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JP2019007844A - Timing signal generator, electronic apparatus equipped therewith, and timing signal generation method - Google Patents

Timing signal generator, electronic apparatus equipped therewith, and timing signal generation method Download PDF

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JP2019007844A JP2017123931A JP2017123931A JP2019007844A JP 2019007844 A JP2019007844 A JP 2019007844A JP 2017123931 A JP2017123931 A JP 2017123931A JP 2017123931 A JP2017123931 A JP 2017123931A JP 2019007844 A JP2019007844 A JP 2019007844A
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Abstract

【課題】内部時計のクロック誤差を自己評価する。【解決手段】設定位置受信部は、衛星からの信号を受信するアンテナの位置が設定された場合に、当該設定された位置である設定位置を受信する。カルマンフィルタ部は、前記衛星から前記アンテナで受信した電波を観測して得られる観測値に基づいてカルマンフィルタ処理を行う。前記処理によって得られる状態ベクトルは内部時計のクロック誤差を含む。前記処理によって受信点の位置又は移動速度のうち少なくとも何れかの状態ベクトルを更新できる。タイミング信号生成部は、前記処理で推定された前記状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差に基づいてタイミング信号を生成する。クロック誤差評価部は、前記処理で推定された前記状態ベクトルにおいて、前記受信点の位置が前記設定位置から移動した距離に基づいて、当該状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差の確からしさを評価する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To self-evaluate a clock error of an internal clock. SOLUTION: When a position of an antenna for receiving a signal from a satellite is set, a set position receiving unit receives a set position which is the set position. The Kalman filter unit performs Kalman filter processing based on the observed values obtained by observing the radio waves received from the satellite by the antenna. The state vector obtained by the above processing includes the clock error of the internal clock. By the above processing, the state vector of at least one of the position of the receiving point and the moving speed can be updated. The timing signal generation unit generates a timing signal based on the clock error included in the state vector estimated in the process. The clock error evaluation unit evaluates the certainty of the clock error included in the state vector based on the distance that the position of the receiving point moves from the set position in the state vector estimated by the process. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、主として、アンテナを経由して得られる衛星からの信号を利用してタイミング信号を生成するタイミング信号生成装置に関する。   The present invention mainly relates to a timing signal generation apparatus that generates a timing signal using a signal from a satellite obtained via an antenna.

従来から、正確な現在時刻を得たり、他の機器と正確に同期させたりするために、タイミング信号生成装置が用いられている。このようなタイミング信号生成装置は、電子機器、無線通信設備、或いは車載基地局等に備えられている。この種のタイミング信号生成装置では、正確な時間間隔でタイミング信号を生成するために、人工衛星等を含んで構成される全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を利用している。   Conventionally, a timing signal generation device has been used to obtain an accurate current time or to accurately synchronize with other devices. Such a timing signal generation device is provided in an electronic device, a wireless communication facility, an in-vehicle base station, or the like. In this type of timing signal generation device, a global navigation satellite system (GNSS) including an artificial satellite or the like is used to generate timing signals at accurate time intervals.

人工衛星には、GNSS基準時刻に同期した、極めて精度の高い原子時計が搭載されている。人工衛星は、原子時計に基づく電波送信時刻、及び、衛星の軌道情報等が重畳された衛星信号を地球に向けて送信する。   The artificial satellite is equipped with an extremely accurate atomic clock synchronized with the GNSS reference time. The artificial satellite transmits a satellite signal on which radio wave transmission time based on an atomic clock, orbit information of the satellite, and the like are superimposed, toward the earth.

人工衛星からの衛星信号を受信するGNSS受信機は、例えば水晶時計で構成される内部時計を備える。衛星の位置は、衛星信号に含まれる軌道情報に基づいて取得することができるから、GNSS受信機の正確な位置がわかっていれば、衛星からの衛星信号がGNSS受信機に届くまでの伝搬遅延時間を計算により求めることができる。   A GNSS receiver that receives a satellite signal from an artificial satellite includes an internal clock constituted by, for example, a quartz clock. Since the position of the satellite can be acquired based on orbit information included in the satellite signal, if the exact position of the GNSS receiver is known, the propagation delay until the satellite signal from the satellite reaches the GNSS receiver. Time can be calculated.

GNSS受信機は、衛星信号に含まれる衛星自身の位置情報・速度情報と、GNSS受信機が持つ当該受信機自身の位置情報・速度情報と、内部時計で計測した衛星信号の受信時刻と、衛星信号に含まれる電波送信時刻と、伝搬遅延時間と、に基づき、内部時計の時刻更新間隔のズレ量であるクロックドリフトと、内部時計とGNSS基準時刻との時間差であるクロックバイアスと、を求める。以降では、このクロックドリフトとクロックバイアスを併せて、クロック誤差と記述する場合がある。GNSS受信機は、内部時計が出力するタイミングを上記のズレ時間に基づいてオフセットすることにより、GNSS基準時刻と同期したタイミング信号を生成する。タイミング信号生成装置は、GNSS受信機が出力するタイミング信号を参照して、所定の周波数のタイミング信号を生成して出力する。   The GNSS receiver includes the position information / speed information of the satellite itself included in the satellite signal, the position information / speed information of the receiver itself of the GNSS receiver, the reception time of the satellite signal measured by the internal clock, the satellite Based on the radio wave transmission time included in the signal and the propagation delay time, a clock drift, which is a shift amount of the time update interval of the internal clock, and a clock bias, which is a time difference between the internal clock and the GNSS reference time, are obtained. Hereinafter, the clock drift and the clock bias may be described together as a clock error. The GNSS receiver generates a timing signal synchronized with the GNSS reference time by offsetting the timing output from the internal clock based on the above-described deviation time. The timing signal generation device generates and outputs a timing signal of a predetermined frequency with reference to the timing signal output by the GNSS receiver.

