ＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法及びその装置
【課題】 RTK測位におけるリアルタイムの測位に使用出来るとともに、1日に高精度位置を利用出来る合計時間（利用率）の向上を図ること
【解決手段】 仰角マスク又は信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる別のマスク閾値を設定し、初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号に基づいてRTK測位計算を行い、この測位解の品質チェックを行い、判定結果が良い場合にはこの測位解を高精度測位解とし、判定結果が悪い場合には別のマスク閾値を設定したマスク閾値を初期値から別のマスク閾値に変更し、この別のマスク閾値を介して新たに選択した衛星からの信号に基づいてRTK測位計算を行い、この測位解の品質チェックを行い、判定結果が良い場合にはこの測位解を高精度測位解とする。品質チェックは、Ratioテストにより行い、利用可能な衛星信号として、GPSに加えてGLONASSからの信号を自動的に選択可能とする。
【解決手段】 仰角マスク又は信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる別のマスク閾値を設定し、初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号に基づいてRTK測位計算を行い、この測位解の品質チェックを行い、判定結果が良い場合にはこの測位解を高精度測位解とし、判定結果が悪い場合には別のマスク閾値を設定したマスク閾値を初期値から別のマスク閾値に変更し、この別のマスク閾値を介して新たに選択した衛星からの信号に基づいてRTK測位計算を行い、この測位解の品質チェックを行い、判定結果が良い場合にはこの測位解を高精度測位解とする。品質チェックは、Ratioテストにより行い、利用可能な衛星信号として、GPSに加えてGLONASSからの信号を自動的に選択可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＲＴＫ測位（Real Time Kinematic）計算に利用する衛星の選択方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＲＴＫ測位は、短時間で計測可能な干渉測位の一手法で、観測開始時に整数値バイアスを決定（初期化）し、その後は、受信機間で観測データの交信を行い、リアルタイムで解析処理を実施し、移動しながら高精度測位を実現するものであり、無人飛行機や自動車などの移動体の位置制御に応用されている。
【０００３】
都市部における衛星を用いた測位では、捕捉可能な衛星数が増えたとしても、低い仰角や信号強度の低い信号の場合には、仰角マスクや信号強度マスク（Ｃ／Ｎ０マスク）のマスク閾値により、マルチパス誤差の大きな信号と判定されて、測位計算においてはこれらの衛星は使用されない。
【０００４】
一般に、測位信号がマルチパス誤差の影響を強く受けると、信号強度は大きく低下する。そこで、従来、国際公開番号 ＷＯ２００６／１３２００３号公報（特許文献１）の図１０に示すように、簡単且つ確実な方法によってマルチパスの影響を受けた衛星信号を判別し、移動局の測定位置を補正することが出来るＧＰＳ受信装置及びＧＰＳ測位補正方法として、衛星信号を受信すると（ステップ１００）、基準局の位置補正用データと、基準局における衛星信号の受信強度とを算出し（ステップ１１０）、移動局における衛星信号の受信強度と、移動局のデルタ擬似距離／デルタ擬似距離変化率とを算出し（ステップ１２０）、基準局と移動局における衛星信号の受信強度とを比較し、その差が所定の閾値Ｔ１以上である場合、及び、デルタ擬似距離／デルタ擬似距離変化率が所定の閾値Ｔ２以上である場合、即ち、基準局と移動局における衛星信号の受信強度の差≧Ｔ１及びデルタ擬似距離／デルタ擬似距離変化率≧Ｔ２の場合には、前記衛星の衛星信号を測位用衛星信号から除外して、測位精度を向上させている。
【０００５】
又、非特許文献１では、周囲の地形における標高の影響を考慮に入れたＲＡＩＭ予測手法により、ＤＥＭ（数値標高モデル）のデータベースから、現在の受信機位置と衛星情報を使用して、地形の標高に合わせて仰角マスクを変更し、その精度低下率値(ＤＯＰ値：Dilution Of Precision 値)を評価している。
【０００６】
さらに、非特許文献２では、可視範囲の衛星群について、全ての衛星の組合せを考慮して、その全ての衛星の組合せの中でRatioテストの解が最良になるものを選択している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開番号 ＷＯ２００６／１３２００３号公報
【非特許文献１】The Effect of Terrian Mask on RAIM Availability, T. Radisic, et al,Journal of Navigation, 2010
【非特許文献２】Increasing GNSS RTK availability with a new single-epoch batchpartial ambiguity resolution algorithm, Parkins A, GPS Solutions, 2010
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の方法では、測位信号がマルチパス誤差の影響を強く受けると、信号強度は大きく低下する。又、仰角に依存する理論的信号強度と都市部の移動局受信機で取得した信号強度の差が所定の閾値と比較され、閾値を越えた衛星の信号は排除して、測位精度を向上させている。即ち、衛星信号の受信強度の差≧Ｔ１及びデルタ擬似距離／デルタ擬似距離変化率≧Ｔ２として、衛星の信号を測位用衛星信号から除外して、測位精度を向上させている。しかしながら、仰角又は信号強度のマスク閾値を高い値に固定すると、低仰角又は信号強度の低い衛星が排除されてしまうが、同時に信号強度の低い衛星の中でもマルチパス誤差の小さい信号もすべて排除されてしまうという問題があった。
【０００９】
そして、発明者の解析、実験によれば、様々な衛星の配置条件で、都市部における信号を解析した結果、このような仰角又は信号強度の低い信号で、且つマルチパス誤差の小さい信号は、全信号の約１割以上存在することが判明した。
【００１０】
又、非特許文献１に記載の方法では、地形の標高に合わせて仰角マスクを変更し、その精度低下率値(ＤＯＰ値)を評価しているので、数値標高モデルなどの外部データベースが必要であるという問題があった。
【００１１】
非特許文献２に記載の方法では、原理的にRatioテストの解がその閾値を超えるまで測位計算及びRatioテストの解のチェックを何回も繰り返しているので、測位計算にかかる部分のソフトウェアの計算処理時間が増大するという問題があった。この問題点により、リアルタイムの測位を要求されるRTK測位では不向きであるという問題があった。
【００１２】
さらに、現存するロシアのＧＬＯＮＡＳＳや、将来的なＧａｌｉｌｅｏ、中国のＣｏｍｐａｓｓ（北斗）、インドのＧａｇａｎなどの測位衛星とＧＰＳとの複合測位技術の開発が進む中で、測位誤差の小さい衛星を、より効果的に自動選択するアルゴリズムが求められていた。
【００１３】
又、発明者の実験によれば、現状の都市部において、ＧＰＳ衛星のみを利用したＲＴＫ測位であるＲＴＫ−ＧＰＳ測位で、１日に高精度位置を利用出来る合計時間（利用率）は、後述の表１に示すように合計２．２時間（９％）程度であった。また、ＧＰＳ衛星だけでなく、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星からの信号を追加した複合ＲＴＫ測位を行ったとしても、後述の表１に示すように利用率は８．２時間（３４％）であり、さらなる利用率の向上が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る発明は、衛星の仰角により衛星を選択する仰角マスク及び／又は衛星の信号強度により衛星を選択する信号強度マスクを介してＲＴＫ測位計算に利用する衛星を選択する方法において、仰角マスクのマスク閾値及び／又は信号強度マスクのマスク閾値を初期設定し、仰角マスク又は信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定し、初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号に基づいて、第１のＲＴＫ測位計算を行い、この第１のＲＴＫ測位計算における測位解について第１の品質チェックを行い、この第１の品質チェックによる判定結果が良い場合には、第１のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とし、第１の品質チェックによる判定結果が悪い場合には、仰角マスク又は信号強度マスクの中で第１のマスク閾値を設定した方のマスク閾値を第１のマスク閾値に変更し、この変更した第１のマスク閾値を介して新たに選択した衛星からの信号に基づいて、第２のＲＴＫ測位計算を行い、この第２のＲＴＫ測位計算における測位解について第２の品質チェックを行い、この第２の品質チェックによる判定結果が良い場合には、第２のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とすることを特徴とするＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法である。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、第１の品質チェック及び第２の品質チェックは、Ｒａｔｉｏテストにより行うものである。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１〜請求項２の何れかに係る発明において、利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択可能としたものである。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項２の何れかに係る発明において、利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓ（北斗）、ＧＡＧＡＮ、準天頂衛星からの信号を自動的に選択可能としたものである。
