JP2003098245A - Satellite navigation positioning device and satellite positioning calculation method - Google Patents
Satellite navigation positioning device and satellite positioning calculation methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マルチパスによる影響を受けず小型化した信
号処理機能を有し、短時間で整数値バイアスが確定でき
る衛星航法測位装置及び衛星測位演算方法を提供する。
【解決手段】 RDOP演算205は、管理表に4個以上の衛
星が有る場合にRDOPによって衛星の配置を評価し、4個
以下であればRDOPを無効な値とする。バイアス判定207
は、整数値バイアスが確定している衛星だけで評価した
RDOPが30以下である場合に相対位置演算208に分岐し、
それ以外の場合はΓマトリクス演算210に分岐する。演
算210は、所定の式によってΓマトリクスを計算する。
Ωマトリクス演算211では管理表に記載される衛星と対
応した配列数のΩマトリクスを計算する。N・σN演算21
2は、整数値バイアスと分散σNをそれぞれ計算する。N
精度判定213では、分散σNが0.25より小さくて、各整数
値バイアスが分散の範囲内に整数値を含んでいる場合に
整数値バイアスが確定したと判断する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a satellite navigation positioning device and a satellite positioning calculation method having a miniaturized signal processing function without being affected by multipath and capable of determining an integer value bias in a short time. SOLUTION: An RDOP operation 205 evaluates the arrangement of satellites by RDOP when there are four or more satellites in a management table, and sets the RDOP to an invalid value if the number is four or less. Bias judgment 207
Was evaluated only on satellites with a fixed integer bias
If RDOP is 30 or less, branch to relative position operation 208,
Otherwise, the process branches to the matrix operation 210. The operation 210 calculates a Γ matrix by a predetermined formula.
The Ω matrix operation 211 calculates an Ω matrix of the number of arrays corresponding to the satellites described in the management table. N ・ σ N operation 21
2 calculates the integer bias and the variance σ N , respectively. N
In the accuracy judgment 213, when the variance σ N is smaller than 0.25 and each integer value bias includes an integer value within the range of the variance, it is determined that the integer value bias is determined.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、米国が運用してい
るGPS衛星や、ロシア共和国が運用しているGLON
ASS衛星などの測位衛星信号を基準局と測位局で同時
に受信し、その受信信号の搬送波位相を比較して基準局
に対する測位局の相対位置を求める衛星測位演算方法に
関する。特に、基準局と測位局で観測する搬送波の位相
差において、搬送波周期の整数倍に相当する整数値バイ
アスが未確定である段階で、整数値バイアスを素早く求
めるようにしたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a GPS satellite operated by the United States and a GLON operated by the Russian Republic.
The present invention relates to a satellite positioning calculation method in which positioning satellite signals such as ASS satellites are simultaneously received by a reference station and a positioning station, and carrier phases of the received signals are compared to obtain a relative position of the positioning station with respect to the reference station. Particularly, in the phase difference between the carrier waves observed by the reference station and the positioning station, the integer value bias corresponding to an integer multiple of the carrier wave period is undetermined, and the integer value bias is quickly obtained.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、GPS測量は国土地理院技術資料
A・1-No.228に示されるように、測量の分野で広く利用
されている。搬送波位相によるGPS測量では、基準側
と測位側にそれぞれGPS受信機を設ける。両者の受信
機は、複数の衛星各々の搬送波と、受信機が持っている
基準信号を比較することにより、受信機の基準信号に対
する衛星信号の搬送波位相を同時観測する。この搬送波
位相の測定値は時間に対して連続的に累積した値を出力
し、1サイクルを超える分を含んでいる。2. Description of the Related Art In recent years, GPS surveys have been conducted by GSI
As shown in A-1-No.228, it is widely used in the field of surveying. In the GPS survey using the carrier wave phase, GPS receivers are provided on the reference side and the positioning side, respectively. Both receivers simultaneously observe the carrier wave phase of the satellite signal with respect to the reference signal of the receiver by comparing the carrier wave of each of the plurality of satellites with the reference signal of the receiver. The measured value of the carrier wave phase outputs a value that is continuously accumulated with respect to time, and includes a value exceeding one cycle.
【0003】更に、両者で求めた位相を相互に比較する
ことにより、基準側のアンテナに対する測位側のアンテ
ナの相対位置を数cmの精度で求める。米国のGPS衛星
はL1とL2の信号が送信され、搬送波の波長λ1とλ2はそ
れぞれ約19cmと約24cmである。なお、観測した基準局に
対する測位局の搬送波位相差は“整数値バイアス”と呼
ばれるλ1、λ2の整数倍だけの不確定な部分を含んでい
る。両者の受信機が衛星信号の搬送波を連続して追尾し
ている間は、この整数値バイアスが変化しないので、連
続した搬送波位相の観測結果からこの整数値バイアスを
導き出す。Further, the relative positions of the positioning side antenna with respect to the reference side antenna are obtained with an accuracy of several cm by comparing the phases obtained by the two with each other. US GPS satellites transmit L1 and L2 signals, and carrier wavelengths λ1 and λ2 are about 19 cm and about 24 cm, respectively. The carrier phase difference of the positioning station with respect to the observed reference station includes an uncertain portion called "integer value bias" that is an integral multiple of λ1 and λ2. Since the integer value bias does not change while both receivers continuously track the carrier wave of the satellite signal, the integer value bias is derived from the observation result of the continuous carrier wave phase.
【0004】しかし、これには複雑な処理が必要であ
り、様々な技術が開発されている。通常、基準側アンテ
ナは地上に固定されている。測位側のアンテナが移動し
なければ比較的容易に整数値バイアスを求めることがで
きるが、測位側のアンテナが移動している場合は非常に
困難である。この測位側が移動している状態で整数値バ
イアスを求める技術を特に“OTF(On The Fly)”と呼ん
でいる。However, this requires complicated processing, and various techniques have been developed. Normally, the reference antenna is fixed on the ground. If the antenna on the positioning side does not move, the integer bias can be obtained relatively easily, but it is very difficult if the antenna on the positioning side moves. The technology that obtains an integer bias while the positioning side is moving is called “OTF (On The Fly)”.
【0005】従来の、OTF整数値バイアス確定の技術と
してPatrick Y. C. Hwang," Kinematic GPS for Differ
ential Positioning: Resolving Integer Ambiguities
on the Fly", Navigation, Vol.38, No.1, Spring 1991
に示されているカルマンフィルタを用いる技術が知られ
ている。これによると、測位側のアンテナ位置と整数値
バイアスを変数とし、基準側に対する測位側の搬送波位
相差を入力して、観測を重ねる毎に前記変数を更新する
追尾フィルタを構成する。この追尾フィルタの応答特性
は、入力した搬送波位相差の性質から逐次求めていくも
ので、定常状態では測定環境に応じて最適化された応答
特性になっている点で優れている。As a conventional technique for determining the OTF integer value bias, Patrick YC Hwang, "Kinematic GPS for Differ
ential Positioning: Resolving Integer Ambiguities
on the Fly ", Navigation, Vol.38, No.1, Spring 1991
A technique using the Kalman filter shown in FIG. According to this, the position of the antenna on the positioning side and the integer value bias are used as variables, and the carrier phase difference on the positioning side with respect to the reference side is input to configure a tracking filter that updates the variable each time observation is repeated. The response characteristic of this tracking filter is sequentially obtained from the property of the input carrier phase difference, and is excellent in that it is a response characteristic optimized according to the measurement environment in the steady state.
【0006】また別の従来の、OTF整数値バイアス確定
の技術としてHasanuddin Z. Abidin," On the Construc
tion of the Ambiguity Searching Space for On-the-F
ly Ambiguity Resolution", Navigation, Vol.40, No.
3, Fall 1993に示されている整数値バイアスの候補を評
価し選別する技術が知られている。これによると、最初
にGPS衛星が送信するC/AコードまたはP(Y)コードを
利用して、基準側と測位側の間の相対位置を測定する。
コードを利用して得られる相対位置の精度は数mから数
十cm程度である。そして、この予測される範囲内に収ま
る整数値バイアスの組合せ全ての中に、ただ一組の正し
い組合せが含まれているとする。基準側に対する測位側
の相対位置を決めるには少なくとも4個の衛星が必要で
ある。観測できる衛星数に冗長が有る場合は、整数値バ
イアスの組合せで決まる基準側に対する測位側の相対位
置が全ての衛星で矛盾なく一致するという条件で評価
し、適切でない整数値バイアスの組合せを順次排除す
る。そして、同様の評価を観測毎に繰り返し、適切でな
い組合せを全て排除して、一組の正しい組合せに到達す
る。この技術は、整数値バイアスの組合せに対する評価
が適切であれば、短い期間の観測結果で整数値バイアス
が確定できる点で優れている。Another conventional technique for determining the OTF integer bias is Hasanuddin Z. Abidin, "On the Construc.
tion of the Ambiguity Searching Space for On-the-F
ly Ambiguity Resolution ", Navigation, Vol.40, No.
There is known a technique for evaluating and selecting candidates for an integer bias shown in 3, Fall 1993. According to this, first, the relative position between the reference side and the positioning side is measured using the C / A code or P (Y) code transmitted by the GPS satellite.
The accuracy of the relative position obtained using the code is several meters to several tens of centimeters. Then, it is assumed that only one correct combination is included in all the combinations of the integer biases that fall within the predicted range. At least four satellites are required to determine the relative position of the positioning side with respect to the reference side. If the number of observable satellites is redundant, the relative position on the positioning side with respect to the reference side, which is determined by the combination of integer value biases, should be evaluated consistently on all satellites without any contradiction. Exclude. Then, the same evaluation is repeated for each observation, and all inappropriate combinations are eliminated to arrive at a set of correct combinations. This technique is excellent in that the integer bias can be determined by the observation result in a short period if the evaluation of the combination of the integer biases is appropriate.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のカルマンフィルタを用いる技術では、定常状態に到
達するまでに時間がかかる上に、測位側の移動特性が変
化した場合の応答が悪いため、使用目的に合わせて特化
したフィルタが必要で汎用性に欠けるという問題を有し
ていた。However, in the technique using the conventional Kalman filter, it takes a long time to reach a steady state, and the response when the movement characteristic on the positioning side changes is poor. There is a problem that it lacks versatility because it requires a specialized filter according to.
【0008】また、上記従来の整数値バイアスの候補を
評価し選別する技術では、整数値バイアスの組合せにお
ける候補が非常に多くなるため、組合せに対する評価の
処理が膨大になるので、搬送波位相差を短い間隔で測定
し、これを実時間で処理するためには、演算部分に処理
能力の高いプロセッサが必要である上、消費電力が多い
という問題を有していた。特に、マルチパスによる搬送
波位相の揺らぎが有る状況では、一組の正しい組合せに
到達するのが困難になるといった問題を有していた。Further, in the above-mentioned conventional technique for evaluating and selecting candidates for integer value bias, the number of candidates for combinations of integer value bias is very large, and the number of evaluation processes for the combination becomes enormous. In order to measure at short intervals and process this in real time, a processor with a high processing capacity is required in the arithmetic part, and there is a problem that power consumption is large. In particular, in a situation where there is fluctuation in carrier phase due to multipath, there is a problem that it is difficult to reach one correct combination.
【0009】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、整数値バイアスの候補を評価し選別する技術と同等
の短い観測期間で整数値バイアスが確定でき、整数値バ
イアスの確定に関してマルチパスによる影響を受けにく
い特性に加え、演算部分に高い処理能力のプロセッサを
必要とせず、少ない電力消費で小型化した信号処理機能
であっても、短時間で整数値バイアスが確定できる衛星
航法測位装置及び衛星測位演算方法を提供することを目
的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problem. The integer value bias can be determined in a short observation period equivalent to the technique of evaluating and selecting candidates for the integer value bias. In addition to the characteristics that are not easily affected by the above, a satellite navigation positioning device that does not require a processor with high processing power in the calculation part and can determine the integer value bias in a short time even with a signal processing function that is downsized with low power consumption And a satellite positioning calculation method.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明の衛星測位演算方法は、観測タイミング毎に未
知の整数値バイアスを含んだ搬送波の二重位相差と衛星
の位置と基準側および測位側の位置との関係式を求め、
各々の観測タイミングで得た前記関係式の範囲で、最小
二乗法により測位側の位置を決定する条件を求め、求め
た前記条件を搬送波位相に関する前記関係式に代入する
ことにより測位側位置に相当する変数を消去した条件式
を求め、観測タイミング毎に、それ以前を含めた複数の
観測タイミングについて求めた前記変数を消去した前記
条件式について、互いに小さな偏差で成立する条件で前
記二重位相差の整数値バイアスを求めるようにすること
で、全ての有効な観測結果を無駄なく利用して、短い時
間で整数値バイアスが確定できるようにすると共に、従
来の整数値バイアスの候補を評価し選別する方法のよう
な、多数の整数値バイアスの組合せを評価するための、
大容量の記憶装置や高い演算能力を有する演算装置を不
要にするものである。In order to solve the above-mentioned problems, the satellite positioning calculation method of the present invention uses a carrier phase double phase difference including an unknown integer bias at each observation timing, a satellite position and a reference side. And the relational expression with the position of the positioning side,
Corresponding to the position on the positioning side by substituting the condition for determining the position on the positioning side by the least-squares method in the range of the relational expression obtained at each observation timing and substituting the obtained condition into the relational expression on the carrier phase. The conditional expression in which the variable is deleted is obtained, and for each of the observation timings, the double phase difference is satisfied under the condition that the deviations are satisfied, with respect to the conditional expression that is obtained for a plurality of observation timings including before. By obtaining the integer value bias of, all valid observation results can be used without waste, and the integer value bias can be determined in a short time, and the conventional integer value bias candidates can be evaluated and selected. To evaluate a large number of integer bias combinations, such as
This eliminates the need for a large-capacity storage device or a computing device having high computing power.
【0011】また本発明の衛星測位演算方法は、各々の
観測タイミングで得た前記関係式の範囲で、最小二乗法
により測位側の位置を決定する条件を求め、位置を決定
する前記条件によって衛星の配置できまる精度を評価す
る条件を定めて、前記条件を満たさない配置と判定した
観測タイミングにおいては、測位側位置に相当する変数
を消去した条件式を、複数の観測タイミングについて求
めた前記変数を消去した前記条件式の組合せに加えない
ようにすることで、整数値バイアスを確定するのに弊害
をもたらす可能性を持つ、衛星の配置が悪い状態の観測
結果を的確に排除することにより、整数値バイアスの精
度を遅滞無く高められるようにするものである。In the satellite positioning calculation method of the present invention, the condition for determining the position on the positioning side is determined by the method of least squares within the range of the relational expression obtained at each observation timing, and the satellite is determined by the condition for determining the position. In the observation timing that determines the condition for evaluating the accuracy that can be placed, and at the observation timing that is determined to be an arrangement that does not satisfy the condition, a conditional expression in which the variable corresponding to the position on the positioning side is deleted is obtained for the plurality of observation timings. By not adding to the combination of the conditional expressions that eliminates, there is a possibility that it may have a negative effect on establishing the integer value bias, by accurately eliminating the observation results of poor satellite placement, The accuracy of the integer value bias can be improved without delay.
【0012】また本発明の衛星測位演算方法は、整数値
バイアスを求めるための連立方程式を解く際に、前の観
測タイミングで得た整数値バイアスを初期値として、連
立方程式の解法に反復法を用いて漸近的に整数値バイア
スを求め、ここで求めた整数値バイアスを更に次回の整
数値バイアスを求める演算で初期値として利用すること
で、演算の量を少なくすると共に、未知数である整数値
バイアスの数が多い場合でも演算量の増加を抑えられる
ようにしたものである。In the satellite positioning calculation method of the present invention, when solving the simultaneous equations for obtaining the integer bias, the integer bias obtained at the previous observation timing is used as an initial value, and the iterative method is used to solve the simultaneous equations. By using the asymptotically calculated integer bias, and using the integer bias calculated here as the initial value in the next calculation of the integer bias, the amount of calculation is reduced and the integer value that is an unknown Even if the number of biases is large, the increase in the amount of calculation can be suppressed.
