JP2009229065A - 移動体用測位装置 - Google Patents

Abstract

【課題】擬似距離の誤差の大きい場合でも精度の良い測位演算を行う。
【解決手段】擬似距離を算出するＰＳＲ算出手段と、ＡＤＲを算出するＡＤＲ算出手段と、擬似距離に基づいて移動体の位置を測位する測位手段と、衛星位置を算出する衛星位置算出手段と、前回周期における移動体の位置の測位結果と、前回周期における衛星位置の算出結果との差分ベクトルの大きさに基づいて、前回周期における擬似距離の推定値を算出する前回値ＰＳＲ推定手段と、推定前回値に、前回周期と今回周期において算出された各ＡＤＲの差を足し合わせて、今回周期における擬似距離の推定値を算出するＰＳＲ推定手段と、擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたか否かを判定するＰＳＲ誤差判定手段とを備え、測位手段は、今回周期において擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたと判定された場合に、該擬似距離に代えて、推定擬似距離に基づいて、今回周期における移動体の位置を測位する。
【選択図】図２

Description

本発明は、衛星からの衛星電波を移動体で受信して、該移動体の位置を測位する移動体用測位装置に関する。

従来から、衛星の信号を受信するＧＰＳアンテナと、受信された信号からドップラーシフト周波数および擬似距離を算出する検波部と、前記ドップラーシフト周波数より擬似距離の変化率を算出し擬似距離の推定を行う擬似距離推定部と、前記算出された擬似距離または前記推定された擬似距離を選択的に使用して測位演算を行う測位部とを備えたことを特徴とするＧＰＳ受信機が知られている（例えば、特許文献１参照）。このＧＰＳ受信機では、測位部は、衛星の電波を受信できているときは検波部が算出した擬似距離を使用し、電波が遮断されて擬似距離を算出できないときは擬似距離推定部が推定した擬似距離を使用して測位を行う。また、このＧＰＳ受信機では、擬似距離推定部は、前回測位時のドップラーシフト周波数より、衛星とＧＰＳ受信機との間の相対速度を算出し、この相対速度と前回測位時の擬似距離とより現在の擬似距離を推定する。
特開２００１−４７３４号公報

ところで、新規の衛星の捕捉直後において算出（計測）される当該衛星に係る擬似距離は、一般的に、フィルタが未だ収束していないこと等に起因して、誤差が大きく、それ故に、新規の衛星からの情報を測位演算に直ちに使用することができないという問題があった。これは、捕捉されていた衛星が一時的に捕捉不能となりその後再び捕捉可能となった直後においても同様である。

そこで、本発明は、計測される擬似距離の誤差の大きい場合でも精度の良い測位演算を行うことができる移動体用測位装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、衛星からの衛星電波を移動体で受信して、該移動体の位置を測位する移動体用測位装置において、
衛星電波に乗せられた擬似雑音コードのコード位相の観測結果に基づいて、衛星と移動体との間の擬似距離を所定周期毎に算出するＰＳＲ算出手段と、
衛星電波のドップラ周波数の観測結果に基づいて、ドップラレンジの積算値（ＡＤＲ）を所定周期毎に算出するＡＤＲ算出手段と、
前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離に基づいて移動体の位置を所定周期毎に測位する測位手段と、
衛星位置を表す情報を取得し、衛星位置を所定周期毎に算出する衛星位置算出手段と、
前記測位手段による前回周期における移動体の位置の測位結果と、前記衛星位置算出手段による前回周期における衛星位置の算出結果との差分ベクトルの大きさに基づいて、前回周期における擬似距離の推定値（推定前回値）を算出する前回値ＰＳＲ推定手段と、
前記前回値ＰＳＲ推定手段により算出された推定前回値に、前回周期と今回周期において前記ＡＤＲ算出手段により算出された各ＡＤＲの差を足し合わせて、今回周期における擬似距離の推定値（推定擬似距離）を算出するＰＳＲ推定手段と、
前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたか否かを判定するＰＳＲ誤差判定手段とを備え、
前記測位手段は、今回周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたと前記ＰＳＲ誤差判定手段により判定された場合に、該擬似距離に代えて、前記ＰＳＲ推定手段により算出された推定擬似距離に基づいて、今回周期における移動体の位置を測位することを特徴とする。

尚、本第１の発明において、ＡＤＲ算出手段及びＰＳＲ算出手段の算出周期は、測位手段の測位周期及び衛星位置算出手段の算出周期と、必ずしも一致している必要はなく、例えば、測位手段の測位周期及び衛星位置算出手段の算出周期は、ＡＤＲ算出手段及びＰＳＲ算出手段の算出周期の整数倍と同期してもよい。この場合、ＡＤＲ算出手段及びＰＳＲ算出手段に関する前回周期と今回周期は、測位手段の測位周期及び衛星位置算出手段の算出周期と同期した前回周期と今回周期をそれぞれ意味する。また、ＰＳＲ誤差判定手段の判定は、典型的には、ＰＳＲ算出手段の算出周期に同期して実行されるが、測位手段の測位周期及び衛星位置算出手段の算出周期が、ＡＤＲ算出手段及びＰＳＲ算出手段の算出周期の整数倍と同期する場合には、測位手段の測位周期及び衛星位置算出手段の算出周期に同期したＰＳＲ算出手段の算出周期のみ実行されてもよい。また、ＰＳＲ誤差判定手段の判定は、測位手段の測位周期及び衛星位置算出手段の算出周期の全ての各周期で実行される必要はなく、所定数の周期毎に実行されてもよいし、ランダム的な周期で実行されてもよい。

第２の発明は、第１の発明に係る移動体用測位装置において、
前記測位手段は、今回周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたと前記ＰＳＲ誤差判定手段により判定され、且つ、該擬似距離に係る衛星が、その捕捉時間が所定時間に満たない捕捉直後の衛星である場合に、該擬似距離に代えて、前記ＰＳＲ推定手段により算出された推定擬似距離に基づいて、今回周期における移動体の位置を測位することを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明に係る移動体用測位装置において、
前記測位手段は、衛星電波の受信結果に基づく衛星航法による測位が不能な場合に、ＩＮＳセンサからの情報を用いて慣性航法により測位を行い、
前記前回値ＰＳＲ推定手段により用いられる前記測位手段による前回周期における移動体の位置の測位結果は、慣性航法による測位結果を含むことを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明に係る移動体用測位装置において、
前記ＰＳＲ誤差判定手段は、同一の衛星に関して、前回周期と今回周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出された各擬似距離の差ΔＰＳＲと、前回周期と今回周期において前記ＡＤＲ算出手段により算出された各ＡＤＲの差ΔＡＤＲとを比較し、該比較結果に基づいて、前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたか否かを判定することを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明に係る移動体用測位装置において、
前記ＰＳＲ誤差判定手段は、前記差ΔＰＳＲと前記差ΔＡＤＲの差の絶対値｜ΔＰＳＲ−ΔＡＤＲ｜が所定閾値を超えた場合に、前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたと判定することを特徴とする。

第６の発明は、第１の発明に係る移動体用測位装置において、
前記測位手段は、今回周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えていないと前記ＰＳＲ誤差判定手段により判定された場合には、今回周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離に基づいて、今回周期における移動体の位置を測位することを特徴とする。

