他の三つの未知数を解くことにより、二次元の位置情報が得られる。
【０００４】
例えば下記特許文献１に、二次元測位を行う車両位置検出装置が開示されている。下記特許文献１の車両位置検出装置は、前回検出した緯度と経度に対応する高度をテーブルから読み出して、該読み出した高度を用いて二次元測位を実行する。
【特許文献１】特許２７８３９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１では以下の不都合が起こり得る。例えば山道等の起伏の激しい場所では、テーブルから読み出される高度と実際の高度との間に誤差が生じ得る。二次元測位で利用する高度に誤差が含まれる場合、その誤った高度を用いて測位が行われるため、二次元測位位置（緯度経度）も誤差を含む値となる。更に、このようにして誤差が含まれた緯度経度を用いてテーブルから高度を読み出すと、その高度も誤差を含むものとなる。この結果、再度得た高度が先と同様に二次元測位位置の精度を低下させてしまう。緯度経度の誤差が高度の精度を低下させ、高度の誤差が緯度経度の精度を低下させるといった悪循環は、起伏の少ない場所に移動するまで継続する。場合によってはその間誤差が蓄積して、二次元測位位置が実際の位置から大きく外れることもあり得る。
【０００６】
また、上記特許文献１においてＧＰＳ信号がマルチパスの影響を受けた場合も同様である。この場合も高度に誤差が生じ、その誤った高度を用いて測位が行われるため、先と同様の不都合が起こり得る。加えてマルチパルの場合はその影響による誤差が突発的に発生し、しかも大きいといった問題もある。
【０００７】
このように従来の測位では、高度誤差が緯度経度の精度低下を招く不都合があり、その改善が望まれている。また、突発的に大きな誤差が発生するのを防止するため、マルチパスの影響を良好に除去することも望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、高度誤差やマルチパスによる位置測位の精度低下を軽減させることが可能なＧＰＳレシーバを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する本発明の一態様に係るＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うものである。ＧＰＳレシーバは、位置測位結果の履歴を保持する保持手段と、受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を取得し、該取得した高度情報に基づいて所定の高度範囲を設定する高度範囲設定手段と、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、該所定の高度範囲内であると判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００１０】
このように構成されたＧＰＳレシーバによれば、三次元測位結果に含まれる高度が該所定の高度範囲内に収まるものであるときに限り、当該三次元測位結果が正式な位置測位結果として出力される。従って、高度誤差やマルチパスによる精度低下が抑えられた（すなわち高度の精度が高く、それに伴って緯度経度の精度も高い良好な）位置測位結果が出力先に出力されることになる。
【００１１】
また、上記の課題を解決する本発明の別の態様に係るＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うものである。ＧＰＳレシーバは、位置測位結果の履歴を保持する保持手段と、緯度経度情報と、該緯度経度情報に対応する高度情報とを関連付けて記憶した記憶手段と、受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、保持手段に保持された直近の履歴の緯度経度情報をキーとして記憶手段の中から対応する高度情報を抽出する高度情報抽出手段と、該抽出された高度情報に基づいて所定の高度範囲を設定する高度範囲設定手段と、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、該所定の高度範囲内であると判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００１２】
このように構成されたＧＰＳレシーバによれば、三次元測位結果に含まれる高度が該所定の高度範囲内に収まるものであるときに限り、当該三次元測位結果が正式な位置測位結果として出力される。従って、高度誤差やマルチパスによる精度低下が抑えられた（すなわち高度の精度が高く、それに伴って緯度経度の精度も高い良好な）位置測位結果が出力先に出力されることになる。
【００１３】
また、例えば判定手段により該所定の高度範囲外であると判定されるとき、位置測位手段は保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を援用して二次元位置情報を測位し、出力手段は該測位された二次元位置情報を出力する構成であっても良い。
