ＧＰＳ測定システムおよびＧＰＳ測位方法
【課題】測位サーバが測位端末の位置を精度よく算出することができる、ＧＰＳ測位システムおよびＧＰＳ測定方法を提供する。
【解決手段】無線基地局装置３０は、フレーム番号を付与した同報フレームを測位端末装置１０および測位サーバ装置２０に送信し、測位端末装置は、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードに関する位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量とフレーム番号とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信し、測位サーバ装置は、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、先頭Ｃ／Ａコードを特定し、送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、測位演算を行う。
【解決手段】無線基地局装置３０は、フレーム番号を付与した同報フレームを測位端末装置１０および測位サーバ装置２０に送信し、測位端末装置は、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードに関する位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量とフレーム番号とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信し、測位サーバ装置は、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、先頭Ｃ／Ａコードを特定し、送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、測位演算を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System ）衛星からそれぞれ航法メッセージを受信する測位端末と測位サーバがネットワークを介して接続され、測位端末の位置を測位サーバで算出するネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムおよびＧＰＳ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来のネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムの構成例を示す。
図１１において、測位端末１０はＧＰＳ受信機１１を備え、測位要求があるとＧＰＳ受信機１１は航法メッセージの受信動作を開始し、受信した航法メッセージから信号処理した測位データを無線ネットワークを介して無線基地局３０に送信する。無線基地局３０は、測位サーバ２０と有線ネットワークで接続され、測位端末１０から受信した測位データを測位サーバ２０に送信する。測位サーバ２０はＧＰＳ受信機２１を備え、常時航法メッセージを受信している。測位サーバ２０は、測位端末１０の測位データと、ＧＰＳ受信機２１で受信する航法メッセージから測位演算を行い、測位端末１０の位置を算出する。
【０００３】
ここで、ＧＰＳ受信機１１，２１は、４つのＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージ（ＧＰＳにおいて測位のための計算等に必要とされる衛星の軌道情報）を元に測位を行う。ネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムでは、測位サーバ２０がエリア内で受信可能なＧＰＳ衛星を指定する衛星捕捉情報を生成し、測位端末２０が無線基地局３０を介して測位サーバ２０から衛星捕捉情報を受け取り、その衛星捕捉情報を用いて受信対象となるＧＰＳ衛星を特定し、ＧＰＳ受信機１１はより短い受信時間で測位データを取得できる。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の方法では、測位サーバ２０が全てのＧＰＳ衛星の大まかな軌道を示すアルマナックデータを一定頻度で更新しており、アルマナックデータから当該測位サーバ２０から受信可能なＧＰＳ衛星を特定し、その衛星ＩＤを配下の測位端末１０に向けて同報する。測位端末１０は、受信可能なＧＰＳ衛星の衛星ＩＤを取得することにより、即座にこの測位端末１０から受信可能なＧＰＳ衛星の正確な軌道を示すエフェメリスデータの受信が可能となる。このように、測位端末１０が即座に測位に用いるＧＰＳ衛星の選択ができることから、測位端末１０における測位処理の負荷軽減が可能になっている。
【０００５】
測位端末１０は、衛星ＩＤに対応するＰＲＮ（Pseudo Random Noise ）コードとの相関ピークを探し、少なくとも４つの衛星の航法メッセージに関する相関ピークの時間差を計測する。さらに、受信したエフェメリスデータから送信時刻情報を取得し、データ送信時刻を特定する。測位サーバ２０では、この測位データの送信時刻とエフェメリスデータから、データ送信時のＧＰＳ衛星の位置を計算するとともに、少なくとも４つＧＰＳ衛星の相関ピークに関する時間差情報を用いて、測位端末１０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）と、測位端末１０とＧＰＳ衛星間の時刻差Δｔを未知数とするいわゆる最小二乗法などの方法により計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−４３１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
測位端末１０は、測位データとして各衛星の位相制御量とその時の自時計の時刻および位相制御量を計測した航法メッセージのデータの位置を特定可能なビットパターンで送信する。位相制御量は、特定ビットの先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードのようにデータの区切りのよい位置に着目し、各衛星について同じ送信時刻に相当するＣ／Ａコードの相関ピーク取得時刻の時間差を測位データとして用いる。
【０００８】
測位サーバ２０は、常時受信しているビットパターンからデータを取得した時刻前後のデータについて航法メッセージのパターンマッチングを行い、位相制御量を取得したＣ／Ａコードの位置を特定し、航法メッセージのサブフレーム先頭の時刻情報から当該Ｃ／Ａコードの送信時刻を特定する。これによりＣ／Ａコード送信時の衛星位置を特定する。
【０００９】
測位端末１０が相関ピークの取得を行ったＣ／Ａコードについて、航法メッセージにおける位置を特定するためにビットパターンを各衛星分取得する必要がある。測位サーバ２０がパターンマッチングを正しく行うためには数10ビット程度の情報が必要であり、これらの情報を測位サーバ２０に送る必要がある。
【００１０】
本発明は、ネットワークアシスト型のＧＰＳ技術において、測位端末の受信動作により取得した少量の測位データを元に、測位サーバが測位端末の位置を精度よく算出することができるＧＰＳ測位システムおよびＧＰＳ測定方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明のＧＰＳ測位システムは、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位端末装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ワードの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位サーバ装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したワードおよび該ワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備える。
【００１２】
第２の発明のＧＰＳ測位システムは、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位端末装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するビットの先頭Ｃ／Ａコードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ビットの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位サーバ装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したビットおよび該ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備える。
【００１３】
第３の発明のＧＰＳ測位システムは、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位端末装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現する先頭Ｃ／Ａコードに関する１ｍｓ（ミリ秒）未満の位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該Ｃ／Ａコードと同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位サーバ装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したＣ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備える。
【００１４】
第３の発明のＧＰＳ測位システムにおいて、測位サーバは、位置が既知である無線基地局装置の無線エリアに属する参照点の位置情報とＣ／Ａコード送信時の衛星位置との間の距離を光速で割った概略到達時間を算出し、該概略到達時間から衛星と測位端末装置間の到達時間の１ｍｓ以上の量を特定し、１ｍｓ未満の量は測位端末装置が取得した位相制御量の情報により補正することにより衛星と測位端末装置間の正確な到達所要時間を算出し、該到達所用時間を利用して測位端末装置の測位演算を行う手段を含む。
【００１５】
第１の発明のＧＰＳ測位システムにおいて、測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのワードの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して 300ｍｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を位相制御量と同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに測位サーバ装置に送信する手段を含む。
【００１６】
第２の発明のＧＰＳ測位システムにおいて、測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのビットの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して10ｍｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を位相制御量と同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに測位サーバ装置に送信する手段を含む。
【００１７】