第７の発明は、第１の発明に係る移動体用測位装置において、
前記前回値ＰＳＲ推定手段は、前記差分ベクトルの大きさに、前記擬似距離に含まれる時計誤差の推定値を足し合わせて、前記推定前回値を算出することを特徴とする。

第８の発明は、第７の発明に係る移動体用測位装置において、
前記時計誤差の推定値は、前記測位手段の測位結果から逆算して算出されることを特徴とする。

第９の発明は、第１の発明に係る移動体用測位装置において、
連続した２以上の周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたと前記ＰＳＲ誤差判定手段により判定された場合に、前記ＰＳＲ推定手段は、該２以上の周期のうちの最初の周期では、前記推定前回値に、前回周期と今回周期において前記ＡＤＲ算出手段により算出された各ＡＤＲの差を足し合わせて、前記推定擬似距離を算出する一方、その後の周期では、前回周期において算出した前記推定擬似距離に、前回周期と今回周期において前記ＡＤＲ算出手段により算出された各ＡＤＲの差を足し合わせて、前記推定擬似距離を算出することを特徴とする。

本発明によれば、計測される擬似距離の誤差の大きい場合でも精度の良い測位演算を行うことができる移動体用測位装置が得られる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明に係る移動体用測位装置が適用されるＧＰＳ（Global Positioning System）の全体的な構成を示すシステム構成図である。図１に示すように、ＧＰＳは、地球周りを周回するＧＰＳ衛星１０と、地球上に位置し地球上を移動しうる車両９０とから構成される。尚、車両９０は、あくまで移動体の一例であり、その他の移動体としては、自動二輪車、鉄道、船舶、航空機、ホークリフト、ロボットや、人の移動に伴い移動する携帯電話等の情報端末等がありうる。

ＧＰＳ衛星１０は、航法メッセージ（衛星信号）を地球に向けて常時放送する。航法メッセージには、対応するＧＰＳ衛星１０に関する衛星軌道情報（エフェメリスやアルマナク）、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、Ｃ／Ａコードにより拡散されＬ１波（周波数：1575.42ＭＨz）に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。尚、Ｌ１波は、Ｃ／Ａコードで変調されたＳｉｎ波とＰコード（Precision Code）で変調されたＣｏｓ波の合成波であり、直交変調されている。Ｃ／Ａコード及びＰコードは、擬似雑音（Pseudo Noise）符号であり、−１と１が不規則に周期的に並ぶ符号列である。

尚、現在、２４個のＧＰＳ衛星１０が高度約２０，０００kmの上空で地球を一周しており、各４個のＧＰＳ衛星１０が５５度ずつ傾いた６つの地球周回軌道面に均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも５個以上のＧＰＳ衛星１０が観測可能である。

車両９０には、移動体用測位装置としてのＧＰＳ受信機２０が搭載される。

図２は、ＧＰＳ受信機２０の主要構成の一例を示すブロック図である。図３は、ＧＰＳ受信機２０のＤＬＬ２０３の主要構成の一例を示すブロック図である。

ここでは、主に、観測可能な複数のＧＰＳ衛星１０のうちのＧＰＳ衛星１０_ｊからの衛星信号に関するＧＰＳ受信機２０の信号処理について代表して説明する。ＧＰＳ衛星１０_ｊからの衛星信号に関する信号処理は、他のＧＰＳ衛星１０からの衛星信号に関する信号処理と実質的に同じである。実際には、以下で説明する衛星信号に関する信号処理は、観測可能な各ＧＰＳ衛星からの衛星信号に対して並列的（同時）に実行されることになる。

ＧＰＳ受信機２０は、図２に示すように、高周波回路２０１と、Ａ／Ｄ(analog-to-digital)変換回路２０２と、ＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ―Ｌｏｃｋｅｄ
Ｌｏｏｐ）２０３と、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）２０４と、フィルタ２０５と、ＰＳＲ誤差判定部２０６と、ＡＤＲ算出部２０８と、衛星位置算出部２０９と、ＰＳＲ推定部２１２と、測位演算部２１４と、演算値記憶部２１６と、ＰＳＲ前回値推定部２１８とを備える。

Ａ／Ｄ変換回路２０２は、高周波回路２０１から供給されるＩＦ信号（アナログ信号）を、デジタル信号処理ができるようにデジタルＩＦ信号に変換する。

ＤＬＬ２０３は、Ｌ１波のＣ／Ａコードに対して、内部で発生させたレプリカＣ／ＡコードによりＣ／Ａコード同期を行い、擬似距離（ＰＳＲ：Pseudo Range）（以下、「ＰＳＲ’_ｊ」という）を算出するように構成されている。尚、符号の意味として、ＰＳＲ_ｊに付された「’」は、後述のフィルタ処理が実行されていないことを示し、下付き文字「_ｊ」は、ＧＰＳ衛星１０_ｊに関する値（ＰＳＲ’_ｊ以外の値についても同様。）であることを示す。また、デジタルＩＦ信号は、実際には、図示しないミキサにより、ＰＬＬ２０４から供給されるレプリカキャリアが乗算されてから、ＤＬＬ２０３に入力される。

具体的には、ＤＬＬ２０３は、図３に示すように、相互相関演算部１１１，１１２、位相進め部１１３、位相遅れ部１１４、位相ずれ計算部１１５、位相補正量計算部１１６、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７、及び、擬似距離算出部１１８を含む。

レプリカＣ／Ａコード生成部１１７では、レプリカＣ／Ａコードが生成される。レプリカＣ／Ａコードとは、ＧＰＳ衛星１０_ｊからの衛星信号に乗せられるＣ／Ａコードに対して、＋１、−１の並びが同一のコードである。

相互相関演算部１１１には、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードが、位相進め部１１３を介して入力される。即ち、相互相関演算部１１１には、Ｅａｒｌｙレプリカ符号が入力される。位相進め部１１３では、レプリカＣ／Ａコードが所定の位相だけ進められる。位相進め部１１３で進められる位相進み量をθ_ｊとする。

相互相関演算部１１１には、また、デジタルＩＦ信号が、図示しないミキサにより、ＰＬＬ２０４で生成されるレプリカキャリアが乗算されてから入力される。

相互相関演算部１１１では、入力されるデジタルＩＦ信号と、位相進み量θ_ｊのＥａｒｌｙレプリカ符号を用いて、相関値（Ｅａｒｌｙ相関値Ｅ_ＣＡ）が演算される。Ｅａｒｌｙ相関値Ｅ_ＣＡは、例えば以下の式で演算される。
Ｅａｒｌｙ相関値Ｅ_ＣＡ＝Σ｛（デジタルＩＦ）×（Ｅａｒｌｙレプリカ符号）｝
相互相関演算部１１２には、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードが、位相遅れ部１１４を介して入力される。即ち、相互相関演算部１１２には、Ｌａｔｅレプリカ符号が入力される。位相遅れ部１１４では、レプリカＣ／Ａコードが所定の位相だけ遅らされる。位相遅れ部１１４で遅らされる位相遅れ量は、位相進み量θと大きさ同一で符号が異なる。