【0013】以上により、処理能力が低い演算装置であ
っても、実時間で搬送波位相による高精度な測位が可能
となる上に、短い時間で整数値バイアスを確定できる、
優れた衛星信号の搬送波位相による測位演算方法を実現
すると共に、安価で小型省電力ながらセンチメートルレ
ベルの精度を持った衛星航法受信機や、ネットワークに
接続された多数の測位局についての、衛星信号の搬送波
位相による測位演算を低い処理能力で処理できる中央装
置が実現できる。As described above, even an arithmetic unit having a low processing capacity can perform highly accurate positioning by a carrier phase in real time, and can determine an integer value bias in a short time.
It realizes an excellent positioning calculation method based on the carrier phase of a satellite signal, and is a satellite signal for a satellite navigation receiver that is inexpensive, compact, and has low power consumption, and has centimeter-level accuracy, and many positioning stations connected to the network. It is possible to realize a central device capable of processing the positioning calculation based on the carrier wave phase with low processing capacity.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、衛星信号を受信するアンテナと、前記アンテナで受
信した前記衛星信号の搬送波位相を測定する搬送波位相
測定部と、所定の基準点で測定された第1の搬送波位相
情報と前記搬送波位相測定部で測定した第2の搬送波位
相情報とから移動体の位置を求める演算部とを備え、前
記演算部は所定のタイミング毎に前記第1の搬送波位相
情報と前記第2の搬送波位相情報との二重位相差と、前
記所定のタイミングにおける衛星の位置と、前記基準点
の位置と、前記移動体の位置との複数の関係式を求め、
前記複数の関係式より前記移動体の位置に相当する変数
を消去した条件式を求め、複数のタイミングにおける前
記条件式について互いに小さな偏差で成立するような前
記二重位相差の整数値バイアスを求めて前記移動体の位
置を決定するようにしたので、測位位置の移動による影
響が無いために汎用性が高くなる上に、従来の整数値バ
イアスの候補を評価し選別する方法に比べ、候補として
多数の整数値バイアスの組合せを想定した、大容量の記
憶装置や高い演算能力を有する演算装置を必要とせず、
マルチパスの影響も受けにくいという作用を有する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention is an antenna for receiving a satellite signal, a carrier phase measuring unit for measuring a carrier phase of the satellite signal received by the antenna, and a predetermined reference. A calculation unit that obtains the position of the moving body from the first carrier phase information measured at the point and the second carrier phase information measured by the carrier phase measurement unit, and the calculation unit performs the calculation at each predetermined timing. A plurality of relational expressions of the double phase difference between the first carrier phase information and the second carrier phase information, the position of the satellite at the predetermined timing, the position of the reference point, and the position of the moving body. Seeking
A conditional expression in which a variable corresponding to the position of the moving body is deleted from the plurality of relational expressions is obtained, and an integer value bias of the double phase difference is obtained such that the conditional expressions at a plurality of timings are satisfied with a small deviation from each other. Since the position of the moving body is determined by the above, the versatility is improved because there is no influence by the movement of the positioning position, and in comparison with the conventional method of evaluating and selecting the integer bias candidate, It does not require a large-capacity storage device or an arithmetic unit with high arithmetic capacity, assuming a combination of many integer-value biases,
It has the effect of being less susceptible to the effects of multipath.
【0015】また、請求項2に記載の発明は、基準側と
測位側のそれぞれに受信機を設置し、同じタイミングで
両者において衛星信号の搬送波位相を測定し、複数のタ
イミングについて基準側と測位側の両者で同時に観測し
た搬送波位相を使って、基準側の位置に対する測位側の
相対的な位置を求める衛星測位演算方法において、観測
タイミング毎に未知の整数値バイアスを含んだ搬送波の
二重位相差と衛星の位置と基準側および測位側の位置と
の関係式を求め、各々の観測タイミングで得た前記関係
式の範囲で、最小二乗法により測位側の位置を決定する
条件を求め、求めた前記条件を搬送波位相に関する前記
関係式に代入することにより測位側位置に相当する変数
を消去した条件式を求め、観測タイミング毎に、それ以
前を含めた複数の観測タイミングについて求めた前記変
数を消去した前記条件式について、互いに小さな偏差で
成立する条件で前記二重位相差の整数値バイアスを求め
るようにしたものであり、複数の観測タイミングで同様
に求めた条件式を独立の式として、最小二乗法で整数値
バイアスを演算するので、全ての有効な観測結果を無駄
なく利用することになり、短い時間で整数値バイアスが
確定できるのに加え、測位側位置に相当する変数を消去
するので、測位位置の移動による影響が無いために汎用
性が高くなる上に、従来の整数値バイアスの候補を評価
し選別する方法に比べ、最小二乗法で整数値バイアスを
演算により総合的に求めるので、候補として多数の整数
値バイアスの組合せを想定した、大容量の記憶装置や高
い演算能力を有する演算装置を必要とせず、マルチパス
の影響も受けにくいという作用を有する。According to the second aspect of the present invention, receivers are installed on the reference side and the positioning side respectively, the carrier wave phase of the satellite signal is measured at the same timing on both sides, and the positioning is performed on the reference side for a plurality of timings. In the satellite positioning calculation method that finds the relative position of the positioning side with respect to the position of the reference side by using the carrier phase observed simultaneously on both sides, the carrier double position including an unknown integer bias at each observation timing. Obtain the relational expression between the phase difference, the position of the satellite and the position of the reference side and the position of the positioning side, and in the range of the relational expression obtained at each observation timing, find the condition for determining the position of the positioning side by the least squares method, and obtain it. By substituting the above condition into the relational expression regarding the carrier wave phase, a conditional expression in which the variable corresponding to the position on the positioning side is deleted is obtained, and at each observation timing, a plurality of conditional expressions including before it are obtained. Regarding the conditional expression in which the variable obtained for the measurement timing is deleted, the integer value bias of the double phase difference is obtained under the condition that a small deviation is satisfied, and the same is obtained at a plurality of observation timings. Since the conditional expression is an independent expression and the integer value bias is calculated by the least squares method, all valid observation results are used without waste, and in addition to the integer value bias being determined in a short time, the positioning side Since the variable corresponding to the position is deleted, it is not affected by the movement of the positioning position, which makes it more versatile.In addition, compared to the conventional method of evaluating and selecting integer value bias candidates, the integer value is calculated by the least square method. Since the bias is calculated comprehensively by calculation, a large-capacity storage device and a calculation device with high calculation capability are required, assuming a combination of many integer-valued biases as candidates. Without, it has the effect of also less susceptible to the influence of the multi-path.
【0016】また、請求項3に記載の発明は、請求項2
に記載の衛星測位演算方法に対して、求めた整数値バイ
アスの分散を評価し、この求めた整数値バイアスを中心
として、前記整数値バイアスの分散で定める所定の範囲
に、唯一の整数が含まれるという条件で、整数値バイア
スが確定できたか否かを判定する方法を加えているの
で、求めた整数値バイアスを的確なタイミングに素早く
確定でき、より素早く精度の良い相対位置を求めること
ができるという作用を有する。The invention described in claim 3 is the same as that of claim 2
With respect to the satellite positioning calculation method described in (3), the variance of the obtained integer value bias is evaluated, and the predetermined range determined by the variance of the integer value bias is centered on the obtained integer value bias, and a unique integer is included. On the condition that the integer value bias has been determined, a method has been added to determine whether the integer value bias has been determined, so the determined integer value bias can be determined quickly at an appropriate timing, and a more accurate relative position can be obtained more quickly. Has the effect of.
【0017】また、請求項4に記載の発明は、請求項2
または請求項3に記載の衛星測位演算方法に対して、各
々の観測タイミングで得た前記関係式の範囲で、最小二
乗法により測位側の位置を決定する条件を求め、位置を
決定する前記条件によって衛星の配置できまる精度を評
価する条件を定めて、前記条件を満たさない配置の観測
タイミングにおいては、測位側位置に相当する変数を消
去した条件式を、複数の観測タイミングについて求めた
前記変数を消去した前記条件式の組合せに加えないよう
にするので、整数値バイアスを確定するのに弊害をもた
らす可能性を持った、衛星の配置が悪い状態の観測結果
を的確に排除でき、整数値バイアスの精度を遅滞無く高
めることができるという作用を有する。The invention described in claim 4 is the same as that of claim 2
Alternatively, in the satellite positioning calculation method according to claim 3, the condition for determining the position on the positioning side by the least-squares method is obtained within the range of the relational expression obtained at each observation timing, and the condition for determining the position is obtained. By defining the conditions to evaluate the accuracy of satellite placement by the observation timing of the placement that does not meet the above conditions, the conditional expression that eliminates the variable corresponding to the position of the positioning side, the variable obtained for multiple observation timing Since it is not added to the combination of the conditional expressions that have been deleted, it is possible to accurately exclude the observation result of the bad satellite arrangement, which may have a negative effect on establishing the integer bias, It has the effect that the accuracy of the bias can be increased without delay.
【0018】また、請求項5に記載の発明は、請求項2
から請求項4までのいずれかに記載の衛星測位演算方法
に対して、前記整数値バイアスを求めるための条件とし
てΩマトリクス条件式及びζベクトル条件式を定義し、
定義した前記Ωマトリクス条件式(22)及び前記ζベク
トル条件式(23)の各要素を保持する記憶機能を設け、
観測タイミング毎に測位側位置に相当する変数を消去し
た条件式を求め、求めた前記変数を消去した前記条件式
を、保持している前記Ωマトリクス条件及び前記ζベク
トル条件の各要素に対して累積加算し、累積加算した前
記Ωマトリクス条件及び前記ζベクトル条件によって整
数値バイアスを求めるようにしているので、観測タイミ
ング毎に整数値バイアスを更新する際の演算を少なくで
きるという作用を有する。The invention described in claim 5 is the same as claim 2
To the satellite positioning calculation method according to any one of claims 1 to 5, wherein an Ω matrix conditional expression and a ζ vector conditional expression are defined as conditions for obtaining the integer bias.
A storage function is provided for holding each element of the defined Ω matrix conditional expression (22) and ζ vector conditional expression (23),
For each element of the Ω matrix condition and the ζ vector condition that holds the conditional expression in which the variable corresponding to the position on the positioning side is deleted for each observation timing and the found variable is deleted Since the integral value bias is obtained based on the cumulative addition and the cumulative addition of the Ω matrix condition and the ζ vector condition, there is an effect that the calculation at the time of updating the integral value bias at each observation timing can be reduced.
【0019】また、請求項6に記載の発明は、請求項2
から請求項5までのいずれかに記載の衛星測位演算方法
に対して、前記整数値バイアスを求める際に連立方程式
を解く演算に代えて、前の観測タイミングで得た整数値
バイアスを初期値として、連立方程式の解法に反復法を
用いて漸近的に整数値バイアスを求め、新たに求めた整
数値バイアスを更に次回の整数値バイアスを求める演算
における初期値とするので、演算の量が少なくなる上
に、未知数であるの整数値バイアスの数が多い場合でも
演算量の増加が少なくてすむという作用を有する。The invention according to claim 6 is the same as claim 2
In the satellite positioning calculation method according to any one of claims 1 to 5, the integer value bias obtained at the previous observation timing is used as an initial value instead of the calculation for solving the simultaneous equations when obtaining the integer value bias. , The iterative method is used to solve the simultaneous equations, and the integer value bias is calculated asymptotically. The newly calculated integer value bias is used as the initial value for the calculation of the next integer value bias. In addition, even if the number of integer value biases, which is an unknown number, is large, there is an effect that the increase in the amount of calculation is small.
【0020】また、請求項7に記載の発明は、請求項6
に記載の衛星測位演算方法に対して、前記整数値バイア
スの初期値を、基準側に設置した受信機を基準として、
衛星信号のコード位相を使った差動測位で測位側の位置
を求め、求めた前記位置によって概略の整数値バイアス
を求め、求めた概略の整数値バイアスを初期値とするこ
とにより、最終解に近い初期値になるため、反復法で求
める整数値バイアスの収束を早めることができ、素早く
精度の良い整数値バイアスが求まるという作用を有す
る。The invention according to claim 7 provides the invention according to claim 6.
With respect to the satellite positioning calculation method according to, the initial value of the integer bias is based on the receiver installed on the reference side,
The position on the positioning side is obtained by the differential positioning using the code phase of the satellite signal, the approximate integer value bias is obtained from the obtained position, and the obtained approximate integer value bias is used as the initial value to obtain the final solution. Since the initial values are close to each other, the convergence of the integer value bias obtained by the iterative method can be accelerated, and an accurate integer value bias can be obtained quickly.
【0021】また、請求項8に記載の発明は、請求項2
から請求項7までのいずれかに記載の衛星測位演算方法
に対して、演算で求めた整数値バイアスについて、連続
した観測タイミングの内で、間隔を置いて標本化した観
測タイミングに求めた整数値バイアスを保存し、個々の
観測タイミングで求めた整数値バイアスと前記保存して
いる整数値バイアスとを比較し、それらの変動量を評価
することにより整数値バイアスの精度評価とするので、
整数値バイアスの精度を判定する演算量が少ないにもか
かわらず、的確に整数値バイアスを確定できるという作
用を有する。The invention described in claim 8 is the same as claim 2
To the satellite positioning calculation method according to any one of claims 1 to 7, for integer value biases obtained by calculation, integer values obtained at observation timings sampled at intervals within continuous observation timings. Bias is saved, the integer value bias obtained at each observation timing is compared with the saved integer value bias, and the accuracy of the integer value bias is evaluated by evaluating the variation amount thereof,
Even if the amount of calculation for determining the accuracy of the integer value bias is small, the integer value bias can be accurately determined.
【0022】また、請求項9に記載の発明は、前記アン
テナで受信した衛星信号の搬送波位相を複数の衛星につ
いて同時に観測する機能と、基準側で同じ衛星について
同時に観測した搬送波位相を通信路を介して受け取る機
能と、衛星信号の搬送波位相による測位演算機能とを備
えた衛星航法受信機において、搬送波位相による測位演
算機能が、請求項2から請求項8までのいずれかに記載
の衛星測位演算方法を用いるので、演算の処理能力が低
い測位演算装置を持った、小型で安価な衛星航法受信機
であっても、短い測位周期や、実時間処理で衛星信号の
搬送波位相による測位が可能になるという作用を有す
る。The invention according to claim 9 has a function of simultaneously observing the carrier wave phase of a satellite signal received by the antenna for a plurality of satellites, and a carrier wave phase simultaneously observed for the same satellite on the reference side through a communication path. In a satellite navigation receiver having a function for receiving via the satellite signal and a positioning calculation function based on the carrier phase of the satellite signal, the positioning calculation function based on the carrier phase is the satellite positioning calculation according to any one of claims 2 to 8. Since the method is used, even a small and inexpensive satellite navigation receiver having a positioning calculation device with low calculation processing capability can perform positioning by the carrier phase of the satellite signal with a short positioning cycle and real-time processing. Has the effect of becoming.
【0023】また、請求項10に記載の発明は、通信ネ
ットワークを介して測位側の前記受信機で観測した衛星
信号の搬送波位相を受信する機能と、基準側の前記受信
機で観測した衛星信号の搬送波位相を別途入力する機能
と、衛星信号の搬送波位相による測位演算機能とを備
え、前記測位演算機能が、請求項2から請求項8までの
いずれかに記載の衛星測位演算方法を用いるので、処理
能力が低い測位演算装置であっても、短時間で多数の測
位局について衛星信号の搬送波位相による測位演算を行
えると共に、短い観測時間で整数値バイアスが確定でき
るという優れた性能を有する中央装置が提供できるとい
う作用を有する。Further, the invention according to claim 10 has a function of receiving the carrier wave phase of the satellite signal observed by the receiver on the positioning side via a communication network, and the satellite signal observed by the receiver on the reference side. Is separately provided, and a positioning calculation function based on the carrier phase of the satellite signal is provided, and the positioning calculation function uses the satellite positioning calculation method according to any one of claims 2 to 8. , A positioning arithmetic unit having a low processing capability can perform positioning arithmetic using the carrier wave phase of a satellite signal for a large number of positioning stations in a short time, and has an excellent performance that an integer value bias can be determined in a short observation time. It has the effect that the device can provide.