このようなタイミング信号生成装置において、正確なタイミング信号を出力するために、従来より様々な提案がなされている。特許文献1から5は、この種の技術を開示している。   In order to output an accurate timing signal in such a timing signal generation device, various proposals have been conventionally made. Patent documents 1 to 5 disclose this kind of technology.

特開2014−137318号公報JP 2014-137318 A 特開2014−126539号公報JP 2014-126539 A 特開2015−175812号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-175812 特開2015−158432号公報JP-A-2015-158432 特表2014−507630号公報Special table 2014-507630 gazette

しかし、上記特許文献1から5までの構成は、タイミングの算出に用いるクロック誤差の信頼性について何ら評価がされていない点で改善の余地があった。   However, the configurations of Patent Documents 1 to 5 have room for improvement in that the reliability of the clock error used for timing calculation has not been evaluated.

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、タイミング信号生成装置において、内部時計のクロック誤差が信頼できるか否かを自己評価できるようにすることにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to enable a timing signal generator to self-evaluate whether or not the clock error of the internal clock is reliable.

課題を解決するための手段及び効果Means and effects for solving the problems

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。   The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.

本発明の第1の観点によれば、以下の構成のタイミング信号生成装置が提供される。即ち、このタイミング信号生成装置は、設定位置受信部と、カルマンフィルタ部と、タイミング信号生成部と、クロック誤差評価部と、を備える。前記設定位置受信部は、衛星からの信号を受信するアンテナの位置が内部又は外部から設定された場合に、当該設定された位置(受信点の位置)である設定位置を受信する。前記カルマンフィルタ部は、前記衛星から前記アンテナで受信した電波を観測して得られる観測値に基づいてカルマンフィルタ処理を行う。前記処理によって得られる状態ベクトルには内部時計のクロック誤差が含まれる。前記カルマンフィルタ部は、前記処理によって、前記受信点の位置又は移動速度のうち、少なくとも何れかの状態ベクトルを更新できる。前記タイミング信号生成部は、前記カルマンフィルタ部で推定された前記状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差に基づいてタイミング信号を生成する。前記クロック誤差評価部は、前記カルマンフィルタ部で推定された前記状態ベクトルにおいて、前記受信点の位置が前記設定位置から移動した距離に基づいて、当該状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差の確からしさを評価する。   According to the first aspect of the present invention, a timing signal generation device having the following configuration is provided. That is, the timing signal generation device includes a set position reception unit, a Kalman filter unit, a timing signal generation unit, and a clock error evaluation unit. The set position receiving unit receives a set position that is a set position (a position of a reception point) when the position of an antenna that receives a signal from a satellite is set from the inside or the outside. The Kalman filter unit performs Kalman filter processing based on an observation value obtained by observing radio waves received from the satellite by the antenna. The state vector obtained by the processing includes a clock error of the internal clock. The Kalman filter unit can update at least one of the state vectors of the position or the moving speed of the reception point by the processing. The timing signal generation unit generates a timing signal based on the clock error included in the state vector estimated by the Kalman filter unit. The clock error evaluation unit evaluates a probability of the clock error included in the state vector based on a distance that the position of the reception point has moved from the set position in the state vector estimated by the Kalman filter unit. To do.

本発明の第2の観点によれば、以下のタイミング信号生成方法が提供される。即ち、衛星からの信号を受信するアンテナの位置が内部又は外部から設定された場合に、当該設定された位置である設定位置(受信点の位置)を受信する。前記衛星から前記アンテナで受信した電波を観測して得られる観測値に基づいてカルマンフィルタ処理を行う。前記処理によって得られる状態ベクトルには内部時計のクロック誤差が含まれる。前記処理により、前記受信点の位置又は移動速度のうち、少なくとも何れかの状態ベクトルを更新する。前記カルマンフィルタ処理によって推定された前記状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差に基づいてタイミング信号を生成する。前記カルマンフィルタ処理によって推定された前記状態ベクトルにおいて、前記受信点の位置が前記設定位置から移動した距離に基づいて、当該状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差の確からしさを評価する。   According to the second aspect of the present invention, the following timing signal generation method is provided. That is, when the position of the antenna that receives the signal from the satellite is set from the inside or the outside, the set position (the position of the reception point) that is the set position is received. Kalman filter processing is performed based on observation values obtained by observing radio waves received from the satellite by the antenna. The state vector obtained by the processing includes a clock error of the internal clock. Through the processing, at least one of the state vectors of the position or moving speed of the reception point is updated. A timing signal is generated based on the clock error included in the state vector estimated by the Kalman filter processing. In the state vector estimated by the Kalman filter process, the probability of the clock error included in the state vector is evaluated based on the distance that the position of the reception point has moved from the set position.

これにより、タイミング信号の生成のために求められた前記状態ベクトルに含まれる内部時計のクロック誤差の信頼性を自己評価することが可能となる。また、確からしいクロック誤差の算出結果のみを用いてタイミング信号を生成するので、高精度のタイミングを得ることができる。   This makes it possible to self-evaluate the reliability of the clock error of the internal clock included in the state vector obtained for generating the timing signal. Further, since the timing signal is generated using only the reliable clock error calculation result, highly accurate timing can be obtained.

本発明の第1実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略的な構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a timing signal generation device according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態に係るタイミング信号生成方法を実現するための処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process for implement | achieving the timing signal generation method which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係るタイミング信号生成方法を実現するための処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process for implement | achieving the timing signal generation method which concerns on 2nd Embodiment.

<第1実施形態>
初めに、本発明の第1実施形態に係るタイミング信号生成装置20について説明する。図1は、第1実施形態のタイミング信号生成装置20の概略的な構成を示すブロック図である。
<First Embodiment>
First, the timing signal generation device 20 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a timing signal generation device 20 according to the first embodiment.