【００１４】
また、例えば判定手段により該所定の高度範囲外であると判定されるとき、位置測位手段は該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲の上限を上回る場合には当該高度範囲の上限値を高度として援用し二次元位置情報を測位し、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲の下限を下回る場合には当該高度範囲の下限値を高度として援用し二次元位置情報を測位し、出力手段は該測位された二次元位置情報を出力する構成であっても良い。
【００１５】
また、例えば測位に利用するＧＰＳ衛星のＰＤＯＰ（Position Dilution Of. Precision）が所定の閾値を上回るとき、位置測位手段は保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を援用して二次元位置情報を測位し、出力手段は該測位された二次元位置情報を出力する構成であっても良い。
【００１６】
また、上記の課題を解決する本発明の別の態様に係るＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うものである。ＧＰＳレシーバは、受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、該三次元位置情報に含まれる高度情報が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、該所定の条件を満たすと判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段とを備えたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高度誤差やマルチパスによる精度低下が抑えられた位置測位結果を出力することが可能なＧＰＳレシーバが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態のＧＰＳレシーバの構成および作用について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態のＧＰＳレシーバ１００の構成を示すブロック図である。ＧＰＳレシーバ１００は、例えば車両に搭載された所謂カーナビや、簡易ナビゲーション装置であるＰＮＤ（Personal Navigation Device）、携帯電話等のモバイル端末等の種々の機器に採用可能である。
【００２０】
ＧＰＳレシーバ１００は大別して、ダウンコンバータ部１、受信信号処理部２、および測位演算制御部３で構成される。ダウンコンバータ部１は、ＧＰＳ信号を受信してダウンコンバートし、受信信号処理部２に渡す。受信信号処理部２は、ダウンコンバータ部１から信号を受け取ると、測位演算制御部３と連携して動作してＧＰＳ信号の捕捉、追尾、および測位の各処理を実行する。測位演算制御部３は、受信信号処理部２と連携して動作した結果得られたＧＰＳ測位結果を機器の制御チップに出力する。なお、ここでいう「機器の制御チップ」とはＧＰＳレシーバ１００を実装した機器に備えられるチップであり、ＧＰＳレシーバ１００から受け取ったＧＰＳ測位結果を用いて所定の処理を実行する。例えば機器がカーナビである場合、この制御チップはカーナビ内部の各構成要素を統括的に制御するものであり、ＧＰＳ測位結果と自律航法結果に基づく最終的な測位結果の決定やマップマッチング等を実行してユーザにナビゲーション情報を提供する機能を実現する。
【００２１】
先ず、ダウンコンバータ部１について説明する。ダウンコンバータ部１は、ＧＰＳアンテナ１０、ＲＦ（radio frequency）入力部１１、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１２および１４、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１３、ダウンコンバータ１５、ＡＧＣ（Auto Gain Control）１６、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）１７、周波数シンセサイザー１８、およびＡ／Ｄ変換部１９を有する。
【００２２】
ＧＰＳアンテナ１０がＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を受信すると、その受信信号は、ＲＦ入力部１１を介してＢＰＦ１２に入力する。そして、この受信信号は、ＢＰＦ１２を通過して所定帯域に制限されて、低雑音増幅器であるＬＮＡ１３、ＢＰＦ１４を経てＧＰＳ帯域外のノイズが減衰され、ダウンコンバータ１５に入力する。
【００２３】