第３の発明のＧＰＳ測位システムにおいて、測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのＣ／Ａコードの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して 500μｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を位相制御量と同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに測位サーバ装置に送信する手段を含む。
【００１８】
第１〜第３の発明のＧＰＳ測位システムにおいて、測位サーバ装置は、ＧＰＳ受信状態を観測して測位端末装置が受信可能なＧＰＳ衛星をあらかじめ決めた台数選定し、この選定した台数分のＧＰＳ衛星の情報を無線基地局装置を介して測位端末装置に送信する手段を含み、測位端末装置は、選定した台数分のＧＰＳ衛星の情報を受信して第１のＧＰＳ受信機を起動し、選定した台数分のＧＰＳ衛星の航法メッセージの受信動作を開始し、該台数分の位相制御量の取得を完了したことをもって第１のＧＰＳ受信機の動作を停止する手段を含む。
【００１９】
第４の発明のＧＰＳ測位方法は、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信し、測位端末装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ワードの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信し、測位サーバ装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したワードおよび該ワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う。
【００２０】
第５の発明のＧＰＳ測位方法は、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信し、測位端末装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するビットの先頭Ｃ／Ａコードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ビットの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信し、測位サーバ装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したビットおよび該ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う。
【００２１】
第６の発明のＧＰＳ測位方法は、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信し、測位端末装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現する先頭Ｃ／Ａコードに関する１ｍｓ（ミリ秒）未満の位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該Ｃ／Ａコードと同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信し、測位サーバ装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したＣ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、位相制御量の取得に用いたＣ／Ａコードの特定に無線基地局装置から単位時間毎に送信される同報フレームを用いる。測位端末装置は、同報フレームの切り替りタイミング後の最初の１ワード目または最初の１ビット目の先頭Ｃ／Ａコードに着目してｍｓオーダの位相制御量を取得し、ワードの先頭またはビットの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号を位相制御量とあわせて測位サーバ装置に送信する。測位サーバ装置は、同報フレームを常時受信しており、測位端末装置から取得したフレーム番号をもとに、航法メッセージにおける測位データ取得に用いたＣ／Ａコードの位置を特定する。特定したＣ／Ａコードから送信時刻を逆算し衛星位置を算出し、測位サーバ装置の位置座標をもとに測位端末装置から送信された位相制御量の補正を行い、補正した位相制御量をもとに測位演算を行う。
【００２３】
これにより、測位端末装置で航法メッセージを受信する時間を短縮し、かつ測位端末装置から測位サーバ装置に送信するＣ／Ａコードを特定するための情報を短縮しながら、精度のよい測定処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のＧＰＳ測位システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明のＧＰＳ測位システムの測位シーケンス例を示す図である。
【図３】測位端末１０のＧＰＳ受信機１１の動作例を示すタイミングチャートである。
【図４】ワード同期の場合の同報フレームと計測対象のＣ／Ａコードの関係を示す図である。
【図５】測位端末１０と測位サーバ２０におけるワード特定を説明する図である。
【図６】ビット同期の場合の同報フレームと計測対象のＣ／Ａコードの関係を示す図である。
【図７】測位端末１０と測位サーバ２０におけるビット特定を説明する図である。
【図８】オフセットありの場合のビット特定を説明する図である。
【図９】同報フレームと計測対象のＣ／Ａコードの関係を示す図である。
【図１０】測位端末１０と測位サーバ２０におけるＣ／Ａコード特定を説明する図である。
【図１１】従来のネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明のＧＰＳ測位システムの構成例を示す。
図１において、本発明のＧＰＳ測位システムは、測位端末１０、測位サーバ２０、無線基地局３０から構成される。測位端末１０は、ＧＰＳ受信機１１、無線受信部１２、同報フレーム１３、位相制御量計測部１４、無線送信部１５を備える。測位サーバ２０は、ＧＰＳ受信機２１、無線受信部２２、同報フレーム抽出部２３、メイン処理部２４、有線ＩＦ処理部２５を備える。
【００２６】
測位端末１０は、無線受信部１２および無線送信部１５を介して無線基地局３０と通信を行うことができる。測位サーバ２０は、無線受信部２２および有線ＩＦ処理部２５を介して無線基地局３０と通信を行うことができる。無線基地局３０は、同報フレームを単位時間毎に送信しており、測位端末１０は無線受信部１２を介して同報フレーム抽出部１３で同報フレームを受信し、測位サーバ２０は無線受信部２２を介して同報フレーム抽出部２３で同報フレームを受信する。なお、本実施例では同報フレームは無線基地局３０から無線通信により測位端末１０および測位サーバ２０に一斉に同報されることとしているが、測位サーバ２０に対しては伝送遅延の小さい光ファイバを用いて同報フレームを同報する構成であってもよい。
【００２７】
図２は、本発明のＧＰＳ測位システムの測位シーケンス例を示す。
測位サーバ２０のＧＰＳ受信機２１は、航法メッセージを常時受信している。測位端末１０は、測位サーバ２０から無線基地局３０を介して受信する測位要求トリガによりＧＰＳ受信機１１の受信動作を開始する。このとき、受信可能な衛星候補の情報（衛星番号）を測位サーバ２０から受け取ってもよい。測位サーバ２０はアルマナックデータから衛星の概位置を算出し、そのエリア内で良好な条件で受信可能な衛星を特定し、指定された台数（Ｎ１台）分の衛星情報を予備情報として測位端末１０に送信してもよい。ここで、一般に４台の衛星が受信できれば測位演算が可能であるが、一時的に衛星が物陰に隠れて受信不可となる場合も考えられるため、Ｎ１は安全をみて測位可能な最低受信台数の４台より大きい台数が選ばれる。
【００２８】
実施例１では、ＧＰＳ受信機１１がワード同期機能を備えている場合を想定する。一般に、ＧＰＳ受信機は電源ＯＮからワード同期を維持した航法メッセージの安定受信動作までにはしばらく時間（数10ｍｓ以上）を要する。１ワード（30ビット）の長さは 600ｍｓであり、衛星間の航法メッセージの到達時間差は高々20ｍｓ程度であるため、ワード同期が取れている受信状態では衛星間で送信時刻が同じワードを特定することができるため、すべての衛星について同一時刻に送信されたワードに関する先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを捕らえることができる。
【００２９】
測位端末１０の位相制御量計測部１４は、測位サーバ２０より報知された候補衛星について受信を開始し、ワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードに着目して１ワードの区切り時間である 600ｍｓ刻みで位相制御量を取得する。
【００３０】
図３は、位相制御量取得時のＧＰＳ受信機１１の動作状態を示す。
図４は、ワード同期の場合の同報フレームと計測対象Ｃ／Ａコードの関係を示す。
ここでは、同報フレームの切り替りタイミング後最初のワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードで位相制御量を取得する様子を示す。このとき、同報フレームの切り替り後最初受信できたすべての衛星に関する同一時刻に送信されたワードに着目して位相制御量を取得する。このとき、測位端末１０の内部時計として同報フレームに同期した時計を用いてもよい。衛星間の位相制御量の時間差が20ｍｓ以内かどうかで同一時刻に送信されたワードであるか否かを判定できる。
【００３１】
ＧＰＳ受信機１１の安定受信後、最初の同報フレームの切り替りのタイミングの直後の航法メッセージのワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードの位相制御量をＮ２台分取得する。Ｎ２台分の衛星の位相制御量が計測できた段階でＧＰＳ受信機１１は受信動作を停止し、待機モードに入る。一般に衛星台数が多いほど測位精度は向上するため、Ｎ２は、ＧＰＳ受信機１１の動作時間や測位データ量などの測位コストと測位精度のトレードオフ関係を考慮して４≦Ｎ２≦Ｎ１から決めることになる。
【００３２】
測位端末１０の位相制御量計測部１４は、位相制御量を取得した時点の同報フレームのフレーム番号（図４の例ではフレーム番号ｍ）と、Ｎ２台分の衛星の位相制御量を無線送信部１５から無線基地局３０を介して測位サーバ２０に送信する。
【００３３】
測位サーバ２０に備わるＧＰＳ受信機２１もワード同期機能を備えているとする。測位サーバ２０のメイン処理部２４は、同報フレーム抽出部２３で受信した同報フレームの切り替りタイミングを識別し、ｍ番目のフレーム番号の同報フレームに切り替った時刻以降で最初のワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを識別する。Ｃ／Ａコードが特定できれば、サブフレーム先頭に含まれるＨＯＷ値からそのサブフレームの送信時刻がわかるため、サブフレーム先頭からのオフセットを計算することにより、該ワードの先頭Ｃ／Ａコードの送信時刻を特定することができる。
【００３４】
ＧＰＳ受信機２１は、衛星間でもワード同期を維持しているとし、着目するワードはすべての衛星が同一時刻に送信されたものとする。
【００３５】