図1に示すタイミング信号生成装置20は、後述するGNSSアンテナ1で受信した衛星50,50,・・・からの衛星信号を解析し、当該衛星信号に含まれる軌道情報及び時刻情報に基づいて、GNSS基準時刻に同期したタイミング信号を生成することができる。   The timing signal generator 20 shown in FIG. 1 analyzes the satellite signals from the satellites 50, 50,... Received by the GNSS antenna 1 described later, and based on the orbit information and time information included in the satellite signals, A timing signal synchronized with the GNSS reference time can be generated.

本実施形態のタイミング信号生成装置20は、例えば小型の無線基地局設備を搭載したドローンに備えられている。このドローンは地震や津波等の災害が発生して、交通網が遮断され、人が立ち入れなくなった村や建造物等と通信を行うために利用される。このドローンは通常の基地局設備と同等の機能を有しており、携帯電話の利用等の際に中継基地局として用いられる。   The timing signal generation device 20 of the present embodiment is provided in a drone equipped with, for example, a small radio base station facility. This drone is used to communicate with villages and buildings where disasters such as earthquakes and tsunamis occur, the traffic network is cut off, and people can no longer enter. This drone has the same function as a normal base station facility, and is used as a relay base station when using a mobile phone.

このドローンは衛星信号を受信するための受信機、アンテナ、及び内部に方位情報や速度情報等を得るための各種センサを保有しており、利用者が予め指定した場所へ自動飛行、及び滞空することが可能である。なお、受信機及びアンテナは、タイミング信号生成装置20の一部を構成している。このとき、滞空した状態で静止を維持しているドローンは、固定点にアンテナを設置している状態と同様に扱うことができるため、衛星信号の受信も固定点測位を行うことが可能である。そのため利用者が事前に設定した設定位置にて測位を実施することができ、固定点での測位を実施する通常の基地局と同等の精度のタイミング信号を生成することができる。このタイミング信号は、基地局として必要な基準信号として用いることが可能である。   This drone has a receiver for receiving satellite signals, an antenna, and various sensors for obtaining azimuth information, speed information, etc., and automatically flies and stays at a place designated by the user in advance. It is possible. The receiver and the antenna constitute part of the timing signal generation device 20. At this time, the drone that remains stationary in a stagnant state can be handled in the same way as a state where an antenna is installed at a fixed point, so that it is also possible to perform fixed point positioning for satellite signal reception. . Therefore, positioning can be performed at a set position set in advance by the user, and a timing signal with an accuracy equivalent to that of a normal base station that performs positioning at a fixed point can be generated. This timing signal can be used as a reference signal necessary for the base station.

図1に示すように、このタイミング信号生成装置20は、GNSSアンテナ1を備える。また、タイミング信号生成装置20は、信号復調部2、コード位相取得部3、搬送波周波数取得部4、設定位置受信部5、カルマンフィルタ部6、タイミング信号生成部8、クロック誤差評価部11及び評価出力部12等を備えている。   As shown in FIG. 1, the timing signal generation device 20 includes a GNSS antenna 1. The timing signal generation device 20 includes a signal demodulator 2, a code phase acquisition unit 3, a carrier frequency acquisition unit 4, a setting position reception unit 5, a Kalman filter unit 6, a timing signal generation unit 8, a clock error evaluation unit 11, and an evaluation output. Part 12 and the like.

具体的には、上記のタイミング信号生成装置20は公知のコンピュータとして構成され、CPU、ROM、RAM、及び発振回路等を備えている。また、上記のROM等には、本発明のタイミング信号生成方法を実現するためのプログラムが記憶されている。そして、上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、タイミング信号生成装置20を、信号復調部2、コード位相取得部3、搬送波周波数取得部4、設定位置受信部5、カルマンフィルタ部6、タイミング信号生成部8、クロック誤差評価部11、評価出力部12等として動作させることができる。   Specifically, the timing signal generation device 20 is configured as a known computer and includes a CPU, a ROM, a RAM, an oscillation circuit, and the like. The ROM or the like stores a program for realizing the timing signal generation method of the present invention. Then, by the cooperation of the above hardware and software, the timing signal generation device 20 is converted into a signal demodulation unit 2, a code phase acquisition unit 3, a carrier frequency acquisition unit 4, a set position reception unit 5, a Kalman filter unit 6, and a timing signal generation. Unit 8, clock error evaluation unit 11, evaluation output unit 12, and the like.

GNSSアンテナ1は、GNSSを構成する衛星50,50,・・・から送信される所定の周波数帯の衛星信号を受信するアンテナである。ここで、衛星としては、例えば、GPS、ガリレオ、及びGLONASS等において運用される人工衛星が考えられるが、例えば準天頂衛星等を含めてもよい。   The GNSS antenna 1 is an antenna that receives satellite signals in a predetermined frequency band transmitted from the satellites 50, 50,... Constituting the GNSS. Here, as the satellite, for example, artificial satellites operated in GPS, Galileo, GLONASS, and the like are conceivable, but for example, a quasi-zenith satellite may be included.

信号復調部2は、GNSSアンテナ1で受信した衛星信号から軌道情報及び時刻情報を取り出す。この情報の取得は、衛星50,50,・・・のそれぞれに特有の擬似ランダム雑音コード(PRNコード)によりコード変調されている衛星信号を復調することにより行われる。得られた軌道情報や時刻情報は、カルマンフィルタ部6に出力される。また、信号復調部2は、信号の復調の過程で再現されたPRNコードをコード位相取得部3に出力するとともに、再現された搬送波を搬送波周波数取得部4に出力する。   The signal demodulator 2 extracts orbit information and time information from the satellite signal received by the GNSS antenna 1. This information is acquired by demodulating a satellite signal that is code-modulated with a pseudo-random noise code (PRN code) specific to each of the satellites 50, 50,. The obtained trajectory information and time information are output to the Kalman filter unit 6. Further, the signal demodulator 2 outputs the PRN code reproduced in the process of signal demodulation to the code phase acquisition unit 3 and outputs the reproduced carrier wave to the carrier frequency acquisition unit 4.