ＴＣＸＯ１７は、ダウンコンバータ１５に入力された受信信号の周波数よりも低い周波数を発振する局部発振器である。周波数シンセサイザー１８は、ＴＣＸＯ１７からの出力に基づいて局部発振器信号を生成し、ダウンコンバータ１５に出力する。ダウンコンバータ１５は、周波数シンセサイザー１８からの局部発振器信号を用いて、ＡＧＣ１６のコントロール下で、上記受信信号を安定動作や選択特性が改善される中間周波数、すなわちＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換部１９は、ＩＦ信号をサンプリングして直交復調してＩ（In-phase）信号とＱ（Quadra-phase）信号に変換する。なお、Ｉ信号は直交復調の際の同相成分である。また、Ｑ信号はＩ信号と直交関係にある成分である。以下、説明の便宜上、Ｉ信号とＱ信号とをまとめて「ＩＱ信号」と略記する。Ａ／Ｄ変換部１９は、上記変換処理で得られたＩＱ信号を受信信号処理部２に出力する。
【００２５】
受信信号処理部２は、複数のチャンネル２１およびＮＣＯ（Number Controlled Oscillator）２２を有する。Ａ／Ｄ変換部１９からのＩＱ信号は、複数のチャンネル２１に入力する。チャンネル２１の各々は１基のＧＰＳ衛星を補足・追尾するための構成を有する。各ＧＰＳ信号に対応するＩＱ信号はそれぞれ別個のチャンネル２１に入力し処理される。各チャンネル２１で並列に処理が実行されることにより、ＧＰＳレシーバ１００は複数のＧＰＳ衛星を同時に補足・追尾することが可能となっている。
【００２６】
ＮＣＯ２２は、数値制御された周波数を発振する発振器である。ＮＣＯ２２には、周波数シンセサイザー１８から基準クロックが入力する。ＮＣＯ２２は、当該の基準クロックに基づいて、キャリアに関するＮＣＯ制御、ＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードのリファレンスコード生成、コードに関するＮＣＯ制御を実行する。各チャンネル２１は、ＮＣＯ２２の出力に基づいて、入力したＩＱ信号に対して、ドップラー除去、少なくとも１つのコリレータによるコード相関検出、および積算処理を実行する。次いで、これらの処理が施された信号を測位演算制御部３に出力する。
【００２７】
測位演算制御部３は、ＣＰＵ３１、ＲＴＣ（Real-Time Clock）３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、およびインターフェース３５を有する。ＣＰＵ３１は、周波数シンセサイザー１８から出力されるクロックに基づいて動作し、測位演算制御部３全体の制御を統括して実行する。ＲＴＣ３２は、水晶発振器（不図示）によって動作する時計ＩＣ（Integrated Circuit）であり、例えば計時手段として機能する。ＲＯＭ３３には、例えば測位演算を行うためのプログラムやデータが格納されている。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３のプログラムをＲＡＭ３４に展開して測位演算処理を行う。ＣＰＵ３１は、例えば各チャンネル２１から信号を受け取ると、当該信号に関する測定値を算出する。
【００２８】
ここで、各チャンネル２１に入力される信号に基づいて所望の測定値を得る処理について説明する。ＧＰＳ信号を捕捉するために必要なサーチ周波数のレンジは、主として、ドップラー効果による受信周波数の偏位と、ＴＣＸＯ１７のばらつき（個体差や経年変化）および変動（温度特性や電源変動）等の偏差によって決定される。先ず、ＣＰＵ３１が、衛星の軌道情報である航法メッセージ、前回測位位置および、現在時刻に基づいて当該信号のドップラー周波数とコード位相のサーチレンジを推定してそれらの設定値を生成し、ＮＣＯ２２に出力する。そして、各チャンネル２１において実行されるサーチ処理の制御を行う。
【００２９】
また、ＣＰＵ３１は、各チャンネル２１でサーチされるＰＲＮコードをチャンネル２１毎に指定する。これにより、各チャンネル２１では、設定されたドップラー周波数に基づいたドップラー除去が行われ、設定された位相サーチレンジ内において指定されたＰＲＮコードのリファレンスコードと入力信号との相関ピークが検出される。次いで、積算処理が実行され、入力信号のレベルが所定の閾値を越えた場合に当該入力信号がＧＰＳ信号として捕捉される。なお、このときの積算時間を長く設定すればするほど捕捉感度が上昇する。この積算時間もＣＰＵ３１によって設定される。
【００３０】
各チャンネル２１では、更に、ＣＰＵ３１に含まれるトラッキングループフィルタ、およびＮＣＯ２２を介して捕捉されたＧＰＳ信号のキャリア、コードへのトラッキングエラーを補正し、ＧＰＳ信号の追尾を続行する。なお、ＧＰＳ信号の捕捉に失敗した場合には、通常、ＣＰＵ３１が、より広いサーチ周波数のレンジ、コード位相のレンジ、および、より高い感度を再設定してＮＣＯ２２に出力する。そして、ＮＣＯ２２の制御下でチャンネル２１において上述の処理が再試行される。
【００３１】
ＣＰＵ３１は、測位に必要な複数のＧＰＳ信号に含まれる航法メッセージを取得し、コード位相（疑似距離）、キャリア周波数（疑似距離レート）、キャリア位相（デルタスードレンジ）、ＳＮ比、ＧＰＳレシーバ１００におけるＧＰＳタイムラグを算出する。そして、これらのＧＰＳ信号からの測定値およびデータに基づいて、位置、速度、方位、時刻を算出（すなわち測位演算）する。算出されたＧＰＳ測位結果は、インターフェース３５を介して機器の制御チップに出力される。