相互相関演算部１１２には、また、デジタルＩＦ信号が、図示しないミキサにより、ＰＬＬ２０４で生成されるレプリカキャリアが乗算されてから入力される。

相互相関演算部１１２では、入力されるデジタルＩＦ信号と、位相遅れ量−θのＬａｔｅレプリカ符号を用いて、相関値（Ｌａｔｅ相関値Ｌ_ＣＡ）が演算される。Ｌａｔｅ相関値Ｌ_ＣＡは、例えば以下の式で演算される。
Ｌａｔｅ相関値Ｌ_ＣＡ＝Σ｛（デジタルＩＦ）×（Ｌａｔｅレプリカ符号）｝
このようにして、相互相関演算部１１１、１１２では、コリレータ間隔Ｌ（“スペーシング”とも称される）を２θとした相関値演算が実行される。相互相関演算部１１１、１１２にてそれぞれ演算されたＥａｒｌｙ相関値Ｅ_ＣＡ及びＬａｔｅ相関値Ｌ_ＣＡは、位相ずれ計算部１１５に入力される。

位相ずれ計算部１１５では、デジタルＩＦ信号と、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードとの間に、どの程度位相のずれがあるかが算出される。即ち、位相ずれ計算部１１５では、受信したＣ／Ａコードに対するレプリカＣ／Ａコードの位相ずれ量Δφが算出（推定）される。レプリカＣ／Ａコードの位相ずれ量Δφは、例えば以下の式で演算される。
（位相ずれ量Δφ）＝（Ｅ_ＣＡ−Ｌ_ＣＡ）／２（Ｅ_ＣＡ＋Ｌ_ＣＡ）
このようにして算出された位相ずれ量Δφは、位相補正量計算部１１６に入力される。

位相補正量計算部１１６では、位相ずれ量Δφを無くすべく、適切な位相補正量が算出される。適切な位相補正量が、例えば以下の演算式に従って、算出される。
（位相補正量）＝（Ｐゲイン）×（位相ずれ量Δφ）＋（Ｉゲイン）×Σ（位相ずれ量Δφ）
この式は、ＰＩ制御を利用したフィードバック制御を表す式であり、Ｐゲイン及びＩゲインは、それぞれバラツキと応答性の兼ね合いから実験的に決定される。このようにして算出された位相補正量は、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７に入力される。

レプリカＣ／Ａコード生成部１１７では、生成されるレプリカＣ／Ａコードの位相が、位相補正量計算部１１６により算出された位相補正量だけ補正される。即ち、レプリカＣ／Ａコードの追尾点が補正される。かくして生成されたレプリカＣ／Ａコードは、上述の如く位相進め部１１３及び位相遅れ部１１４を介して相互相関演算部１１１、１１２に入力されると共に、擬似距離算出部１１８に入力される。尚、相互相関演算部１１１、１１２では、このようにして生成されたレプリカＣ／Ａコードは、次回の観測周期で入力されるＩＦデジタル信号に対する相関値演算に用いられることになる。

擬似距離算出部１１８では、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードに基づいて、ＰＳＲ’_ｊが、例えば以下の式により演算される。
ＰＳＲ’_ｊ＝Ｎ_ＣＡ×３００
ここで、Ｎ_ＣＡは、ＧＰＳ衛星１０_ｊと車両９０との間のＣ／Ａコードのビット数に相当し、レプリカＣ／Ａコード生成部１１７で生成されるレプリカＣ／Ａコードの位相及びＧＰＳ受信機２０内部の受信機時計に基づいて算出される。尚、数値３００は、Ｃ／Ａコードが、１ビットの長さが１μｓであり、１ビットに相当する長さが約３００ｍ（１μｓ×光速）であることに由来する。このようにして算出されたＰＳＲ’_ｊを表す信号は、ＤＬＬ２０３からフィルタ２０５に入力される。

図２に戻る。ＰＬＬ２０４は、内部で発生させたキャリアレプリカ信号を用いて、受信搬送波（受信キャリア）との相関値演算を行うことにより、ドップラシフトした受信キャリアのドップラ周波数（ドップラーシフト周波数）Δｆ_ｊを測定するように構成されている。尚、実際には、デジタルＩＦ信号は、図示しないミキサにより、ＤＬＬ２０３から供給されるレプリカＣ／Ａコードが乗算されてから、ＰＬＬ２０４に入力される。ＰＬＬ２０４は、レプリカキャリアの周波数ｆｒと既知の搬送波周波数ｆ_Ｌ（1575.42ＭＨz）に基づいて、ドップラ周波数Δｆ_ｊ（＝ｆｒ−ｆ_Ｌ）を演算する。ＰＬＬ２０４により演算されたドップラ周波数Δｆ_ｊを表す信号は、フィルタ２０５及びＡＤＲ算出部２０８に入力される。

フィルタ２０５では、例えば以下の演算式に従って、フィルタ処理後のＰＳＲ_ｊが計算される。

ここで、（ｉ）は今回値を表し、（ｉ−１）は前回値を表す（以下、他の記号に付与される場合も同様）。Ｍは、重み係数である。Ｍの値は、精度と応答性を考慮しつつ適切に決定される。また、ΔＶは、ＧＰＳ衛星１０_ｊと車両９０との間の相対速度を表し、ＰＬＬ２０４から得られるドップラ周波数Δｆ_ｊを用いて、例えば以下の関係式により算出されてよい。
Δｆ_ｊ＝ΔＶ・ｆ_Ｌ／（ｃ−ΔＶ）
尚、上述のフィルタ２０５のフィルタ処理は、本分野で知られているキャリアスムージングと呼ばれる処理であり、上述のハッチフィルタを用いたフィルタ処理以外にも、例えばカルマンフィルタを用いても実現可能である。このようにして算出されたフィルタ処理後のＰＳＲ_ｊを表す信号は、ＰＳＲ誤差判定部２０６及び測位演算部２１４に入力される。

ＰＳＲ誤差判定部２０６は、フィルタ処理後のＰＳＲ_ｊの誤差の大きさを評価し、誤差が所定許容範囲を超えたか否かを判定する。この判定方法は、多種多様であるが、その一例については後述する。ＰＳＲ誤差判定部２０６による判定結果は測位演算部２１４に入力される。

ＡＤＲ算出部２０８は、ＰＬＬ２０４から得られるドップラ周波数Δｆ_ｊを用いて、ＡＤＲ_ｊ（Accumulated Doppler Range）を算出する。ＡＤＲ_ｊは、ドップラ周波数Δｆ_ｊから算出されるドップラレンジｄρ_ｊを積算した値であり、初期値は任意であってよい。ＡＤＲ_ｊは、例えば以下の式で算出されてもよい。

ここで、ＡＤＲ_０は、任意の初期値であり、ドップラレンジｄρ_ｊ（ｋ）は、周期ｋで得られるドップラレンジｄρ_ｊを表す。ドップラレンジｄρ_ｊ（ｋ）は、搬送波の波長λ（既知）と、周期（ｋ）で得られるＧＰＳ衛星１０_ｊに関するドップラ周波数Δｆ_ｊ（ｋ）を用いて、例えばｄρ_ｊ（ｋ）＝λ・Δｆ_ｊ（ｋ）により、算出されてよい。このようにして算出されたＡＤＲ_ｊを表す信号は、ＰＳＲ誤差判定部２０６及びＰＳＲ推定部２１２に入力される。