コード位相取得部3は、タイミング信号生成装置20の内部時計(例えば、水晶時計)のタイミングに基づいてレプリカPRNコードを生成するとともに、このレプリカPRNコードと、信号復調部2から入力されたPRNコードと、の時間的なズレ(チップ時間)を求めることにより、衛星信号のコード位相を取得する。コード位相取得部3は、得られたコード位相をカルマンフィルタ部6に出力する。   The code phase acquisition unit 3 generates a replica PRN code based on the timing of an internal clock (for example, a quartz clock) of the timing signal generation device 20, and the replica PRN code and the PRN code input from the signal demodulation unit 2 Thus, the code phase of the satellite signal is obtained by obtaining the time deviation (chip time). The code phase acquisition unit 3 outputs the obtained code phase to the Kalman filter unit 6.

搬送波周波数取得部4は、信号復調部2から入力された搬送波の周波数を計測することにより取得する。搬送波周波数取得部4は、得られた搬送波周波数をカルマンフィルタ部6に出力する。   The carrier frequency acquisition unit 4 acquires the carrier frequency input from the signal demodulation unit 2 by measuring the frequency. The carrier frequency acquisition unit 4 outputs the obtained carrier frequency to the Kalman filter unit 6.

設定位置受信部5は、タイミング信号生成装置20の利用者(ユーザ)が、設置を計画するGNSSアンテナ1の位置(受信点)を当該タイミング信号生成装置20に設定した場合に、その位置を受信する。言い換えれば、設定位置受信部5は、ユーザがタイミング信号生成装置20に入力した受信点の位置を受信する。以下では、この位置を「設定位置」と称する場合がある。受信点の位置の設定は、タイミング信号生成装置20が備える図示しないキー及びダイアル等の入力部を操作したり、外部のコンピュータがタイミング信号生成装置20と通信して指示したりすることで行うことができる。また、上記の設定位置は、例えば地図から読み取ったり、或いは測量を行ったりすることでも得ることができる。   The setting position receiving unit 5 receives the position when the user (user) of the timing signal generation device 20 sets the position (reception point) of the GNSS antenna 1 to be installed in the timing signal generation device 20. To do. In other words, the set position reception unit 5 receives the position of the reception point input by the user to the timing signal generation device 20. Hereinafter, this position may be referred to as a “set position”. The position of the receiving point is set by operating an input unit such as a key and a dial (not shown) provided in the timing signal generation device 20 or by an external computer communicating with the timing signal generation device 20 and instructing it. Can do. Moreover, said setting position can also be obtained by reading from a map, for example, or performing surveying.

このように、本実施形態のタイミング信号生成装置20では、意図している受信点の位置(受信点のあるべき位置)を、事前に外部から与えることができるようになっている。設定位置受信部5は、受信した設定位置を、カルマンフィルタ部6、クロック誤差評価部11及び評価出力部12に出力する。   Thus, in the timing signal generation device 20 of the present embodiment, the intended position of the reception point (position where the reception point should be) can be given from the outside in advance. The setting position reception unit 5 outputs the received setting position to the Kalman filter unit 6, the clock error evaluation unit 11, and the evaluation output unit 12.

ただし、前記設定位置は、必ずしも事前に外部から与えられる位置であるとは限らず、例えばこれに代えて、タイミング信号生成装置20の内部で生成される位置であってもよい。また、必ずしも設定位置受信部5で受信された位置とは限らず、その都度生成される位置であってもよい。   However, the set position is not necessarily a position given from the outside in advance. For example, the set position may be a position generated inside the timing signal generation device 20 instead. In addition, the position received by the set position receiving unit 5 is not necessarily the position that is generated each time.

カルマンフィルタ部6は、設定位置受信部5が受信した設定位置がGNSSアンテナ1の位置を正しく表していると仮定してカルマンフィルタ処理を実行することにより、タイミング信号生成装置20の内部時計が有するクロックバイアス及びクロックドリフトを推定する。これ以降、クロックバイアスを「バイアス」、クロックドリフトを「ドリフト」と記述する場合がある。   The Kalman filter unit 6 executes the Kalman filter process on the assumption that the set position received by the set position receiving unit 5 correctly represents the position of the GNSS antenna 1, so that the clock bias of the internal clock of the timing signal generation device 20 is included. And estimate the clock drift. Hereinafter, the clock bias may be described as “bias” and the clock drift may be described as “drift”.

本実施形態において、バイアスとは、衛星50が備える原子時計と、タイミング信号生成装置20が備える内部時計と、の時間的なズレを意味する。ドリフトとは、上記の時間的なズレの変化率を意味する。バイアス及びドリフトは、何れも内部時計の誤差(クロック誤差)の一種であるということができる。   In the present embodiment, the bias means a time lag between the atomic clock included in the satellite 50 and the internal clock included in the timing signal generation device 20. Drift means the rate of change of the above time deviation. It can be said that both bias and drift are a kind of error (clock error) of the internal clock.