【0024】また、請求項11に記載の発明は、測位衛
星信号を基準局と測位局で同時に受信し、その受信信号
の搬送波位相をそれぞれ記録し、記録した前記搬送波位
相を比較して基準局に対する測位局の相対位置を求める
衛星測位演算方法において、観測タイミング毎に未知の
整数値バイアスを含んだ搬送波の二重位相差と衛星の位
置と基準側および測位側の位置との関係式を求め、各々
の観測タイミングで得た前記関係式の範囲で、最小二乗
法により測位側の位置を決定する条件を求め、求めた前
記条件を搬送波位相に関する前記関係式に代入すること
により測位側位置に相当する変数を消去した条件式を求
め、多数の観測タイミングについて求めた前記変数を消
去した前記条件式について、互いに小さな偏差で成立す
る条件で、一括して二重位相差の整数値バイアスを求め
ることにより、多数の有効な観測結果を無駄なく利用で
き、観測時間が短い場合でもより確実に整数値バイアス
が確定できるとともに、全体を通した演算量が減少する
のに加え、候補として多数の整数値バイアスの組合せを
想定する必要が無いので、大容量の記憶装置や高い演算
能力を有する演算装置が不要になるという作用を有す
る。Further, according to the invention of claim 11, positioning satellite signals are simultaneously received by the reference station and the positioning station, the carrier wave phases of the received signals are respectively recorded, and the recorded carrier wave phases are compared to perform positioning with respect to the reference station. In the satellite positioning calculation method for obtaining the relative position of the station, the relational expression between the double phase difference of the carrier including an unknown integer bias for each observation timing, the position of the satellite, and the positions of the reference side and the positioning side are obtained. In the range of the relational expression obtained at the observation timing, the condition for determining the position on the positioning side is obtained by the method of least squares, and the obtained condition is substituted into the relational expression regarding the carrier phase to correspond to the position on the positioning side. A conditional expression that eliminates variables is found, and the conditional expressions that are obtained for a large number of observation timings are batched under conditions that satisfy small deviations from each other. By obtaining the integer value bias of the double phase difference, many valid observation results can be used without waste, and even if the observation time is short, the integer value bias can be more reliably determined and the amount of calculation throughout is reduced. In addition, since it is not necessary to assume a combination of a large number of integer biases as candidates, there is an effect that a large-capacity storage device or an arithmetic device having a high arithmetic capacity becomes unnecessary.
【0025】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図5を用いて説明する。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
It will be described with reference to FIG.
【0026】(第1の実施の形態)図1は本発明の衛星
信号の搬送波位相による測位演算方法を用いてGPS測
量を行うシステムの構成である。図1においてGPS測
量システムは、位置を測定するためのL1とL2の信号を送
信しているGPS衛星101と、アンテナの設置位置が
既知であるL1およびL2の搬送波の位相を測定する基準側
GPS受信機102と、基準側に対する相対位置の測定
に供するL1およびL2の搬送波の位相を測定する測位側G
PS受信機103と、基準側と測位側で観測した搬送波
の位相を比較して相対位置を求める測位演算装置104
と、基準側GPS受信機102で観測した搬送波の位相
を測位側に送信する送信モデム105と、基準側からの
搬送波の位相を通信路を介して受信し測位演算装置10
4に出力する受信モデム106とから構成されている。(First Embodiment) FIG. 1 shows the configuration of a system for GPS measurement using the positioning calculation method based on the carrier wave phase of a satellite signal according to the present invention. In FIG. 1, the GPS surveying system includes a GPS satellite 101 that transmits L1 and L2 signals for measuring a position, and a reference-side GPS that measures the phases of L1 and L2 carrier waves whose antenna installation positions are known. Positioning side G for measuring the phases of the carrier waves of L1 and L2 used for measuring the relative position with respect to the receiver 102 and the reference side.
Positioning calculation device 104 that compares the phase of the carrier waves observed on the reference side and the positioning side with PS receiver 103 to obtain the relative position
A transmission modem 105 for transmitting the phase of the carrier wave observed by the reference-side GPS receiver 102 to the positioning side; and the positioning arithmetic unit 10 for receiving the phase of the carrier wave from the reference side via the communication path.
4 and a receiving modem 106 for outputting to the No. 4 terminal.
【0027】本実施形態のGPS測量システムのハード
ウェア構成は、従来例と同様であるが、測位演算装置1
04における搬送波位相による測位演算方法が異なって
いる。The hardware configuration of the GPS surveying system of this embodiment is the same as that of the conventional example, but the positioning calculation device 1
The positioning calculation method based on the carrier phase in 04 is different.
【0028】以上のように構成されたGPS測量システ
ムについて、以下にその動作を説明する。まず、図1の
複数のGPS衛星101が送信する電波を基準側GPS
受信機102のアンテナで受信する。GPS衛星101
が送信するL1の信号は、符号速度が1.023MbpsでC/Aコー
ドと呼ばれる衛星固有の符号と50bpsの航法データによ
り、1.57542GHzの搬送波を位相変調した信号と、符号速
度が10.23MbpsでP(Y)コードと呼ばれる衛星固有の符号
で、直交した1.57542GHzの搬送波を位相変調した信号を
送信している。The operation of the GPS surveying system configured as described above will be described below. First, the radio waves transmitted by the plurality of GPS satellites 101 in FIG.
The signal is received by the antenna of the receiver 102. GPS satellite 101
The L1 signal transmitted by the L1 signal has a code rate of 1.023 Mbps, a signal unique to the satellite called C / A code, and 50 bps navigation data that are phase-modulated on a 1.57542 GHz carrier, and a code rate of 10.23 Mbps with P ( It is a code unique to the satellite called Y) code, and it transmits a signal obtained by phase-modulating orthogonal 1.57542 GHz carriers.
【0029】基準側GPS受信機102では、受信する
衛星と同じC/AコードとL1搬送波を発生し、これと受信
信号と乗算した後、C/Aコードの周期1msを単位として時
間積分する。この時間積分した結果を使ってC/Aコード
とL1搬送波の位相を追尾すると共に航法データを受信す
る。加えて、受信する衛星と同じP(Y)コードとL2搬送波
を発生し、これと受信信号と乗算した信号を、遮断周波
数が50Hzの低域通過フィルタで濾波した出力によってP
(Y)コードとL2搬送波の位相を追尾する。そして1秒に1
回の周期で、受信機で発生しているL1とL2の搬送波およ
びC/AとP(Y)コードの位相を、測位に利用可能な全ての
衛星について同時に観測し、送信モデム105へ出力す
る。送信モデム105はこの基準側で観測した搬送波と
コードの位相データを順次通信路へ送出する。一方、受
信モデム106は通信路からこの位相データを受信して
測位演算装置104に出力する。The reference-side GPS receiver 102 generates the same C / A code and L1 carrier as the satellite to be received, multiplies this by the received signal, and then time-integrates with the cycle of 1 ms of the C / A code as a unit. The result of this time integration is used to track the phase of the C / A code and the L1 carrier and receive navigation data. In addition, the same P (Y) code as the receiving satellite and the L2 carrier are generated, and the product of this and the received signal is filtered by a low-pass filter with a cut-off frequency of 50 Hz to output P2.
(Y) Track the phase of the code and L2 carrier. And 1 per second
The carrier phases of L1 and L2 and the phases of C / A and P (Y) code generated in the receiver are simultaneously observed for all satellites that can be used for positioning, and output to the transmission modem 105 at every cycle. . The transmission modem 105 sequentially sends the phase data of the carrier and the code observed on the reference side to the communication path. On the other hand, the reception modem 106 receives this phase data from the communication path and outputs it to the positioning calculation device 104.
【0030】測位側GPS受信機103は、基準側GP
S受信機102と同様に、複数のGPS衛星101が送
信する電波を受けて、L1とL2の搬送波およびC/AとP(Y)
コードの位相を追尾し、基準側GPS受信機102に合
わせて1秒に1回の周期でこれらの位相を観測し、受信し
た航法データと共に測位演算装置104に出力する。The positioning side GPS receiver 103 is a reference side GP.
Similar to the S receiver 102, it receives radio waves transmitted by a plurality of GPS satellites 101 and receives carrier waves of L1 and L2 and C / A and P (Y).
The phase of the code is tracked, these phases are observed once per second in accordance with the reference GPS receiver 102, and output to the positioning calculation device 104 together with the received navigation data.
【0031】測位演算装置104はこれらの位相と、受
信モデム106と測位側GPS受信機103から受け
た、L1とL2の搬送波およびC/AとP(Y)コードの位相を比
較して基準側のアンテナに対する測位側のアンテナ位置
を求める。The positioning calculation device 104 compares these phases with the phases of the L1 and L2 carriers and the C / A and P (Y) codes received from the reception modem 106 and the positioning side GPS receiver 103, and compares them with each other. The position of the antenna on the positioning side with respect to the antenna of is determined.
【0032】衛星から受信した航法データを参照して、
測位側および基準側GPS受信機が出力するC/AまたはP
(Y)コードの位相により、衛星が電波を発射した時刻を
知ることができる。これらは全てGPSタイムと呼ばれ
る固有の時刻を基準にしている。Referring to the navigation data received from the satellite,
C / A or P output by the positioning and reference GPS receivers
The phase of the (Y) code makes it possible to know the time at which the satellite emitted radio waves. These are all based on a unique time called GPS time.
【0033】測位側GPS受信機103で観測した衛星
nのC/AまたはP(Y)コードの位相が示している時刻と受信
機が位相を観測した時刻の差は、衛星から受信機までの
電波伝播時間と一致する。この時刻差に光速を掛け合わ
すと衛星と受信機間の見かけの距離n,uρになる。ここ
でuは測位側を示す識別子である。ただし、これには未
知数として、測位側GPS受信機の時刻とGPSタイム
の差である時刻バイアス uBを含んでいる。Satellites observed by the GPS receiver 103 on the positioning side
Time and reception indicated by the phase of C / A or P (Y) code of n
The difference in the time when the aircraft observed the phase from the satellite to the receiver
It matches the radio wave propagation time. Multiply this time difference by the speed of light
And the apparent distance between the satellite and the receivern, ubecomes ρ. here
Where u is an identifier indicating the positioning side. However, this is not
As the knowledge, the time and GPS time of the GPS receiver on the positioning side
Time bias which is the difference between uContains B.
【0034】地球中心を原点とするx-y-z直交座標系に
おいて、測位側GPS受信機103の位置ベクトルをur
k、測位側で受信した信号を発信した時の衛星の位置ベ
クトルをn,urkとすると、測位側GPS受信機103に
おける観測時刻と観測してC/AまたはP(Y)コードの位相
で求めた時刻の差に光速cを掛け合わせた見かけの距離n
,uRは、以下の式(1)により求められる。In the xyz Cartesian coordinate system with the center of the earth as the origin, the position vector of the GPS receiver 103 on the positioning side is u r
k, the position vector of the satellite at the time of transmitting the signal received by the positioning side n, u When r k, positioning side GPS observed and the observed time at the receiver 103 C / A or P (Y) code phase Apparent distance n multiplied by the speed of light c
, u R is obtained by the following equation (1).
【0035】[0035]
【数1】
ここで、測位側受信機の時刻バイアスuBは衛星間で共通
である。衛星時刻の誤差nεには電離層や大気圏の伝播
遅延も含めている。[Equation 1] Here, the time bias u B of the positioning side receiver is common between the satellites. The satellite time error n ε includes the propagation delay of the ionosphere and the atmosphere.
【0036】基準側GPS受信機と測位側GPS受信機
が、電離層や大気圏の伝播遅延による影響の差が少ない
とすれば、基準側GPS受信機で観測したC/AまたはP
(Y)コードの位相についても同様に以下の式(2)の関
係が成立する。Assuming that the reference-side GPS receiver and the positioning-side GPS receiver have little difference in influence due to propagation delays in the ionosphere and the atmosphere, C / A or P observed by the reference-side GPS receiver
Similarly, for the phase of the (Y) code, the relationship of the following expression (2) is established.
【0037】[0037]
【数2】
この式(2)で、基準側GPS受信機の位置ベクトルsr
kは既知、見かけの距離n,sRは観測値、基準側で受信し
た信号を衛星から発信した時の衛星の位置ベクトルn,sr
kも観測値である。観測誤差n,sεが小さいとして、時刻
バイアスsBが分かれば、衛星時刻の誤差nεを求めるこ
とができる。sBを高精度で求めることはできないが、n
εにおける電離層および大気層の遅延の影響と、航法デ
ータの誤差情報を参考にして、時間的な変化を含めて総
合的に時刻バイアスsBを決定し、時刻バイアスsBで衛星
時刻の誤差nεを決定する。[Equation 2] In this equation (2), the position vector s r of the GPS receiver on the reference side
k is known, apparent distance n, s R is the observed value, satellite position vector n, s r when the signal received on the reference side is transmitted from the satellite
k is also an observed value. If the observation error n, s ε is small and the time bias s B is known, the satellite time error n ε can be obtained. It is not possible to obtain s B with high precision, but n
The time bias s B is comprehensively determined including the temporal change by referring to the influence of the delay of the ionosphere and the atmospheric layer on ε and the error information of the navigation data, and the satellite time error n is determined by the time bias s B. Determine ε.
【0038】時刻バイアスsBの誤差は、測位側受信機の
時刻バイアスuBの決定には影響するが、測位側GPS受
信機103の位置ベクトルをurkの精度には影響しな
い。なお、L1で観測したC/AまたはP(Y)コードの位相
と、L2で観測したP(Y)コードの位相を比較することによ
って、電離層における遅延時間を求めることもできる。The error of the time bias s B affects the determination of the time bias u B of the positioning side receiver, but does not affect the accuracy of the position vector of the positioning side GPS receiver 103 u r k . The delay time in the ionosphere can also be obtained by comparing the phase of the C / A or P (Y) code observed in L1 with the phase of the P (Y) code observed in L2.
【0039】次に、測位側についても観測誤差n,uεが
小さいとする。上記式(1)において、以上により求め
た衛星時刻の誤差nεを代入れば、見かけの距離n,uRは
観測値、測位側で受信した信号を発信した時の衛星の位
置ベクトルn,urkも観測値であるため、未知数は測位側
GPS受信機103の位置ベクトルurkと時刻バイアスu
Bだけが未知数であって、独立変数は4個だけである。
従って、測位側と基準側で共通した4個以上の衛星が観
測できれば、最小二乗法により位置ベクトルur kと時刻
バイアスuBを求めることができる。Next, the observation error on the positioning side as welln, uε is
Suppose it is small. In the above formula (1), calculated by the above
Error of satellite timenSubstituting ε, the apparent distancen, uR is
Observed value, position of satellite when the signal received by the positioning side is transmitted
Storage vectorn, urkIs also an observed value, the unknowns are
Position vector of GPS receiver 103urkAnd time biasu
Only B is unknown and there are only four independent variables.
Therefore, there are 4 or more satellites that are common to the positioning side and the reference side.
Position vector by least squares method if possibleur kAnd time
biasuYou can ask for B.
【0040】以上の様に衛星時刻の誤差nεを補正する
ことにより、衛星の配置が悪くなければ、測位側と基準
側の距離が100km程度であっても、以上の演算により基
準側に対する測位側の位置が相対的に1m程度の精度で測
定できる。この様なコード位相を使った差動測位をDG
PSと呼んでいる。By correcting the error n ε of the satellite time as described above, if the satellite arrangement is not bad, even if the distance between the positioning side and the reference side is about 100 km, the positioning with respect to the reference side is performed by the above calculation. The side position can be measured with an accuracy of about 1 m. Differential positioning using such a code phase is DG
I call it PS.