【００３２】
次に、図２のフローチャートを参照して、ＧＰＳレシーバ１００が実行する位置測位処理について説明する。なお、以下の位置測位処理の説明では、ＧＰＳレシーバ１００を搭載する移動体がある程度移動して位置測位結果を複数回取得した状態であることを前提とする。
【００３３】
図２の位置測位処理は、ＧＰＳレシーバが起動中、所定のタイミング毎に実行される。図２に示されるように、先ず、測位使用可能衛星が４つ以上あるか否かが判定される（ステップ１、以下の明細書および図面においてステップを「Ｓ」と略記）。なお、「測位使用可能衛星」とは、ＧＰＳ信号を捕捉・追尾してエフェメリス情報を受信できること、仰角マスクの条件に該当しない（例えば仰角が１０度よりも大きい）こと等の条件を満たすＧＰＳ衛星を意味する。測位使用可能衛星が４つ以上の場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）処理はＳ２に進み、３つ以下の場合には（Ｓ１：ＮＯ）処理はＳ１１に進む。なお、Ｓ１１以降の処理については後に詳説し、ここでは先ずＳ２以降の処理について説明することとする。
【００３４】
Ｓ２の処理では、測位使用可能衛星に対するＰＤＯＰ（Position Dilution Of. Precision）が算出される。次いで、Ｓ３の処理では、Ｓ２の処理で算出されたＰＤＯＰが所定の閾値以下であるか否かが判定される。ＰＤＯＰが閾値以下の場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、測位使用可能衛星の幾何学的配置が三次元測位に好適で誤差要因が少ないと判断され、処理はＳ４に進む。また、ＰＤＯＰが閾値を上回る場合（Ｓ３：ＮＯ）、測位使用可能衛星の幾何学的配置が大きな誤差要因と判断され、処理はＳ１２に進む。
【００３５】
Ｓ４の処理では、測位使用可能衛星からのＧＰＳ信号を用いて三次元の測位演算が実行され、得られた三次元測位位置が仮の三次元測位位置として例えばＲＡＭ３４等に一時的に保持される。なお、測位使用可能衛星が５つ以上ある場合には、Ｓ２の処理において少なくとも４つの測位使用可能衛星を含む様々な組み合わせのＰＤＯＰを算出し、Ｓ３の処理を実行後、Ｓ４の処理においてＰＤＯＰが最小となる組み合わせの測位使用可能衛星を用いて三次元測位を実行するようにしても良い。この場合、Ｓ４の処理で得られる三次元測位位置がより精度の高い値となる。
【００３６】
次のＳ５および６の処理では、仮の三次元測位位置で求められた高度（以下、「仮高度β」という）が所定の高度範囲内に収まる値であるか否かが判定される。例えばＲＡＭ３４には測位結果の履歴が保持されている。このときＳ５の処理において、例えばＲＡＭ３４で参照される履歴の高度（例えば前回の測位結果に含まれる高度であり、以下、「参照高度α」という）を中心とした±１００ｍの範囲が所定の高度範囲として設定され、Ｓ６の判定処理で利用される。すなわちＳ６の処理では｜α−β｜≦１００を満たすか否かが判定される。
【００３７】
また、所定の高度範囲の設定方法には他にも様々な形態が考えられる。例えばＲＯＭ３３には、緯度経度と、緯度経度に対応する高度とを関連付けたレコードが複数登録された高度データベースが格納されている。なお、高度のステップは比較的大まかであり、例えば１００ｍステップである。１００ｍステップの場合、実際には５０ｍ以上１５０ｍ未満の高度が１００ｍの高度、１５０ｍ以上２５０ｍ未満の高度が２００ｍの高度として扱われる。この場合、Ｓ５の処理において、前回の測位結果に含まれる緯度経度をキーとして高度データベースが検索され、当該のキーに対応する参照高度αが検索結果として得られる（換言すると、現在位置の大まかな高度が得られる）。そして、この得られた参照高度αを中心とした±１００ｍの範囲が所定の高度範囲として設定され、Ｓ６の判定処理で利用される。なお、１００ｍステップは比較的大きなステップであり、高度データベースの容量を抑えるメリットがある。これは、ＧＰＳレシーバのようなリソースの限定された機器においては極めてメリットである。
【００３８】
Ｓ６の処理において仮高度βが所定の高度範囲内に収まる値である場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、仮高度βの精度が高く、それに伴って緯度経度の精度も高いと判断される。更には、仮高度βは所定の高度範囲内に収まっていることから、突発的に発生する過大な誤差すなわちマルチパスの影響も受けていないと判断される。従って、Ｓ４の処理で仮とされた三次元測位位置は、精度が高くマルチパスの影響も受けていないものであるため、Ｓ７の処理において正式な測位結果として制御チップに出力され、図２の位置測位処理がリターンする。また、制御チップに出力した測位結果を履歴としてＲＡＭ３４に保存する。
【００３９】