【００１８】
請求項５に係る発明は、衛星の仰角により衛星を選択する仰角マスク及び／又は衛星の信号強度により衛星を選択する信号強度マスクを介してＲＴＫ測位計算に利用する衛星を選択する装置において、仰角マスク及び／又は信号強度マスクのマスク閾値を初期設定する手段と、仰角マスク又は信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定する手段と、初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号（観測データ）に基づいて、測位解を求めるＲＴＫ測位計算部と、測位解の品質チェック手段と、品質チェック手段による判定結果が悪い場合には、前記仰角マスク又は前記信号強度マスクの中で前記第１のマスク閾値を設定した方のマスク閾値を第１のマスク閾値に変更する手段とを有することを特徴とするＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択装置である。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、測位解の品質チェック手段は、Ｒａｔｉｏテストの演算手段を有するものである。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項５〜請求項６の何れかに係る発明において、利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択する手段を有するものである。
【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項５〜請求項６の何れかに係る発明において、利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓ（北斗）、ＧＡＧＡＮ、準天頂衛星からの信号を自動的に選択する手段を有するものである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１及び請求項５に係る発明は、上記のように構成したので、低仰角または信号強度の低い信号であってもマルチパス誤差の小さい信号が受信される場合には、これらの信号を有効に利用することが出来る。又、都市部における高精密位置を利用することが出来る時間、即ち、利用率を向上させることが出来る。また、一般的なＧＰＳ測位において処理に時間のかかる測位計算及び品質チェックは最大で２回ずつ行うだけでよいので、ＲＴＫ測位におけるリアルタイムの使用に耐えることができる。
【００２３】
請求項２及び請求項６に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１及び請求項５に係る発明と同様の効果がある。
【００２４】
請求項３及び請求項７に係る発明は、上記のように構成したので、利用可能な衛星の数が増加するため、測位誤差の少ない衛星を効果的に自動選択することが出来るとともに、利用率を上げることが出来る。
【００２５】
請求項４及び請求項８に係る発明は、上記のように構成したので、将来的に利用することが出来る測位衛星からの信号も利用することが出来るので、測位誤差の少ない衛星を効果的に自動選択することが出来る。また、利用可能な衛星の数が増加するので、利用率を上げることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法において、仰角マスクの閾値を可変にした場合の原理を説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】この発明の第２の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法において、信号強度マスクの閾値を可変した場合の原理を説明するための模式図である。
【図４】この発明の実施例を示すもので、従来の方法によりＲＴＫ測位を行った場合及びこの発明による衛星の選択方法を用いてＲＴＫ測位を行った場合におけるＲＴＫ測位結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
衛星の仰角により衛星を選択する仰角マスク及び／又は衛星の信号強度により衛星を選択する信号強度マスクを介してＲＴＫ測位計算に利用する衛星を選択する方法において、仰角マスクのマスク閾値及び／又は信号強度マスクのマスク閾値を初期設定し、仰角マスク又は信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定し、初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号に基づいて、第１のＲＴＫ測位計算を行い、この第１のＲＴＫ測位計算における測位解について第１の品質チェックを行い、この第１の品質チェックによる判定結果が良い場合には、第１のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とし、第１の品質チェックによる判定結果が悪い場合には、第１のマスク閾値を設定したマスク閾値を第１のマスク閾値に変更し、この変更した第１のマスク閾値を介して新たに選択した衛星からの信号に基づいて、第２のＲＴＫ測位計算を行い、この第２のＲＴＫ測位計算における測位解について第２の品質チェックを行い、この第２の品質チェックによる判定結果が良い場合には、第２のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とする。第１の品質チェック及び第２の品質チェックは、Ｒａｔｉｏテストにより行い、利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択可能とする。
【実施例１】
【００２８】
まず、発明者等は実施に先立って、都市部の既知点にＧＰＳ受信機を設置し、ＲＴＫ測位による１日の定点観測を行った。都市部という測定環境は、建ち並ぶ高層建築物によりマルチパスが多く発生し、マルチパス誤差の影響を最も強く受ける環境であり、測位を行うには最悪と考えられる環境であるために選定した。発明者等は、１日の定点観測の結果から、１日の中でＦＩＸ解による高精度測位が利用可能な時間の合計（利用率）の調査を行うとともに、衛星の仰角又は信号強度とマルチパス誤差の詳細な特性の解析を行った。
【００２９】
下記の表１に示す利用率の調査結果によれば、現状の都市部において、ＧＰＳ衛星のみを利用したＲＴＫ測位であるＲＴＫ−ＧＰＳ測位で、１日に高精度位置を利用出来る合計時間（利用率）は、合計２．２時間（９％）程度であった。また、ＧＰＳ衛星だけでなく、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星からの信号を追加した複合ＲＴＫ測位を行ったとしても、利用率は８．２時間（３４％）であった。
【００３０】
また、マルチパス誤差の特性の解析結果によれば、低仰角の衛星からの信号や衛星からの信号の信号強度が低い信号であっても、マルチパス誤差の小さな信号は全体の１割以上存在することが判明した。
【００３１】
そこで、この発明の第１の実施例を、図１〜図２及び図４に基づいて詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法において、仰角マスクの閾値を可変にした場合の原理を説明するための模式図である。図２は、この発明の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法を説明するためのフローチャートである。図４は、この発明の実施例を示すもので、従来の方法によりＲＴＫ測位を行った場合及びこの発明による衛星の選択方法を用いてＲＴＫ測位を行った場合におけるＲＴＫ測位結果を示す図である。
【００３２】
図１において、衛星の選択装置１は、ユーザのＧＰＳ受信機２により構成され、実施例１では、定点観測を行った場所と同じ都市部にある。衛星３はＧＰＳやＧＬＯＮＡＳＳ等の測位衛星である。４は仰角マスクの閾値の初期値の境界を示す境界線で、５は仰角マスクの閾値の初期値とは異なる閾値の境界を示す境界線であり、本願の衛星の選択方法によって新たに設定する仰角マスクの閾値の境界を示す境界線である。
【００３３】