メイン処理部２４は、サブフレーム先頭から数えて何番目のＣ／ＡコードかをカウントすることによりＣ／Ａコードが送信された時刻を特定できる。この時刻からＣ／Ａコードを送信した時の衛星の位置をエフェメリスデータから計算できる。
【００３６】
Ｎ２台の衛星位置（ｘi ，ｙi ，ｚi ）を特定できれば、測位端末１０の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と時計誤差Δｔを未知数として
（ｘ−ｘ1)2 ＋（ｙ−ｙ1)2 ＋（ｚ−ｚ1)2 ＝ｃ2(Δ1 −Δｔ)2
…
（ｘ−ｘN2)2＋（ｙ−ｙN2)2＋（ｚ−ｚN2)2＝ｃ2(ΔN2−Δｔ)2
が成り立つ。なお、Δi は測位端末１０で取得したｉ番目の衛星の位相制御量である。
【００３７】
ここで、同報フレームのジッタや測位端末１０に到着する航法メッセージと、測位サーバ２０に到着する航法メッセージとの間の時間差が原因となって、ｍ番目の同報フレームの切り替りタイミングから判定されるＣ／Ａコードと位相制御量を取得したＣ／Ａコードとを１ワード分ずれた位置で識別してしまう可能性がある。すなわち、１ワード前後のワードを識別してしまう可能性がある。
【００３８】
この様子を図５に示す。この例では、測位端末１０と測位サーバ２０の同報フレームの到達時刻差により、測位端末１０では衛星３について＃１のワードを識別しているが、測位サーバ２０では＃２のワードを識別している。測位サーバ２０が１ワード分ずれて識別した場合、正しく識別した場合から 600ｍｓの時間差が生じる。衛星は約 3.4ｋｍ／ｓ程度の速度で地球上を周回しているため、この間に約２ｋｍ程度移動することになる。本来の衛星位置から約２ｋｍ程度ずれた位置情報をもとに測位演算を行う、測位演算の結果得られた端末位置１０は、無線エリアの半径を 1.5ｋｍ程度とすると無線エリアから外れたり想定外の高度が得られたりすることが考えられる。このように誤って識別したワードから測位演算した結果は不適切な解として除外することができる。
【００３９】
ワードの誤識別を回避する別の方法を以下に説明する。この場合、測位端末１０が同報フレームの切り替りタイミングから前後に最も大きいマージンを持つ衛星の航法メッセージを基準にすることによって残りのワードの誤識別を回避できる。図５の例では、これを衛星４とする。衛星４の位相制御量Δ4 を基準とする。測位サーバ２０は十分な判定マージンを有する衛星４のワードについては正しく識別することができるとする。残りの衛星１，２，３のワードの特定は、Δ1 −Δ4 、Δ2 −Δ4 、Δ3 −Δ4 を手掛かりに判定することができる。
【００４０】
いま、測位サーバ２０で取得したｉ番目の衛星の位相制御量をΔ'iと表記する。例えば図５において、測位サーバ２０が衛星３のワード＃２を識別した場合、測位サーバ２０から見た位相制御量Δ'3−Δ'4の値がΔ3 −Δ4 と比較して大幅に異なる場合は、誤ってワード＃２を識別していると判断できる。このようにしてワード＃１を候補として絞り込むことができる。
【００４１】
ここで、測位端末１０において、たまたま全衛星のワードの先頭が同報フレームの切り替りとほぼ同じタイミングだった場合の対処について説明する。この場合は、同報フレームから例えば 600ｍｓの半分の 300ｍｓのオフセット後の時刻を新たな判定タイミングとして、このタイミング以降最初のワードを識別することによって、測位サーバ側で識別するワードずれを回避できる。オフセットの有無はフレーム番号および位相制御量の情報と一緒に測位サーバ２０に送信する。
【００４２】
ＧＰＳ受信機１１がワード同期機能を持つ場合は、 600ｍｓ単位で航法メッセージのワードを特定できればよいため、無線基地局３０が送信する同報フレームがジッタなどの影響で測位端末１０と測位サーバ２０に到達する時刻に比較的大きな差が生じる場合でも対応できる。
【実施例２】
【００４３】
実施例２では、ＧＰＳ受信機１１がワード同期機能を備えずビット同期機能のみを備える場合を扱う。ワード同期には長い時間の受信動作が必要であるが、ビット同期のみであればより短時間で安定受信動作が可能である。ただし、ビット区切りは20ｍｓ単位であり、衛星位置による航法メッセージの到着時間差も20ｍｓ程度あるため、衛星間でビット同期を取ることはできない。ビット同期の場合の同報フレームと計測対象Ｃ／Ａコードの関係を図６に示す。
【００４４】
測位端末１０は、同報フレームの切り替りタイミング以降の最初のビットの先頭Ｃ／Ａコードについて、ビットの時間単位である20ｍｓ毎に位相制御量を取得する。位相制御量の値は０ｍｓ以上20ｍｓ未満となる。
【００４５】
図７に示すように、フレームの切り替りタイミングのずれの影響で測位サーバ２０が測位端末１０とは異なるビットを識別してしまう場合がある。この場合、測位端末１０が同報フレームの切り替りタイミングから前後に最も大きいマージンを持つ衛星の航法メッセージを基準にすることによって残りのビットの誤識別を回避できる。図７の例ではこれを衛星２とする。衛星２の位相制御量Δ2 を基準とする。測位サーバ２０は十分な判定マージンを有する衛星２のビットについては正しく識別することができるとする。残りの衛星１，３，４のビットの特定は、Δ1 −Δ2 、Δ3 −Δ2 、Δ4 −Δ2 を手掛かりに判定することができる。例えば、図７において、測位サーバ２０が衛星３のビット＃１を識別した場合、測位サーバ２０から見た位相制御量Δ'3−Δ'2の値がΔ3 −Δ2 と比較して大幅に異なる場合は、誤ってビットを識別していると判断できる。すなわち、ビット＃２を候補として絞り込むことができる。
【００４６】
ビットが特定できれば、サブフレーム先頭に含まれるＨＯＷ値からそのサブフレームの送信時刻がわかるため、サブフレーム先頭からのオフセットを計算することにより、該ビットの先頭Ｃ／Ａコードの送信時刻を特定することができる。
【００４７】
ここで、測位端末１０において、図８(1) に示すように、たまたま全衛星のビットの先頭が同報フレームの切り替りとほぼ同じタイミングだった場合の対処について説明する。図８(2) に示すように、この場合は、同報フレームから例えば20ｍｓの半分の10ｍｓのオフセット後の時刻を新たな判定タイミングとして、このタイミング以降最初のビットを識別することによって、測位サーバ２０側で識別するビットずれを回避できる。オフセットの有無はフレーム番号および位相制御量の情報と一緒に測位サーバ１０に送信する。
【００４８】
なお、測位端末１０と測位サーバ２０間、すなわちＧＰＳ受信機１１とＧＰＳ受信機２１の距離が数百ｋｍ離れていたとしても、航法メッセージの到着時間差に換算すると1 〜2 ｍｓ程度と考えられるため、上に述べた方法でビットの誤識別を回避できる。
【００４９】
また、図７の例では衛星３のみ他の衛星より１ビット遅れた航法メッセージから位相制御量を取得しているが、20ｍｓ間の間に測位端末が移動する距離はほとんど無視できる程度（時速 100ｋｍ／ｈで移動していても約50ｃｍ）なので、よい近似で
（ｘ−ｘ1)2 ＋（ｙ−ｙ1)2 ＋（ｚ−ｚ1)2 ＝ｃ2(Δ1 −Δｔ)2
…
（ｘ−ｘN2)2＋（ｙ−ｙN2)2＋（ｚ−ｚN2)2＝ｃ2(ΔN2−Δｔ)2
が成り立つとしてよい。
【００５０】
本実施例においては、ジッタ等の影響による測位端末１０、測位サーバ２０間の同報フレームの到着時間差は、実施例１に比較すると厳しい条件となる。
【実施例３】
【００５１】
実施例３では、ＧＰＳ受信機１１がワード同期機能およびビット同期機能を備えておらず、１ｍｓ単位のＣ／Ａコードに関する位相制御量を取得する機能のみを備えている場合に相当する。ＧＰＳ受信機１１は機能的に最も簡単な構造となる。したがって、ワード同期やビット同期に基づいた測位方法に比べると、ＧＰＳ受信機１１の安定受信動作に要する時間はより短時間で済む。同報フレームと計測対象Ｃ／Ａコードの関係を図９に示す。
【００５２】
測位端末１０は同報フレームの切り替りタイミング直後のＣ／Ａコードについて、Ｃ／Ａコードの刻み幅である１ｍｓを基準に取得した１ｍｓ未満の量（Δi とする）を取得する。ｍｓ未満の量のみを測位サーバに送信すればよいため、無線ネットワークの帯域を節約できる。
【００５３】
図１０に示すように、フレームの切り替りタイミングのずれの影響で測位サーバ２０が測位端末１０とは異なるＣ／Ａコードを識別してしまう場合がある。この場合、測位端末１０が同報フレームの切り替りタイミングから前後に最も大きいマージンを持つ衛星の航法メッセージを基準にすることによって、残りのＣ／Ａコードの誤識別を回避できる。図１０の例ではこれを衛星２とし、測位サーバ２０は十分な判定マージンを有する衛星２のＣ／Ａコードについては正しく識別することができるとする。このときの衛星２の位相制御量Δ2 を基準とすると、残りの衛星１，３，４のＣ／Ａコードの特定は、Δ1 −Δ2 、Δ3 −Δ2 、Δ4 −Δ2 を手掛かりに判定することができる。
【００５４】
例えば図１０において、測位サーバ２０が衛星３のＣ／Ａコードを＃１として識別した場合、測位サーバ２０から見た位相制御量Δ'3−Δ'2の値がΔ3 −Δ2 と比較して大幅に異なる場合は、誤ってＣ／Ａコードを識別していると判断できる。すなわち、Ｃ／Ａコード＃２を候補として絞り込むことができる。Ｃ／Ａコードが特定できれば、サブフレーム先頭に含まれるＨＯＷ値からそのサブフレームの送信時刻がわかるため、サブフレーム先頭からのオフセットを計算することにより、該Ｃ／Ａコードの送信時刻を特定することができる。
【００５５】
この処理を行うためには、測位端末１０と測位サーバ２０間の距離は航法メッセージの到達時間差にして１ｍｓよりも十分小さいことが必要となる。これは距離に換算すると、数十ｋｍ程度となる（時間差 100μｓを許容する場合、約30ｋｍ）。したがって、実施例１，２に比べると、より密な間隔で測位サーバ２０もしくはＧＰＳ受信機２１を設置する必要がある。
【００５６】
ここで、測位端末１０において、たまたま全衛星のＣ／Ａコードが同報フレームの切り替りとほぼ同じタイミングだった場合の対処について説明する。この場合は、同報フレームから例えば１ｍｓの半分の 500μｓのオフセット後の時刻を新たな判定タイミングとして、このタイミング以降最初のＣ／Ａコードを識別することによって、測位サーバ２０側で識別するＣ／Ａコードずれを回避できる。オフセットの有無はフレーム番号および位相制御量の情報と一緒に測位サーバ２０に送信する。
【００５７】
また、測位サーバ２０は測位演算を行うために、１ｍｓ未満の位相制御量Δi からｍｓのオーダの量を含む位相制御量に復元する必要がある。上に述べた方法により各衛星の航法メッセージのＣ／Ａコード位置を特定できたなら、そのＣ／Ａコードを送信したＧＰＳ時刻を特定し、このときの衛星位置をエフェメリスデータから計算する。
【００５８】
ここで、測位端末１０は特定の無線基地局３０に属するカバーエリア内に位置するとし、ひとつのカバーエリアの広さは高々数ｋｍもしくは数十ｋｍ程度であるとする。無線基地局３０のカバーエリア内の中心付近に位置が既知のリファレンス地点があるとすると、上記Ｃ／Ａコード送信時の衛星ｉの位置とリファレンス地点間の距離は計算可能であるので、この距離を光速で割った値δi を求める。上記Ｃ／Ａコード送信時の衛星ｉの位置と測位端末間の擬似距離をｃ×ｄi （ｃは光速) とすると、測位端末１０とリファレンス地点間の距離は光速換算の１ｍｓに相当する 300ｋｍ以下であるため、δi とｄi の差は１ｍｓ未満のはずである。なお、ｄi は、測位端末１０で取得した衛星ｉのｍｓ未満の位相制御量Δi を測位サーバ２０がｍｓのオーダまで考慮して変換した補正後の位相制御量である。
【００５９】