【0041】基準側GPS受信機102と測位側GPS
受信機103において、L1またはL2搬送波の位相を、基
準信号と衛星信号の搬送波の比較によって同時に観測す
る。この搬送波位相の測定値は時間に対して連続的に累
積した値を出力し、1サイクルを超える分も含めて使用
する。Reference side GPS receiver 102 and positioning side GPS
At the receiver 103, the phase of the L1 or L2 carrier wave is simultaneously observed by comparing the carrier wave of the reference signal with that of the satellite signal. As the measured value of the carrier phase, a value accumulated continuously with respect to time is output, and a value exceeding one cycle is also used.
【0042】基準側GPS受信機102で衛星nの搬送
波LXを観測した位相について、受信機の位置ベクトルを
srk、信号を発信した時の衛星の位置ベクトルをn,srk、
衛星と受信機間の距離をn,sρとすると、以下の式
(3)の関係が成立する。Regarding the phase of observing the carrier wave LX of the satellite n by the reference side GPS receiver 102, the position vector of the receiver is
s r k is the satellite position vector when the signal is transmitted, n, s r k ,
Assuming that the distance between the satellite and the receiver is n, s ρ, the following equation (3) holds.
【数3】 [Equation 3]
【0043】そして、受信機の位置ベクトルk srは既知
であり、衛星の位置ベクトルn,srkは方位ベクトルn,shk
と共に基準側で観測したC/AまたはP(Y)コードの位相に
よる時刻で計算して、これらによってn,sρを求める。
そして、観測した衛星nの搬送波位相をn,s,Xφ、搬送波
の整数値バイアスをn,s,XNとすると、以下の式(4)及
び式(5)の関係が成立する。The position vector k s r of the receiver is known, and the position vector n, s r k of the satellite is the azimuth vector n, s h k.
In addition, the time is calculated according to the phase of the C / A or P (Y) code observed on the reference side, and n, s ρ is obtained from these.
Then, assuming that the carrier phase of the observed satellite n is n, s, X φ and the integer value bias of the carrier is n, s, X N, the following expressions (4) and (5) are established.
【0044】[0044]
【数4】 [Equation 4]
【数5】 [Equation 5]
【0045】ここで、n,s,Xφは観測値なので式(5)
右辺の値を求めることができる。更に搬送波LXについ
て、測位側GPS受信機103における衛星nの観測に
ついても同様に、受信機の位置ベクトルをurk、信号を
発信した時の衛星の位置ベクトルをn,urk、衛星と受信
機間の距離をn,uρとすると、以下の式(6)の関係が
成立する。Here, since n, s, and X φ are observed values, equation (5)
The value on the right side can be obtained. Further, regarding the carrier wave LX, similarly, in the observation of the satellite n in the positioning side GPS receiver 103, the position vector of the receiver is u r k , the position vector of the satellite when the signal is transmitted is n, u r k , When the distance between the receivers is n, u ρ, the relationship of the following expression (6) is established.
【数6】 [Equation 6]
【0046】衛星の位置ベクトルn,urkは方位ベクトル
n,uhkと共に測位側で観測したC/AまたはP(Y)コードの位
相による時刻で計算するが、k urは未知の変数である。
そして、観測した衛星nの搬送波位相をn,u,Xφ、搬送波
の整数値バイアスをn,u,XNとすると以下の式(7)及び
式(8)の関係が成立する。The satellite position vector n, u r k is the azimuth vector
It is calculated by the time according to the phase of C / A or P (Y) code observed on the positioning side together with n, u h k , but k u r is an unknown variable.
Then, assuming that the observed carrier wave phase of the satellite n is n, u, X φ and the integer value bias of the carrier wave is n, u, X N, the following expressions (7) and (8) hold.
【0047】[0047]
【数7】 [Equation 7]
【数8】 [Equation 8]
【0048】式(8)から式(5)を引くことにより、
式(9)が成り立ち、衛星nが送信する搬送波LXの位相
u,Xφを消去できる。By subtracting the equation (5) from the equation (8),
Equation (9) holds, and the phase of carrier wave LX transmitted by satellite n
u, X φ can be deleted.
【数9】 [Equation 9]
【0049】ここで、n,u,Xφ−n,s,Xφのことを一重位
相差と呼んでいる。更に、衛星1と衛星nについての関係
式(9)を引くことにより、式(10)が成り立ち、測
位側で基準とする搬送波LXの位相u,Xφ、s,Xφを消去で
きる。Here, n, u, X φ− n, s, X φ is called a single phase difference. Further, by subtracting the relational expression (9) for the satellite 1 and the satellite n, the expression (10) is established, and the phases u, X φ, s, X φ of the carrier wave LX serving as the reference on the positioning side can be deleted.
【数10】
ここで、n,1,Xφは二重位相差と呼ばれている。k urと
n,1,XNは未知数で後者は整数である。[Equation 10] Here, n, 1, X φ is called double phase difference. k u r and
n, 1, X N are unknowns and the latter is an integer.
【0050】ここまでは従来も行われていた演算と同様
であるが、以下は本発明の特徴である演算に関する説明
である。The operation up to this point is the same as the operation that has been conventionally performed, but the following is a description of the operation which is a feature of the present invention.
【0051】まず式(10)に対し、二重位相差n,1,X
φの測定誤差n,1,u,xεを考慮すると以下の式(11)
が成り立つ。First, with respect to the equation (10), the double phase difference n, 1, X
Considering the measurement error n, 1, u, x ε of φ, the following equation (11)
Holds.
【数11】 [Equation 11]
【0052】ここで、n,1,XNは未知数で一回の観測タイ
ミングで値を決められないが、観測タイミングに対して
は不変であって、観測タイミングにより変化する可能性
が有るk urとは性質が異なっている。そこで、仮にn,1,X
Nが既知であるかのように想定する。観測できた衛星数m
が5個以上あれば、4個以上の独立した式(11)が得
られるのに対し、k urの未知数は3個なので冗長性があ
る。そこで、測定誤差n,1,u,xεの分散を小さくする最
小二乗法に基づく条件式(12)からk urを決定する。[0052] Here, n, 1, X N is not determined the values in one observation timing unknowns, a invariant for observation timing can vary by observing the timing there k u It is different in character from r. Therefore, suppose n, 1, X
Suppose N is known. Number of satellites observed m
If there are five or more, four or more independent equations (11) can be obtained, while there are three unknowns of k u r, which is redundant. Therefore, k u r is determined from the conditional expression (12) based on the least square method that reduces the variance of the measurement errors n, 1, u, x ε.
【数12】 [Equation 12]
【0053】ここで、厳密には方位ベクトルn,uhkはk ur
の関数であるが、n,uhkを先のコード位相を使ったDG
PSで求めた位置から見た衛星の方位ベクトルで近似す
る。これは、観測点付近で搬送波の波面を平面波で近似
したことと一致するが、DGPSで得られる位置は実際
の観測位置に近いので、非常に良好な近似であって、変
分に対しては方位ベクトルn,uhkを定数として扱うこと
ができる。式(12)に式(11)を代入して整理すれ
ば以下の式(13)の関係が成立する。Here, strictly speaking, the azimuth vector n, u h k is k u r
Is a function of n, u h k, and DG using the above code phase
It is approximated by the azimuth vector of the satellite viewed from the position obtained by PS. This agrees with the fact that the wavefront of the carrier wave is approximated by a plane wave near the observation point, but since the position obtained by DGPS is close to the actual observation position, it is a very good approximation, and for the variation The orientation vector n, u h k can be treated as a constant. By substituting the equation (11) into the equation (12) and rearranging, the relation of the following equation (13) is established.
【数13】 [Equation 13]
【0054】ここでGマトリクスとRDOPを、以下の式
(14)及び式(15)のようにHere, the G matrix and RDOP are given by the following equations (14) and (15).
【数14】 [Equation 14]
【数15】
と定義すると、RDOPによって衛星の配置を評価でき、
n,1,XNが求まっている場合はk urの精度は概略RDOPと二
重位相差n,1,Xφの分散σφと波長Xλとの積で見積もる
ことができる。[Equation 15] , The satellite constellation can be evaluated by RDOP,
When n, 1, X N is obtained, the accuracy of k u r can be estimated by the product of the approximate RDOP and the dispersion σ φ of the double phase difference n, 1, X φ and the wavelength X λ.
【0055】更に、Γマトリクスを以下の式(16)の
ようにFurther, the Γ matrix is expressed by the following equation (16).
【数16】 と定義すると、k urは以下の式(17)[Equation 16] Is defined as k u r is the following equation (17)
【数17】
で表すことができる。そして、この条件を式(11)に
代入すると、以下の式(18)の関係が成立する。[Equation 17] Can be expressed as Then, when this condition is substituted into the equation (11), the relationship of the following equation (18) is established.
【数18】 [Equation 18]
【0056】この式はm-1個有るが、k urを消去したので
実質的にはm-4個の条件しか得られない。これに対して
未知の整数値バイアスn,1,XNはm-1個有るので、一回の
観測では確定できないことは明らかである。L1とL2の二
周波について計算すると、この式は2m-2個になって2m-5
個の条件が得られるが、整数値バイアスn,1,XNも2m-2個
になる。This expression has m-1 pieces, but since k u r is deleted, only m-4 pieces of conditions are practically obtained. On the other hand, since there are m-1 unknown integer biases n, 1, X N , it is clear that they cannot be determined by one observation. When calculating for two frequencies L1 and L2, this formula becomes 2m-2 and becomes 2m-5.
Although the condition is obtained, the integer bias n, 1, X N is also 2m-2.
【0057】次に、時間が経過して衛星の配置が変化し
た時、改めて衛星信号を観測する。この時、測位側の位
置k urも変化しているとするが、衛星信号の搬送波に対
する追尾が連続して維持できていれば、整数値バイアス
n,1,XNは変化しない。そのため、観測の度に一周波でm-
4個、二周波で2m-5個の条件式が得られることになる。
観測の回数を重ねると、式(18)の数が増えるので、
最小二乗法によって整数値バイアスn,1,XNを求めること
ができる。しかし、余り短い時間で観測回数を増やして
も、衛星方位の変化が少ないため、十分な精度が得られ
ない。衛星の配置や個数に依存するが、数分程度の時間
が必要である。観測タイミングの識別子をaとし、1から
tまでの観測を行ったとして誤差n,1,u,X,aεの分散が最
小となる条件は以下の式(19)の関係が成立する。Next, when the satellite arrangement changes with the passage of time, the satellite signal is observed again. At this time, it is assumed that the position k u r on the positioning side is also changing, but if tracking of the satellite signal carrier wave is continuously maintained, an integer bias
n, 1, X N does not change. Therefore, m-
Four, 2m-5 conditional expressions will be obtained at two frequencies.
When the number of observations is repeated, the number of equation (18) increases, so
Integer biases n, 1, X N can be obtained by the least squares method. However, even if the number of observations is increased in a very short time, the satellite orientation does not change so much that sufficient accuracy cannot be obtained. It takes several minutes depending on the location and number of satellites. Set the observation timing identifier to a and start from 1.
The condition that the variance of the errors n, 1, u, X, a ε is the smallest when the observation is performed up to t is the relationship of the following expression (19).
【0058】[0058]
【数19】
なお、上記式(18)において観測タイミングaに対し
不変なのは整数値バイアスn,1,XNと波長Xλのみであ
る。式(19)に式(18)を代入すると、以下の式
(20)のようになる。[Formula 19] It is to be noted that in the above equation (18), only the integer biases n, 1, X N and the wavelength X λ are invariant with respect to the observation timing a. By substituting the equation (18) into the equation (19), the following equation (20) is obtained.
【0059】[0059]
【数20】 [Equation 20]
【0060】整数値バイアスp,1,XNについて整理すると
以下の式(21)ようになる。When the integer biases p, 1, X N are arranged, the following equation (21) is obtained.
【数21】 [Equation 21]
【0061】ここでΩマトリクス及びζベクトルを以下
の式(22)及び式(23)のように定義する。Here, the Ω matrix and the ζ vector are defined by the following equations (22) and (23).
【数22】 [Equation 22]
【数23】 [Equation 23]
【0062】そうすると、整数値バイアスp,1,XNを横ベ
クトルで以下の式(24)のようにして求めることがで
きる。Then, the integer-valued biases p, 1, X N can be obtained by the lateral vector as in the following equation (24).
【数24】 [Equation 24]
【0063】また、得られた整数値バイアスp,1,XNの分
散σNは二重位相差n,1,Xφと分散σ φによって概略以下
の式(25)でAlso, the obtained integer value biasp, 1, XN minutes
Dispersion σNIs the double phase differencen, 1, Xφ and variance σ φBy outline below
In equation (25)
【数25】
見積もることができ、これが1より十分小さくて、4個
以上の整数値バイアスp,1 ,XNが分散の範囲内に一つだけ
整数値を含んでいる場合に整数値バイアスp,1,XNが確定
したと判断する。[Equation 25] It can be estimated, and if this is sufficiently smaller than 1, and four or more integer biases p, 1 , X N contain only one integer within the range of variance, the integer bias p, 1, X Judge that N is confirmed.
【0064】図2は図1の測位演算装置104における
処理を説明する流れ図である。図2において201は処
理の開始、202は状態変数の初期化、203は図1の
基準側GPS受信機102と測位側GPS受信機103
で観測したコードおよび搬送波の位相を入力する位相入
力、204は搬送波の追尾状態に異常があった場合の処
理を行う搬送波位相前処理、205は衛星の配置を評価
する式(15)のRDOP演算、206は整数値バイアスが
確定していれば測位が可能になるかを判定する配置判
定、207は整数値バイアスが確定しているかを判定す
るバイアス判定、208は確定した整数値バイアスによ
り式(17)で測位側の相対位置を演算する相対位置演
算、209は相対位置演算208で求めた相対位置を出
力する位置出力、210は位相入力203した衛星の配
置できまるマトリクスGの逆マトリクスΓ式(16)を
求めるΓマトリクス演算、211は整数値バイアスを求
めるためのマトリクスΩ式(22)を求めるΩマトリク
ス演算、212はΩマトリクスによって整数値バイアス
式(24)とその分散σN式(25)を求めるN・σN演
算、213はバイアスを求める方程式で得られる整数値
バイアスの精度を評価するN精度判定、214は整数値
バイアスの精度が十分でなく整数値が確定できない場合
に測位側の相対位置を演算する相対位置演算である。FIG. 2 is a flow chart for explaining the processing in the positioning arithmetic unit 104 of FIG. In FIG. 2, 201 is the start of processing, 202 is the initialization of state variables, and 203 is the reference side GPS receiver 102 and the positioning side GPS receiver 103 in FIG.
Phase input for inputting the code and carrier phase observed in 1., 204 is carrier phase pre-processing for processing when there is an abnormality in the carrier tracking state, 205 is RDOP calculation of equation (15) for evaluating satellite constellation , 206 is an arrangement determination that determines whether positioning can be performed if the integer value bias is confirmed, 207 is a bias determination that determines whether the integer value bias is confirmed, and 208 is an expression ( 17) Relative position calculation for calculating the relative position on the positioning side, 209 is a position output for outputting the relative position obtained by the relative position calculation 208, 210 is an inverse matrix Γ formula of the matrix G that can be arranged by the satellite whose phase is input 203 Γ matrix operation for obtaining (16), 211 for the matrix Ω equation for obtaining the integer bias, Ω matrix operation for obtaining (22), 212 for Ω mat Integer-biased by box (24) and N · sigma N calculation for obtaining the variance sigma N Equation (25), 213 N accuracy determination for evaluating the accuracy of the integer ambiguity obtained by the equation for determining the bias, 214 integer This is a relative position calculation for calculating the relative position on the positioning side when the precision of the numerical bias is not sufficient and an integer value cannot be determined.