ＧＰＳ受信機２は、仰角マスクのマスク閾値や信号強度マスクのマスク閾値等の各種パラメータを初期設定する初期設定手段（図示せず）と、仰角マスク又は信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定する第１のマスク閾値設定手段（図示せず）と、衛星からの信号に基づいて測位解を求めるＲＴＫ測位計算部（図示せず）と、測位解の品質チェック手段（図示せず）と、品質チェック手段の判定結果に基づきマスク閾値を変更するマスク閾値変更手段（図示せず）とを有している。このＧＰＳ受信機２の測位解の品質チェック手段は、Ｒａｔｉｏテストの演算手段を有している。また、ＧＰＳ受信機２は、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択する手段（図示せず）及びＧＰＳに加えてＧａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓ（北斗）、ＧＡＧＡＮ、準天頂衛星からの信号を自動的に選択する手段（図示せず）を有している。なお、この実施例で利用する衛星はＧＰＳ及びＧＬＯＮＡＳＳである。
【００３４】
衛星３ａは、衛星３の中で測位のために境界線４により選択される衛星であり、衛星３ｂは、衛星３の中で境界線５により新たに選択される衛星である。境界線４及び境界線５は、ＧＰＳ受信機２で設定するパラメータである仰角マスクを分かりやすく便宜上図示したものである。
【００３５】
この仰角マスクは、仰角の閾値を設けることによりマルチパス誤差の大きい低仰角の衛星からの信号を受信しないようにするために設定するパラメータであり、ＧＰＳ受信機２の置かれた環境により適宜設定する。
【００３６】
ＧＰＳ受信機の置かれる環境には「屋上」や「都市部」等があり、仰角マスクや実施例２で後述する信号強度マスク（Ｃ／Ｎ０マスク）等のパラメータは、このような環境毎に経験的に知られている適切な設定値がある。例えば、仰角マスクについては、「屋上」の場合には１０〜１５度であり、「都市部」の場合には２０度である。
【００３７】
次に、作用動作について、図１〜図２に基づいて説明する。
まず、ＧＰＳ受信機２の環境を都市部とした場合について、ＧＰＳ受信機２の初期設定手段により、ＧＰＳ受信機２の各種パラメータの初期値の設定を行う。ＧＰＳ受信機２のパラメータの中で仰角マスクの閾値については、初期値とは異なる他の閾値、即ち、第１のマスク閾値をＧＰＳ受信機２の第１のマスク閾値設定手段により設定する。
【００３８】
この実施例１では、仰角マスクの閾値について、初期値及びこの初期値とは異なる他の閾値の２つの閾値の設定を行うが、この２つの閾値の中で、仰角が高い方の閾値、即ち、高い閾値を初期値として設定し、仰角が低い方の閾値、即ち、低い閾値を第１のマスク閾値として設定している。当然ながら、これとは逆に、低仰角の低い閾値を初期値として設定し、高仰角の高い閾値を第１のマスク閾値として設定しても良い。
【００３９】
この実施例１では、仰角マスクの初期値、即ち、仰角マスクの高い閾値は「３０度」、第１のマスク閾値、即ち、仰角マスクの低い閾値は「２０度」に設定している。また、Ｒａｔｉｏテストの閾値を「３」に設定する。
【００４０】
このようにＧＰＳ受信機２の各種パラメータの設定が終了した後、通常のＲＴＫ測位と同様に衛星３からの信号（観測データ）をＧＰＳ受信機２により受信する（ステップ１１）。この受信した観測データについて、最初に設定した仰角マスクの初期値により、衛星３の中でも境界線４より仰角の高い衛星３ａからの信号のみを選択する（ステップ１２）。
【００４１】
選択された衛星３ａからの信号に基づいて、ＧＰＳ受信機２のＲＴＫ測位計算部において第１のＲＴＫ測位計算、即ち、１回目のＲＴＫ測位計算を行う（ステップ１３）。
【００４２】
次に、１回目のＲＴＫ測位計算によって算出された測位解について第１の品質チェック、即ち、１回目の品質チェックをＧＰＳ受信機２の品質チェック手段により行う（ステップ１４）。この品質チェックは、Ｒａｔｉｏテストにより行う。
【００４３】
Ｒａｔｉｏテストは解の残差比を使ったチェックであり、このＲａｔｉｏテストの解がユーザで指定した閾値以上の場合には、その測位解をＦＩＸ解、即ち、高精度測位解とし、Ｒａｔｉｏテストの解がユーザで指定した閾値未満の場合には、その測位解をＦＬＯＡＴ解、即ち、低精度測位解とする。なお、実施例１では、Ｒａｔｉｏテストの解の閾値は、上述のように「３」に設定している。この「３」という数値は、ＲＴＫ測位の分野においてＲａｔｉｏテストの閾値として経験的に用いられている数値である。
【００４４】
第１の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３以上の場合には、その測位解を高精度測位解とし（ステップ１５）、この高精度測位解によりユーザの高精度位置が得られる。
【００４５】
一方、第１の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３未満の場合には、その測位解は低精度測位解であるから、ＧＰＳ受信機２のマスク閾値変更手段により仰角マスクを初期値からこの初期値とは異なる他の閾値、即ち、第１のマスク閾値へ変更する（ステップ１６）。
【００４６】
仰角マスクを初期値から第１のマスク閾値へ変更することにより、仰角マスクの初期値によって選択される衛星、即ち、境界線４により選択される衛星３ａに加えて、仰角マスクの第１のマスク閾値によって選択される衛星、即ち、境界線５により衛星３ｂが新たに選択される。選択された衛星３ａ及び新たに選択された衛星３ｂからの信号に基づいて、ＧＰＳ受信機２のＲＴＫ測位計算部において第２のＲＴＫ測位計算、即ち、２回目のＲＴＫ測位計算を行う（ステップ１７）。
【００４７】
この第２のＲＴＫ測位計算により、再計算された測位解について第２の品質チェック、即ち、２回目の品質チェックをＧＰＳ受信機２の品質チェック手段により行う（ステップ１８）。この第２の品質チェックにおいても、Ｒａｔｉｏテストの解が３未満の場合には、再計算された測位解も低精度測位解（ステップ１９）であるから、最終的にユーザは低精度測位解しか得られない。
【００４８】
一方、第２の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３以上の場合には、再計算された測位解を高精度測位解とし（ステップ１５）、この高精度測位解によりユーザの高精度位置が得られる。
【００４９】
このようにして、２回ずつのＲＴＫ測位計算及びＲａｔｉｏテストのチェックを行うだけで、従来のように閾値が固定だった場合には低精度測位解となるものを、閾値を適切に変更して再計算を行うことにより高精度測位解とすることができ、高精度測位解の利用率を上げることができる。
【００５０】
表１及び図４に示すように、発明者等はこの発明による衛星の選択方法を用いて都市部における利用率の実験を行った。表１及び図４は、都市部の既知点において１日の定点観測を行った際の（ａ）この発明による衛星の選択方法を用いてＲＴＫ測位を行った結果、（ｂ）ＧＰＳ衛星及びＧＬＯＮＡＳＳ衛星を利用した従来の複合ＲＴＫ測位によりＲＴＫ測位を行った結果、及び（ｃ）ＧＰＳ衛星のみを利用した従来のＲＴＫ−ＧＰＳ測位によりＲＴＫ測位を行った結果を示している。
【００５１】
表１は、全観測時間８６４００秒（１日）に対して高精度測位解、即ち、ＦＩＸ解が得られた時間、及びこのＦＩＸ解が得られた時間から算出されるＦＩＸ解の利用率を示している。
【００５２】
【表１】
【００５３】
図４は、従来の方法に対してこの発明による衛星の選択方法による効果が顕著に表れている時間帯である２６０００秒〜３１０００秒間におけるＲＴＫ測位の結果を示している。図４において、横軸は時間（秒）であり、図中の黒点は高精度測位解、即ち、ＦＩＸ解の測位結果を示し、縦軸はこのＦＩＸ解の東西方向（Ｅａｓｔ−Ｗｅｓｔ）の測位誤差を示している。図４の縦軸の原点０は測位誤差のない真値である。
【００５４】
表１に示すように、この発明による衛星の選択方法（ａ）における１日に高精度位置を利用出来る合計時間（利用率）は、合計９．６時間（４０％）まで向上した。この利用率の値（９．６時間）を実施に先立って行った従来の方法による利用率の調査結果と比較した場合、ＧＰＳ衛星及びＧＬＯＮＡＳＳ衛星を利用した複合ＲＴＫ測位（ｂ）による結果（８．２時間）より１．４時間増加し、ＧＰＳ衛星のみを利用したＲＴＫ−ＧＰＳ測位（ｃ）による結果（２．２時間）より４倍以上に増加した。
【００５５】
また、図４に示すように、この発明による衛星の選択方法（ａ）は、従来の手法である（ｂ）（ｃ）と比較すると、図４中の黒点、即ち、ＦＩＸ解の測位結果を示す測位点が増加している。従って、この発明による衛星の選択方法（ａ）を用いてＲＴＫ測位を行うことにより利用率が増加することは、図４に示す結果からも明らかである。
【００５６】
さらに、この発明による衛星の選択方法では、一般的なＧＰＳ測位において処理に時間のかかる測位計算及びＲａｔｉｏテストのチェックは最大で２回ずつ行うだけでよいので、ＲＴＫ測位におけるリアルタイムの使用に耐えることができる。
【実施例２】
【００５７】
この発明の第２の実施例を図２〜図３に基づいて詳細に説明する。図２は、この発明の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法を説明するためのフローチャートで、図３は、この発明の第２の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法において、信号強度マスクの閾値を可変にした場合の原理を説明するための模式図である。
【００５８】
この発明の第２の実施例は、この発明による衛星の選択方法において、仰角マスクの閾値を可変にした第１の実施例に対して、信号強度マスクの閾値を可変にした場合の実施例である。なお、第１の実施例と同じ部分については、同一名称、同一番号を用い、その説明を省略する。
【００５９】