衛星位置算出部２０９は、航法メッセージの衛星軌道情報に基づいて、ＧＰＳ衛星１０_ｊの、ワールド座標系での現在位置Ｓ_ｊ（ｉ）＝（Ｘ_ｊ（ｉ），Ｙ_ｊ（ｉ），Ｚ_ｊ（ｉ））を計算する。或いは、衛星位置算出部２０９は、予め外部から取得した衛星軌道情報（例えば、国際ＧＰＳ機関（ＩＧＳ）等の機関により提供される精密暦データ）に基づいて、ＧＰＳ衛星１０_ｊの、ワールド座標系での現在位置Ｓ_ｊ（ｉ）＝（Ｘ_ｊ（ｉ），Ｙ_ｊ（ｉ），Ｚ_ｊ（ｉ））を計算してもよい。後者の場合、ＧＰＳ衛星１０_ｊの捕捉直後から当該ＧＰＳ衛星１０_ｊの衛星位置Ｓ_ｊを導出することができる。このようにして衛星位置算出部２０９にて導出される衛星位置Ｓ_ｊは、測位演算部２１４に入力される。

ＰＳＲ推定部２１２は、上述の擬似距離算出部１１８にて算出される擬似距離の今回値ＰＳＲ’_ｊ（ｉ）に対する推定値（ｉ）を算出する。以下、この推定値（ｉ）を、区別のため、「ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）」（ＥＰＳＲ：Estimated Pseudo Range）という。ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）は、後述のＰＳＲ前回値推定部２１８から得られるＰＳＲ前回値の推定値ＰＳＲ_ｊ０と、ＡＤＲ算出部２０８から得られる今回値のＡＤＲ_ｊ（ｉ）と、後述の演算値記憶部２１６から得られる前回値のＡＤＲ_ｊ（ｉ−１）とを用いて、例えば、以下の式で算出される。
ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）＝ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ−１）＋ＡＤＲ_ｊ（ｉ）−ＡＤＲ_ｊ（ｉ−１）
ここで、前回値のＥＰＳＲ_ｊ（ｉ−１）の初期値は、後述のＰＳＲ前回値推定部２１８から得られるＰＳＲ前回値の推定値ＰＳＲ_ｊ０が用いられる。即ち、ＰＳＲ推定部２１２がＥＰＳＲ_ｊを算出する初回の周期では、ＰＳＲ前回値の推定値ＰＳＲ_ｊ０に、今回値のＡＤＲ_ｊ（ｉ）と前回値のＡＤＲ_ｊ（ｉ−１）の差を足し算することで、当該初回の周期に係るＥＰＳＲ_ｊを算出する。このようにしてＰＳＲ推定部２１２にて導出されるＥＰＳＲ_ｊを表す信号は、測位演算部２１４に入力される。

測位演算部２１４は、フィルタ２０５からのフィルタ処理後のＰＳＲ_ｊ（ｉ）、又は、ＰＳＲ推定部２１２からのＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）と、衛星位置算出部２０９からのＧＰＳ衛星１０_ｊに係る衛星位置Ｓ_ｊ（ｉ）＝（Ｘ_ｊ（ｉ），Ｙ_ｊ（ｉ），Ｚ_ｊ（ｉ））とに基づいて、今回周期（ｉ）での車両９０の位置（Ｘ_ｕ（ｉ），Ｙ_ｕ（ｉ），Ｚ_ｕ（ｉ））を測位演算する。車両９０の位置の測位は、例えば以下のような関係式に基づいて、最小二乗法等を用いて実行されてよい。

尚、ｃ・ΔＴは、ＧＰＳ受信機２０における時計誤差を表わす。この場合、例えば測位に用いるＧＰＳ衛星１０の数が４つである場合には、数３の式が４つ立つので、時計誤差ｃ・ΔＴを除去した測位が実現される。尚、この際、各ＧＰＳ衛星１０の観測量に含まれる誤差を推定し、当該推定した誤差レベルを表す指標値（例えば分散）を重み付け行列の対角成分に用いて、重み付け測位演算が実行されてもよい。
ここで、上記の数３の左辺の観測量に関して、ＰＳＲ_ｊ（ｉ）及びＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）のいずれが用いられるかは、今回周期（ｉ）におけるＰＳＲ誤差判定部２０６の判定結果、即ちＰＳＲ_ｊ（ｉ）の誤差に依存する。即ち、今回周期（ｉ）のＰＳＲ_ｊ（ｉ）の誤差が所定許容範囲内であると判定された場合、ＰＳＲ_ｊが用いられ、今回周期（ｉ）のＰＳＲ_ｊ（ｉ）の誤差が所定許容範囲を超えたと判定された場合、ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）が用いられる。したがって、測位演算部２１４は、ＰＳＲ_ｊ（ｉ）の誤差が所定許容範囲内である各周期（ｉ）では、ＰＳＲ_ｊを観測量として用いて測位演算を行う一方、ＰＳＲ_ｊ（ｉ）の誤差が所定許容範囲を超えた各周期（ｉ）では、ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）を観測量として用いて測位演算を行う。このようにして測位演算部２１４により演算された測位結果は、ナビゲーション装置（図示せず）に供給され、例えば地図上の自車位置表示等に用いられてよい。尚、測位演算部２１４は、車両９０の位置のみならず、ドップラレンジｄρ_ｊを用いて車両９０の速度を測位するものであってもよい。

演算値記憶部２１６は、各周期（ｉ）で演算された所定の値を記憶する。これらの値は、次回周期（ｉ＋１）において前回値として利用される。この利用態様は後述する。具体的には、演算値記憶部２１６には、測位演算部２１４により算出された車両９０の位置（Ｘ_ｕ（ｉ），Ｙ_ｕ（ｉ），Ｚ_ｕ（ｉ））、衛星位置Ｓ_ｊ（ｉ）＝（Ｘ_ｊ（ｉ），Ｙ_ｊ（ｉ），Ｚ_ｊ（ｉ））、及び、ＡＤＲ算出部２０８より算出されたＡＤＲ_ｊ（ｉ）等が記憶される。また、演算値記憶部２１６には、測位演算部２１４による測位結果から逆算的に導出されるＧＰＳ受信機２０内の時計誤差ｃ・ΔＴ（数３参照）が記憶される。尚、時計誤差ｃ・ΔＴは、測位演算部２１４により各周期（ｉ）で演算されてもよいが、コード追尾が完了した時点で一回だけ演算されてもよい。

ＰＳＲ前回値推定部２１８は、上述の擬似距離算出部１１８にて算出される擬似距離の前回値ＰＳＲ’_ｊ（ｉ−１）に対する推定値ＰＳＲ_ｊ０（以下、「推定前回値ＰＳＲ_ｊ０」という）を算出する。推定前回値ＰＳＲ_ｊ０は、例えば、演算値記憶部２１６に記憶された車両９０の位置の測位結果の前回値（Ｘ_ｕ（ｉ−１），Ｙ_ｕ（ｉ−１），Ｚ_ｕ（ｉ−１））と、演算値記憶部２１６に記憶された衛星位置の前回値（Ｘ_ｊ（ｉ−１），Ｙ_ｊ（ｉ−１），Ｚ_ｊ（ｉ−１））と、演算値記憶部２１６に記憶されたＧＰＳ受信機２０内の時計誤差ｃ・ΔＴとを用いて、以下の式により算出される。