いま、測位端末１０が取得した１ｍｓ未満の位相制御量をΔ1＜Δ2＜Δ3＜Δ4とする。またδi について、１ｍｓ未満を切り捨てた量をｕ(δi）、１ｍｓ未満の量をｖ(δi）とする。すなわち、δi ＝ｕ(δi）＋ｖ(δi）である。ここで、測位演算に用いる擬似距離については共通の量を加減しても測位結果には影響がないため、δiから共通の量ｖ(δi)を引いた値をδ'iとする。
δ'1＝δ1 −ｖ(δ1）＝ｕ(δ1）
δ'2＝δ2 −ｖ(δ1） δ'3＝δ3 −ｖ(δ1） δ'4＝δ4 −ｖ(δ1）
【００６０】
ｄ1 ＝δ'1とすれば、ｄ2 はｍｓ以上の量はｖ (δ'2) をそのまま用い、１ｍｓ未満の量ｖ (δ'2) のみ補正が必要であるためΔ2 −Δ1 で置き換えればよい。すなわち、
ｄ2 ＝δ'2−ｖ(δ'2）＋（Δ2 −Δ1 ）
とすればよい。ｄ3 ，ｄ4 についても同様に
ｄ3 ＝δ'3−ｖ(δ'3）＋（Δ3 −Δ1 ）
ｄ4 ＝δ'4−ｖ(δ'4）＋（Δ4 −Δ1 ）
とすればよい。
【００６１】
以降の処理は、実施例１と同様に測位端末１０の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、測位端末１０の時計誤差Δｔを未知数として方程式Ｎ２台の衛星位置（ｘi ，ｙi ，ｚi ）を特定できれば、測位端末１０の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と時計誤差Δｔを未知数として
（ｘ−ｘ1)2 ＋（ｙ−ｙ1)2 ＋（ｚ−ｚ1)2 ＝ｃ2(ｄ1 −Δｔ)2
…
（ｘ−ｘN2)2＋（ｙ−ｙN2)2＋（ｚ−ｚN2)2＝ｃ2(ｄN2−Δｔ)2
を立てて、これらについて解を求めればよい。
【００６２】
実施例１，２と比較すると、同報フレームのジッタに伴う到達時間差の許容値はより小さくなるが、ＧＰＳ受信機１１がワード同期するまで待つ必要がないため、実装機能が少なくてすむ、電源ＯＮ時間が短くてすむ等のメリットがある。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 測位端末
１１ ＧＰＳ受信機
１２ 無線受信部
１３ 同報フレーム
１４ 位相制御量計測部
１５ 無線送信部
２０ 測位サーバ
２１ ＧＰＳ受信機
２２ 無線受信部
２３ 同報フレーム抽出部
２４ メイン処理部
２５ 有線ＩＦ処理部
３０ 無線基地局
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System ）衛星からそれぞれ航法メッセージを受信する測位端末と測位サーバがネットワークを介して接続され、測位端末の位置を測位サーバで算出するネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムおよびＧＰＳ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来のネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムの構成例を示す。
図１１において、測位端末１０はＧＰＳ受信機１１を備え、測位要求があるとＧＰＳ受信機１１は航法メッセージの受信動作を開始し、受信した航法メッセージから信号処理した測位データを無線ネットワークを介して無線基地局３０に送信する。無線基地局３０は、測位サーバ２０と有線ネットワークで接続され、測位端末１０から受信した測位データを測位サーバ２０に送信する。測位サーバ２０はＧＰＳ受信機２１を備え、常時航法メッセージを受信している。測位サーバ２０は、測位端末１０の測位データと、ＧＰＳ受信機２１で受信する航法メッセージから測位演算を行い、測位端末１０の位置を算出する。
【０００３】
ここで、ＧＰＳ受信機１１，２１は、４つのＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージ（ＧＰＳにおいて測位のための計算等に必要とされる衛星の軌道情報）を元に測位を行う。ネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムでは、測位サーバ２０がエリア内で受信可能なＧＰＳ衛星を指定する衛星捕捉情報を生成し、測位端末２０が無線基地局３０を介して測位サーバ２０から衛星捕捉情報を受け取り、その衛星捕捉情報を用いて受信対象となるＧＰＳ衛星を特定し、ＧＰＳ受信機１１はより短い受信時間で測位データを取得できる。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の方法では、測位サーバ２０が全てのＧＰＳ衛星の大まかな軌道を示すアルマナックデータを一定頻度で更新しており、アルマナックデータから当該測位サーバ２０から受信可能なＧＰＳ衛星を特定し、その衛星ＩＤを配下の測位端末１０に向けて同報する。測位端末１０は、受信可能なＧＰＳ衛星の衛星ＩＤを取得することにより、即座にこの測位端末１０から受信可能なＧＰＳ衛星の正確な軌道を示すエフェメリスデータの受信が可能となる。このように、測位端末１０が即座に測位に用いるＧＰＳ衛星の選択ができることから、測位端末１０における測位処理の負荷軽減が可能になっている。
【０００５】
測位端末１０は、衛星ＩＤに対応するＰＲＮ（Pseudo Random Noise ）コードとの相関ピークを探し、少なくとも４つの衛星の航法メッセージに関する相関ピークの時間差を計測する。さらに、受信したエフェメリスデータから送信時刻情報を取得し、データ送信時刻を特定する。測位サーバ２０では、この測位データの送信時刻とエフェメリスデータから、データ送信時のＧＰＳ衛星の位置を計算するとともに、少なくとも４つＧＰＳ衛星の相関ピークに関する時間差情報を用いて、測位端末１０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）と、測位端末１０とＧＰＳ衛星間の時刻差Δｔを未知数とするいわゆる最小二乗法などの方法により計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−４３１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
測位端末１０は、測位データとして各衛星の位相制御量とその時の自時計の時刻および位相制御量を計測した航法メッセージのデータの位置を特定可能なビットパターンで送信する。位相制御量は、特定ビットの先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードのようにデータの区切りのよい位置に着目し、各衛星について同じ送信時刻に相当するＣ／Ａコードの相関ピーク取得時刻の時間差を測位データとして用いる。
【０００８】
測位サーバ２０は、常時受信しているビットパターンからデータを取得した時刻前後のデータについて航法メッセージのパターンマッチングを行い、位相制御量を取得したＣ／Ａコードの位置を特定し、航法メッセージのサブフレーム先頭の時刻情報から当該Ｃ／Ａコードの送信時刻を特定する。これによりＣ／Ａコード送信時の衛星位置を特定する。
【０００９】
測位端末１０が相関ピークの取得を行ったＣ／Ａコードについて、航法メッセージにおける位置を特定するためにビットパターンを各衛星分取得する必要がある。測位サーバ２０がパターンマッチングを正しく行うためには数10ビット程度の情報が必要であり、これらの情報を測位サーバ２０に送る必要がある。
【００１０】
本発明は、ネットワークアシスト型のＧＰＳ技術において、測位端末の受信動作により取得した少量の測位データを元に、測位サーバが測位端末の位置を精度よく算出することができるＧＰＳ測位システムおよびＧＰＳ測定方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明のＧＰＳ測位システムは、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位端末装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ワードの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位サーバ装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したワードおよび該ワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備える。
【００１２】
第２の発明のＧＰＳ測位システムは、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位端末装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するビットの先頭Ｃ／Ａコードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ビットの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位サーバ装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したビットおよび該ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備える。
【００１３】
第３の発明のＧＰＳ測位システムは、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位端末装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現する先頭Ｃ／Ａコードに関する１ｍｓ（ミリ秒）未満の位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該Ｃ／Ａコードと同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信する手段を備え、測位サーバ装置は、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したＣ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備える。
【００１４】
第３の発明のＧＰＳ測位システムにおいて、測位サーバは、位置が既知である無線基地局装置の無線エリアに属する参照点の位置情報とＣ／Ａコード送信時の衛星位置との間の距離を光速で割った概略到達時間を算出し、該概略到達時間から衛星と測位端末装置間の到達時間の１ｍｓ以上の量を特定し、１ｍｓ未満の量は測位端末装置が取得した位相制御量の情報により補正することにより衛星と測位端末装置間の正確な到達所要時間を算出し、該到達所用時間を利用して測位端末装置の測位演算を行う手段を含む。
【００１５】
第１の発明のＧＰＳ測位システムにおいて、測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのワードの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して 300ｍｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を位相制御量と同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに測位サーバ装置に送信する手段を含む。
【００１６】
第２の発明のＧＰＳ測位システムにおいて、測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのビットの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して10ｍｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を位相制御量と同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに測位サーバ装置に送信する手段を含む。