図３において、衛星３ｃは、衛星３の中で測位のために信号強度マスクの閾値の初期値により選択される衛星であり、衛星３ｄは、衛星３の中で信号強度マスクの閾値の初期値とは異なる他の閾値により新たに選択される衛星である。
【００６０】
この信号強度マスクは、信号強度の閾値を設けることによりマルチパス誤差の大きい信号強度の低い衛星からの信号を受信しないようにするために設定するパラメータであり、ＧＰＳ受信機２の置かれた環境により適宜設定する。
【００６１】
次に、作用動作について、図２〜図３に基づいて説明する。
まず、ＧＰＳ受信機２の環境を都市部とした場合について、ＧＰＳ受信機２の初期設定手段により、ＧＰＳ受信機２の各種パラメータの初期値の設定を行う。ＧＰＳ受信機２のパラメータの中で信号強度マスクの閾値については、初期値とは異なる他の閾値、即ち、第１のマスク閾値をＧＰＳ受信機２の第１のマスク閾値設定手段により設定する。
【００６２】
この実施例２では、信号強度マスクの閾値について、初期値及びこの初期値とは異なる他の閾値の２つの閾値の設定を行うが、この２つの閾値の中で、信号強度が高い方の閾値、即ち、高い閾値を初期値として設定し、信号強度が低い方の閾値、即ち、低い閾値を第１のマスク閾値として設定している。当然ながら、これとは逆に、信号強度の低い閾値を初期値として設定し、信号強度の高い閾値を第１のマスク閾値として設定しても良い。
【００６３】
この実施例２では、信号強度マスクの初期値、即ち、信号強度マスクの高い閾値は「３０ｄＢ−Ｈｚ」、第１のマスク閾値、即ち、信号強度マスクの低い閾値は「１０ｄＢ−Ｈｚ」に設定している。また、実施例１と同様に、Ｒａｔｉｏテストの閾値を「３」に設定する。
【００６４】
ＧＰＳ受信機２の各種パラメータの設定が終了した後、通常のＲＴＫ測位と同様に衛星３からの信号（観測データ）をＧＰＳ受信機２により受信する（ステップ１１）。この受信した観測データについて、最初に設定した信号強度マスクの初期値により、衛星３の中でも信号強度マスクの初期値よりも信号強度が高い衛星３ｃからの信号のみを選択する（ステップ１２）。
【００６５】
選択された衛星３ｃからの信号に基づいて、ＧＰＳ受信機２のＲＴＫ測位計算部において第１のＲＴＫ測位計算、即ち、１回目のＲＴＫ測位計算を行う（ステップ１３）。
【００６６】
次に、１回目のＲＴＫ測位計算によって算出された測位解について第１の品質チェック、即ち、１回目の品質チェックをＧＰＳ受信機２の品質チェック手段により行う（ステップ１４）。この品質チェックは、Ｒａｔｉｏテストにより行う。
【００６７】
第１の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３以上の場合には、その測位解を高精度測位解とし（ステップ１５）、この高精度測位解によりユーザの高精度位置が得られる。
【００６８】
一方、第１の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３未満の場合には、その測位解は低精度測位解であるから、ＧＰＳ受信機２のマスク閾値変更手段により信号強度マスクを初期値からこの初期値とは異なる他の閾値、即ち、第１のマスク閾値へ変更する（ステップ１６）。
【００６９】
信号強度マスクを初期値から第１のマスク閾値へ変更することにより、信号強度マスクの初期値によって選択される衛星３ｃに加えて、信号強度マスクの第１のマスク閾値によって新たに選択される衛星３ｄがさらに選択される。選択された衛星３ｃ及び新たに選択された衛星３ｄからの信号に基づいて、ＧＰＳ受信機２のＲＴＫ測位計算部において第２のＲＴＫ測位計算、即ち、２回目のＲＴＫ測位計算を行う（ステップ１７）。
【００７０】
この第２のＲＴＫ測位計算により、再計算された測位解について第２の品質チェック、即ち、２回目の品質チェックをＧＰＳ受信機２の品質チェック手段により行う（ステップ１８）。この第２の品質チェックにおいても、Ｒａｔｉｏテストの解が３未満の場合には、再計算された測位解も低精度測位解（ステップ１９）であるから、最終的にユーザは低精度測位解しか得られない。
【００７１】
一方、第２の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３以上の場合には、再計算された測位解を高精度測位解とし（ステップ１５）、この高精度測位解によりユーザの高精度位置が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
この発明によるＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法は、移動体の高精度な自動制御が求められている無人航空機（UVA: Unmanned Aerial Vehicles）や高度道路交通システム（ITS: Intelligent Transport Systems）の分野において、移動体制御に利用することが出来る。又、ＥＵ地域の衛星測位システムであるＧａｌｉｌｅｏ、中国の北斗、インドのＧＡＧＡＮ等との複合ＲＴＫ測位にも適用可能である。
【００７３】
また、都市部の移動体では、通信ネットワークのロバスト性を向上させるために、ＲＴＫ測位における速度情報が用いられるが、これに適用することにより、高精度の位置の利用率を向上させることが出来る。
【符号の説明】
【００７４】
１ 衛星の選択装置
２ ＧＰＳ受信機
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） 衛星
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＲＴＫ測位（Real Time Kinematic）計算に利用する衛星の選択方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＲＴＫ測位は、短時間で計測可能な干渉測位の一手法で、観測開始時に整数値バイアスを決定（初期化）し、その後は、受信機間で観測データの交信を行い、リアルタイムで解析処理を実施し、移動しながら高精度測位を実現するものであり、無人飛行機や自動車などの移動体の位置制御に応用されている。
【０００３】
都市部における衛星を用いた測位では、捕捉可能な衛星数が増えたとしても、低い仰角や信号強度の低い信号の場合には、仰角マスクや信号強度マスク（Ｃ／Ｎ０マスク）のマスク閾値により、マルチパス誤差の大きな信号と判定されて、測位計算においてはこれらの衛星は使用されない。
【０００４】
一般に、測位信号がマルチパス誤差の影響を強く受けると、信号強度は大きく低下する。そこで、従来、国際公開番号 ＷＯ２００６／１３２００３号公報（特許文献１）の図１０に示すように、簡単且つ確実な方法によってマルチパスの影響を受けた衛星信号を判別し、移動局の測定位置を補正することが出来るＧＰＳ受信装置及びＧＰＳ測位補正方法として、衛星信号を受信すると（ステップ１００）、基準局の位置補正用データと、基準局における衛星信号の受信強度とを算出し（ステップ１１０）、移動局における衛星信号の受信強度と、移動局のデルタ擬似距離／デルタ擬似距離変化率とを算出し（ステップ１２０）、基準局と移動局における衛星信号の受信強度とを比較し、その差が所定の閾値Ｔ１以上である場合、及び、デルタ擬似距離／デルタ擬似距離変化率が所定の閾値Ｔ２以上である場合、即ち、基準局と移動局における衛星信号の受信強度の差≧Ｔ１及びデルタ擬似距離／デルタ擬似距離変化率≧Ｔ２の場合には、前記衛星の衛星信号を測位用衛星信号から除外して、測位精度を向上させている。
【０００５】
又、非特許文献１では、周囲の地形における標高の影響を考慮に入れたＲＡＩＭ予測手法により、ＤＥＭ（数値標高モデル）のデータベースから、現在の受信機位置と衛星情報を使用して、地形の標高に合わせて仰角マスクを変更し、その精度低下率値(ＤＯＰ値：Dilution Of Precision 値)を評価している。
【０００６】
さらに、非特許文献２では、可視範囲の衛星群について、全ての衛星の組合せを考慮して、その全ての衛星の組合せの中でRatioテストの解が最良になるものを選択している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開番号 ＷＯ２００６／１３２００３号公報
【非特許文献１】The Effect of Terrian Mask on RAIM Availability, T. Radisic, et al,Journal of Navigation, 2010
【非特許文献２】Increasing GNSS RTK availability with a new single-epoch batchpartial ambiguity resolution algorithm, Parkins A, GPS Solutions, 2010
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の方法では、測位信号がマルチパス誤差の影響を強く受けると、信号強度は大きく低下する。又、仰角に依存する理論的信号強度と都市部の移動局受信機で取得した信号強度の差が所定の閾値と比較され、閾値を越えた衛星の信号は排除して、測位精度を向上させている。即ち、衛星信号の受信強度の差≧Ｔ１及びデルタ擬似距離／デルタ擬似距離変化率≧Ｔ２として、衛星の信号を測位用衛星信号から除外して、測位精度を向上させている。しかしながら、仰角又は信号強度のマスク閾値を高い値に固定すると、低仰角又は信号強度の低い衛星が排除されてしまうが、同時に信号強度の低い衛星の中でもマルチパス誤差の小さい信号もすべて排除されてしまうという問題があった。
【０００９】