このようにしてＰＳＲ前回値推定部２１８にて導出される推定前回値ＰＳＲ_ｊ０を表す信号は、ＰＳＲ推定部２１２に入力され、上述の如くＥＰＳＲ_ｊの初期値として利用される。

図４は、本実施例１のＧＰＳ受信機２０により実行される主要処理の流れを示すフローチャートである。図４の処理ルーチンにおいて、ループ１は、所定の周期（測位演算部２１４の測位周期）毎に繰り返し実行され、ここでは、説明上、今回周期を周期（ｉ）とする。尚、測位演算部２１４の測位周期は、例えばＰＰＳ信号で同期が取られ、例えば１ｓであってよく、ＰＳＲやＡＤＲの算出周期は、測位周期と同一であってもよいが、測位周期の分数倍の周期（例えば１０ｍｓ）であってよい。ループ２は、ループ１内に設定され、一回の周期で、観測可能な複数のＧＰＳ衛星１０のそれぞれについて実行される。以下では、ループ２に関しては、主に、代表として、ＧＰＳ衛星１０_ｊに関する処理について説明する。

ステップ４００では、ＤＬＬ２０３及びフィルタ２０５において今回周期のＰＳＲ_ｊ（ｉ）が導出され、ＡＤＲ算出部２０８において今回周期のＡＤＲ_ｊ（ｉ）が算出される。

ステップ４０２では、衛星位置算出部２０９において、衛星位置Ｓ_ｊ（ｉ）＝（Ｘ_ｊ（ｉ），Ｙ_ｊ（ｉ），Ｚ_ｊ（ｉ））が算出される。

ステップ４０４では、ＰＳＲ誤差判定部２０６において、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉後間もない衛星であるか否かが判定されると共に、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えたか否かが判定される。ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉後間もない衛星であるか否かは、初めて捕捉された周期からの周期数（捕捉時間）に基づいて判定されてよく、例えば捕捉時間が所定時間未満であるか否かに基づいて判定されてもよい。この場合、所定時間は、例えばフィルタ２０５の収束に要する時間ΔＴ１（図５参照）に対応してもよく、試験結果等を用いて適合される。

また、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えたか否かは、好ましくは、所定時間におけるＰＳＲの変化量ΔＰＳＲと、同所定時間におけるＡＤＲの変化量ΔＡＤＲの差の絶対値（＝｜ΔＰＳＲ−ΔＡＤＲ｜）が所定閾値を超えたか否かで判定される。ここで、ΔＰＳＲは、今回周期のＰＳＲ（ｉ）と前回周期のＰＳＲ（ｉ−１）を用いて、ΔＰＳＲ＝ＰＳＲ（ｉ）−ＰＳＲ（ｉ−１）により算出されてよい。同様、ΔＡＤＲは、今回周期のＡＤＲ（ｉ）と前回周期のＡＤＲ（ｉ−１）を用いて、ΔＡＤＲ＝ＡＤＲ（ｉ）−ＡＤＲ（ｉ−１）により算出されてよい。所定閾値は、適合値であるが、例えば、電波受信状態が良好で且つマルチパスが無い条件下においてフィルタ２０５の収束後に取りうる絶対値｜ΔＰＳＲ−ΔＡＤＲ｜の最大値を試験等により導出し、当該最大値よりも僅かに大きい値に設定されてよい。

尚、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えたか否かは、他の方法で判定されてもよい。例えば、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えたことは、ＧＰＳ衛星１０_ｊに係る電波の受信強度が所定基準値よりも小さい場合に判定されてもよいし、コード追尾時に演算される相関ピーク値が所定基準値よりも小さい場合に判定されてもよいし、ＧＰＳ衛星１０_ｊに係る電波のマルチパスが検出された場合に判定されてもよい。

本ステップ４０４において、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉後間もない衛星であり、且つ、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えた場合には、ステップ４０６に進み、いずれかが満たされない場合には、ステップ４１０に進む。尚、代替例として、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉後間もない衛星である場合、又は、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えた場合に、ステップ４０６に進むこととしてもよい。この代替例では、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉後間もない衛星でなく、且つ、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えない場合には、ステップ４１０に進む。或いは、更なる代替例として、ＧＰＳ衛星１０_ｊの捕捉時間を考慮せず、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えた場合には、ステップ４０６に進み、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えない場合には、ステップ４１０に進むこととしてもよい。

ステップ４０６では、ＰＳＲ前回値推定部２１８において、ＰＳＲ_ｊの前回値ＰＳＲ_ｊ（ｉ−１）に対する推定値、即ち推定前回値ＰＳＲ_ｊ０が算出される。推定前回値ＰＳＲ_ｊ０の算出方法は上述の通りであってよい。即ち、演算値記憶部２１６に記憶された車両９０の位置の測位結果の前回値（Ｘ_ｕ（ｉ−１），Ｙ_ｕ（ｉ−１），Ｚ_ｕ（ｉ−１））と、演算値記憶部２１６に記憶された衛星位置の前回値（Ｘ_ｊ（ｉ−１），Ｙ_ｊ（ｉ−１），Ｚ_ｊ（ｉ−１））と、演算値記憶部２１６に記憶されたＧＰＳ受信機２０内の時計誤差ｃ・ΔＴとを用いて、上記数４の式により算出されてよい。

ここで、本ステップ４０６の処理は、上記ステップ４０４で初めて肯定判定された周期だけ実行される。或いは、本ステップ４０６の処理は、上記ステップ４０４で連続した周期で肯定判定される場合に、そのうちの最初の所定数の周期だけ実行されてもよい。

ステップ４０８では、ＰＳＲ推定部２１２において、ＰＳＲ_ｊの今回値ＰＳＲ_ｊ（ｉ）に対する推定値、即ちＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）が算出される。ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）の算出方法は上述の通りであってよい。即ち、ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）は、ＡＤＲ算出部２０８から得られる今回値のＡＤＲ_ｊ（ｉ）と、演算値記憶部２１６から得られる前回値のＡＤＲ_ｊ（ｉ−１）とを用いて、例えば、以下の式で算出される。
ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）＝ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ−１）＋ＡＤＲ_ｊ（ｉ）−ＡＤＲ_ｊ（ｉ−１）
ここで、ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ−１）は、前回値であり、上記ステップ４０６が実行された周期では、当該ステップ４０６で得られる推定前回値ＰＳＲ_ｊ０が用いられる。

本ステップ４０８において、ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）が算出されると、当該ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）が、上記ステップ４００で取得されたＰＳＲ（ｉ）に置換される。即ち、上記ステップ４００で取得されたＰＳＲ（ｉ）は、上記ステップ４０４で肯定判定された場合に実質的に破棄され、その代わりとして、ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）が採用されることになる。他方、上記ステップ４０４で否定判定された場合には、ＰＳＲ（ｉ）が採用されることになる。