【0065】以下は、図1の構成と図2の流れ図を使っ
て更に詳細に本実施形態における衛星信号の搬送波位相
による測位演算方法を説明するものである。測位演算で
は、測位に利用する衛星を管理する管理表を設け、初期
化202においてこの管理表を空にすると共に、観測タ
イミングaを0にする。位相入力203において、観測
したコードおよび搬送波の位相を入力すると、基準側と
測位側の両者で観測値が得られた衛星について、前記管
理表に記録する。この時、位相を入力した衛星の仰角や
信号対雑音比などが所定の条件を満たさない場合は排除
する。加えて、管理表に既に保持されている衛星と一致
した場合は連続、はじめての衛星ならば初期であるとす
る。そして、基準側か測位側のどちらかで位相を入力で
きない衛星を排除する。更に、基準側と測位側の両者か
ら位相を入力した場合であっても、基準側か測位側のど
ちらかでサイクルスリップと呼ばれる搬送波位相の不連
続が検出された場合は初期であるとする。The positioning calculation method based on the carrier wave phase of the satellite signal in this embodiment will be described in more detail below with reference to the configuration of FIG. 1 and the flow chart of FIG. In the positioning calculation, a management table for managing satellites used for positioning is provided, and the management table is emptied in initialization 202, and the observation timing a is set to 0. When the observed code and carrier wave phase are input at the phase input 203, the satellites for which the observed values are obtained on both the reference side and the positioning side are recorded in the management table. At this time, if the elevation angle of the satellite into which the phase is input or the signal-to-noise ratio does not satisfy the predetermined conditions, it is eliminated. In addition, if it matches the satellite already held in the control table, it is considered continuous, and if it is the first satellite, it is considered as initial. Then, satellites whose phase cannot be input on either the reference side or the positioning side are excluded. Further, even when the phases are input from both the reference side and the positioning side, it is assumed that it is an initial stage when a carrier phase discontinuity called cycle slip is detected on either the reference side or the positioning side.
【0066】RDOP演算205では、前記管理表に4個以
上の衛星が有る場合に式(15)を評価し、4個以下で
あればRDOPを無効な値とする。配置判定206では、RD
OPが30以下の場合はバイアス判定207へ分岐し、超え
る場合は位相入力203に分岐して次の入力を待つ。バ
イアス判定207は、前記管理表において連続となって
いる衛星の内で、式(4)に示す整数値バイアスn,1,XN
が確定している衛星だけで評価したRDOPが30以下である
場合に相対位置演算208に分岐し、それ以外の場合は
Γマトリクス演算210に分岐する。Γマトリクス演算
210では、式(16)によってΓマトリクスを計算す
る。In the RDOP calculation 205, the equation (15) is evaluated when there are four or more satellites in the management table, and when the number is four or less, the RDOP is set to an invalid value. In the placement determination 206, RD
If OP is 30 or less, the process branches to the bias determination 207, and if OP exceeds 30, it branches to the phase input 203 and waits for the next input. The bias determination 207 is performed by using the integer bias n, 1, X N shown in the equation (4) among the satellites that are continuous in the management table.
When the RDOP evaluated only by the satellites for which is determined is 30 or less, the process branches to the relative position calculation 208, and otherwise the process branches to the Γ matrix calculation 210. In the Γ matrix operation 210, the Γ matrix is calculated by the equation (16).
【0067】次に、Ωマトリクス演算211では前記管
理表に記載される衛星と対応した配列数のΩマトリクス
を式(22)によって計算する。そして、N・σN演算2
12において式(24)によって整数値バイアスn,1,XN
を、式(25)によって分散σNをそれぞれ計算する。N
精度判定213では、分散σNが0.25より小さくて、各
整数値バイアスp,1,XNが分散の範囲内に整数値を含んで
いる場合に整数値バイアスp,1,XNが確定したと判断す
る。整数値バイアスp,1,XNが確定した場合はそれらを対
応する整数値に置き換える。更にN精度判定213で
は、整数値バイアスp ,1,XNが確定した衛星だけで測位が
可能か否かを判定して、可能な場合は相対位置演算20
8に分岐し、それ以外の場合は相対位置演算214へ分
岐する。相対位置演算208では、整数値バイアス
p,1,XNが確定した衛星によって式(17)で相対位置を
計算すると共に、この結果を用いて未確定の整数値バイ
アスp,1,XNについて整数値バイアスp,1,XNを求める。た
だし、追加で求めた整数値バイアスは候補値として、20
秒間は位置の計算に使用しないようにして評価を継続
し、支障が無いと判定できる場合は確定したとする。相
対位置演算208で得られる相対位置は、衛星の配置、
マルチパス、相対距離、電離層などの状況によるが、1c
mから20cm程度の精度が得られる。相対位置演算214
では、得られた整数値バイアスp,1,XNを整数に丸めない
で、そのまま式(17)に代入して相対位置を求める。
得られる位置の精度は、衛星配置が良好になって数分経
過すれば、コード位相によるDGPS測位に比べると、
通常は精度が良い上にマルチパスの影響も少ない。Next, in the Ω matrix calculation 211, the Ω matrix having the array number corresponding to the satellites listed in the management table is calculated by the formula (22). And N · σ N operation 2
In Equation 12, the integer value bias n, 1, X N is calculated by the equation (24).
And the variance σ N is calculated by the equation (25). N
In the precision judgment 213, when the variance σ N is smaller than 0.25 and each integer bias p, 1, X N includes an integer within the range of variance, the integer bias p, 1, X N is determined. To judge. If the integer biases p, 1, X N are established, replace them with the corresponding integer values. Further, in the N accuracy determination 213, it is determined whether or not positioning is possible only by the satellite for which the integer value bias p 1,1 , X N is fixed, and if possible, the relative position calculation 20
8; otherwise, it branches to relative position calculation 214. In relative position calculation 208, an integer value bias
The relative position is calculated by equation (17) by the satellite for which p, 1, X N is fixed, and this result is used to calculate the integer value bias p, 1, X N for the undetermined integer value bias p, 1, X N. Ask for. However, the added integer bias is 20
The evaluation is continued without being used for position calculation for 2 seconds, and if it can be determined that there is no problem, it is decided. The relative position obtained by the relative position calculation 208 is the satellite position,
1c depending on conditions such as multipath, relative distance, ionosphere, etc.
An accuracy of about m to 20 cm can be obtained. Relative position calculation 214
Then, the obtained integer value bias p, 1, X N is not rounded to an integer but is directly substituted into the equation (17) to obtain the relative position.
As for the accuracy of the obtained position, if a few minutes have passed since the satellite arrangement became good, compared to DGPS positioning by code phase,
Usually, the accuracy is good and the influence of multipath is small.
【0068】次に、相対位置演算208または相対位置
演算214で得た相対位置を位置出力209で、図1に
おける測位演算装置104の外部へ出力した後、位相入
力203で次の入力を待ち、新たな位相入力に対して同
様の処理を継続する。Next, after outputting the relative position obtained by the relative position calculation 208 or the relative position calculation 214 to the outside of the positioning calculation device 104 in FIG. 1 by the position output 209, the phase input 203 waits for the next input, Similar processing is continued for a new phase input.
【0069】以上のように本発明の実施の形態によれ
ば、従来例のカルマンフィルタを用いる時間的に新しい
観測結果により重きを置いた評価に比べ、一つの観測タ
イミングで得たコードと搬送波の位相の範囲で、観測の
都度最小二乗法により測位側の位置を決定する条件を求
め、更にこの観測時点の測位側位置の情報を除いた整数
値バイアスを求めるための条件式(18)を求め、複数
の観測タイミングで同様に求めたこれらの条件式を独立
の式として、最小二乗法で整数値バイアスを求めことに
より、全ての有効な観測結果を無駄なく利用できるの
で、短い観測時間で整数値バイアスが確定できる上に、
整数値バイアスの確定が測位側の動きに影響されないの
で汎用性が高くなる点で優れた効果が得られる。As described above, according to the embodiment of the present invention, the phase of the code and the carrier obtained at one observation timing is compared with the evaluation that emphasizes the temporally new observation result using the Kalman filter of the conventional example. Within the range of, the condition for determining the position on the positioning side is obtained by the least squares method each time of observation, and the conditional expression (18) for obtaining the integer value bias excluding the information on the position on the positioning side at this observation time is obtained, By using these conditional expressions obtained at multiple observation timings as independent expressions and obtaining integer value bias by the least squares method, all valid observation results can be used without waste, so integer values can be obtained in a short observation time. In addition to being able to confirm the bias,
Since the determination of the integer value bias is not influenced by the movement on the positioning side, an excellent effect is obtained in that the versatility is increased.
【0070】また本発明の実施の形態によれば、従来例
の整数値バイアスの候補を評価し選別する方法に比べ、
複数の観測タイミングで同様に求めたこれらの条件式を
独立の式として、最小二乗法で整数値バイアスを演算に
より総合的に求めるので、候補として多数の整数値バイ
アスの組合せを想定した、大容量の記憶装置や高い演算
能力を必要としないことに加え、マルチパスによる搬送
波位相の揺らぎが整数値バイアスの確定に及ぼす影響が
少ない点で優れた効果が得られる。Further, according to the embodiment of the present invention, compared with the conventional method of evaluating and selecting integer bias candidates,
These conditional expressions obtained at the same time at multiple observation timings are used as independent expressions and the integer value bias is calculated comprehensively by the least squares method. Therefore, a large capacity assuming a combination of many integer value biases as candidates. It is possible to obtain an excellent effect in that, in addition to requiring no storage device and high computing capacity, there is little influence of carrier phase fluctuation due to multipath on establishment of the integer bias.
【0071】測位衛星信号を基準局と測位局で同時に受
信し、その受信信号の搬送波位相を比較して基準局に対
する測位局の相対位置を求めるという本実施形態に係る
衛星信号の搬送波位相による測位演算方法は、一つの観
測タイミングで得たコードと搬送波の位相の範囲で、観
測の都度最小二乗法により測位側の位置を決定する条件
を求め、更にこの観測時点の測位側位置の情報を除いた
整数値バイアスを求めるための条件式(18)を求め、
複数の観測タイミングで同様に求めたこれらの条件式を
独立の式として、最小二乗法で整数値バイアスを求める
ので、短い観測時間で整数値バイアスが確定できる上
に、小規模の記憶装置と低い演算能力の測位演算装置で
あっても移動中に実時間で搬送波位相による測位を行う
ことができるためその効果は大きい。A positioning calculation method using the carrier wave phase of the satellite signal according to the present embodiment, in which the positioning satellite signal is simultaneously received by the reference station and the positioning station, and the carrier wave phase of the received signal is compared to obtain the relative position of the positioning station with respect to the reference station. Is the range of the phase of the code and carrier obtained at one observation timing, and finds the condition to determine the position on the positioning side by the least squares method at each observation, and further adjusts the position of the position on the positioning side at this observation time. The conditional expression (18) for obtaining the numerical bias is obtained,
These conditional expressions obtained at the same time at multiple observation timings are used as independent expressions to obtain the integer bias by the least squares method, so that the integer bias can be determined in a short observation time, and it is low with a small storage device. Even a positioning computing device having a computing capability can perform positioning in real time by the carrier phase during movement, which is very effective.
【0072】測位演算機能と受信モデム機能を内蔵し
た、本実施形態に係る衛星信号の搬送波位相による測位
演算方法を用いるGPS受信機は、短い観測時間で整数
値バイアスが確定できる上に、小規模の記憶装置と低い
演算能力の測位演算装置であっても実時間で搬送波位相
による測位が可能で、小型で低消費電力の衛星信号の搬
送波位相による測位演算方法を用いるGPS受信機を提
供できるためその効果は大きい。The GPS receiver incorporating the positioning calculation function and the reception modem function, which uses the positioning calculation method based on the carrier wave phase of the satellite signal according to the present embodiment, can determine an integer value bias in a short observation time and is small in scale. Since it is possible to provide positioning using the carrier wave phase in real time even with the above memory device and a positioning operation device having a low calculation capability, and it is possible to provide a GPS receiver that uses a positioning calculation method using the carrier wave phase of a satellite signal with low power consumption. The effect is great.
【0073】通信ネットワークを介して基準側と測位側
から送られてくるコードおよび搬送波の位相を受信し、
本実施形態に係る衛星信号の搬送波位相による測位演算
方法を用いて測位側の位置を求めるネットワークに接続
する中央装置は、短い観測時間で整数値バイアスが確定
できる上に、小規模の記憶装置と低い演算能力であって
も、より多くの測位局について同時並行して測位演算が
行えるためその効果は大きい。The phases of the code and the carrier wave sent from the reference side and the positioning side via the communication network are received,
The central device connected to the network that obtains the position on the positioning side by using the positioning calculation method based on the carrier wave phase of the satellite signal according to the present embodiment can determine an integer value bias in a short observation time, and also has a small storage device. Even if the computing power is low, the positioning calculation can be performed in parallel for a larger number of positioning stations, so that the effect is great.
【0074】(第2の実施の形態)本発明の衛星信号の
搬送波位相による測位演算方法を用いてGPS測量を行
うシステムの構成は図1と同様である。図3は図1の測
位演算装置104における処理を説明する流れ図であ
る。概略の処理は図2と同様であって以下にその違いに
ついて説明する。すなわち、図3において215は図2
のN・σN演算212とは異なる方法で整数値バイアスN
を求めるNベクトル演算、216はNベクトル演算215
で求めた整数値バイアスN(ベクトル)を次の観測タイ
ミングのN演算215まで保持するNベクトル保存、21
7は求めた整数値バイアスNの精度を個々に評価するN精
度判定である。(Second Embodiment) The configuration of a system for GPS surveying using the positioning calculation method based on the carrier wave phase of a satellite signal of the present invention is the same as in FIG. FIG. 3 is a flow chart for explaining the processing in the positioning calculation device 104 of FIG. The general processing is the same as that in FIG. 2, and the difference will be described below. That is, 215 in FIG.
The integer ambiguities N differently from the N · sigma N operation 212
N vector operation 216 for obtaining
N vector storage that holds the integer value bias N (vector) obtained in step 3 up to N operation 215 at the next observation timing,
Reference numeral 7 is an N accuracy judgment for individually evaluating the accuracy of the obtained integer value bias N.
【0075】以上のように構成したGPS測量システム
において、概略の動作は第1の実施形態と同様であるが
以下では第1の実施形態の動作と異なる動作について、
図3の流れ図を使って本実施形態における衛星信号の搬
送波位相による測位演算方法を詳細に説明する。図3に
おいて、Nベクトル演算215ではΩマトリクス演算2
11で演算したΩマトリクスを受けて整数値バイアスN
(ベクトル)を演算する。ここで、観測タイミングを識
別する識別子tを定義し、マトリクスやベクトルに()
付でタイミングを区別することにする。今の観測タイミ
ングはtであるとして、Ωマトリクスに対応した整数値
バイアスp,1,XN(t)の内で、前の観測タイミングのNベク
トル保存216で保存しているN(t-1)ベクトルの成分で
ある整数値バイアスp,1,XN(t-1)に、含まれていない成
分がある場合は、コード位相によるDGPSで測位側の
相対位置を求め、式(11)のurにこの位置を代入して
求めた概略のp,1,XNで初期化する。初めて行うNベクト
ル演算の処理では全てのp,1,XNを初期化する。N(t-1)ベ
クトルの全成分が決められると、N(t)ベクトルを以下の
式(26)によって求める。In the GPS surveying system configured as described above, the general operation is the same as that of the first embodiment, but the operation different from that of the first embodiment will be described below.
The positioning calculation method based on the carrier wave phase of the satellite signal in this embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 3, in the N vector calculation 215, the Ω matrix calculation 2
Receives the Ω matrix calculated in 11, and receives an integer bias N
(Vector) is calculated. Here, we define the identifier t that identifies the observation timing, and add () to the matrix or vector.