【００１７】
第３の発明のＧＰＳ測位システムにおいて、測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのＣ／Ａコードの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して 500μｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を位相制御量と同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに測位サーバ装置に送信する手段を含む。
【００１８】
第１〜第３の発明のＧＰＳ測位システムにおいて、測位サーバ装置は、ＧＰＳ受信状態を観測して測位端末装置が受信可能なＧＰＳ衛星をあらかじめ決めた台数選定し、この選定した台数分のＧＰＳ衛星の情報を無線基地局装置を介して測位端末装置に送信する手段を含み、測位端末装置は、選定した台数分のＧＰＳ衛星の情報を受信して第１のＧＰＳ受信機を起動し、選定した台数分のＧＰＳ衛星の航法メッセージの受信動作を開始し、該台数分の位相制御量の取得を完了したことをもって第１のＧＰＳ受信機の動作を停止する手段を含む。
【００１９】
第４の発明のＧＰＳ測位方法は、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信し、測位端末装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ワードの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信し、測位サーバ装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したワードおよび該ワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う。
【００２０】
第５の発明のＧＰＳ測位方法は、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信し、測位端末装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するビットの先頭Ｃ／Ａコードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ビットの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信し、測位サーバ装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したビットおよび該ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う。
【００２１】
第６の発明のＧＰＳ測位方法は、第１のＧＰＳ受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に測位端末装置および測位サーバ装置に送信し、測位端末装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現する先頭Ｃ／Ａコードに関する１ｍｓ（ミリ秒）未満の位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該Ｃ／Ａコードと同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを無線基地局を介して測位サーバ装置に送信し、測位サーバ装置が、無線基地局装置から同報フレームを受信するとともに、測位端末装置から無線基地局装置を介して受信した同報フレームのフレーム番号または時刻情報と第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、測位端末装置が位相制御量の取得に利用したＣ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と測位端末装置から受信した位相制御量とを用いて測位演算を行う。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、位相制御量の取得に用いたＣ／Ａコードの特定に無線基地局装置から単位時間毎に送信される同報フレームを用いる。測位端末装置は、同報フレームの切り替りタイミング後の最初の１ワード目または最初の１ビット目の先頭Ｃ／Ａコードに着目してｍｓオーダの位相制御量を取得し、ワードの先頭またはビットの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号を位相制御量とあわせて測位サーバ装置に送信する。測位サーバ装置は、同報フレームを常時受信しており、測位端末装置から取得したフレーム番号をもとに、航法メッセージにおける測位データ取得に用いたＣ／Ａコードの位置を特定する。特定したＣ／Ａコードから送信時刻を逆算し衛星位置を算出し、測位サーバ装置の位置座標をもとに測位端末装置から送信された位相制御量の補正を行い、補正した位相制御量をもとに測位演算を行う。
【００２３】
これにより、測位端末装置で航法メッセージを受信する時間を短縮し、かつ測位端末装置から測位サーバ装置に送信するＣ／Ａコードを特定するための情報を短縮しながら、精度のよい測定処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のＧＰＳ測位システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明のＧＰＳ測位システムの測位シーケンス例を示す図である。
【図３】測位端末１０のＧＰＳ受信機１１の動作例を示すタイミングチャートである。
【図４】ワード同期の場合の同報フレームと計測対象のＣ／Ａコードの関係を示す図である。
【図５】測位端末１０と測位サーバ２０におけるワード特定を説明する図である。
【図６】ビット同期の場合の同報フレームと計測対象のＣ／Ａコードの関係を示す図である。
【図７】測位端末１０と測位サーバ２０におけるビット特定を説明する図である。
【図８】オフセットありの場合のビット特定を説明する図である。
【図９】同報フレームと計測対象のＣ／Ａコードの関係を示す図である。
【図１０】測位端末１０と測位サーバ２０におけるＣ／Ａコード特定を説明する図である。
【図１１】従来のネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明のＧＰＳ測位システムの構成例を示す。
図１において、本発明のＧＰＳ測位システムは、測位端末１０、測位サーバ２０、無線基地局３０から構成される。測位端末１０は、ＧＰＳ受信機１１、無線受信部１２、同報フレーム１３、位相制御量計測部１４、無線送信部１５を備える。測位サーバ２０は、ＧＰＳ受信機２１、無線受信部２２、同報フレーム抽出部２３、メイン処理部２４、有線ＩＦ処理部２５を備える。
【００２６】
測位端末１０は、無線受信部１２および無線送信部１５を介して無線基地局３０と通信を行うことができる。測位サーバ２０は、無線受信部２２および有線ＩＦ処理部２５を介して無線基地局３０と通信を行うことができる。無線基地局３０は、同報フレームを単位時間毎に送信しており、測位端末１０は無線受信部１２を介して同報フレーム抽出部１３で同報フレームを受信し、測位サーバ２０は無線受信部２２を介して同報フレーム抽出部２３で同報フレームを受信する。なお、本実施例では同報フレームは無線基地局３０から無線通信により測位端末１０および測位サーバ２０に一斉に同報されることとしているが、測位サーバ２０に対しては伝送遅延の小さい光ファイバを用いて同報フレームを同報する構成であってもよい。
【００２７】
図２は、本発明のＧＰＳ測位システムの測位シーケンス例を示す。
測位サーバ２０のＧＰＳ受信機２１は、航法メッセージを常時受信している。測位端末１０は、測位サーバ２０から無線基地局３０を介して受信する測位要求トリガによりＧＰＳ受信機１１の受信動作を開始する。このとき、受信可能な衛星候補の情報（衛星番号）を測位サーバ２０から受け取ってもよい。測位サーバ２０はアルマナックデータから衛星の概位置を算出し、そのエリア内で良好な条件で受信可能な衛星を特定し、指定された台数（Ｎ１台）分の衛星情報を予備情報として測位端末１０に送信してもよい。ここで、一般に４台の衛星が受信できれば測位演算が可能であるが、一時的に衛星が物陰に隠れて受信不可となる場合も考えられるため、Ｎ１は安全をみて測位可能な最低受信台数の４台より大きい台数が選ばれる。
【００２８】
実施例１では、ＧＰＳ受信機１１がワード同期機能を備えている場合を想定する。一般に、ＧＰＳ受信機は電源ＯＮからワード同期を維持した航法メッセージの安定受信動作までにはしばらく時間（数10ｍｓ以上）を要する。１ワード（30ビット）の長さは 600ｍｓであり、衛星間の航法メッセージの到達時間差は高々20ｍｓ程度であるため、ワード同期が取れている受信状態では衛星間で送信時刻が同じワードを特定することができるため、すべての衛星について同一時刻に送信されたワードに関する先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを捕らえることができる。
【００２９】
測位端末１０の位相制御量計測部１４は、測位サーバ２０より報知された候補衛星について受信を開始し、ワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードに着目して１ワードの区切り時間である 600ｍｓ刻みで位相制御量を取得する。
【００３０】
図３は、位相制御量取得時のＧＰＳ受信機１１の動作状態を示す。
図４は、ワード同期の場合の同報フレームと計測対象Ｃ／Ａコードの関係を示す。
ここでは、同報フレームの切り替りタイミング後最初のワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードで位相制御量を取得する様子を示す。このとき、同報フレームの切り替り後最初受信できたすべての衛星に関する同一時刻に送信されたワードに着目して位相制御量を取得する。このとき、測位端末１０の内部時計として同報フレームに同期した時計を用いてもよい。衛星間の位相制御量の時間差が20ｍｓ以内かどうかで同一時刻に送信されたワードであるか否かを判定できる。
【００３１】
ＧＰＳ受信機１１の安定受信後、最初の同報フレームの切り替りのタイミングの直後の航法メッセージのワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードの位相制御量をＮ２台分取得する。Ｎ２台分の衛星の位相制御量が計測できた段階でＧＰＳ受信機１１は受信動作を停止し、待機モードに入る。一般に衛星台数が多いほど測位精度は向上するため、Ｎ２は、ＧＰＳ受信機１１の動作時間や測位データ量などの測位コストと測位精度のトレードオフ関係を考慮して４≦Ｎ２≦Ｎ１から決めることになる。
【００３２】
測位端末１０の位相制御量計測部１４は、位相制御量を取得した時点の同報フレームのフレーム番号（図４の例ではフレーム番号ｍ）と、Ｎ２台分の衛星の位相制御量を無線送信部１５から無線基地局３０を介して測位サーバ２０に送信する。
【００３３】