カルマンフィルタ部6においては、前記バイアス及びドリフトだけでなく、受信点の位置及び移動速度についても推定が行われる。カルマンフィルタ部6は、カルマンフィルタ処理を反復して行い、原則として、その都度得られた値によって、バイアス及びドリフトの推定値が更新される。ただし、カルマンフィルタ処理によって新しく得られたバイアス及びドリフトの値が所定程度確からしくないとクロック誤差評価部11によって判定された場合、バイアス及びドリフトの推定値は更新されないか、或いは、バイアスのみ前回求めたドリフトの値に処理の時間間隔を乗算して求められた値を加算して更新する。本実施形態においてカルマンフィルタ処理は1秒毎に行われるが、処理の時間間隔は任意である。カルマンフィルタ部6が行う処理の詳細については後述する。   In the Kalman filter unit 6, not only the bias and drift but also the position and moving speed of the reception point are estimated. The Kalman filter unit 6 repeatedly performs the Kalman filter process, and in principle, the estimated values of bias and drift are updated with the values obtained each time. However, if it is determined by the clock error evaluation unit 11 that the bias and drift values newly obtained by the Kalman filter process are not certain to be certain, the estimated values of the bias and drift are not updated, or only the bias was obtained last time. The value obtained by multiplying the drift value by the processing time interval is added and updated. In this embodiment, the Kalman filter processing is performed every second, but the processing time interval is arbitrary. Details of processing performed by the Kalman filter unit 6 will be described later.

タイミング信号生成部8は、カルマンフィルタ部6から入力されたクロック誤差を用いてタイミング信号を生成する。具体的に説明すると、本実施形態のタイミング信号生成部8は、カルマンフィルタ部6で得られたクロック誤差(後述のバイアス及びドリフト)に基づいて、タイミング信号生成装置20が備える水晶時計のタイミングに対してオフセット処理等を行うことにより、GNSS基準時刻と同期した1秒周期信号(1PPS:One Pulse per Second)を出力する。本実施形態では、上記の1PPS信号がタイミング信号に該当する。   The timing signal generation unit 8 generates a timing signal using the clock error input from the Kalman filter unit 6. More specifically, the timing signal generation unit 8 of the present embodiment is based on the clock error (bias and drift described later) obtained by the Kalman filter unit 6 with respect to the timing of the quartz clock included in the timing signal generation device 20. By performing offset processing or the like, a 1-second periodic signal (1PPS: One Pulse per Second) synchronized with the GNSS reference time is output. In the present embodiment, the 1PPS signal corresponds to the timing signal.

クロック誤差評価部11は、カルマンフィルタ処理によって新しく得られたバイアス及びドリフトの値が所定程度確からしいか否かを、カルマンフィルタ部6でバイアス及びドリフトとともに推定される受信点の位置が設定位置からどれだけ乖離しているか等を基準にして評価する。なお、この評価の詳細は後述する。クロック誤差評価部11は、この評価結果をカルマンフィルタ部6に出力する。   The clock error evaluation unit 11 determines whether or not the bias and drift values newly obtained by the Kalman filter process are certain to be certain, and how much the position of the reception point estimated together with the bias and drift by the Kalman filter unit 6 is from the set position. Evaluation is based on whether there is a gap. Details of this evaluation will be described later. The clock error evaluation unit 11 outputs this evaluation result to the Kalman filter unit 6.

評価出力部12は、タイミング信号生成部8が出力する上記のタイミング信号がどれほど正しいと考えられるかを示す指標を、クロック誤差評価部11が行うクロック誤差の評価とほぼ同様の方法によって求め、例えばディスプレイ等に出力したり、通信をしたりすることで、外部に通知する。   The evaluation output unit 12 obtains an index indicating how correct the timing signal output from the timing signal generation unit 8 is considered by a method substantially similar to the clock error evaluation performed by the clock error evaluation unit 11, for example, Notify the outside by outputting to a display or communicating.

次に、カルマンフィルタ部6の構成について詳細に説明する。   Next, the configuration of the Kalman filter unit 6 will be described in detail.

本実施形態において、カルマンフィルタ部6は、受信点の位置X,Y,Zと、受信点の移動速度ΔX,ΔY,ΔZと、内部時計のバイアスBと、内部時計のドリフトDと、を含むように定義されたベクトルである状態ベクトルxを出力可能に構成されている。   In the present embodiment, the Kalman filter unit 6 includes reception point positions X, Y, Z, reception point movement speeds ΔX, ΔY, ΔZ, an internal clock bias B, and an internal clock drift D. The state vector x, which is a vector defined in (1), can be output.

このカルマンフィルタにおいて、状態ベクトルxに関する状態空間モデルは、次の式(1)及び式(2)により表される。

Figure 2019007844
ここで、添え字kは時刻を表す。式(1)において、Aは、1つ前の時刻の状態から現在の状態を得るための状態遷移行列である。Bは、システム雑音のモデルを表す行列であり、vは、システム雑音ベクトルである。式(2)において、yは、実際の観測値を示す観測値ベクトルである。Cは、観測値ベクトルyと状態ベクトルxとの間の入出力関係を示す伝達行列である。wは、観測雑音ベクトルである。 In this Kalman filter, the state space model related to the state vector x is expressed by the following equations (1) and (2).
Figure 2019007844
Here, the subscript k represents time. In Expression (1), A is a state transition matrix for obtaining the current state from the state at the previous time. B is a matrix representing a model of system noise, and v is a system noise vector. In equation (2), y is an observed value vector indicating an actual observed value. C is a transfer matrix indicating the input / output relationship between the observed value vector y and the state vector x. w is an observation noise vector.

カルマンフィルタ部6は、予測部16と、フィルタリング部17と、を備える。   The Kalman filter unit 6 includes a prediction unit 16 and a filtering unit 17.

予測部16は、カルマンフィルタ処理において予測ステップを実現するものである。カルマンフィルタ処理は上述したとおり反復して行われるが、予測部16は、前回の処理においてフィルタリング部17が出力した状態ベクトルxk-1に基づいて、今回の処理で出力されるだろう状態ベクトルxkを予測する。カルマンフィルタは周知であるので詳細は省略するが、上記の状態ベクトルの今回の予測値は、以下の式(3)で表される。

Figure 2019007844
ここで、xの上に付されたハット記号は、その値が真の値とは異なることを強調して示すものである。上付きの−記号は、その値が予測値であることを意味している。 The prediction unit 16 implements a prediction step in the Kalman filter process. The Kalman filter process is repeatedly performed as described above, but the prediction unit 16 uses the state vector x k−1 output from the filtering unit 17 in the previous process to be output in the current process. Predict k . Although the Kalman filter is well known and will not be described in detail, the current predicted value of the state vector is represented by the following equation (3).
Figure 2019007844
Here, the hat symbol added on x emphasizes that the value is different from the true value. A superscript-sign means that the value is a predicted value.