It is decided to distinguish the timing with an appendix. Assuming that the current observation timing is t, N (t-1 stored in the N vector storage 216 of the previous observation timing in the integer biases p, 1, X N (t) corresponding to the Ω matrix. ) If there is a component that is not included in the integer-valued bias p, 1, X N (t-1) that is a component of the vector, the relative position on the positioning side is obtained by DGPS based on the code phase, and Initialize with the approximate p, 1, X N found by substituting this position for u r. In the first N vector operation processing, all p, 1, X N are initialized. When all the components of the N (t-1) vector are determined, the N (t) vector is obtained by the following equation (26).
【0076】[0076]
【数26】
ただし、ζベクトルは式(23)で求めるものとし、D
マトリクスはΩマトリクスの対角成分以外を0としたマ
トリクスであるとする。Dマトリクスの逆マトリクスは
以下の式(27)のように[Equation 26] However, the ζ vector is obtained by the equation (23), and D
It is assumed that the matrix is a matrix having 0 other than the diagonal components of the Ω matrix. The inverse matrix of the D matrix is expressed by the following equation (27).
【数27】
で表すことができる。ここで、計算精度を高めるため、
Ωマトリクスの対角成分ができるだけ大きな値になるよ
うに、配列の順序を並べ替えておく。続くNベクトル保
存216では次の観測タイミングにおけるNベクトル演
算215に備えて、今回の観測タイミングで求めたN(t)
ベクトルを保存する。[Equation 27] Can be expressed as Here, in order to improve the calculation accuracy,
The order of the arrays is rearranged so that the diagonal elements of the Ω matrix have as large values as possible. In the subsequent N vector storage 216, N (t) obtained at this observation timing is prepared in preparation for the N vector calculation 215 at the next observation timing.
Save the vector.
【0077】次に、N精度判定217ではNベクトル演算
215で求めたN(t)ベクトルである整数値バイアス
p,1,XNの各成分を、全ての識別子p,Xについて個別に、
10秒間隔で標本化して49秒間保持する。そして、同
じ識別子について標本化して保存している4個の整数値
バイアスと今回のタイミングで求めた整数値バイアスを
相互に比較して、同じ整数値に0.3以下の精度で収まっ
ているかを判定する。そして、複数の整数値バイアスが
この条件を満たし、対応する衛星の組合せで配置判定2
06の条件を満たす場合に相対位置演算208に分岐す
ると共に、対応する整数値バイアスが確定したと判定す
る。それ以外の場合は相対位置演算214に分岐する。Next, in the N precision judgment 217, an integer value bias which is the N (t) vector obtained by the N vector calculation 215.
Each component of p, 1, X N, individually for all identifiers p, X,
Sample at 10 second intervals and hold for 49 seconds. Then, the four integer value biases sampled and stored for the same identifier are compared with the integer value bias obtained at this timing, and it is determined whether or not the same integer value is within the accuracy of 0.3 or less. . Then, a plurality of integer-valued biases satisfy this condition, and the arrangement determination 2 is performed by the combination of corresponding satellites.
When the condition of 06 is satisfied, the process branches to the relative position calculation 208 and it is determined that the corresponding integer value bias is fixed. In other cases, the process branches to the relative position calculation 214.
【0078】通常、衛星数が多く、2周波で処理する方
が、短い観測時間で整数値バイアスNを確定できる。そ
して、整数値バイアスNの数は、衛星数m-1またはその2
倍になる。しかし第1の実施の形態においては、整数値
バイアスNとその精度を評価する分散σNの演算におい
て、逆マトリクスの演算を式(24)及び式(25)で
2回行う必要がある。そして、この演算は整数値バイア
スNの数が多くなると急激に増大するという欠点を有し
ている。Normally, when the number of satellites is large and processing is performed at two frequencies, the integer value bias N can be determined in a short observation time. The number of integer-valued bias N is the number of satellites m-1 or 2
Double. However, in the first embodiment, in the calculation of the integer value bias N and the variance σ N for evaluating the precision, it is necessary to perform the calculation of the inverse matrix twice by the formula (24) and the formula (25). Then, this calculation has a drawback that it increases sharply as the number of integer value bias N increases.
【0079】これに対して、本発明の第2の実施の形態
では整数値バイアスNを求めるのに反復法を用い、前の
観測タイミングで得た整数値バイアスNを初期値とする
ので、少ない処理量で精度良く整数値バイアスNを求め
ることができるのに加え、標本化した観測タイミングに
求めた整数値バイアスNを保存し、それらの変動によっ
て整数値バイアスNの精度を評価するので、更に少ない
処理量で整数値バイアスNが確定できるので、小規模の
記憶装置と低い演算能力の測位演算装置であっても実時
間で搬送波位相による高精度の測位を行うことができる
点で優れた効果が得られる。On the other hand, in the second embodiment of the present invention, the iterative method is used to find the integer value bias N, and the integer value bias N obtained at the previous observation timing is used as the initial value. In addition to being able to calculate the integer value bias N with high accuracy in the processing amount, the integer value bias N obtained at the sampled observation timing is saved, and the accuracy of the integer value bias N is evaluated by their fluctuations. Since the integer value bias N can be determined with a small processing amount, it is an excellent effect in that even a small-scale storage device and a positioning calculation device with low calculation capability can perform high-precision positioning by carrier phase in real time. Is obtained.
【0080】また本発明の第2の実施の形態によれば、
第1の実施の形態に比べ整数値バイアスNを求める演算
量が大幅に削減できる点でも優れた効果が得られる。Further, according to the second embodiment of the present invention,
An excellent effect is obtained in that the amount of calculation for obtaining the integer value bias N can be significantly reduced as compared with the first embodiment.
【0081】測位衛星信号を基準局と測位局で同時に受
信し、その受信信号の搬送波位相を比較して基準局に対
する測位局の相対位置を求めるという本実施形態に係る
衛星信号の搬送波位相による測位演算方法は、整数値バ
イアスNを求める演算において、前の観測タイミングで
得た整数値バイアスNを初期値として、連立方程式の解
法に反復法を用いて漸近的に整数値バイアスNを求める
ので、少ない演算量にもかかわらず十分な精度をもつ整
数値バイアスNを求めることができ、小規模の記憶装置
と低い演算能力の測位演算装置であっても実時間で搬送
波位相による測位を行うことができるためその効果は大
きい。The positioning calculation method by the carrier wave phase of the satellite signal according to the present embodiment, in which the positioning satellite signal is received by the reference station and the positioning station at the same time, and the carrier phase of the received signal is compared to obtain the relative position of the positioning station with respect to the reference station. Is an asymptotically-determined integer-value bias N using the iterative method to solve the simultaneous equations, with the integer-value bias N obtained at the previous observation timing as the initial value in the calculation of the integer-value bias N. It is possible to obtain an integer-valued bias N with sufficient accuracy regardless of the amount, and it is possible to perform positioning by the carrier phase in real time even with a small-scale storage device and a positioning calculation device with low calculation capability. The effect is great.
【0082】更に、本実施形態に係る衛星信号の搬送波
位相による測位演算方法は、求めた整数値バイアスNに
ついて、標本化した観測タイミングに求めた整数値バイ
アスNを保存し、それらの変動によって整数値バイアスN
の精度を評価するので、更に少ない処理量と整数値バイ
アスNを保存する僅かな記憶領域で、確実に整数値バイ
アスNの確定を判定できるためその効果は大きい。Further, in the positioning calculation method by the carrier wave phase of the satellite signal according to the present embodiment, for the obtained integer value bias N, the obtained integer value bias N is stored at the sampled observation timing, and is adjusted by the variation thereof. Numerical bias N
Since the accuracy of is evaluated, the determination of the integer value bias N can be reliably determined with a smaller processing amount and a small storage area for storing the integer value bias N, which is a great effect.
【0083】(第3の実施の形態)図4は本発明の第3
の実施形態における、衛星信号の搬送波位相による測位
演算方法を用いてGPS測量を行うシステムの構成であ
る。図4において本発明の第3の実施形態に係るGPS
測量システムは、位置を測定するためのL1とL2の信号を
送信しているGPS衛星101と、アンテナの設置位置
が既知であるL1およびL2の搬送波の位相を測定する基準
側GPS受信機102と、基準側に対する相対位置の測
定に供するL1およびL2の搬送波の位相を測定する測位側
GPS受信機103と、基準側GPS受信機102で観
測したコードおよび搬送波の位相を記録する記録装置1
07と、測位側GPS受信機103で観測したコードお
よび搬送波の位相を記録する記録装置108と、位置の
測定において記録装置107及び記録装置108に記録
している位相の記録を読み取って、後処理で位置を計算
する測位演算装置109とから構成されている。(Third Embodiment) FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
2 is a configuration of a system that performs GPS surveying using the positioning calculation method based on the carrier wave phase of the satellite signal in the embodiment of FIG. In FIG. 4, the GPS according to the third embodiment of the present invention
The surveying system includes a GPS satellite 101 that transmits L1 and L2 signals for measuring the position, and a reference-side GPS receiver 102 that measures the phases of carrier waves of L1 and L2 whose antenna installation positions are known. A positioning-side GPS receiver 103 for measuring the phases of the L1 and L2 carriers used for measuring the relative position with respect to the reference side, and a recording device 1 for recording the code and the carrier phase observed by the reference-side GPS receiver 102.
07, the recording device 108 that records the phase of the code and the carrier wave observed by the positioning GPS receiver 103, and the recording of the phase recorded in the recording device 107 and the recording device 108 in the position measurement, and the post-processing It is composed of a positioning calculation device 109 for calculating the position at.
【0084】以上のように構成されたGPS測量システ
ムについて、以下にその動作を説明する。本発明の第3
の実施形態に係るGPS測量システムは、通信路を設け
ず基準側と測位側それぞれで観測した位相を記録し、後
処理によって位置を計算する点が第1の実施形態と異な
っている。The operation of the GPS surveying system configured as described above will be described below. Third of the present invention
The GPS surveying system according to the embodiment is different from the first embodiment in that the phase observed on each of the reference side and the positioning side is recorded without providing a communication path, and the position is calculated by post-processing.
【0085】図5は図4の測位演算装置109における
処理を説明する流れ図である。図5において201は処
理の開始、202は状態変数の初期化、203は図4の
基準側の記録装置107と測位側の記録装置108で記
録したコードおよび搬送波の位相を入力する位相入力、
204は搬送波の追尾状態に異常があった場合の処理を
行う搬送波位相前処理、205と227は衛星の配置を
評価する式(15)のRDOP演算、206と228は整数
値バイアスが確定していれば測位が可能かを判定する配
置判定、210と229は衛星の配置できまるマトリク
スGの逆マトリクスΓ式(16)を求めるΓマトリクス
演算、211は整数値バイアスを求めるためのマトリク
スΩ式(22)を求めるΩマトリクス演算、212はΩ
マトリクスによって整数値バイアスN(式(24))と
その分散σNの(式(25))を求めるN・σN演算、2
13はバイアスを求める方程式で得られる整数値バイア
スの精度を評価するN精度判定、218は位相記録の終
わりを調べる入力終了判定、219は整数値バイアスの
識別子pについて走査の終わりを調べるp終了判定、22
0は整数値バイアスの精度が十分な場合に整数値バイア
スNを整数に丸める整数化、221は整数値バイアスNと
その分散σNを保存するN・σN保存、222は次の整数
値バイアスの識別子に変更するp更新、223は入力終
了判定218で入力が終了した後の処理に移る準備を行
う再初期化、224は再度始めから位相を入力する位相
入力、225は位相記録の終わりを調べる入力終了判
定、226は処理の終了、230はN・σN保存221で
保存した整数値バイアスNによって測位側の相対位置を
演算する相対位置演算、231は相対位置演算230で
求めた相対位置を出力する位置出力である。FIG. 5 is a flow chart for explaining the processing in the positioning arithmetic unit 109 of FIG. In FIG. 5, 201 is the start of processing, 202 is the initialization of state variables, 203 is the phase input for inputting the phases of the code and carrier waves recorded by the recording device 107 on the reference side and the recording device 108 on the positioning side in FIG.
Reference numeral 204 is a carrier phase pre-processing that performs processing when there is an abnormality in the tracking state of the carrier wave, 205 and 227 are RDOP operations of the equation (15) that evaluates the constellation of the satellite, and 206 and 228 are integer value biases. If so, an arrangement determination for determining whether positioning is possible, 210 and 229 are Γ matrix operations for obtaining an inverse matrix Γ equation (16) of a matrix G that allows satellites to be arranged, and 211 is a matrix Ω equation for obtaining an integer value bias ( 22) is an Ω matrix operation, 212 is Ω
N · σ N operation for obtaining integer value bias N (Equation (24)) and its variance σ N (Equation (25)) using a matrix, 2
13 is an N accuracy judgment for evaluating the accuracy of an integer bias obtained by an equation for obtaining a bias, 218 is an input end judgment for checking the end of phase recording, and 219 is a p end judgment for checking the end of scanning for an integer bias identifier p. , 22
0 is an integer that rounds the integer bias N to an integer when the precision of the integer bias is sufficient, 221 saves the integer bias N and its variance σ N , saves N · σ N , 222 indicates the next integer bias Update to change to the identifier of 223, 223 is a re-initialization for preparing to move to the process after the input is completed in the input end determination 218, 224 is a phase input for inputting a phase from the beginning again, and 225 is an end of phase recording. Input end determination to be checked, 226 is the end of processing, 230 is a relative position calculation for calculating the relative position on the positioning side by the integer value bias N stored in the N · σ N storage 221, and 231 is a relative position calculated by the relative position calculation 230. Is a position output for outputting.
【0086】図4の構成と図5の流れ図を用いて更に詳
細に本実施形態に係る衛星信号の搬送波位相による測位
演算方法を説明する。なお、相対位置の演算と整数値バ
イアスNの演算原理は第1の実施形態と同様であって、
以下はその違いについてのみ説明する。The positioning calculation method based on the carrier wave phase of the satellite signal according to this embodiment will be described in more detail with reference to the configuration of FIG. 4 and the flow chart of FIG. The calculation of the relative position and the calculation principle of the integer bias N are the same as in the first embodiment,
Only the difference will be described below.
【0087】図5において、位相入力203では記録さ
れている位相を観測の順に入力する。本実施形態では、
図2の第1の実施形態と異なり1回目の入力では相対位
置の演算を行わないようにしている。また、N・σN演算
212は最後の入力まで到達したあとに行い、第1の実
施形態のように観測タイミング毎には行わないようにし
ている。In FIG. 5, the phase input 203 inputs the recorded phases in the order of observation. In this embodiment,
Unlike the first embodiment shown in FIG. 2, the relative position is not calculated in the first input. Further, the N · σ N calculation 212 is performed after reaching the final input, and is not performed at each observation timing as in the first embodiment.
【0088】また、第1の実施形態では整数値バイアス
p,1,XNは受信した衛星識別子nと搬送波周波数LXに対応
付けた識別子であるとし、一旦衛星信号が途切れたり、
サイクルスリップと呼ばれる搬送波位相の不連続が検出
された場合には初期化していた。これに対して、本実施
形態では再度受信した衛星信号について、新たな整数値
バイアスp,1,XNの識別子pを付与して、以後別の整数値
バイアスとして処理する。そして、基準側と測位側で連
続した受信が2分に満たない期間に対応した整数値バイ
アスp,1,XNは、位置の決定に寄与しない上に、整数値バ
イアスの計算において負荷が増大し、解を求める際の障
害になるので、N・σN演算212の前に暫定的に除去す
る。Also, in the first embodiment, an integer value bias
It is assumed that p, 1, X N is an identifier associated with the received satellite identifier n and the carrier frequency LX.
When a carrier phase discontinuity called a cycle slip was detected, it was initialized. On the other hand, in the present embodiment, the identifier p of a new integer value bias p, 1, X N is added to the satellite signal received again, and thereafter it is processed as another integer value bias. In addition, the integer-valued bias p, 1, X N corresponding to the period of less than 2 minutes of continuous reception on the reference side and the positioning side does not contribute to the position determination, and the load increases in the calculation of the integer-valued bias. However, since it becomes an obstacle in obtaining a solution, it is temporarily removed before the N · σ N calculation 212.