そして、発明者の解析、実験によれば、様々な衛星の配置条件で、都市部における信号を解析した結果、このような仰角又は信号強度の低い信号で、且つマルチパス誤差の小さい信号は、全信号の約１割以上存在することが判明した。
【００１０】
又、非特許文献１に記載の方法では、地形の標高に合わせて仰角マスクを変更し、その精度低下率値(ＤＯＰ値)を評価しているので、数値標高モデルなどの外部データベースが必要であるという問題があった。
【００１１】
非特許文献２に記載の方法では、原理的にRatioテストの解がその閾値を超えるまで測位計算及びRatioテストの解のチェックを何回も繰り返しているので、測位計算にかかる部分のソフトウェアの計算処理時間が増大するという問題があった。この問題点により、リアルタイムの測位を要求されるRTK測位では不向きであるという問題があった。
【００１２】
さらに、現存するロシアのＧＬＯＮＡＳＳや、将来的なＧａｌｉｌｅｏ、中国のＣｏｍｐａｓｓ（北斗）、インドのＧａｇａｎなどの測位衛星とＧＰＳとの複合測位技術の開発が進む中で、測位誤差の小さい衛星を、より効果的に自動選択するアルゴリズムが求められていた。
【００１３】
又、発明者の実験によれば、現状の都市部において、ＧＰＳ衛星のみを利用したＲＴＫ測位であるＲＴＫ−ＧＰＳ測位で、１日に高精度位置を利用出来る合計時間（利用率）は、後述の表１に示すように合計２．２時間（９％）程度であった。また、ＧＰＳ衛星だけでなく、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星からの信号を追加した複合ＲＴＫ測位を行ったとしても、後述の表１に示すように利用率は８．２時間（３４％）であり、さらなる利用率の向上が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る発明は、衛星の仰角により衛星を選択する仰角マスク及び／又は衛星の信号強度により衛星を選択する信号強度マスクを介してＲＴＫ測位計算に利用する衛星を選択する方法において、仰角マスクのマスク閾値及び／又は信号強度マスクのマスク閾値を初期設定し、仰角マスク又は信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定し、初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号に基づいて、第１のＲＴＫ測位計算を行い、この第１のＲＴＫ測位計算における測位解について第１の品質チェックを行い、この第１の品質チェックによる判定結果が良い場合には、第１のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とし、第１の品質チェックによる判定結果が悪い場合には、仰角マスク又は信号強度マスクの中で第１のマスク閾値を設定した方のマスク閾値を第１のマスク閾値に変更し、この変更した第１のマスク閾値を介して新たに選択した衛星からの信号に基づいて、第２のＲＴＫ測位計算を行い、この第２のＲＴＫ測位計算における測位解について第２の品質チェックを行い、この第２の品質チェックによる判定結果が良い場合には、第２のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とすることを特徴とするＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法である。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、第１の品質チェック及び第２の品質チェックは、Ｒａｔｉｏテストにより行うものである。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１〜請求項２の何れかに係る発明において、利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択可能としたものである。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項２の何れかに係る発明において、利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓ（北斗）、ＧＡＧＡＮ、準天頂衛星からの信号を自動的に選択可能としたものである。
【００１８】
請求項５に係る発明は、衛星の仰角により衛星を選択する仰角マスク及び／又は衛星の信号強度により衛星を選択する信号強度マスクを介してＲＴＫ測位計算に利用する衛星を選択する装置において、仰角マスク及び／又は信号強度マスクのマスク閾値を初期設定する手段と、仰角マスク又は信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定する手段と、初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号（観測データ）に基づいて、測位解を求めるＲＴＫ測位計算部と、測位解の品質チェック手段と、品質チェック手段による判定結果が悪い場合には、前記仰角マスク又は前記信号強度マスクの中で前記第１のマスク閾値を設定した方のマスク閾値を第１のマスク閾値に変更する手段とを有することを特徴とするＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択装置である。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、測位解の品質チェック手段は、Ｒａｔｉｏテストの演算手段を有するものである。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項５〜請求項６の何れかに係る発明において、利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択する手段を有するものである。
【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項５〜請求項６の何れかに係る発明において、利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓ（北斗）、ＧＡＧＡＮ、準天頂衛星からの信号を自動的に選択する手段を有するものである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１及び請求項５に係る発明は、上記のように構成したので、低仰角または信号強度の低い信号であってもマルチパス誤差の小さい信号が受信される場合には、これらの信号を有効に利用することが出来る。又、都市部における高精密位置を利用することが出来る時間、即ち、利用率を向上させることが出来る。また、一般的なＧＰＳ測位において処理に時間のかかる測位計算及び品質チェックは最大で２回ずつ行うだけでよいので、ＲＴＫ測位におけるリアルタイムの使用に耐えることができる。
【００２３】
請求項２及び請求項６に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１及び請求項５に係る発明と同様の効果がある。
【００２４】
請求項３及び請求項７に係る発明は、上記のように構成したので、利用可能な衛星の数が増加するため、測位誤差の少ない衛星を効果的に自動選択することが出来るとともに、利用率を上げることが出来る。
【００２５】
請求項４及び請求項８に係る発明は、上記のように構成したので、将来的に利用することが出来る測位衛星からの信号も利用することが出来るので、測位誤差の少ない衛星を効果的に自動選択することが出来る。また、利用可能な衛星の数が増加するので、利用率を上げることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法において、仰角マスクの閾値を可変にした場合の原理を説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】この発明の第２の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法において、信号強度マスクの閾値を可変した場合の原理を説明するための模式図である。
【図４】この発明の実施例を示すもので、従来の方法によりＲＴＫ測位を行った場合及びこの発明による衛星の選択方法を用いてＲＴＫ測位を行った場合におけるＲＴＫ測位結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
衛星の仰角により衛星を選択する仰角マスク及び／又は衛星の信号強度により衛星を選択する信号強度マスクを介してＲＴＫ測位計算に利用する衛星を選択する方法において、仰角マスクのマスク閾値及び／又は信号強度マスクのマスク閾値を初期設定し、仰角マスク又は信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定し、初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号に基づいて、第１のＲＴＫ測位計算を行い、この第１のＲＴＫ測位計算における測位解について第１の品質チェックを行い、この第１の品質チェックによる判定結果が良い場合には、第１のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とし、第１の品質チェックによる判定結果が悪い場合には、第１のマスク閾値を設定したマスク閾値を第１のマスク閾値に変更し、この変更した第１のマスク閾値を介して新たに選択した衛星からの信号に基づいて、第２のＲＴＫ測位計算を行い、この第２のＲＴＫ測位計算における測位解について第２の品質チェックを行い、この第２の品質チェックによる判定結果が良い場合には、第２のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とする。第１の品質チェック及び第２の品質チェックは、Ｒａｔｉｏテストにより行い、利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択可能とする。