次に、予測部16は、今回の処理において出力される状態ベクトルxkの真の値からの誤差分散Pkを、前回の処理において得られた誤差分散Pk-1を用いて予測する。上記の誤差分散の今回の予測値は、以下の式(4)で表される。

Figure 2019007844
ここで、Qは、式(1)で示したシステム雑音ベクトルvの分散を表す行列である。 Next, the prediction unit 16 predicts the error variance P k from the true value of the state vector x k output in the current process, using the error variance P k−1 obtained in the previous process. The current predicted value of the error variance is expressed by the following equation (4).
Figure 2019007844
Here, Q is a matrix representing the variance of the system noise vector v shown in Expression (1).

フィルタリング部17は、カルマンフィルタ処理においてフィルタリングステップを実現するものである。最初に、フィルタリング部17は、カルマンフィルタ部6が出力する推定値の真の値に対する誤差(推定誤差)に関し、平均2乗誤差が最小となるように最適化された重みを示すカルマンゲインGkを以下の式(5)に基づいて求める。

Figure 2019007844
ここで、Rは、式(2)で示した観測雑音ベクトルwの分散を表す行列である。 The filtering unit 17 implements a filtering step in the Kalman filter process. First, regarding the error (estimation error) with respect to the true value of the estimated value output from the Kalman filter unit 6, the filtering unit 17 calculates the Kalman gain G k indicating the weight optimized so as to minimize the mean square error. It calculates | requires based on the following formula | equation (5).
Figure 2019007844
Here, R is a matrix representing the variance of the observed noise vector w shown in Equation (2).

続いて、フィルタリング部17は、前回の処理で出力された状態ベクトルxkから予測した今回の処理での観測値の予測値Cx- kと、実際の観測値ykと、を用いて、今回の処理での状態ベクトルxkの真の値を推定する。実際には、以下の式(6)に基づいて計算を行う。

Figure 2019007844
Subsequently, the filtering unit 17 uses the predicted value Cx k of the observed value in the current process predicted from the state vector x k output in the previous process, and the actual observed value y k. The true value of the state vector x k is estimated in the process. Actually, the calculation is performed based on the following equation (6).
Figure 2019007844

最後に、フィルタリング部17は、今回の処理で得られた状態ベクトルxkの真の値に対する誤差分散Pkを、以下の式(7)に基づいて求める。

Figure 2019007844
Finally, the filtering unit 17 obtains an error variance P k for the true value of the state vector x k obtained by the current processing based on the following equation (7).
Figure 2019007844

以上で1回のカルマンフィルタ処理が終了し、時刻kに1が加算されて、予測部16による予測ステップに戻る。このように、カルマンフィルタ部6は、予測ステップとフィルタリングステップとを交互に反復して、フィルタリングステップが行われる毎に、真の値として推定した状態ベクトルを出力する。   Thus, one Kalman filter process is completed, 1 is added to the time k, and the process returns to the prediction step by the prediction unit 16. Thus, the Kalman filter unit 6 alternately repeats the prediction step and the filtering step, and outputs the state vector estimated as a true value each time the filtering step is performed.

次に、上記のフィルタリング部17に入力される観測値について説明する。本実施形態において、観測値は2種類あり、1つは疑似距離、もう1つはレンジレートである。   Next, observation values input to the filtering unit 17 will be described. In this embodiment, there are two types of observation values, one is a pseudorange, and the other is a range rate.

疑似距離の観測について説明する。カルマンフィルタ部6は、コード位相取得部3で取得したコード位相(チップ時間)に光速を乗じた距離と、搬送波周波数取得部4で取得した周波数から得られる衛星と受信点との相対速度に更新時間を乗じて得られた距離と、を加算することによって、擬似距離の観測値を算出する。   The observation of pseudorange will be described. The Kalman filter unit 6 updates the time obtained by multiplying the code phase (chip time) acquired by the code phase acquisition unit 3 by the speed of light and the relative speed between the satellite and the reception point obtained from the frequency acquired by the carrier frequency acquisition unit 4. The observed value of the pseudo distance is calculated by adding the distance obtained by multiplying by.

次に、疑似距離の観測値の予測について説明する。今回の処理の時点での疑似距離の観測値は、前回の処理の時点での衛星−受信点間の距離に対し、前回の処理から今回の処理までの間に衛星及び受信点が移動した距離に応じた調整を行い、その上で、タイミング信号生成装置20の内部時計の有するバイアスに応じた値を加算することで、予測することができる。前回の処理の時点での衛星−受信点間の距離は、前回の処理で出力された状態ベクトルに含まれる受信点の位置と、軌道情報により得られた衛星の位置と、により求めることができる。前回の処理から今回の処理までの間に衛星が移動した距離は、軌道情報により求めることができ、受信点が移動した距離は、前回の処理で出力された状態ベクトルに含まれる受信点の移動速度により予測することができる。更に、今回の処理の時点での内部時計のバイアスは、前回の処理で出力された状態ベクトルに含まれるバイアス及びドリフトを用いて求めることができる。以上を用いて、カルマンフィルタ部6は、疑似距離の観測値を予測する予測値を算出する。   Next, prediction of the observed value of the pseudo distance will be described. The observation value of the pseudorange at the time of this processing is the distance that the satellite and the reception point moved from the previous processing to the current processing with respect to the distance between the satellite and the receiving point at the time of the previous processing. It is possible to make a prediction by performing adjustment according to the above and then adding a value according to the bias of the internal clock of the timing signal generation device 20. The distance between the satellite and the reception point at the time of the previous process can be obtained from the position of the reception point included in the state vector output by the previous process and the position of the satellite obtained from the orbit information. . The distance traveled by the satellite between the previous processing and the current processing can be obtained from orbit information, and the distance traveled by the reception point is the movement of the reception point included in the state vector output by the previous processing. Can be predicted by speed. Furthermore, the bias of the internal clock at the time of the current process can be obtained using the bias and drift included in the state vector output in the previous process. Using the above, the Kalman filter unit 6 calculates a predicted value for predicting the observed value of the pseudorange.