【0089】図5のΩマトリクス演算211では、式
(22)のΩマトリクスと式(23)のζベクトルの各
要素を位相入力に応じ、前の観測タイミングにおける入
力で計算した各要素を使って、追加的に累積加算する。
また、信号の途切れなどで新しく追加した整数値バイア
スの識別子に対しては、マトリクスの配列要素がむやみ
に増大しないように、途切れる前の対応する整数値バイ
アスを含まない新たな縦と横のベクトルを追加して保持
する。In the Ω matrix calculation 211 of FIG. 5, each element of the Ω matrix of the equation (22) and the ζ vector of the equation (23) is used in accordance with the phase input and each element calculated by the input at the previous observation timing is used. , Additional cumulative addition.
In addition, for identifiers of integer value bias newly added due to signal interruption, etc., new vertical and horizontal vectors that do not include the corresponding integer value bias before the interruption so that the array elements of the matrix do not increase unnecessarily And hold.
【0090】入力の終了を入力終了判定218で検出し
た時はN・σN演算212に分岐する。N・σN演算212
では、Ωマトリクス演算211で求めたΩマトリクスと
ζベクトルにより、式(24)と式(25)で整数値バ
イアスNと分散σNを演算する。p終了判定219からN・
σN保存221までは、全ての識別子pについて順次、整
数値バイアスNを求め分散σNを評価し、可能な場合は整
数値バイアスNを整数に丸め、得られた結果を保存す
る。When the end of input is detected by the input end determination 218, the process branches to the N · σ N calculation 212. N · σ N operation 212
Then, the integer value bias N and the variance σ N are calculated by the equations (24) and (25) using the Ω matrix and the ζ vector obtained by the Ω matrix calculation 211. p End judgment 219 to N
Up to the σ N storage 221, the integer value bias N is sequentially obtained for all the identifiers p, the variance σ N is evaluated, the integer value bias N is rounded to an integer if possible, and the obtained result is stored.
【0091】次に、N・σN保存221で保存したN・σN
を使い、相対位置演算230において、位相入力224
で再び最初から入力した位相によって測位側の位置を順
次演算する。[0091] Next, were stored at N · σ N Save 221 N · σ N
Phase input 224 in the relative position calculation 230
Then, the position on the positioning side is sequentially calculated again with the phase input from the beginning.
【0092】以上の様な後処理による測位演算では、記
録している位相の全てを使うので、より確実に整数値バ
イアスの整数値が確定でき、確定できない場合にも高い
精度で整数値バイアスが求まる。そして、全てを使って
求めた整数値バイアスで、全ての観測タイミングについ
て測位側の相対位置を計算するので、観測の初期から高
い精度で測位側の相対位置を求めることができる。加え
て、整数値バイアスの演算を一括して行うので、全体を
通した演算量が減少する。Since all of the recorded phases are used in the positioning calculation by the post-processing as described above, the integer value of the integer bias can be more surely fixed, and even when it cannot be fixed, the integer bias is highly accurately determined. I want it. Then, the relative position on the positioning side is calculated for all the observation timings with the integer value bias obtained by using all, so that the relative position on the positioning side can be obtained with high accuracy from the initial stage of the observation. In addition, since the calculation of the integer value bias is collectively performed, the amount of calculation in the whole is reduced.
【0093】以上のように本発明の第3の実施形態によ
れば、従来例のカルマンフィルタを用いる時間的に新し
い観測結果により重きを置いた評価に比べ、一つの観測
タイミングで得たコードと搬送波の位相の範囲で、観測
の都度最小二乗法により測位側の位置を決定する条件を
求め、更にこの観測時点の測位側位置の情報を除いた整
数値バイアスを求めるための条件を式(18)で求め、
多数の観測タイミングで同様に求めたこれらの条件式を
独立の式として、整数値バイアスを求めるのに、多数の
観測タイミングについて最小二乗法によって一括して演
算するので、全ての有効な観測結果を無駄なく利用で
き、観測時間が短い場合でもより確実に整数値バイアス
が確定できるとともに、全体を通した演算量を減らすこ
とができる点で優れた効果が有る。As described above, according to the third embodiment of the present invention, the code and carrier obtained at one observation timing are compared with the evaluation that emphasizes the temporally new observation result using the Kalman filter of the conventional example. The condition for determining the position on the positioning side by the method of least squares in each phase range is calculated, and the condition for obtaining the integer bias excluding the information on the position on the positioning side at the time of observation is expressed by the formula (18). Asked in
These conditional expressions obtained in the same way at a large number of observation timings are treated as independent expressions, and the integer value bias is calculated. It has an excellent effect in that it can be used without waste, the integer value bias can be more reliably determined even when the observation time is short, and the amount of calculation throughout can be reduced.
【0094】また本発明の第3の実施形態によれば、従
来例の整数値バイアスの候補を評価し選別する方法に比
べ、複数の観測タイミングで同様に求めたこれらの条件
式を独立の式として、最小二乗法で整数値バイアスを演
算により総合的に求めるので、候補として多数の整数値
バイアスの組合せを想定する必要が無く、大容量の記憶
装置や高い演算能力を必要としない点で優れた効果が有
る。Further, according to the third embodiment of the present invention, compared with the conventional method of evaluating and selecting the integer bias candidates, these conditional expressions similarly obtained at a plurality of observation timings are independent expressions. As, since the integer-value bias is calculated comprehensively by the least-squares method, it is not necessary to assume a combination of a large number of integer-value biases as candidates, and it is excellent in that it does not require a large-capacity storage device or high calculation capacity. There is an effect.
【0095】測位衛星信号を基準局と測位局で同時に受
信し、その受信信号の搬送波位相をそれぞれ記録し、こ
の記録した搬送波位相を比較して基準局に対する測位局
の相対位置を求める、本実施形態に係る衛星信号の搬送
波位相による測位演算方法は、一つの観測タイミングで
得たコードと搬送波の位相の範囲で、観測の都度最小二
乗法により測位側の位置を決定する条件を求め、更にこ
の観測時点の測位側位置の情報を除いた整数値バイアス
を求めるための条件式(18)を求め、多数の観測タイ
ミングで同様に求めたこれらの条件式を独立の式とし
て、整数値バイアスを求めるのに、多数の観測タイミン
グについて最小二乗法によって一括して演算するので、
全ての有効な観測結果を無駄なく利用でき、観測時間が
短い場合でもより確実に整数値バイアスが確定できるだ
けでなく、全体を通した演算量を減らせるので、小規模
の記憶装置と低い演算能力の測位演算装置であっても短
い時間で搬送波位相による測位演算を完了させることが
できるためにその効果は大きい。In the present embodiment, the positioning satellite signals are simultaneously received by the reference station and the positioning station, the carrier wave phases of the received signals are recorded, and the recorded carrier wave phases are compared to obtain the relative position of the positioning station with respect to the reference station. The positioning calculation method based on the carrier wave phase of the satellite signal concerned finds the condition for determining the position on the positioning side by the least squares method at each observation within the range of the code and the carrier wave phase obtained at one observation timing, and further at this observation time point. The conditional expression (18) for finding the integer value bias excluding the information of the position on the positioning side is calculated, and the conditional expression (18) similarly calculated at many observation timings is used as an independent expression to calculate the integer value bias. , Since a large number of observation timings are collectively calculated by the least squares method,
All valid observation results can be used without waste, and even if the observation time is short, the integer value bias can be determined more reliably, and the amount of calculation throughout can be reduced, so a small-scale storage device and low calculation capacity Even with this positioning calculation device, the positioning calculation by the carrier wave phase can be completed in a short time, so that the effect is great.
【0096】なお以上の説明では、搬送波の位相をL1ま
たはL2の一方を使って相対位置や整数値バイアスを求め
るとしたが、これに限らず、L1とL2に整数の重み付けを
した和で演算する、L1とL2の両者について別の整数値バ
イアスを設定して演算するなど、により整数値バイアス
を短時間で求めたり、電離層の影響を軽減したりするこ
ともできる。また、L1とL2のコードの位相差から電離層
による遅延を求めたり、別に観測した観測網で求めた電
離層の遅延や、高精度の軌道情報を利用して、基準側と
測位側の位置の違いによる誤差を軽減することもでき
る。In the above description, the relative position and the integer bias are calculated by using one of the phases of the carrier waves, L1 or L2, but the present invention is not limited to this, and the sum is calculated by weighting L1 and L2 with integers. It is also possible to obtain the integer value bias in a short time and reduce the influence of the ionosphere by setting different integer value biases for both L1 and L2 and performing calculations. In addition, the delay due to the ionosphere is calculated from the phase difference between the L1 and L2 codes, the delay of the ionosphere obtained from a separately observed observation network, and high-precision orbit information are used to determine the difference between the positions on the reference side and the positioning side. It is also possible to reduce the error due to.
【0097】また以上の説明では、基準側と測位側で位
相を測定した時刻が一致しているとして説明したが、こ
れに限らず、衛星の軌道要素または観測した衛星信号の
搬送波周波数を使って、基準側で観測した時刻を測位側
で測定した時刻にずらした場合に観測されるコードおよ
び搬送波の位相を予測して補正することもできる。Further, in the above description, the time at which the phase was measured on the reference side coincides with the time at which the phase is measured, but the present invention is not limited to this, and the orbital element of the satellite or the carrier frequency of the observed satellite signal is used. It is also possible to predict and correct the phases of the code and the carrier observed when the time observed on the reference side is shifted to the time measured on the positioning side.
【0098】更に第1の実施形態では、観測タイミング
毎に毎回、整数値バイアスを求める式(24)とこれを
評価する式(25)の演算を行うとして説明したが、こ
れに限らず、搬送波の観測が可能となった後も、衛星数
や配置によって整数値バイアスの演算が意味を持つまで
に必要な期間は異なるが、これを予め判断して整数値バ
イアスを求める演算を間引くこともできる。また、整数
値バイアスの分散結果によって、その後に続く数回の観
測タイミングについて整数値バイアスを求める演算を間
引くこともできる。Further, in the first embodiment, the calculation of the formula (24) for obtaining the integer bias and the formula (25) for evaluating the bias is performed every observation timing, but the calculation is not limited to this. After the observation becomes possible, the period required for the calculation of the integer bias to be meaningful depends on the number of satellites and the arrangement, but it is possible to thin out the calculation to determine the integer bias by judging this in advance. . Further, depending on the distribution result of the integer value bias, it is possible to thin out the calculation for obtaining the integer value bias for several subsequent observation timings.
【0099】更に第1の実施形態の図1では測位側のG
PS受信機とは別に測位演算装置と受信モデムを設置し
たが、これに限らず、測位演算装置と受信モデムをGP
S受信機に内蔵することもできる。また、基準側と同様
に測位側のGPS受信機にも送信モデムを設置し、通信
ネットワーク等を介した中央装置において測位演算を行
うこともできる。Further, in FIG. 1 of the first embodiment, the G on the positioning side is
Although the positioning calculation device and the reception modem are installed separately from the PS receiver, the present invention is not limited to this, and the positioning calculation device and the reception modem are GP.
It can also be built into the S receiver. Further, similarly to the reference side, a positioning modem can be installed in the GPS receiver on the positioning side to perform positioning calculation in a central device via a communication network or the like.
【0100】また第2の実施形態では、Nベクトル演算
215における連立方程式の解法として小国力編「行列
演算ソフトウエア」(丸善)p174に示されるヤコビ法を
用い、反復回数を1回だけとして説明したが、これに限
らず、反復回数を複数回にして精度を高くすることもで
きるし、幾分演算量が増え複雑さも増すが上記小国力編
「行列演算ソフトウエア」(丸善)p174に示されるガウ
ス−ザイデル法などを用いることで精度を高くすること
もできる。In the second embodiment, the Jacobi method described in “Matrix Calculation Software” (Maruzen) p174, edited by Oguni Riki, is used as the solution of simultaneous equations in the N vector calculation 215, and the number of iterations is only once. However, it is not limited to this, and the accuracy can be increased by making the number of iterations multiple times, and the amount of calculation increases and the complexity increases somewhat, but it is shown in the above-mentioned “Matrix Calculation Software” (Maruzen) p174, edited by Oguni Riki. The accuracy can be increased by using the Gauss-Seidel method described above.
【0101】また第3の実施形態では、記録した全ての
位相について一括してN・σN演算212で整数値バイア
スNと分散σNを演算するとしたが、これに限らず、整数
値バイアスp,1,XNの数が増え過ぎないように、適切なタ
イミングで区切ることで、分割して処理することもでき
る。[0102] In the third embodiment, it is assumed for calculating the integer ambiguity N and variance sigma N in N · sigma N operation 212 collectively for all phases recorded, not limited thereto, the integer ambiguity p It is also possible to divide and process by dividing at appropriate timing so that the number of , 1, X N does not increase too much.
【0102】また、これまでの説明では基準側の位置が
既知であるとして、この基準とする位置が変化する場合
について触れていないが、観測タイミング毎に基準側の
正確な位置が分かれば移動していてもかまわない。Further, in the above description, it is assumed that the reference side position is known, but the case where the reference position changes is not mentioned. However, if the reference side accurate position is known at each observation timing, the reference side position moves. It doesn't matter.
【0103】また、これまでは米国が運用しているNA
VSTAR衛星の信号を受信して搬送波位相による測位
演算する例で説明したが、これに限らず、ロシア共和国
が運用しているGLONASS衛星など、スペクトル拡
散信号の位相と、衛星信号の搬送波位相を測定して位置
を求める受信機についても同様に実施可能である。In addition, the NA operated by the US so far
Although the example of receiving the signal of the VSTAR satellite and performing positioning calculation by the carrier wave phase has been described, the phase of the spread spectrum signal and the carrier wave phase of the satellite signal such as the GLONASS satellite operated by the Russian Republic are not limited to this. The same can be applied to a receiver that obtains a position by performing the same process.
【0104】[0104]
【発明の効果】以上のように本発明は、測位衛星信号を
基準局と測位局で同時に受信し、その受信信号の搬送波
位相を比較して基準局に対する測位局の相対位置を求め
るに際し、一つの観測タイミングで得たコードと搬送波
の位相の範囲で、観測の都度最小二乗法により測位側の
位置を決定する条件を求め、更にこの観測時点の測位側
位置の情報を除いた整数値バイアスを求めるための条件
式を求め、複数の観測タイミングで同様に求めたこれら
の条件式を独立の式として、最小二乗法で整数値バイア
スを求めることにより、短い観測時間で整数値バイアス
が確定できる上に、小規模の記憶装置と低い演算能力の
測位演算装置であっても移動中に実時間で搬送波位相に
よる測位が可能であるという効果が得られる。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, when the positioning satellite signal is simultaneously received by the reference station and the positioning station and the carrier phases of the received signals are compared to obtain the relative position of the positioning station with respect to the reference station, one observation is made. In order to find the condition to determine the position on the positioning side by the least squares method at each observation in the range of the code and carrier phase obtained at the timing, and to find the integer value bias excluding the information of the position on the positioning side at the time of this observation. In addition to determining the conditional expression of, and using these conditional expressions obtained in the same manner at multiple observation timings as independent expressions, the integer bias can be determined by the least squares method, and the integer bias can be determined in a short observation time. Even with a small-scale storage device and a positioning computing device with low computing power, it is possible to obtain the effect that positioning can be performed by the carrier wave phase in real time while moving.
【0105】また本発明は、整数値バイアスNを求める
演算において、前の観測タイミングで得た整数値バイア
スNを初期値として、連立方程式の解法に反復法を用い
て漸近的に整数値バイアスNを求めることにより、少な
い演算量にもかかわらず十分な精度をもつ整数値バイア
スNを求めることができ、低い演算能力の測位演算装置
であっても実時間で搬送波位相による測位が可能である
という効果が得られる。Further, according to the present invention, in the calculation for obtaining the integer value bias N, the integer value bias N obtained at the previous observation timing is used as an initial value, and the iterative method is used to solve the simultaneous equations. It is possible to obtain an integer value bias N with sufficient accuracy despite the small amount of computation, and it is possible to perform positioning by carrier phase in real time even with a positioning computing device with low computing power. The effect is obtained.