また、Ｓ６の処理において仮高度βが所定の高度範囲に収まらない値である場合には（Ｓ６：ＮＯ）、仮高度βはマルチパスの影響も受けたものである可能性が高いと判断される。更に、マルチパスの影響による仮高度βの精度低下に伴って、緯度経度の精度も低いと判断される。従って、Ｓ４の処理で仮とされた三次元測位位置は、マルチパスの影響等により精度が低いものであり測位結果として採用できないことから、処理はＳ１２に進む。
【００４０】
次に、Ｓ１１の処理について説明する。Ｓ１１の処理では、測位使用可能衛星が３つあるか否かが判定される。測位使用可能衛星が３つの場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）処理はＳ１２に進み、２つ以下の場合には（Ｓ１１：ＮＯ）処理はＳ２１に進む。測位使用可能衛星が２つ以下の場合には測位演算が実行されることなく（Ｓ２１）、図２の位置測位処理がリターンする。
【００４１】
Ｓ１２の処理では、ＨＤＯＰ（horizontal dilution of precision）が算出される。次いで、Ｓ１３の処理では、Ｓ２の処理で算出されたＨＤＯＰが所定の閾値以下であるか否かが判定される。ＨＤＯＰが閾値以下の場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、測位使用可能衛星の幾何学的配置が二次元測位に好適で誤差要因が少ないと判断され、処理はＳ１４に進む。また、ＨＤＯＰが閾値を上回る場合（Ｓ１３：ＮＯ）、測位使用可能衛星の幾何学的配置が大きな誤差要因と判断され、処理はＳ２１に進み、測位演算が実行されることなく、図２の位置測位処理がリターンする。
【００４２】
Ｓ１４の処理では、例えばＲＡＭ３４を参照して前回の測位位置の高度が取得される。次いで、測位使用可能衛星からのＧＰＳ信号を用いると共に該取得した高度を援用して二次元の測位演算を実行し、得られた二次元測位位置を制御チップに出力する。また、制御チップに出力した測位結果を履歴としてＲＡＭ３４に保存する。
【００４３】
図２のＳ６の処理によれば、本実施形態において二次元測位時に利用する高度は、マルチパスの影響を受けていないものである。また、図２のＳ３や１３の処理によれば、ＰＤＯＰやＨＤＯＰの低い組み合わせのＧＰＳ衛星を利用して得られたものである。従って、二次元測位時に利用する高度は精度保証されたものである。このような精度の高い高度を用いて二次元測位を行うと、高度誤差に起因する緯度経度の精度低下を好適に除去できるため、結果的に、二次元測位で得られる緯度経度は高精度となる。
【００４４】
また、Ｓ１４の処理において、例えば仮高度βが所定の高度範囲の上限値を上回る場合には当該の上限値（すなわち参照高度α＋１００ｍ）、仮高度βが所定の高度範囲の下限値未満である場合には当該の下限値（すなわち参照高度α−１００ｍ）を二次元測位で援用する高度としても良い。この場合、高度誤差をある範囲内に抑えることができるため、その結果、二次元測位で得られる緯度経度も誤差が抑えられたものとなる。
【００４５】
すなわち本実施形態のＧＰＳレシーバ１００によれば、高度データベースや履歴の高度に基づいて所定の高度範囲を設定することにより、当該範囲外の大きな誤差を持つ高度を測位演算に用いないようにしている。従って、例えばマルチパスの発生等による大きな誤差が良好に除去される。また、高度が所定の高度範囲内であれば三次元測位結果をそのまま採用し、所定の高度範囲外であれば誤差を抑えた高度を用いて二次元測位を実行するため、誤差が蓄積し難いといった効果や、二次元測位時の緯度経度の誤差が低減するといった効果が期待される。
【００４６】
以上が本発明の実施形態である。本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば高度データベースにおける高度のステップは比較的大まかであるため、図２のＳ５の処理は、図２の位置測位処理時に毎回実行する必要はなくオミット可である。例えば位置測位処理を複数回実行する毎に一回実行するといった程度でも良い。
【００４７】
また、ＧＰＳレシーバ１００を実装する機器が例えばカーナビである場合、高度データベースは、地図データを保存したＨＤＤやＤＶＤ等に付加されたものであっても良い。また、当該の機器が例えばモバイル機器である場合には、高度データベースはメモリカードに保存されたものであっても良い。また、高度データベースは、Ｗｅｂ上のデータベース管理サーバに置かれたものであっても良い。この場合、ＧＰＳレシーバ１００は通信機能を有し、データベース管理サーバとデータ通信することにより高度データを取得することになる。このように高度データベースを外部記憶装置に置くことにより、情報量の豊富な高度データベースを構築することが可能となる。一例として、高度のステップをより細かくすることが可能となる。
【００４８】
また、高度データベースにおいて高度のステップを地域毎に変えても良い。例えば山岳部等の起伏の激しい地域では高度のステップをより大きくしても良く、平坦な地域では高度のステップをより小さくしても良い。