【実施例１】
【００２８】
まず、発明者等は実施に先立って、都市部の既知点にＧＰＳ受信機を設置し、ＲＴＫ測位による１日の定点観測を行った。都市部という測定環境は、建ち並ぶ高層建築物によりマルチパスが多く発生し、マルチパス誤差の影響を最も強く受ける環境であり、測位を行うには最悪と考えられる環境であるために選定した。発明者等は、１日の定点観測の結果から、１日の中でＦＩＸ解による高精度測位が利用可能な時間の合計（利用率）の調査を行うとともに、衛星の仰角又は信号強度とマルチパス誤差の詳細な特性の解析を行った。
【００２９】
下記の表１に示す利用率の調査結果によれば、現状の都市部において、ＧＰＳ衛星のみを利用したＲＴＫ測位であるＲＴＫ−ＧＰＳ測位で、１日に高精度位置を利用出来る合計時間（利用率）は、合計２．２時間（９％）程度であった。また、ＧＰＳ衛星だけでなく、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星からの信号を追加した複合ＲＴＫ測位を行ったとしても、利用率は８．２時間（３４％）であった。
【００３０】
また、マルチパス誤差の特性の解析結果によれば、低仰角の衛星からの信号や衛星からの信号の信号強度が低い信号であっても、マルチパス誤差の小さな信号は全体の１割以上存在することが判明した。
【００３１】
そこで、この発明の第１の実施例を、図１〜図２及び図４に基づいて詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法において、仰角マスクの閾値を可変にした場合の原理を説明するための模式図である。図２は、この発明の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法を説明するためのフローチャートである。図４は、この発明の実施例を示すもので、従来の方法によりＲＴＫ測位を行った場合及びこの発明による衛星の選択方法を用いてＲＴＫ測位を行った場合におけるＲＴＫ測位結果を示す図である。
【００３２】
図１において、衛星の選択装置１は、ユーザのＧＰＳ受信機２により構成され、実施例１では、定点観測を行った場所と同じ都市部にある。衛星３はＧＰＳやＧＬＯＮＡＳＳ等の測位衛星である。４は仰角マスクの閾値の初期値の境界を示す境界線で、５は仰角マスクの閾値の初期値とは異なる閾値の境界を示す境界線であり、本願の衛星の選択方法によって新たに設定する仰角マスクの閾値の境界を示す境界線である。
【００３３】
ＧＰＳ受信機２は、仰角マスクのマスク閾値や信号強度マスクのマスク閾値等の各種パラメータを初期設定する初期設定手段（図示せず）と、仰角マスク又は信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定する第１のマスク閾値設定手段（図示せず）と、衛星からの信号に基づいて測位解を求めるＲＴＫ測位計算部（図示せず）と、測位解の品質チェック手段（図示せず）と、品質チェック手段の判定結果に基づきマスク閾値を変更するマスク閾値変更手段（図示せず）とを有している。このＧＰＳ受信機２の測位解の品質チェック手段は、Ｒａｔｉｏテストの演算手段を有している。また、ＧＰＳ受信機２は、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択する手段（図示せず）及びＧＰＳに加えてＧａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓ（北斗）、ＧＡＧＡＮ、準天頂衛星からの信号を自動的に選択する手段（図示せず）を有している。なお、この実施例で利用する衛星はＧＰＳ及びＧＬＯＮＡＳＳである。
【００３４】
衛星３ａは、衛星３の中で測位のために境界線４により選択される衛星であり、衛星３ｂは、衛星３の中で境界線５により新たに選択される衛星である。境界線４及び境界線５は、ＧＰＳ受信機２で設定するパラメータである仰角マスクを分かりやすく便宜上図示したものである。
【００３５】
この仰角マスクは、仰角の閾値を設けることによりマルチパス誤差の大きい低仰角の衛星からの信号を受信しないようにするために設定するパラメータであり、ＧＰＳ受信機２の置かれた環境により適宜設定する。
【００３６】
ＧＰＳ受信機の置かれる環境には「屋上」や「都市部」等があり、仰角マスクや実施例２で後述する信号強度マスク（Ｃ／Ｎ０マスク）等のパラメータは、このような環境毎に経験的に知られている適切な設定値がある。例えば、仰角マスクについては、「屋上」の場合には１０〜１５度であり、「都市部」の場合には２０度である。
【００３７】
次に、作用動作について、図１〜図２に基づいて説明する。
まず、ＧＰＳ受信機２の環境を都市部とした場合について、ＧＰＳ受信機２の初期設定手段により、ＧＰＳ受信機２の各種パラメータの初期値の設定を行う。ＧＰＳ受信機２のパラメータの中で仰角マスクの閾値については、初期値とは異なる他の閾値、即ち、第１のマスク閾値をＧＰＳ受信機２の第１のマスク閾値設定手段により設定する。
【００３８】
この実施例１では、仰角マスクの閾値について、初期値及びこの初期値とは異なる他の閾値の２つの閾値の設定を行うが、この２つの閾値の中で、仰角が高い方の閾値、即ち、高い閾値を初期値として設定し、仰角が低い方の閾値、即ち、低い閾値を第１のマスク閾値として設定している。当然ながら、これとは逆に、低仰角の低い閾値を初期値として設定し、高仰角の高い閾値を第１のマスク閾値として設定しても良い。
【００３９】
この実施例１では、仰角マスクの初期値、即ち、仰角マスクの高い閾値は「３０度」、第１のマスク閾値、即ち、仰角マスクの低い閾値は「２０度」に設定している。また、Ｒａｔｉｏテストの閾値を「３」に設定する。
【００４０】
このようにＧＰＳ受信機２の各種パラメータの設定が終了した後、通常のＲＴＫ測位と同様に衛星３からの信号（観測データ）をＧＰＳ受信機２により受信する（ステップ１１）。この受信した観測データについて、最初に設定した仰角マスクの初期値により、衛星３の中でも境界線４より仰角の高い衛星３ａからの信号のみを選択する（ステップ１２）。
【００４１】
選択された衛星３ａからの信号に基づいて、ＧＰＳ受信機２のＲＴＫ測位計算部において第１のＲＴＫ測位計算、即ち、１回目のＲＴＫ測位計算を行う（ステップ１３）。
【００４２】
次に、１回目のＲＴＫ測位計算によって算出された測位解について第１の品質チェック、即ち、１回目の品質チェックをＧＰＳ受信機２の品質チェック手段により行う（ステップ１４）。この品質チェックは、Ｒａｔｉｏテストにより行う。
【００４３】
Ｒａｔｉｏテストは解の残差比を使ったチェックであり、このＲａｔｉｏテストの解がユーザで指定した閾値以上の場合には、その測位解をＦＩＸ解、即ち、高精度測位解とし、Ｒａｔｉｏテストの解がユーザで指定した閾値未満の場合には、その測位解をＦＬＯＡＴ解、即ち、低精度測位解とする。なお、実施例１では、Ｒａｔｉｏテストの解の閾値は、上述のように「３」に設定している。この「３」という数値は、ＲＴＫ測位の分野においてＲａｔｉｏテストの閾値として経験的に用いられている数値である。
【００４４】
第１の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３以上の場合には、その測位解を高精度測位解とし（ステップ１５）、この高精度測位解によりユーザの高精度位置が得られる。
【００４５】
一方、第１の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３未満の場合には、その測位解は低精度測位解であるから、ＧＰＳ受信機２のマスク閾値変更手段により仰角マスクを初期値からこの初期値とは異なる他の閾値、即ち、第１のマスク閾値へ変更する（ステップ１６）。
【００４６】
仰角マスクを初期値から第１のマスク閾値へ変更することにより、仰角マスクの初期値によって選択される衛星、即ち、境界線４により選択される衛星３ａに加えて、仰角マスクの第１のマスク閾値によって選択される衛星、即ち、境界線５により衛星３ｂが新たに選択される。選択された衛星３ａ及び新たに選択された衛星３ｂからの信号に基づいて、ＧＰＳ受信機２のＲＴＫ測位計算部において第２のＲＴＫ測位計算、即ち、２回目のＲＴＫ測位計算を行う（ステップ１７）。
【００４７】
この第２のＲＴＫ測位計算により、再計算された測位解について第２の品質チェック、即ち、２回目の品質チェックをＧＰＳ受信機２の品質チェック手段により行う（ステップ１８）。この第２の品質チェックにおいても、Ｒａｔｉｏテストの解が３未満の場合には、再計算された測位解も低精度測位解（ステップ１９）であるから、最終的にユーザは低精度測位解しか得られない。
【００４８】
一方、第２の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３以上の場合には、再計算された測位解を高精度測位解とし（ステップ１５）、この高精度測位解によりユーザの高精度位置が得られる。
【００４９】
このようにして、２回ずつのＲＴＫ測位計算及びＲａｔｉｏテストのチェックを行うだけで、従来のように閾値が固定だった場合には低精度測位解となるものを、閾値を適切に変更して再計算を行うことにより高精度測位解とすることができ、高精度測位解の利用率を上げることができる。