【0106】また本発明は、求めた整数値バイアスNに
ついて、標本化した観測タイミングに求めた整数値バイ
アスNを保存し、それらの変動によって整数値バイアスN
の精度を評価することにより、少ない処理量と整数値バ
イアスNを保存する僅かな記憶領域で、確実に整数値バ
イアスNを確定できるという効果が得られる。Further, in the present invention, for the obtained integer value bias N, the obtained integer value bias N is stored at the sampled observation timing, and the integer value bias N is changed by the variation thereof.
By evaluating the accuracy of, the integer value bias N can be reliably determined with a small amount of processing and a small storage area for storing the integer value bias N.
【図1】本発明の第1の実施の形態における衛星信号の
搬送波位相による測位演算方法を用いてGPS測量を行
うシステムの構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a system that performs GPS surveying using a positioning calculation method based on a carrier wave phase of a satellite signal according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態における測位演算装
置104の処理を説明する流れ図FIG. 2 is a flowchart illustrating processing of the positioning calculation device 104 according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の実施の形態における測位演算装
置104の処理を説明する流れ図FIG. 3 is a flowchart illustrating processing of the positioning calculation device 104 according to the second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施の形態における衛星信号の
搬送波位相による測位演算方法を用いてGPS測量を行
うシステムの構成図FIG. 4 is a configuration diagram of a system that performs GPS surveying using a positioning calculation method based on a carrier wave phase of a satellite signal according to a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3の実施の形態における測位演算装
置109の処理を説明する流れ図FIG. 5 is a flowchart illustrating processing of the positioning calculation device 109 according to the third embodiment of the present invention.
102 基準側GPS受信機 103 測位側GPS受信機 104 測位演算装置 105 送信モデム 106 受信モデム 107 記録装置 108 記録装置 102 Reference side GPS receiver 103 Positioning GPS receiver 104 Positioning calculation device 105 sending modem 106 receiving modem 107 recording device 108 recording device
Claims (11)
ンテナで受信した前記衛星信号の搬送波位相を測定する
搬送波位相測定部と、所定の基準点で測定された第1の
搬送波位相情報と前記搬送波位相測定部で測定した第2
の搬送波位相情報とから移動体の位置を求める演算部と
を備え、前記演算部は所定のタイミング毎に前記第1の
搬送波位相情報と前記第2の搬送波位相情報との二重位
相差と、前記所定のタイミングにおける衛星の位置と、
前記基準点の位置と、前記移動体の位置との複数の関係
式を求め、前記複数の関係式より前記移動体の位置に相
当する変数を消去した条件式を求め、複数のタイミング
における前記条件式について互いに小さな偏差で成立す
るような前記二重位相差の整数値バイアスを求めて前記
移動体の位置を決定することを特徴とする衛星航法測位
装置。1. An antenna for receiving a satellite signal, a carrier phase measuring unit for measuring a carrier phase of the satellite signal received by the antenna, first carrier phase information measured at a predetermined reference point, and the carrier. Second measured by the phase measurement unit
And a calculation unit that obtains the position of the moving body from the carrier phase information, and the calculation unit has a double phase difference between the first carrier phase information and the second carrier phase information at every predetermined timing, The position of the satellite at the predetermined timing,
A plurality of relational expressions between the position of the reference point and the position of the moving body are obtained, and a conditional expression in which a variable corresponding to the position of the moving body is deleted from the plurality of relational expressions is obtained. A satellite navigation positioning device, characterized in that the position of the moving body is determined by obtaining an integer value bias of the double phase difference which is satisfied with a small deviation from each other.
ンテナで受信した前記衛星信号の搬送波位相を複数の衛
星について同時に観測する受信機を、位置が既知である
基準側の位置と、測位側として異なった位置にそれぞれ
設置し、複数のタイミングについて基準側と測位側の両
者で同時に搬送波位相を観測し、観測した前記搬送波位
相を使って基準側に対する測位側の相対的な位置を求め
る衛星測位演算方法において、観測タイミング毎に未知
の整数値バイアスを含んだ搬送波の二重位相差と衛星の
位置と基準側および測位側の位置との関係式を求め、各
々の観測タイミングで得た前記関係式の範囲で、最小二
乗法により測位側の位置を求める条件を求め、求めた前
記条件を搬送波位相に関する前記関係式に代入すること
により測位側の位置に相当する変数を消去した条件式を
求め、観測タイミング毎に、それ以前を含めた複数の観
測タイミングについて求めた前記の変数を消去した条件
式について、互いに小さな偏差で成立する条件で前記二
重位相差の整数値バイアスを求めることを特徴とする衛
星測位演算方法。2. An antenna for receiving a satellite signal and a receiver for simultaneously observing a carrier wave phase of the satellite signal received by the antenna for a plurality of satellites are provided as a reference side position whose position is known and a positioning side. Satellite positioning calculation that installs at different positions, observes carrier phase simultaneously on both the reference side and positioning side for multiple timings, and uses the observed carrier phase to determine the relative position of the positioning side with respect to the reference side. In the method, the relational expression between the double phase difference of the carrier including an unknown integer bias for each observation timing, the position of the satellite and the positions of the reference side and the positioning side is obtained, and the relational expression obtained at each observation timing The position of the positioning side is obtained by substituting the condition for finding the position of the positioning side by the method of least squares in the range The conditional expression in which the variable corresponding to is deleted is obtained, and for each observation timing, the conditional expression in which the variables are deleted obtained for a plurality of observation timings including before is doubled under the condition that the mutual deviation is small. A satellite positioning calculation method characterized by obtaining an integer value bias of a phase difference.
測タイミングを含めた複数の観測タイミングについて、
測位側の位置変数を消去した条件式を求め、これらの条
件式が小さな偏差で成立する条件で前記二重位相差の整
数値バイアスを求めると共に、前記整数値バイアスの分
散を評価し、前記整数値バイアスを中心として、前記整
数値バイアスの分散で定める所定の範囲に、唯一の整数
が含まれるという条件で、整数値バイアスが確定できた
か否かを判定することを特徴とする請求項2に記載の衛
星測位演算方法。3. At a certain observation timing, regarding a plurality of observation timings including past observation timings,
A conditional expression that eliminates the position variable on the positioning side is obtained, and the integer value bias of the double phase difference is obtained under the condition that these conditional expressions are satisfied with a small deviation, and the variance of the integer value bias is evaluated to 3. A determination is made as to whether or not the integer bias has been established, provided that a unique integer is included in a predetermined range defined by the variance of the integer bias centering on the numeric bias. The satellite positioning calculation method described.
測タイミングで得た前記関係式の範囲で、最小二乗法に
より測位側の位置を決定する条件を求め、位置を決定す
る前記条件によって衛星の配置できまる精度を評価する
条件を定めて、前記条件を満たさない衛星の配置の観測
タイミングについては、測位側位置に相当する変数を消
去した条件式を、複数の観測タイミングについて求めた
前記変数を消去した前記条件式の組合せに加えないよう
にすることを特徴とする請求項2または請求項3に記載
の衛星測位演算方法。4. At a certain observation timing, a condition for determining the position on the positioning side is obtained by the least squares method within the range of the relational expression obtained at each observation timing, and the satellite can be arranged according to the condition for determining the position. For the observation timing of satellite arrangements that do not satisfy the above conditions, the condition that evaluates the accuracy is determined, and the conditional expression that deletes the variable corresponding to the position on the positioning side is deleted. The satellite positioning calculation method according to claim 2, wherein the combination is not added to the combination of the conditional expressions.
としてΩマトリクス条件式及びζベクトル条件式を定義
し、定義した前記Ωマトリクス条件式及び前記ζベクト
ル条件式の各要素を保持する記憶機能を設けるととも
に、観測タイミング毎に測位側位置に相当する変数を消
去した条件式を求め、測位側位置に相当する前記変数を
消去した前記条件式を、保持している前記Ωマトリクス
条件及び前記ζベクトル条件の各要素に対して累積加算
し、前記累積加算した前記Ωマトリクス条件及び前記ζ
ベクトル条件によって整数値バイアスを求めることを特
徴とする請求項2から請求項4までのいずれかに記載の
衛星測位演算方法。5. An Ω matrix conditional expression and a ζ vector conditional expression are defined as a condition for obtaining the integer bias, and a storage function for holding each element of the defined Ω matrix conditional expression and the ζ vector conditional expression is provided. A conditional expression that eliminates the variable corresponding to the position on the positioning side is provided for each observation timing, and the conditional expression that erases the variable corresponding to the position on the positioning side holds the Ω matrix condition and the ζ vector. The elements of the condition are cumulatively added, and the cumulatively added Ω matrix condition and the ζ
The satellite positioning calculation method according to any one of claims 2 to 4, wherein an integer bias is obtained according to a vector condition.
て、以前の観測タイミングにおいて得た整数値バイアス
を初期値とし、連立方程式の解法に反復法を用いて漸近
的に整数値バイアスを求め、新たに求めた整数値バイア
スを次回の整数値バイアスを求める演算における初期値
とすることを特徴とする請求項2から請求項5までのい
ずれかに記載の衛星測位演算方法。6. In the calculation for obtaining the integer bias, the integer bias obtained at the previous observation timing is used as an initial value, and the iterative method is used to solve the simultaneous equations to obtain the integer bias asymptotically. The satellite positioning calculation method according to any one of claims 2 to 5, wherein the obtained integer value bias is used as an initial value in a calculation for obtaining the next integer value bias.
漸近的に整数値バイアスを求める演算において、前記整
数値バイアスの初期値を、基準側に設置した受信機を基
準として、衛星信号のコード位相を使った差動測位で測
位側の位置を求め、求めた測位側の位置によって概略の
整数値バイアスを求め、求めた概略の整数値バイアスを
初期値とすることを特徴とする請求項6に記載の衛星測
位演算方法。7. In an operation for asymptotically obtaining an integer value bias by using an iterative method for solving the simultaneous equations, an initial value of the integer value bias is used as a reference for a satellite signal of a satellite signal. The position on the positioning side is obtained by differential positioning using the code phase, the approximate integer value bias is obtained from the obtained position on the positioning side, and the obtained approximate integer value bias is used as an initial value. 6. The satellite positioning calculation method described in 6.
連続した観測タイミングの内で、間隔を置いて標本化し
た観測タイミングについて求めた整数値バイアスを保存
し、個々の観測タイミングで求めた整数値バイアスと前
記保存している整数値バイアスとを比較し、それらの変
動量を評価することにより整数値バイアスの精度評価と
することを特徴とする請求項2から請求項7までのいず
れかに記載の衛星測位演算方法。8. An integer value bias obtained by calculation,
Within the continuous observation timing, the integer value bias obtained for the observation timing sampled at intervals is stored, and the integer value bias obtained at each observation timing is compared with the stored integer value bias. The satellite positioning calculation method according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the accuracy of integer bias is evaluated by evaluating the fluctuation amounts thereof.
波位相を複数の衛星について同時に観測する機能と、基
準側で同じ衛星について同時に観測した搬送波位相を通
信路を介して受け取る機能と、衛星信号の搬送波位相に
よる測位演算機能とを備え、前記測位演算機能が、個別
の観測タイミングで得た関係式の範囲で、最小二乗法に
より測位側の位置を決定する条件を求め、求めた条件を
搬送波位相に関する前記関係式に代入することにより測
位側位置に相当する変数を消去し、前記変数を消去した
前記条件式について、互いに小さな偏差で成立する条件
で二重位相差の整数値バイアスを求めるようにした請求
項2から請求項8までのいずれかに記載の衛星測位演算
方法を用いる衛星航法受信機。9. A function of simultaneously observing the carrier phase of a satellite signal received by the antenna for a plurality of satellites, a function of receiving simultaneously the carrier phase of the same satellite observed on the reference side through a communication path, and a satellite signal A positioning calculation function based on a carrier phase is provided, and the positioning calculation function finds a condition for determining the position on the positioning side by the least square method within the range of the relational expression obtained at each observation timing, and the found condition is the carrier phase. By deleting the variable corresponding to the position on the positioning side by substituting it into the relational expression regarding, the conditional expression in which the variable is deleted is obtained as an integer value bias of the double phase difference under the condition that a small deviation is satisfied. A satellite navigation receiver using the satellite positioning calculation method according to any one of claims 2 to 8.
と、前記アンテナで受信した衛星信号の搬送波位相を複
数の衛星について同時に観測する受信機を、位置が既知
である基準側の位置と、これから離れた測位側の位置に
それぞれ設置されているとして、通信ネットワークを介
して測位側の前記受信機で観測した衛星信号の搬送波位
相を受信する機能と、基準側の前記受信機で観測した衛
星信号の搬送波位相を別途入力する機能と、衛星信号の
搬送波位相による測位演算機能とを備え、前記測位演算
機能が、個別の観測タイミングで得た関係式の範囲で、
最小二乗法により測位側の位置を決定する条件を求め、
求めた条件を搬送波位相に関する前記関係式に代入する
ことにより測位側位置に相当する変数を消去し、前記変
数を消去した前記条件式について、互いに小さな偏差で
成立する条件で二重位相差の整数値バイアスを求めるよ
うにした請求項2から請求項8までのいずれかに記載の
衛星測位演算方法を用いる中央装置。10. An antenna for receiving a radio wave of a satellite signal and a receiver for simultaneously observing the carrier wave phase of the satellite signal received by the antenna for a plurality of satellites are separated from the reference side position whose position is known. The positioning of the satellite signal observed by the receiver on the positioning side and the function of receiving the carrier wave phase of the satellite signal observed by the receiver on the positioning side via the communication network. A function of separately inputting a carrier wave phase and a positioning calculation function based on a carrier wave phase of a satellite signal are provided, and the positioning calculation function is within the range of a relational expression obtained at individual observation timings.
Find the condition to determine the position on the positioning side by the least squares method,
The variable corresponding to the position on the positioning side is deleted by substituting the obtained condition into the relational expression relating to the carrier phase, and the conditional expression in which the variable is deleted is adjusted so that the double phase difference is satisfied under the condition that the deviations are small. A central apparatus using the satellite positioning calculation method according to any one of claims 2 to 8, wherein a numerical bias is obtained.
に受信し、これらの受信信号の搬送波位相をそれぞれ記
録し、記録した前記搬送波位相を比較して基準局に対す
る測位局の相対位置を求めるようにする衛星測位演算方
法において、観測タイミング毎に未知の整数値バイアス
を含んだ搬送波の二重位相差と衛星の位置と基準側およ
び測位側の位置との関係式を求め、各々の観測タイミン
グで得た前記関係式の範囲で、最小二乗法により測位側
の位置を決定する条件を求め、求めた前記条件を搬送波
位相に関する前記関係式に代入することにより測位側位
置に相当する変数を消去した条件式を求め、多数の観測
タイミングについて求めた前記変数を消去した前記条件
式について、互いに小さな偏差で成立する条件で、一括
して二重位相差の整数値バイアスを求めることを特徴と
する衛星測位演算方法。11. A positioning satellite signal is simultaneously received by a reference station and a positioning station, carrier phases of these received signals are respectively recorded, and the recorded carrier phases are compared to obtain a relative position of the positioning station with respect to the reference station. In the satellite positioning calculation method, the relational expression between the carrier dual phase difference including an unknown integer bias, the satellite position, and the positions on the reference side and the positioning side is obtained for each observation timing, and obtained at each observation timing. In the range of the relational expression, a condition for determining the position on the positioning side is obtained by the method of least squares, and the obtained condition is substituted into the relational expression regarding the carrier phase to eliminate the variable corresponding to the position on the positioning side. For the conditional expression obtained by obtaining an expression and deleting the variables obtained for a large number of observation timings, the double phase difference can be adjusted collectively under the condition that small deviations are satisfied. A satellite positioning calculation method characterized by obtaining a numerical bias.
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