測位サーバ２０に備わるＧＰＳ受信機２１もワード同期機能を備えているとする。測位サーバ２０のメイン処理部２４は、同報フレーム抽出部２３で受信した同報フレームの切り替りタイミングを識別し、ｍ番目のフレーム番号の同報フレームに切り替った時刻以降で最初のワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを識別する。Ｃ／Ａコードが特定できれば、サブフレーム先頭に含まれるＨＯＷ値からそのサブフレームの送信時刻がわかるため、サブフレーム先頭からのオフセットを計算することにより、該ワードの先頭Ｃ／Ａコードの送信時刻を特定することができる。
【００３４】
ＧＰＳ受信機２１は、衛星間でもワード同期を維持しているとし、着目するワードはすべての衛星が同一時刻に送信されたものとする。
【００３５】
メイン処理部２４は、サブフレーム先頭から数えて何番目のＣ／ＡコードかをカウントすることによりＣ／Ａコードが送信された時刻を特定できる。この時刻からＣ／Ａコードを送信した時の衛星の位置をエフェメリスデータから計算できる。
【００３６】
Ｎ２台の衛星位置（ｘi ，ｙi ，ｚi ）を特定できれば、測位端末１０の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と時計誤差Δｔを未知数として
（ｘ−ｘ1)2 ＋（ｙ−ｙ1)2 ＋（ｚ−ｚ1)2 ＝ｃ2(Δ1 −Δｔ)2
…
（ｘ−ｘN2)2＋（ｙ−ｙN2)2＋（ｚ−ｚN2)2＝ｃ2(ΔN2−Δｔ)2
が成り立つ。なお、Δi は測位端末１０で取得したｉ番目の衛星の位相制御量である。
【００３７】
ここで、同報フレームのジッタや測位端末１０に到着する航法メッセージと、測位サーバ２０に到着する航法メッセージとの間の時間差が原因となって、ｍ番目の同報フレームの切り替りタイミングから判定されるＣ／Ａコードと位相制御量を取得したＣ／Ａコードとを１ワード分ずれた位置で識別してしまう可能性がある。すなわち、１ワード前後のワードを識別してしまう可能性がある。
【００３８】
この様子を図５に示す。この例では、測位端末１０と測位サーバ２０の同報フレームの到達時刻差により、測位端末１０では衛星３について＃１のワードを識別しているが、測位サーバ２０では＃２のワードを識別している。測位サーバ２０が１ワード分ずれて識別した場合、正しく識別した場合から 600ｍｓの時間差が生じる。衛星は約 3.4ｋｍ／ｓ程度の速度で地球上を周回しているため、この間に約２ｋｍ程度移動することになる。本来の衛星位置から約２ｋｍ程度ずれた位置情報をもとに測位演算を行う、測位演算の結果得られた端末位置１０は、無線エリアの半径を 1.5ｋｍ程度とすると無線エリアから外れたり想定外の高度が得られたりすることが考えられる。このように誤って識別したワードから測位演算した結果は不適切な解として除外することができる。
【００３９】
ワードの誤識別を回避する別の方法を以下に説明する。この場合、測位端末１０が同報フレームの切り替りタイミングから前後に最も大きいマージンを持つ衛星の航法メッセージを基準にすることによって残りのワードの誤識別を回避できる。図５の例では、これを衛星４とする。衛星４の位相制御量Δ4 を基準とする。測位サーバ２０は十分な判定マージンを有する衛星４のワードについては正しく識別することができるとする。残りの衛星１，２，３のワードの特定は、Δ1 −Δ4 、Δ2 −Δ4 、Δ3 −Δ4 を手掛かりに判定することができる。
【００４０】
いま、測位サーバ２０で取得したｉ番目の衛星の位相制御量をΔ'iと表記する。例えば図５において、測位サーバ２０が衛星３のワード＃２を識別した場合、測位サーバ２０から見た位相制御量Δ'3−Δ'4の値がΔ3 −Δ4 と比較して大幅に異なる場合は、誤ってワード＃２を識別していると判断できる。このようにしてワード＃１を候補として絞り込むことができる。
【００４１】
ここで、測位端末１０において、たまたま全衛星のワードの先頭が同報フレームの切り替りとほぼ同じタイミングだった場合の対処について説明する。この場合は、同報フレームから例えば 600ｍｓの半分の 300ｍｓのオフセット後の時刻を新たな判定タイミングとして、このタイミング以降最初のワードを識別することによって、測位サーバ側で識別するワードずれを回避できる。オフセットの有無はフレーム番号および位相制御量の情報と一緒に測位サーバ２０に送信する。
【００４２】
ＧＰＳ受信機１１がワード同期機能を持つ場合は、 600ｍｓ単位で航法メッセージのワードを特定できればよいため、無線基地局３０が送信する同報フレームがジッタなどの影響で測位端末１０と測位サーバ２０に到達する時刻に比較的大きな差が生じる場合でも対応できる。
【実施例２】
【００４３】
実施例２では、ＧＰＳ受信機１１がワード同期機能を備えずビット同期機能のみを備える場合を扱う。ワード同期には長い時間の受信動作が必要であるが、ビット同期のみであればより短時間で安定受信動作が可能である。ただし、ビット区切りは20ｍｓ単位であり、衛星位置による航法メッセージの到着時間差も20ｍｓ程度あるため、衛星間でビット同期を取ることはできない。ビット同期の場合の同報フレームと計測対象Ｃ／Ａコードの関係を図６に示す。
【００４４】
測位端末１０は、同報フレームの切り替りタイミング以降の最初のビットの先頭Ｃ／Ａコードについて、ビットの時間単位である20ｍｓ毎に位相制御量を取得する。位相制御量の値は０ｍｓ以上20ｍｓ未満となる。
【００４５】
図７に示すように、フレームの切り替りタイミングのずれの影響で測位サーバ２０が測位端末１０とは異なるビットを識別してしまう場合がある。この場合、測位端末１０が同報フレームの切り替りタイミングから前後に最も大きいマージンを持つ衛星の航法メッセージを基準にすることによって残りのビットの誤識別を回避できる。図７の例ではこれを衛星２とする。衛星２の位相制御量Δ2 を基準とする。測位サーバ２０は十分な判定マージンを有する衛星２のビットについては正しく識別することができるとする。残りの衛星１，３，４のビットの特定は、Δ1 −Δ2 、Δ3 −Δ2 、Δ4 −Δ2 を手掛かりに判定することができる。例えば、図７において、測位サーバ２０が衛星３のビット＃１を識別した場合、測位サーバ２０から見た位相制御量Δ'3−Δ'2の値がΔ3 −Δ2 と比較して大幅に異なる場合は、誤ってビットを識別していると判断できる。すなわち、ビット＃２を候補として絞り込むことができる。
【００４６】
ビットが特定できれば、サブフレーム先頭に含まれるＨＯＷ値からそのサブフレームの送信時刻がわかるため、サブフレーム先頭からのオフセットを計算することにより、該ビットの先頭Ｃ／Ａコードの送信時刻を特定することができる。
【００４７】
ここで、測位端末１０において、図８(1) に示すように、たまたま全衛星のビットの先頭が同報フレームの切り替りとほぼ同じタイミングだった場合の対処について説明する。図８(2) に示すように、この場合は、同報フレームから例えば20ｍｓの半分の10ｍｓのオフセット後の時刻を新たな判定タイミングとして、このタイミング以降最初のビットを識別することによって、測位サーバ２０側で識別するビットずれを回避できる。オフセットの有無はフレーム番号および位相制御量の情報と一緒に測位サーバ１０に送信する。
【００４８】
なお、測位端末１０と測位サーバ２０間、すなわちＧＰＳ受信機１１とＧＰＳ受信機２１の距離が数百ｋｍ離れていたとしても、航法メッセージの到着時間差に換算すると1 〜2 ｍｓ程度と考えられるため、上に述べた方法でビットの誤識別を回避できる。
【００４９】
また、図７の例では衛星３のみ他の衛星より１ビット遅れた航法メッセージから位相制御量を取得しているが、20ｍｓ間の間に測位端末が移動する距離はほとんど無視できる程度（時速 100ｋｍ／ｈで移動していても約50ｃｍ）なので、よい近似で
（ｘ−ｘ1)2 ＋（ｙ−ｙ1)2 ＋（ｚ−ｚ1)2 ＝ｃ2(Δ1 −Δｔ)2
…
（ｘ−ｘN2)2＋（ｙ−ｙN2)2＋（ｚ−ｚN2)2＝ｃ2(ΔN2−Δｔ)2
が成り立つとしてよい。
【００５０】
本実施例においては、ジッタ等の影響による測位端末１０、測位サーバ２０間の同報フレームの到着時間差は、実施例１に比較すると厳しい条件となる。
【実施例３】
【００５１】
実施例３では、ＧＰＳ受信機１１がワード同期機能およびビット同期機能を備えておらず、１ｍｓ単位のＣ／Ａコードに関する位相制御量を取得する機能のみを備えている場合に相当する。ＧＰＳ受信機１１は機能的に最も簡単な構造となる。したがって、ワード同期やビット同期に基づいた測位方法に比べると、ＧＰＳ受信機１１の安定受信動作に要する時間はより短時間で済む。同報フレームと計測対象Ｃ／Ａコードの関係を図９に示す。
【００５２】
測位端末１０は同報フレームの切り替りタイミング直後のＣ／Ａコードについて、Ｃ／Ａコードの刻み幅である１ｍｓを基準に取得した１ｍｓ未満の量（Δi とする）を取得する。ｍｓ未満の量のみを測位サーバに送信すればよいため、無線ネットワークの帯域を節約できる。
【００５３】
図１０に示すように、フレームの切り替りタイミングのずれの影響で測位サーバ２０が測位端末１０とは異なるＣ／Ａコードを識別してしまう場合がある。この場合、測位端末１０が同報フレームの切り替りタイミングから前後に最も大きいマージンを持つ衛星の航法メッセージを基準にすることによって、残りのＣ／Ａコードの誤識別を回避できる。図１０の例ではこれを衛星２とし、測位サーバ２０は十分な判定マージンを有する衛星２のＣ／Ａコードについては正しく識別することができるとする。このときの衛星２の位相制御量Δ2 を基準とすると、残りの衛星１，３，４のＣ／Ａコードの特定は、Δ1 −Δ2 、Δ3 −Δ2 、Δ4 −Δ2 を手掛かりに判定することができる。
【００５４】
例えば図１０において、測位サーバ２０が衛星３のＣ／Ａコードを＃１として識別した場合、測位サーバ２０から見た位相制御量Δ'3−Δ'2の値がΔ3 −Δ2 と比較して大幅に異なる場合は、誤ってＣ／Ａコードを識別していると判断できる。すなわち、Ｃ／Ａコード＃２を候補として絞り込むことができる。Ｃ／Ａコードが特定できれば、サブフレーム先頭に含まれるＨＯＷ値からそのサブフレームの送信時刻がわかるため、サブフレーム先頭からのオフセットを計算することにより、該Ｃ／Ａコードの送信時刻を特定することができる。
【００５５】
この処理を行うためには、測位端末１０と測位サーバ２０間の距離は航法メッセージの到達時間差にして１ｍｓよりも十分小さいことが必要となる。これは距離に換算すると、数十ｋｍ程度となる（時間差 100μｓを許容する場合、約30ｋｍ）。したがって、実施例１，２に比べると、より密な間隔で測位サーバ２０もしくはＧＰＳ受信機２１を設置する必要がある。
【００５６】
ここで、測位端末１０において、たまたま全衛星のＣ／Ａコードが同報フレームの切り替りとほぼ同じタイミングだった場合の対処について説明する。この場合は、同報フレームから例えば１ｍｓの半分の 500μｓのオフセット後の時刻を新たな判定タイミングとして、このタイミング以降最初のＣ／Ａコードを識別することによって、測位サーバ２０側で識別するＣ／Ａコードずれを回避できる。オフセットの有無はフレーム番号および位相制御量の情報と一緒に測位サーバ２０に送信する。
【００５７】
また、測位サーバ２０は測位演算を行うために、１ｍｓ未満の位相制御量Δi からｍｓのオーダの量を含む位相制御量に復元する必要がある。上に述べた方法により各衛星の航法メッセージのＣ／Ａコード位置を特定できたなら、そのＣ／Ａコードを送信したＧＰＳ時刻を特定し、このときの衛星位置をエフェメリスデータから計算する。
【００５８】