ステップ４１０では、観測可能な複数のＧＰＳ衛星１０のうちの全てのＧＰＳ衛星１０についてＰＳＲ（ｉ）又はＥＰＳＲ（ｉ）が算出されたか否かが判定され、肯定判定の場合には、ループ２から抜けて、ステップ４１２に進む。他方、未だＰＳＲ_ｊ（ｉ）又はＥＰＳＲ（ｉ）が算出されていないＧＰＳ衛星１０が存在する場合には、当該ＧＰＳ衛星１０に対してループ２の処理（ステップ４００以降の処理）が実行される。

ステップ４１２では、測位演算部２１４において、今回周期（ｉ）のループ２で得られた各ＧＰＳ衛星１０に係るＰＳＲ（ｉ）又はＥＰＳＲ（ｉ）を用いて、今回周期（ｉ）での車両９０の位置（Ｘ_ｕ（ｉ），Ｙ_ｕ（ｉ），Ｚ_ｕ（ｉ））が測位演算される。車両９０の位置の測位方法は上述の通りであってよい。但し、測位演算に必要な衛星数より多い数のＧＰＳ衛星１０が観測されている場合には、ＥＰＳＲ（ｉ）よりもＰＳＲ（ｉ）を優先的に用いて測位演算が実行されてよい。即ち、ＰＳＲ（ｉ）が算出されたＧＰＳ衛星１０の数が不十分な場合に限り、ＥＰＳＲ（ｉ）が算出されたＧＰＳ衛星１０を追加的に用いた測位演算が実行されてもよい。

ステップ４１４では、上記ステップ４１２で得られた測位結果や、ＡＤＲ、衛星位置の各今回値が演算値記憶部２１６に記憶される。これらの演算値は、次回周期において“前回値”として利用されることになる。

ステップ４１６では、今回周期の測位が終了し、次回周期において再びループ１が繰り返される。

図５は、上述の如く算出されるＰＳＲ_ｊ、ＥＰＳＲ_ｊ及びＡＤＲ_ｊの時系列を示す。図５では、代表として、ＧＰＳ衛星１０_ｊに係るＰＳＲ_ｊ、ＥＰＳＲ_ｊ及びＡＤＲ_ｊの時系列が示されている。また、図５には、ＰＳＲ_ｊの真値の時系列が概略的に示されている。ここでは、ＧＰＳ衛星１０_ｊが時刻ｔ０にて初めて捕捉された場合を示す。図５に示すように、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉されて間もない時間ΔＴ１（時刻ｔ０〜ｔ１）では、フィルタ２０５が収束していないこと等に起因して、ＰＳＲ_ｊの誤差（真値に対する誤差）が大きくなる。他方、ＡＤＲ_ｊは、相対値であるものの、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉されて間もない時間ΔＴ１でも比較的高い精度を保つ。従って、衛星位置及び測位結果の前回値及びＡＤＲ_ｊから算出されるＥＰＳＲ_ｊは、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉されて間もない時間ΔＴ１でも、ＰＳＲ_ｊに比して誤差が小さく、測位に利用が可能であることが分かる。即ち、ＰＳＲ_ｊに代えてＥＰＳＲ_ｊを用いることにより、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉されて間もない時間ΔＴ１内から、精度の高い測位を開始することができる。尚、図５に示す例では、例えば時刻ｔ１になると、ＰＳＲ_ｊの誤差が小さくなるので、時刻ｔ１以後はＰＳＲ_ｊを用いた測位が実行される。

以上説明した本実施例１によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。

本実施例１によれば、上述の如く、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉されて間もない時間帯や、ＧＰＳ衛星１０_ｊに係るＰＳＲ_ｊの精度が良好でない時間帯においても、ＰＳＲ_ｊに代えて、適切に推定したＥＰＳＲ_ｊを用いることで、精度の高い測位を開始・維持することができる。これにより、例えば新規のＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉されて間もない時間から、精度の高い測位を開始することができ、また、マルチパス等の影響でＧＰＳ衛星１０_ｊに係るＰＳＲ_ｊの精度が一時的に悪化した場合でも、精度の高い測位を維持することができる。

実施例２は、上述の衛星航法による測位演算に対して、ＩＮＳセンサを用いた慣性航法による測位演算が選択的に実行される点が主に異なる。以下では、実施例２に特有の構成を重点的に説明し、その他の構成は上述の実施例１と同様であってよい。

図６は、実施例２におけるＧＰＳ受信機２０’の主要構成の一例を示すブロック図である。ＧＰＳ受信機２０’は、車両９０に搭載されるＩＮＳセンサ（図示せず）からＩＮＳセンサデータを取得するＩＮＳセンサデータ取得部２２０を有する。ＩＮＳセンサは、例えば３軸加速度センサ及び３軸角速度センサから構成されてもよい。

測位演算部２１４’は、ＩＮＳセンサからの情報に基づいて、慣性航法により車両９０の位置（Ｘ_ｕ（ｉ），Ｙ_ｕ（ｉ），Ｚ_ｕ（ｉ））を測位する。慣性航法による車両位置の測位方法は、多種多様であり、如何なる方法であってもよい。例えば車両位置は、加速度センサの出力値に、姿勢変換、重力補正、コリオリ力補正を行って２回積分し、当該２回積分により得られる移動距離を、車両位置の前回値（Ｘ_ｕ（ｉ−１），Ｙ_ｕ（ｉ−１），Ｚ_ｕ（ｉ−１））に積算することで導出されてよい。測位演算部２１４’により慣性航法により測位される車両位置及び車両速度（ＩＮＳ測位結果）は、測位周期毎に、上述の衛星航法による測位演算による車両位置及び車両速度（ＧＰＳ測位結果）との差分値が取られ、当該差分値がカルマンフィルタに入力され、各種の補正量が決定されてもよい。

図７は、本実施例２のＧＰＳ受信機２０’により実行される主要処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ７００では、ＩＮＳセンサデータ取得部２２０において、ＩＮＳセンサデータが取得される。

ステップ７０２では、ＤＬＬ２０３及びフィルタ２０５において今回周期のＰＳＲ_ｊ（ｉ）が導出され、ＡＤＲ算出部２０８において今回周期のＡＤＲ_ｊ（ｉ）が算出される。

ステップ７０４では、衛星位置算出部２０９において、衛星位置Ｓ_ｊ（ｉ）＝（Ｘ_ｊ（ｉ），Ｙ_ｊ（ｉ），Ｚ_ｊ（ｉ））が算出される。

ステップ７０６では、ＰＳＲ誤差判定部２０６において、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉後間もない衛星であるか否かが判定されると共に、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えたか否かが判定される。尚、判定方法は、上述の実施例１における図４のステップ４０４と同様であってよい。

本ステップ７０６において、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉後間もない衛星であり、且つ、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えた場合には、ステップ７０８に進み、いずれかが満たされない場合には、ステップ７１２に進む。尚、代替例として、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉後間もない衛星である場合、又は、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えた場合に、ステップ７０８に進むこととしてもよい。この代替例では、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉後間もない衛星でなく、且つ、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えない場合には、ステップ７１２に進む。或いは、更なる代替例として、ＧＰＳ衛星１０_ｊの捕捉時間を考慮せず、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えた場合には、ステップ７０８に進み、今回周期のＰＳＲ（ｉ）の誤差の大きさが所定許容範囲を超えない場合には、ステップ７１２に進むこととしてもよい。