【００５０】
表１及び図４に示すように、発明者等はこの発明による衛星の選択方法を用いて都市部における利用率の実験を行った。表１及び図４は、都市部の既知点において１日の定点観測を行った際の（ａ）この発明による衛星の選択方法を用いてＲＴＫ測位を行った結果、（ｂ）ＧＰＳ衛星及びＧＬＯＮＡＳＳ衛星を利用した従来の複合ＲＴＫ測位によりＲＴＫ測位を行った結果、及び（ｃ）ＧＰＳ衛星のみを利用した従来のＲＴＫ−ＧＰＳ測位によりＲＴＫ測位を行った結果を示している。
【００５１】
表１は、全観測時間８６４００秒（１日）に対して高精度測位解、即ち、ＦＩＸ解が得られた時間、及びこのＦＩＸ解が得られた時間から算出されるＦＩＸ解の利用率を示している。
【００５２】
【表１】
【００５３】
図４は、従来の方法に対してこの発明による衛星の選択方法による効果が顕著に表れている時間帯である２６０００秒〜３１０００秒間におけるＲＴＫ測位の結果を示している。図４において、横軸は時間（秒）であり、図中の黒点は高精度測位解、即ち、ＦＩＸ解の測位結果を示し、縦軸はこのＦＩＸ解の東西方向（Ｅａｓｔ−Ｗｅｓｔ）の測位誤差を示している。図４の縦軸の原点０は測位誤差のない真値である。
【００５４】
表１に示すように、この発明による衛星の選択方法（ａ）における１日に高精度位置を利用出来る合計時間（利用率）は、合計９．６時間（４０％）まで向上した。この利用率の値（９．６時間）を実施に先立って行った従来の方法による利用率の調査結果と比較した場合、ＧＰＳ衛星及びＧＬＯＮＡＳＳ衛星を利用した複合ＲＴＫ測位（ｂ）による結果（８．２時間）より１．４時間増加し、ＧＰＳ衛星のみを利用したＲＴＫ−ＧＰＳ測位（ｃ）による結果（２．２時間）より４倍以上に増加した。
【００５５】
また、図４に示すように、この発明による衛星の選択方法（ａ）は、従来の手法である（ｂ）（ｃ）と比較すると、図４中の黒点、即ち、ＦＩＸ解の測位結果を示す測位点が増加している。従って、この発明による衛星の選択方法（ａ）を用いてＲＴＫ測位を行うことにより利用率が増加することは、図４に示す結果からも明らかである。
【００５６】
さらに、この発明による衛星の選択方法では、一般的なＧＰＳ測位において処理に時間のかかる測位計算及びＲａｔｉｏテストのチェックは最大で２回ずつ行うだけでよいので、ＲＴＫ測位におけるリアルタイムの使用に耐えることができる。
【実施例２】
【００５７】
この発明の第２の実施例を図２〜図３に基づいて詳細に説明する。図２は、この発明の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法を説明するためのフローチャートで、図３は、この発明の第２の実施例を示すもので、この発明による衛星の選択方法において、信号強度マスクの閾値を可変にした場合の原理を説明するための模式図である。
【００５８】
この発明の第２の実施例は、この発明による衛星の選択方法において、仰角マスクの閾値を可変にした第１の実施例に対して、信号強度マスクの閾値を可変にした場合の実施例である。なお、第１の実施例と同じ部分については、同一名称、同一番号を用い、その説明を省略する。
【００５９】
図３において、衛星３ｃは、衛星３の中で測位のために信号強度マスクの閾値の初期値により選択される衛星であり、衛星３ｄは、衛星３の中で信号強度マスクの閾値の初期値とは異なる他の閾値により新たに選択される衛星である。
【００６０】
この信号強度マスクは、信号強度の閾値を設けることによりマルチパス誤差の大きい信号強度の低い衛星からの信号を受信しないようにするために設定するパラメータであり、ＧＰＳ受信機２の置かれた環境により適宜設定する。
【００６１】
次に、作用動作について、図２〜図３に基づいて説明する。
まず、ＧＰＳ受信機２の環境を都市部とした場合について、ＧＰＳ受信機２の初期設定手段により、ＧＰＳ受信機２の各種パラメータの初期値の設定を行う。ＧＰＳ受信機２のパラメータの中で信号強度マスクの閾値については、初期値とは異なる他の閾値、即ち、第１のマスク閾値をＧＰＳ受信機２の第１のマスク閾値設定手段により設定する。
【００６２】
この実施例２では、信号強度マスクの閾値について、初期値及びこの初期値とは異なる他の閾値の２つの閾値の設定を行うが、この２つの閾値の中で、信号強度が高い方の閾値、即ち、高い閾値を初期値として設定し、信号強度が低い方の閾値、即ち、低い閾値を第１のマスク閾値として設定している。当然ながら、これとは逆に、信号強度の低い閾値を初期値として設定し、信号強度の高い閾値を第１のマスク閾値として設定しても良い。
【００６３】
この実施例２では、信号強度マスクの初期値、即ち、信号強度マスクの高い閾値は「３０ｄＢ−Ｈｚ」、第１のマスク閾値、即ち、信号強度マスクの低い閾値は「１０ｄＢ−Ｈｚ」に設定している。また、実施例１と同様に、Ｒａｔｉｏテストの閾値を「３」に設定する。
【００６４】
ＧＰＳ受信機２の各種パラメータの設定が終了した後、通常のＲＴＫ測位と同様に衛星３からの信号（観測データ）をＧＰＳ受信機２により受信する（ステップ１１）。この受信した観測データについて、最初に設定した信号強度マスクの初期値により、衛星３の中でも信号強度マスクの初期値よりも信号強度が高い衛星３ｃからの信号のみを選択する（ステップ１２）。
【００６５】
選択された衛星３ｃからの信号に基づいて、ＧＰＳ受信機２のＲＴＫ測位計算部において第１のＲＴＫ測位計算、即ち、１回目のＲＴＫ測位計算を行う（ステップ１３）。
【００６６】
次に、１回目のＲＴＫ測位計算によって算出された測位解について第１の品質チェック、即ち、１回目の品質チェックをＧＰＳ受信機２の品質チェック手段により行う（ステップ１４）。この品質チェックは、Ｒａｔｉｏテストにより行う。
【００６７】
第１の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３以上の場合には、その測位解を高精度測位解とし（ステップ１５）、この高精度測位解によりユーザの高精度位置が得られる。
【００６８】
一方、第１の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３未満の場合には、その測位解は低精度測位解であるから、ＧＰＳ受信機２のマスク閾値変更手段により信号強度マスクを初期値からこの初期値とは異なる他の閾値、即ち、第１のマスク閾値へ変更する（ステップ１６）。
【００６９】
信号強度マスクを初期値から第１のマスク閾値へ変更することにより、信号強度マスクの初期値によって選択される衛星３ｃに加えて、信号強度マスクの第１のマスク閾値によって新たに選択される衛星３ｄがさらに選択される。選択された衛星３ｃ及び新たに選択された衛星３ｄからの信号に基づいて、ＧＰＳ受信機２のＲＴＫ測位計算部において第２のＲＴＫ測位計算、即ち、２回目のＲＴＫ測位計算を行う（ステップ１７）。
【００７０】
この第２のＲＴＫ測位計算により、再計算された測位解について第２の品質チェック、即ち、２回目の品質チェックをＧＰＳ受信機２の品質チェック手段により行う（ステップ１８）。この第２の品質チェックにおいても、Ｒａｔｉｏテストの解が３未満の場合には、再計算された測位解も低精度測位解（ステップ１９）であるから、最終的にユーザは低精度測位解しか得られない。
【００７１】
一方、第２の品質チェックにおいて、Ｒａｔｉｏテストの解が３以上の場合には、再計算された測位解を高精度測位解とし（ステップ１５）、この高精度測位解によりユーザの高精度位置が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
この発明によるＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法は、移動体の高精度な自動制御が求められている無人航空機（UVA: Unmanned Aerial Vehicles）や高度道路交通システム（ITS: Intelligent Transport Systems）の分野において、移動体制御に利用することが出来る。又、ＥＵ地域の衛星測位システムであるＧａｌｉｌｅｏ、中国の北斗、インドのＧＡＧＡＮ等との複合ＲＴＫ測位にも適用可能である。
【００７３】
また、都市部の移動体では、通信ネットワークのロバスト性を向上させるために、ＲＴＫ測位における速度情報が用いられるが、これに適用することにより、高精度の位置の利用率を向上させることが出来る。
【符号の説明】
【００７４】
１ 衛星の選択装置
２ ＧＰＳ受信機
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） 衛星
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星の仰角により衛星を選択する仰角マスク及び／又は衛星の信号強度により衛星を選択する信号強度マスクを介してＲＴＫ測位計算に利用する衛星を選択する方法において、
前記仰角マスクのマスク閾値及び／又は前記信号強度マスクのマスク閾値を初期設定し、
前記仰角マスク又は前記信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定し、
前記初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号に基づいて、第１のＲＴＫ測位計算を行い、
この第１のＲＴＫ測位計算における測位解について第１の品質チェックを行い、
この第１の品質チェックによる判定結果が良い場合には、前記第１のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とし、