【００４９】
また、高度データベースにおいて同一高度となる連続的な緯度経度を領域（例えばベクターデータ等）で表現しても良い。この場合、高度データベース内のレコード数を削減できるためリソース節約の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態のＧＰＳレシーバの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態で実行される位置測位処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１ ダウンコンバータ部
２ 受信信号処理部
３ 測位演算制御部
１００ ＧＰＳレシーバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うＧＰＳレシーバにおいて、
位置測位結果の履歴を保持する保持手段と、
受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、
前記保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を取得し、該取得した高度情報に基づいて所定の高度範囲を設定する高度範囲設定手段と、
該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
該所定の高度範囲内であると判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段と、を備えたこと、を特徴とするＧＰＳレシーバ。
【請求項２】
ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うＧＰＳレシーバにおいて、
位置測位結果の履歴を保持する保持手段と、
緯度経度情報と、該緯度経度情報に対応する高度情報とを関連付けて記憶した記憶手段と、
受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、
前記保持手段に保持された直近の履歴の緯度経度情報をキーとして前記記憶手段の中から対応する高度情報を抽出する高度情報抽出手段と、
該抽出された高度情報に基づいて所定の高度範囲を設定する高度範囲設定手段と、
該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
該所定の高度範囲内であると判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段と、を備えたこと、を特徴とするＧＰＳレシーバ。
【請求項３】
前記判定手段により該所定の高度範囲外であると判定されるとき、
前記位置測位手段は、前記保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を援用して二次元位置情報を測位し、
前記出力手段は、該測位された二次元位置情報を出力すること、を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載のＧＰＳレシーバ。
【請求項４】
前記判定手段により該所定の高度範囲外であると判定されるとき、
前記位置測位手段は、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲の上限を上回る場合には当該高度範囲の上限値を高度として援用し二次元位置情報を測位し、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲の下限を下回る場合には当該高度範囲の下限値を高度として援用し二次元位置情報を測位し、
前記出力手段は、該測位された二次元位置情報を出力すること、を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載のＧＰＳレシーバ。
【請求項５】
測位に利用するＧＰＳ衛星のＰＤＯＰ（Position Dilution Of. Precision）が所定の閾値を上回るとき、
前記位置測位手段は、前記保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を援用して二次元位置情報を測位し、
前記出力手段は、該測位された二次元位置情報を出力すること、を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載のＧＰＳレシーバ。
【請求項６】
ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うＧＰＳレシーバにおいて、
受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、
該三次元位置情報に含まれる高度情報が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
該所定の条件を満たすと判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段と、を備えたこと、を特徴とするＧＰＳレシーバ。