ステップ７０８では、ＳＲ前回値推定部２１８において、ＰＳＲ_ｊの前回値ＰＳＲ_ｊ（ｉ−１）に対する推定値、即ち推定前回値ＰＳＲ_ｊ０が算出される。推定前回値ＰＳＲ_ｊ０の算出方法は上述の通りであってよい。ここで、本ステップ７０８の処理は、上記ステップ７０６で初めて肯定判定された周期だけ実行される。或いは、本ステップ７０８の処理は、上記ステップ７０６で連続した周期で肯定判定される場合に、そのうちの最初の所定数の周期だけ実行されてもよい。

ステップ７１０では、ＰＳＲ推定部２１２において、ＰＳＲ_ｊの今回値ＰＳＲ_ｊ（ｉ）に対する推定値、即ちＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）が算出される。ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）の算出方法は上述の通りであってよい。即ち、ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）は、ＡＤＲ算出部２０８から得られる今回値のＡＤＲ_ｊ（ｉ）と、演算値記憶部２１６から得られる前回値のＡＤＲ_ｊ（ｉ−１）とを用いて、例えば、以下の式で算出される。
ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）＝ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ−１）＋ＡＤＲ_ｊ（ｉ）−ＡＤＲ_ｊ（ｉ−１）
ここで、ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ−１）は、前回値であり、上記ステップ７０８が実行された周期では、当該ステップ７０８で得られる推定前回値ＰＳＲ_ｊ０が用いられる。

本ステップ７１０において、ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）が算出されると、当該ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）が、上記ステップ７０２で取得されたＰＳＲ（ｉ）に置換される。即ち、上記ステップ７０２で取得されたＰＳＲ（ｉ）は、上記ステップ７０６で肯定判定された場合に実質的に破棄され、その代わりとして、ＥＰＳＲ_ｊ（ｉ）が算出されることになる。

ステップ７１２では、観測可能な複数のＧＰＳ衛星１０のうちの全てのＧＰＳ衛星１０についてＰＳＲ（ｉ）又はＥＰＳＲ（ｉ）が算出されたか否かが判定され、肯定判定の場合には、ループ２から抜けて、ステップ７１４に進む。他方、未だＰＳＲ_ｊ（ｉ）又はＥＰＳＲ（ｉ）が算出されていないＧＰＳ衛星１０が存在する場合には、当該ＧＰＳ衛星１０に対してループ２の処理（ステップ７０２以降の処理）が実行される。

ステップ７１４では、測位演算部２１４’において、ＧＰＳ測位演算が可能か否かが判定される。即ち、上述の実施例１において説明した衛星航法による測位（数３の式による測位）が可能か否かが判定される。例えば、ＰＳＲ（ｉ）又はＥＰＳＲ（ｉ）が算出されたＧＰＳ衛星１０の数が所定数以上の場合に、ＧＰＳ測位演算が可能と判定してもよい。所定数は、３であってもよいが、好ましくは、時計誤差を除去すべく、４以上である。或いは、ＰＳＲ（ｉ）又はＥＰＳＲ（ｉ）が算出されたＧＰＳ衛星１０の数が所定数Ｔｈ１以上であり、且つ、ＰＳＲ（ｉ）が算出されたＧＰＳ衛星１０の数が所定数Ｔｈ２以上である場合に、ＧＰＳ測位演算が可能と判定してもよい。この場合、所定数Ｔｈ１は、４以上の適切な数であってよく、所定数Ｔｈ２は、所定数Ｔｈ１よりも小さい数（例えば２）に設定される。本ステップ７１４において、ＧＰＳ測位演算が可能と判定された場合には、ステップ７１６に進み、ＧＰＳ測位演算が可能でないと判定された場合には、ステップ７１８に進む。

ステップ７１６では、測位演算部２１４’において、今回周期（ｉ）のループ２で得られた各ＧＰＳ衛星１０に係るＰＳＲ（ｉ）又はＥＰＳＲ（ｉ）を用いて、今回周期（ｉ）での車両９０の位置（Ｘ_ｕ（ｉ），Ｙ_ｕ（ｉ），Ｚ_ｕ（ｉ））が測位演算される。車両９０の位置の測位方法は上述の通りであってよい。但し、測位演算に必要な衛星数より多いＧＰＳ衛星１０が観測されている場合には、ＥＰＳＲ（ｉ）よりもＰＳＲ（ｉ）を優先的に用いて測位演算が実行されてよい。

ステップ７１８では、測位演算部２１４’において、慣性航法により車両９０の位置（Ｘ_ｕ（ｉ），Ｙ_ｕ（ｉ），Ｚ_ｕ（ｉ））が測位演算される。尚、慣性航法による車両９０の位置の測位方法は上述の通りであってよい。

ステップ７２０では、上記ステップ７１６又は７１８で得られた測位結果や、ＡＤＲ、衛星位置の各今回値が演算値記憶部２１６に記憶される。これらの演算値は、次回周期において“前回値”として利用されることになる。

ステップ７２２では、今回周期の測位が終了し、次回周期において再びループ１が繰り返される。

以上説明した本実施例２によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。

本実施例２によれば、上述の如く、ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉されて間もない時間帯や、ＧＰＳ衛星１０_ｊに係るＰＳＲ_ｊの精度が良好でない時間帯においても、ＰＳＲ_ｊに代えて、適切に推定したＥＰＳＲ_ｊを用いることで、精度の高い測位を開始・維持することができる。これにより、例えば新規のＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉されて間もない時間から、精度の高い測位を開始することができ、また、マルチパス等の影響でＧＰＳ衛星１０_ｊに係るＰＳＲ_ｊの精度が一時的に悪化した場合でも、精度の高い測位を維持することができる。

また、特に強調すべきこととして、本実施例２によれば、例えば観測可能なＧＰＳ衛星１０の数が不十分であることに起因して、前回周期で車両９０の位置の衛星航法による測位が不能であった場合であっても、前回周期で慣性航法による車両９０の位置の測位結果が得られているので、当該測位結果（前回値）を用いて、推定前回値ＰＳＲ_ｊ０を算出することができる。即ち、本実施例２によれば、衛星航法による測位結果及び慣性航法による測位結果のいずれかが出力されるので、任意の周期で推定前回値ＰＳＲ_ｊ０（ひいてはそれに基づくＥＰＳＲ_ｊ）を算出することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例において、ＰＳＲ推定部２１２及びＰＳＲ前回値推定部２１８は、上述のＰＳＲ誤差判定部２０６の判定結果が否定判定である場合のみ、即ちフィルタ処理後のＰＳＲ_ｊの誤差が所定許容範囲を超えた周期だけ、動作することとしてもよい。

また、上述した実施例において、ＧＰＳ受信機２０により実現される各種機能の一部は、ＧＰＳ受信機２０に接続される外部のコンピューターにより実現されてもよいし、ＧＰＳ受信機２０に接続される外部のコンピューターと協動して実現されてもよい。