こうして得られた疑似距離の観測値及びその予測値は、フィルタリング部17の計算(上記の式(6))において用いられる。   The pseudo-range observation value and the predicted value thus obtained are used in the calculation of the filtering unit 17 (the above formula (6)).

レンジレートの観測について説明する。レンジレートは衛星−受信点間の距離の変化率であるから、搬送波のドップラーシフトを計測することにより得られる。そこで、カルマンフィルタ部6は、搬送波周波数取得部4で取得した周波数から得られる衛星と受信点との相対速度に、公知の補正量を加算することによって、レンジレートの観測値を算出する。   The range rate observation will be described. Since the range rate is the rate of change of the distance between the satellite and the reception point, it can be obtained by measuring the Doppler shift of the carrier wave. Therefore, the Kalman filter unit 6 calculates the observed value of the range rate by adding a known correction amount to the relative velocity between the satellite and the reception point obtained from the frequency acquired by the carrier frequency acquisition unit 4.

次に、レンジレートの観測値の予測について説明する。今回の処理の時点でのレンジレートの観測値は、今回の処理の時点での衛星の速度及び受信点の速度に基づいて衛星−受信点間の距離の変化率を求め、得られた変化率に、タイミング信号生成装置20の内部時計の有するドリフトに応じた値を加算することで、予測することができる。今回の処理の時点での衛星の速度は、軌道情報により求めることができ、受信点の速度は、前回の処理で出力された状態ベクトルに含まれる受信点の移動速度をそのまま用いることができる。更に、今回の処理の時点での内部時計のドリフトは、前回の処理で出力された状態ベクトルに含まれるドリフトをそのまま用いることができる。以上を用いて、カルマンフィルタ部6は、レンジレートの観測値を予測する予測値を算出する。   Next, prediction of the observation value of the range rate will be described. The observation value of the range rate at the time of this processing is the rate of change of the distance between the satellite and the reception point obtained based on the speed of the satellite and the speed of the reception point at the time of this processing. Further, it is possible to predict by adding a value corresponding to the drift of the internal clock of the timing signal generator 20. The speed of the satellite at the time of this processing can be obtained from orbit information, and the speed of the reception point included in the state vector output in the previous processing can be used as it is as the speed of the reception point. Furthermore, as the drift of the internal clock at the time of the current process, the drift included in the state vector output in the previous process can be used as it is. Using the above, the Kalman filter unit 6 calculates a predicted value for predicting the observed value of the range rate.

こうして得られたレンジレートの観測値及びその予測値は、疑似距離の観測値及びその予測値と同様に、フィルタリング部17の計算(上記の式(6))において用いられる。   The observed value of the range rate and the predicted value thus obtained are used in the calculation of the filtering unit 17 (the above formula (6)), similarly to the observed value of the pseudorange and the predicted value thereof.

疑似距離及びレンジレートは例えば1秒毎に観測され、観測値は予測値とともに、フィルタリング部17にその都度入力される。   The pseudo distance and the range rate are observed every second, for example, and the observed value is input to the filtering unit 17 together with the predicted value each time.

次に、クロック誤差評価部11について説明する。   Next, the clock error evaluation unit 11 will be described.

前述のとおり、ドローンが事前に設定された位置に滞空した状態で静止している場合、固定点にGNSSアンテナ1を設置している状態と同様に扱うことができる。そこでカルマンフィルタ部6は、受信点が、設定位置受信部5が受信した設定位置において静止していると仮定してカルマンフィルタ処理を実行する。   As described above, when the drone is stationary while staying at a preset position, it can be handled in the same manner as when the GNSS antenna 1 is installed at a fixed point. Therefore, the Kalman filter unit 6 performs the Kalman filter process on the assumption that the reception point is stationary at the set position received by the set position receiving unit 5.

カルマンフィルタ部6で行われるカルマンフィルタ処理は、受信点の位置X,Y,Zと、受信点の移動速度ΔX,ΔY,ΔZと、内部時計のバイアスBと、内部時計のドリフトDと、を含む状態ベクトルxをフィルタリング部17が出力するように設計されている。   The Kalman filter processing performed in the Kalman filter unit 6 includes a position X, Y, Z of the reception point, a moving speed ΔX, ΔY, ΔZ of the reception point, a bias B of the internal clock, and a drift D of the internal clock. It is designed so that the filtering unit 17 outputs the vector x.

ここで、上述の仮定が真であるならば、フィルタリング部17が出力する受信点の位置X,Y,Zは上述の設定位置をほぼ維持し、また、移動速度ΔX,ΔY,ΔZはゼロ又は小さい値となるはずである。このことから、フィルタリング部17が出力する受信点の位置が設定位置から殆ど変化せず、かつ、移動速度がゼロ又は小さい値である場合には、先の仮定は正しく、同時に出力されるクロック誤差(バイアスB及びドリフトD)もその小ささに応じて良い状態、又は、所定以上確からしいと言うことができる。   If the above assumption is true, the reception point positions X, Y, and Z output from the filtering unit 17 substantially maintain the above-described set positions, and the moving speeds ΔX, ΔY, and ΔZ are zero or Should be a small value. Therefore, when the position of the reception point output by the filtering unit 17 hardly changes from the set position and the moving speed is zero or a small value, the above assumption is correct, and the clock error output at the same time. It can be said that (Bias B and Drift D) are also in a good state depending on their smallness, or are more than certain.