【請求項１】
ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うＧＰＳレシーバにおいて、
位置測位結果の履歴を保持する保持手段と、
受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、
前記保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を取得し、該取得した高度情報に基づいて所定の高度範囲を設定する高度範囲設定手段と、
該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
該所定の高度範囲内であると判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段と、を備えたこと、を特徴とするＧＰＳレシーバ。
【請求項２】
ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うＧＰＳレシーバにおいて、
位置測位結果の履歴を保持する保持手段と、
緯度経度情報と、該緯度経度情報に対応する高度情報とを関連付けて記憶した記憶手段と、
受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、
前記保持手段に保持された直近の履歴の緯度経度情報をキーとして前記記憶手段の中から対応する高度情報を抽出する高度情報抽出手段と、
該抽出された高度情報に基づいて所定の高度範囲を設定する高度範囲設定手段と、
該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
該所定の高度範囲内であると判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段と、を備えたこと、を特徴とするＧＰＳレシーバ。
【請求項３】
前記判定手段により該所定の高度範囲外であると判定されるとき、
前記位置測位手段は、前記保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を援用して二次元位置情報を測位し、
前記出力手段は、該測位された二次元位置情報を出力すること、を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載のＧＰＳレシーバ。
【請求項４】
前記判定手段により該所定の高度範囲外であると判定されるとき、
前記位置測位手段は、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲の上限を上回る場合には当該高度範囲の上限値を高度として援用し二次元位置情報を測位し、該三次元位置情報に含まれる高度情報が該所定の高度範囲の下限を下回る場合には当該高度範囲の下限値を高度として援用し二次元位置情報を測位し、
前記出力手段は、該測位された二次元位置情報を出力すること、を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載のＧＰＳレシーバ。
【請求項５】
測位に利用するＧＰＳ衛星のＰＤＯＰ（Position Dilution Of. Precision）が所定の閾値を上回るとき、
前記位置測位手段は、前記保持手段に保持された直近の履歴の高度情報を援用して二次元位置情報を測位し、
前記出力手段は、該測位された二次元位置情報を出力すること、を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載のＧＰＳレシーバ。
【請求項６】
ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して位置測位を行うＧＰＳレシーバにおいて、
受信したＧＰＳ信号を用いて三次元位置情報を測位する位置測位手段と、
該三次元位置情報に含まれる高度情報が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
該所定の条件を満たすと判定されるときに限り、該三次元位置情報を位置測位結果として出力する出力手段と、を備えたこと、を特徴とするＧＰＳレシーバ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２９８７１５（Ｐ２００８−２９８７１５Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４７８６１（Ｐ２００７−１４７８６１）
【出願日】平成１９年６月４日（２００７．６．４）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月４日（２００７．６．４）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
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