ここで、測位端末１０は特定の無線基地局３０に属するカバーエリア内に位置するとし、ひとつのカバーエリアの広さは高々数ｋｍもしくは数十ｋｍ程度であるとする。無線基地局３０のカバーエリア内の中心付近に位置が既知のリファレンス地点があるとすると、上記Ｃ／Ａコード送信時の衛星ｉの位置とリファレンス地点間の距離は計算可能であるので、この距離を光速で割った値δi を求める。上記Ｃ／Ａコード送信時の衛星ｉの位置と測位端末間の擬似距離をｃ×ｄi （ｃは光速) とすると、測位端末１０とリファレンス地点間の距離は光速換算の１ｍｓに相当する 300ｋｍ以下であるため、δi とｄi の差は１ｍｓ未満のはずである。なお、ｄi は、測位端末１０で取得した衛星ｉのｍｓ未満の位相制御量Δi を測位サーバ２０がｍｓのオーダまで考慮して変換した補正後の位相制御量である。
【００５９】
いま、測位端末１０が取得した１ｍｓ未満の位相制御量をΔ1＜Δ2＜Δ3＜Δ4とする。またδi について、１ｍｓ未満を切り捨てた量をｕ(δi）、１ｍｓ未満の量をｖ(δi）とする。すなわち、δi ＝ｕ(δi）＋ｖ(δi）である。ここで、測位演算に用いる擬似距離については共通の量を加減しても測位結果には影響がないため、δiから共通の量ｖ(δi)を引いた値をδ'iとする。
δ'1＝δ1 −ｖ(δ1）＝ｕ(δ1）
δ'2＝δ2 −ｖ(δ1） δ'3＝δ3 −ｖ(δ1） δ'4＝δ4 −ｖ(δ1）
【００６０】
ｄ1 ＝δ'1とすれば、ｄ2 はｍｓ以上の量はｖ (δ'2) をそのまま用い、１ｍｓ未満の量ｖ (δ'2) のみ補正が必要であるためΔ2 −Δ1 で置き換えればよい。すなわち、
ｄ2 ＝δ'2−ｖ(δ'2）＋（Δ2 −Δ1 ）
とすればよい。ｄ3 ，ｄ4 についても同様に
ｄ3 ＝δ'3−ｖ(δ'3）＋（Δ3 −Δ1 ）
ｄ4 ＝δ'4−ｖ(δ'4）＋（Δ4 −Δ1 ）
とすればよい。
【００６１】
以降の処理は、実施例１と同様に測位端末１０の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、測位端末１０の時計誤差Δｔを未知数として方程式Ｎ２台の衛星位置（ｘi ，ｙi ，ｚi ）を特定できれば、測位端末１０の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と時計誤差Δｔを未知数として
（ｘ−ｘ1)2 ＋（ｙ−ｙ1)2 ＋（ｚ−ｚ1)2 ＝ｃ2(ｄ1 −Δｔ)2
…
（ｘ−ｘN2)2＋（ｙ−ｙN2)2＋（ｚ−ｚN2)2＝ｃ2(ｄN2−Δｔ)2
を立てて、これらについて解を求めればよい。
【００６２】
実施例１，２と比較すると、同報フレームのジッタに伴う到達時間差の許容値はより小さくなるが、ＧＰＳ受信機１１がワード同期するまで待つ必要がないため、実装機能が少なくてすむ、電源ＯＮ時間が短くてすむ等のメリットがある。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 測位端末
１１ ＧＰＳ受信機
１２ 無線受信部
１３ 同報フレーム
１４ 位相制御量計測部
１５ 無線送信部
２０ 測位サーバ
２１ ＧＰＳ受信機
２２ 無線受信部
２３ 同報フレーム抽出部
２４ メイン処理部
２５ 有線ＩＦ処理部
３０ 無線基地局
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位端末装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ワードの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位サーバ装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が前記位相制御量の取得に利用した前記ワードおよび該ワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備えた
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項２】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位端末装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するビットの先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ビットの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位サーバ装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が前記位相制御量の取得に利用した前記ビットおよび該ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備えた
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項３】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位端末装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現する先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関する１ｍｓ（ミリ秒）未満の位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該Ｃ／Ａコードと同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位サーバ装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が位相制御量の取得に利用した前記Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備えた
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項４】
請求項３に記載のＧＰＳ測位システムにおいて、
前記測位サーバは、位置が既知である前記無線基地局装置の無線エリアに属する参照点の位置情報と前記Ｃ／Ａコード送信時の衛星位置との間の距離を光速で割った概略到達時間を算出し、該概略到達時間から衛星と前記測位端末装置間の到達時間の１ｍｓ以上の量を特定し、１ｍｓ未満の量は前記測位端末装置が取得した前記位相制御量の情報により補正することにより衛星と前記測位端末装置間の正確な到達所要時間を算出し、該到達所用時間を利用して前記測位端末装置の測位演算を行う手段を含む
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項５】
請求項１に記載のＧＰＳ測位システムにおいて、
前記測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのワードの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して 300ｍｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を前記位相制御量と前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに前記測位サーバ装置に送信する手段を含む
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項６】
請求項２に記載のＧＰＳ測位システムにおいて、
前記測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのビットの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して10ｍｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を前記位相制御量と前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに前記測位サーバ装置に送信する手段を含む
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項７】
請求項３に記載のＧＰＳ測位システムにおいて、
前記測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのＣ／Ａコードの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して 500μｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を前記位相制御量と前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに前記測位サーバ装置に送信する手段を含む
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項８】
請求項１，２，３のいずれかに記載のＧＰＳ測位システムにおいて、
前記測位サーバ装置は、ＧＰＳ受信状態を観測して前記測位端末装置が受信可能なＧＰＳ衛星をあらかじめ決めた台数選定し、この選定した台数分のＧＰＳ衛星の情報を前記無線基地局装置を介して前記測位端末装置に送信する手段を含み、
前記測位端末装置は、前記選定した台数分のＧＰＳ衛星の情報を受信して前記第１のＧＰＳ受信機を起動し、前記選定した台数分のＧＰＳ衛星の航法メッセージの受信動作を開始し、前記該台数分の位相制御量の取得を完了したことをもって前記第１のＧＰＳ受信機の動作を停止する手段を含む
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項９】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位端末装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ワードの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位サーバ装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が前記位相制御量の取得に利用した前記ワードおよび該ワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う
ことを特徴とするＧＰＳ測位方法。
【請求項１０】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位端末装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するビットの先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ビットの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位サーバ装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が前記位相制御量の取得に利用した前記ビットおよび該ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う
ことを特徴とするＧＰＳ測位方法。