前記第１の品質チェックによる判定結果が悪い場合には、前記仰角マスク又は前記信号強度マスクの中で前記第１のマスク閾値を設定した方のマスク閾値を前記第１のマスク閾値に変更し、
この変更した前記第１のマスク閾値を介して新たに選択した衛星からの信号に基づいて、第２のＲＴＫ測位計算を行い、
この第２のＲＴＫ測位計算における測位解について第２の品質チェックを行い、
この第２の品質チェックによる判定結果が良い場合には、前記第２のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とすること
を特徴とするＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法。
【請求項２】
前記第１の品質チェック及び前記第２の品質チェックは、Ｒａｔｉｏテストにより行うこと
を特徴とする請求項１に記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法。
【請求項３】
利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択可能とすること
を特徴とする請求項１〜請求項２のいずれかに記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法。
【請求項４】
利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓ（北斗）、ＧＡＧＡＮ、準天頂衛星からの信号を自動的に選択可能とすること
を特徴とする請求項１〜請求項２のいずれかに記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法。
【請求項５】
衛星の仰角により衛星を選択する仰角マスク及び／又は衛星の信号強度により衛星を選択する信号強度マスクを介してＲＴＫ測位計算に利用する衛星を選択する装置において、
前記仰角マスク及び／又は前記信号強度マスクのマスク閾値を初期設定する手段と、
前記仰角マスク又は前記信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定する手段と、
前記初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号（観測データ）に基づいて、測位解を求めるＲＴＫ測位計算部と、
前記測位解の品質チェック手段と、
前記品質チェック手段による判定結果が悪い場合には、前記仰角マスク又は前記信号強度マスクの中で前記第１のマスク閾値を設定した方のマスク閾値を前記第１のマスク閾値に変更する手段と、
を有することを特徴とするＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択装置。
【請求項６】
前記測位解の品質チェック手段は、Ｒａｔｉｏテストの演算手段を有すること
を特徴とする請求項５に記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択装置。
【請求項７】
利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択する手段を有すること、
を特徴とする請求項５〜請求項６の何れかに記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択装置。
【請求項８】
利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓ（北斗）、ＧＡＧＡＮ、準天頂衛星からの信号を自動的に選択する手段を有すること
を特徴とする請求項５〜請求項６の何れかに記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択装置。
【請求項１】
衛星の仰角により衛星を選択する仰角マスク及び／又は衛星の信号強度により衛星を選択する信号強度マスクを介してＲＴＫ測位計算に利用する衛星を選択する方法において、
前記仰角マスクのマスク閾値及び／又は前記信号強度マスクのマスク閾値を初期設定し、
前記仰角マスク又は前記信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定し、
前記初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号に基づいて、第１のＲＴＫ測位計算を行い、
この第１のＲＴＫ測位計算における測位解について第１の品質チェックを行い、
この第１の品質チェックによる判定結果が良い場合には、前記第１のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とし、
前記第１の品質チェックによる判定結果が悪い場合には、前記仰角マスク又は前記信号強度マスクの中で前記第１のマスク閾値を設定した方のマスク閾値を前記第１のマスク閾値に変更し、
この変更した前記第１のマスク閾値を介して新たに選択した衛星からの信号に基づいて、第２のＲＴＫ測位計算を行い、
この第２のＲＴＫ測位計算における測位解について第２の品質チェックを行い、
この第２の品質チェックによる判定結果が良い場合には、前記第２のＲＴＫ測位計算における測位解を高精度測位解とすること
を特徴とするＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法。
【請求項２】
前記第１の品質チェック及び前記第２の品質チェックは、Ｒａｔｉｏテストにより行うこと
を特徴とする請求項１に記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法。
【請求項３】
利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択可能とすること
を特徴とする請求項１〜請求項２のいずれかに記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法。
【請求項４】
利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓ（北斗）、ＧＡＧＡＮ、準天頂衛星からの信号を自動的に選択可能とすること
を特徴とする請求項１〜請求項２のいずれかに記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択方法。
【請求項５】
衛星の仰角により衛星を選択する仰角マスク及び／又は衛星の信号強度により衛星を選択する信号強度マスクを介してＲＴＫ測位計算に利用する衛星を選択する装置において、
前記仰角マスク及び／又は前記信号強度マスクのマスク閾値を初期設定する手段と、
前記仰角マスク又は前記信号強度マスクの何れか一方のマスク閾値について初期設定したマスク閾値とは異なる第１のマスク閾値を設定する手段と、
前記初期設定したマスク閾値を介して選択した衛星からの信号（観測データ）に基づいて、測位解を求めるＲＴＫ測位計算部と、
前記測位解の品質チェック手段と、
前記品質チェック手段による判定結果が悪い場合には、前記仰角マスク又は前記信号強度マスクの中で前記第１のマスク閾値を設定した方のマスク閾値を前記第１のマスク閾値に変更する手段と、
を有することを特徴とするＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択装置。
【請求項６】
前記測位解の品質チェック手段は、Ｒａｔｉｏテストの演算手段を有すること
を特徴とする請求項５に記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択装置。
【請求項７】
利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧＬＯＮＡＳＳからの信号を自動的に選択する手段を有すること、
を特徴とする請求項５〜請求項６の何れかに記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択装置。
【請求項８】
利用可能な衛星信号として、ＧＰＳに加えてＧａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓ（北斗）、ＧＡＧＡＮ、準天頂衛星からの信号を自動的に選択する手段を有すること
を特徴とする請求項５〜請求項６の何れかに記載のＲＴＫ測位計算に利用する衛星の選択装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−８３４８０（Ｐ２０１３−８３４８０Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２０５４（Ｐ２０１１−２２２０５４）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【特許番号】特許第５０１３３８５号（Ｐ５０１３３８５）
【特許公報発行日】平成２４年８月２９日（２０１２．８．２９）
【出願人】（５０１１５２３５２）独立行政法人電子航法研究所 (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【特許番号】特許第５０１３３８５号（Ｐ５０１３３８５）
【特許公報発行日】平成２４年８月２９日（２０１２．８．２９）
【出願人】（５０１１５２３５２）独立行政法人電子航法研究所 (44)
【Ｆターム（参考）】
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