また、上述した実施例では、好ましい実施例として、フィルタ２０５が用いられていたが、フィルタ２０５が省略されてもよい。

また、上述した実施例では、好ましい実施例として、ＰＳＲ誤差判定部２０６の判定処理は、測位周期毎に実行されているが、複数の測位周期毎に実行されてもよいし、ランダム的な周期（測位周期と同期した任意の周期）で実行されてもよい。また、ＰＳＲ誤差判定部２０６の判定処理は、新規のＧＰＳ衛星１０が捕捉された後の所定時間のみ実行されてもよい。同様の観点から、図４及び図７に示した処理は、新規のＧＰＳ衛星１０が捕捉された後の所定時間のみ実行されてもよい。

また、上述の実施例では、Ｃ／Ａコードを用いてＰＳＲを導出しているが、ＰＳＲは、Ｌ２波のＰコードのような他の擬似雑音コードに基づいて計測されてもよい。尚、Ｐコードの場合、Ｗコードで暗号化されているので、Ｐコード同期を行う際に、クロス相関方式を利用したＤＬＬにより、Ｐコードを取り出すこととしてよい。Ｐコードに基づくＰＳＲは、ＧＰＳ衛星１０でＰコードが０ビット目であるとしてＰコードのＭ_Ｐビット目が車両９０にて受信されているかを計測することで、ＰＳＲ＝Ｍ_Ｐ×３０として求めることができる。

また、上述の実施例では、ＧＰＳに本発明が適用された例を示したが、本発明は、ＧＰＳ以外の衛星システム、例えばガリレオ等の他のGNSS (Global Navigation Satellite System)にも適用可能である。

本発明に係る移動体用測位装置が適用されるＧＰＳの全体的な構成を示すシステム構成図である。 ＧＰＳ受信機２０の主要構成の一例を示すブロック図である。 ＧＰＳ受信機２０のＤＬＬ２０３の主要構成の一例を示すブロック図である。 実施例１のＧＰＳ受信機２０により実行される主要処理の流れを示すフローチャートである。 ＧＰＳ衛星１０_ｊが捕捉された後のＰＳＲ、ＥＰＳＲ及びＡＤＲの時系列を示す図である。 実施例２におけるＧＰＳ受信機２０’の主要構成の一例を示すブロック図である。 実施例２のＧＰＳ受信機２０’により実行される主要処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

２０ ＧＰＳ受信機
９０ 車両
２０１ 高周波回路
２０２ Ａ／Ｄ変換回路
２０３ ＤＬＬ
２０４ ＰＬＬ
２０５ フィルタ
２０６ ＰＳＲ誤差判定部
２０８ ＡＤＲ算出部
２０９ 衛星位置算出部
２１２ ＰＳＲ推定部
２１４ 測位演算部
２１６ 演算値記憶部
２１８ ＰＳＲ前回値推定部

Claims (9)

1. 衛星からの衛星電波を移動体で受信して、該移動体の位置を測位する移動体用測位装置において、
   衛星電波に乗せられた擬似雑音コードのコード位相の観測結果に基づいて、衛星と移動体との間の擬似距離を所定周期毎に算出するＰＳＲ算出手段と、
   衛星電波のドップラ周波数の観測結果に基づいて、ドップラレンジの積算値（以下、「ＡＤＲ」という）を所定周期毎に算出するＡＤＲ算出手段と、
   前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離に基づいて移動体の位置を所定周期毎に測位する測位手段と、
   衛星位置を表す情報を取得し、衛星位置を所定周期毎に算出する衛星位置算出手段と、
   前記測位手段による前回周期における移動体の位置の測位結果と、前記衛星位置算出手段による前回周期における衛星位置の算出結果との差分ベクトルの大きさに基づいて、前回周期における擬似距離の推定値（以下、「推定前回値」という）を算出する前回値ＰＳＲ推定手段と、
   前記前回値ＰＳＲ推定手段により算出された推定前回値に、前回周期と今回周期において前記ＡＤＲ算出手段により算出された各ＡＤＲの差を足し合わせて、今回周期における擬似距離の推定値（以下、「推定擬似距離」という）を算出するＰＳＲ推定手段と、
   前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたか否かを判定するＰＳＲ誤差判定手段とを備え、
   前記測位手段は、今回周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたと前記ＰＳＲ誤差判定手段により判定された場合に、該擬似距離に代えて、前記ＰＳＲ推定手段により算出された推定擬似距離に基づいて、今回周期における移動体の位置を測位することを特徴とする、移動体用測位装置。
2. 前記測位手段は、今回周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたと前記ＰＳＲ誤差判定手段により判定され、且つ、該擬似距離に係る衛星が、その捕捉時間が所定時間に満たない捕捉直後の衛星である場合に、該擬似距離に代えて、前記ＰＳＲ推定手段により算出された推定擬似距離に基づいて、今回周期における移動体の位置を測位することを特徴とする、請求項１に記載の移動体用測位装置。
3. 前記測位手段は、衛星電波の受信結果に基づく衛星航法による測位が不能な場合に、ＩＮＳセンサからの情報を用いて慣性航法により測位を行い、
   前記前回値ＰＳＲ推定手段により用いられる前記測位手段による前回周期における移動体の位置の測位結果は、慣性航法による測位結果を含むことを特徴とする、請求項１に記載の移動体用測位装置。
4. 前記ＰＳＲ誤差判定手段は、同一の衛星に関して、前回周期と今回周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出された各擬似距離の差ΔＰＳＲと、前回周期と今回周期において前記ＡＤＲ算出手段により算出された各ＡＤＲの差ΔＡＤＲとを比較し、該比較結果に基づいて、前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたか否かを判定することを特徴とする、請求項１に記載の移動体用測位装置。
5. 前記ＰＳＲ誤差判定手段は、前記差ΔＰＳＲと前記差ΔＡＤＲの差の絶対値｜ΔＰＳＲ−ΔＡＤＲ｜が所定閾値を超えた場合に、前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたと判定することを特徴とする、請求項４に記載の移動体用測位装置。
6. 前記測位手段は、今回周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えていないと前記ＰＳＲ誤差判定手段により判定された場合には、今回周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離に基づいて、今回周期における移動体の位置を測位することを特徴とする、請求項１に記載の移動体用測位装置。
7. 前記前回値ＰＳＲ推定手段は、前記差分ベクトルの大きさに、前記擬似距離に含まれる時計誤差の推定値を足し合わせて、前記推定前回値を算出することを特徴とする、請求項１に記載の移動体用測位装置。
8. 前記時計誤差の推定値は、前記測位手段の測位結果から逆算して算出されることを特徴とする、請求項７に記載の移動体用測位装置。
9. 連続した２以上の周期において前記ＰＳＲ算出手段により算出される擬似距離の誤差が所定許容範囲を超えたと前記ＰＳＲ誤差判定手段により判定された場合に、前記ＰＳＲ推定手段は、該２以上の周期のうちの最初の周期では、前記推定前回値に、前回周期と今回周期において前記ＡＤＲ算出手段により算出された各ＡＤＲの差を足し合わせて、前記推定擬似距離を算出する一方、その後の周期では、前回周期において算出した前記推定擬似距離に、前回周期と今回周期において前記ＡＤＲ算出手段により算出された各ＡＤＲの差を足し合わせて、前記推定擬似距離を算出することを特徴とする、請求項１に記載の移動体用測位装置。

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