【請求項１１】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位端末装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現する先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関する１ｍｓ（ミリ秒）未満の位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該Ｃ／Ａコードと同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位サーバ装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が位相制御量の取得に利用した前記Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う
ことを特徴とするＧＰＳ測位方法。
【請求項１】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位端末装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ワードの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位サーバ装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が前記位相制御量の取得に利用した前記ワードおよび該ワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備えた
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項２】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位端末装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するビットの先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ビットの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位サーバ装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が前記位相制御量の取得に利用した前記ビットおよび該ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備えた
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項３】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置は、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位端末装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現する先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関する１ｍｓ（ミリ秒）未満の位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該Ｃ／Ａコードと同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信する手段を備え、
前記測位サーバ装置は、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が位相制御量の取得に利用した前記Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う手段を備えた
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項４】
請求項３に記載のＧＰＳ測位システムにおいて、
前記測位サーバは、位置が既知である前記無線基地局装置の無線エリアに属する参照点の位置情報と前記Ｃ／Ａコード送信時の衛星位置との間の距離を光速で割った概略到達時間を算出し、該概略到達時間から衛星と前記測位端末装置間の到達時間の１ｍｓ以上の量を特定し、１ｍｓ未満の量は前記測位端末装置が取得した前記位相制御量の情報により補正することにより衛星と前記測位端末装置間の正確な到達所要時間を算出し、該到達所用時間を利用して前記測位端末装置の測位演算を行う手段を含む
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項５】
請求項１に記載のＧＰＳ測位システムにおいて、
前記測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのワードの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して 300ｍｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を前記位相制御量と前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに前記測位サーバ装置に送信する手段を含む
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項６】
請求項２に記載のＧＰＳ測位システムにおいて、
前記測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのビットの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して10ｍｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を前記位相制御量と前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに前記測位サーバ装置に送信する手段を含む
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項７】
請求項３に記載のＧＰＳ測位システムにおいて、
前記測位端末装置は、検知した同報フレームの切り替りタイミングと受信した全衛星の航法メッセージのＣ／Ａコードの切り替りタイミングとの間に所定の時間差がない場合は、同報フレームの切り替りタイミングに対して 500μｓ相当のオフセット量を遅延させたタイミングを新たな判定タイミングとし、オフセットの有無の情報を前記位相制御量と前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報とともに前記測位サーバ装置に送信する手段を含む
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項８】
請求項１，２，３のいずれかに記載のＧＰＳ測位システムにおいて、
前記測位サーバ装置は、ＧＰＳ受信状態を観測して前記測位端末装置が受信可能なＧＰＳ衛星をあらかじめ決めた台数選定し、この選定した台数分のＧＰＳ衛星の情報を前記無線基地局装置を介して前記測位端末装置に送信する手段を含み、
前記測位端末装置は、前記選定した台数分のＧＰＳ衛星の情報を受信して前記第１のＧＰＳ受信機を起動し、前記選定した台数分のＧＰＳ衛星の航法メッセージの受信動作を開始し、前記該台数分の位相制御量の取得を完了したことをもって前記第１のＧＰＳ受信機の動作を停止する手段を含む
ことを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項９】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位端末装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ワードの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位サーバ装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が前記位相制御量の取得に利用した前記ワードおよび該ワードの先頭ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う
ことを特徴とするＧＰＳ測位方法。
【請求項１０】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位端末装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現するビットの先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関するｍｓ（ミリ秒）のオーダの位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該ビットの先頭と同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位サーバ装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が前記位相制御量の取得に利用した前記ビットおよび該ビットの先頭Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う
ことを特徴とするＧＰＳ測位方法。
【請求項１１】
第１のＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機を備える測位端末装置と、無線基地局装置と、第２のＧＰＳ受信機を備える測位サーバ装置とを備え、
前記無線基地局装置が、フレーム番号または時刻情報を付与した同報フレームを単位時間毎に前記測位端末装置および前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位端末装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記第１のＧＰＳ受信機により所定台数分の衛星に関する航法メッセージを受信し、前記同報フレームが切り替った後の航法メッセージにおいて最初に出現する先頭Ｃ／Ａ（Coarse／Acquisition ）コードに関する１ｍｓ（ミリ秒）未満の位相制御量を該台数分取得し、該位相制御量と該Ｃ／Ａコードと同じタイミングの同報フレームのフレーム番号または時刻情報とを前記無線基地局を介して前記測位サーバ装置に送信し、
前記測位サーバ装置が、前記無線基地局装置から前記同報フレームを受信するとともに、前記測位端末装置から前記無線基地局装置を介して受信した前記同報フレームのフレーム番号または時刻情報と前記第２のＧＰＳ受信機から取得した航法メッセージ情報とから、前記測位端末装置が位相制御量の取得に利用した前記Ｃ／Ａコードを特定し、特定したＣ／Ａコードの送信時刻と該時刻における衛星位置とを求め、該衛星位置と前記測位端末装置から受信した前記位相制御量とを用いて測位演算を行う
ことを特徴とするＧＰＳ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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２４７２３７（Ｐ２０１２−２４７２３７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１７７４６（Ｐ２０１１−１１７７４６）
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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