一方で、フィルタリング部17が出力する受信点の位置が設定位置から大きく変化している場合、又は、移動速度が大きい場合には、先の仮定が真ではなかった可能性が高い。或いは、マルチパス等による大きな観測誤差が含まれていた可能性が高い。従って、この場合は、同時に出力されるクロック誤差(バイアスB及びドリフトD)の確からしさはその大きさに応じて悪い状態であると言うことができる。   On the other hand, when the position of the reception point output by the filtering unit 17 has changed greatly from the set position, or when the moving speed is high, there is a high possibility that the previous assumption was not true. Alternatively, there is a high possibility that a large observation error due to multipath or the like was included. Therefore, in this case, it can be said that the accuracy of the clock error (bias B and drift D) output simultaneously is in a bad state depending on the magnitude.

そこで、クロック誤差評価部11は、フィルタリング部17が出力する受信点の位置及び移動速度を監視する。   Therefore, the clock error evaluation unit 11 monitors the position and moving speed of the reception point output from the filtering unit 17.

クロック誤差評価部11は、受信点の位置が設定位置から所定距離以上変化せず、かつ、移動速度が所定速度未満である場合には、カルマンフィルタ部6に状態ベクトルの更新を行わせる。この結果、カルマンフィルタ部6は、更新後の状態ベクトルを次回のカルマンフィルタ処理で用いるとともに、更新後の状態ベクトルに含まれるクロック誤差B,Dをタイミング信号生成部8に出力する。   The clock error evaluating unit 11 causes the Kalman filter unit 6 to update the state vector when the position of the reception point does not change more than a predetermined distance from the set position and the moving speed is less than the predetermined speed. As a result, the Kalman filter unit 6 uses the updated state vector in the next Kalman filter process, and outputs the clock errors B and D included in the updated state vector to the timing signal generation unit 8.

一方、クロック誤差評価部11は、受信点の位置が設定位置から所定距離以上変化し、又は、移動速度が所定速度以上である場合には、カルマンフィルタ部6に状態ベクトルの更新を行わせないか、従前の状態ベクトルに含まれるドリフトDを用いてバイアスBのみ更新する。この結果、カルマンフィルタ部6では、今回の更新の影響を直接受けない状態ベクトルが次回のカルマンフィルタ処理で用いられる。また、カルマンフィルタ部6がタイミング信号生成部8に出力するクロック誤差B,Dは、今回の更新の影響を直接受けない状態ベクトルの値を適応する。   On the other hand, the clock error evaluation unit 11 does not allow the Kalman filter unit 6 to update the state vector when the position of the reception point changes by a predetermined distance or more from the set position or the moving speed is a predetermined speed or more. Only the bias B is updated using the drift D included in the previous state vector. As a result, the Kalman filter unit 6 uses a state vector that is not directly affected by the current update in the next Kalman filter process. The clock errors B and D output from the Kalman filter unit 6 to the timing signal generation unit 8 are adapted to state vector values that are not directly affected by the current update.

このように、本実施形態のクロック誤差評価部11は、受信点が設定位置で静止していることを前提にして、カルマンフィルタ部6のフィルタリング部17が出力するクロック誤差B,Dが所定以上確からしいか否かを、同時に出力される受信点の位置及び移動速度を用いて評価することができる。この評価結果に基づいて、カルマンフィルタ部6がタイミング信号生成部8に出力するクロック誤差B,Dの更新方法が切り換えられることで、タイミング信号生成部8が出力するタイミング信号の精度を全体として向上させることができる。   As described above, the clock error evaluation unit 11 according to the present embodiment ensures that the clock errors B and D output from the filtering unit 17 of the Kalman filter unit 6 are not less than a predetermined value on the assumption that the reception point is stationary at the set position. It can be evaluated by using the position and the moving speed of the reception point output at the same time. Based on this evaluation result, the method of updating the clock errors B and D output from the Kalman filter unit 6 to the timing signal generation unit 8 is switched, thereby improving the accuracy of the timing signal output from the timing signal generation unit 8 as a whole. be able to.

また、本実施形態において、評価出力部12は、カルマンフィルタ部6がタイミング信号生成部8に出力するクロック誤差B,Dの基となった状態ベクトルについて、受信点の位置の設定位置からの乖離の大きさ、及び、受信点の移動速度の大きさに基づいて、タイミング信号生成部8が出力するタイミング信号の正しさの度合いを評価し、この結果を外部に出力することができる。評価の表現の方法は様々であるが、例えば、高、中、低、等の複数の段階で表示することが考えられる。本実施形態ではタイミング信号生成装置20はドローンに備えられているので、タイミング信号の正しさの評価結果は、ユーザの操作する操作装置等にドローンから無線で送信され、当該操作装置において表示されることが好ましい。これにより、ユーザは、現在算出されているタイミング信号の精度を把握することができ、必要に応じて、ドローンを移動させたり、タイミングの算出を中断又は停止させたりすることができる。   Further, in the present embodiment, the evaluation output unit 12 determines the deviation of the position of the reception point from the set position with respect to the state vector based on the clock errors B and D output from the Kalman filter unit 6 to the timing signal generation unit 8. Based on the magnitude and the magnitude of the moving speed of the reception point, the degree of correctness of the timing signal output from the timing signal generator 8 can be evaluated, and the result can be output to the outside. There are various methods for expressing the evaluation. For example, it is conceivable to display in a plurality of stages such as high, medium, and low. In the present embodiment, since the timing signal generation device 20 is provided in the drone, the evaluation result of the correctness of the timing signal is wirelessly transmitted from the drone to the operation device or the like operated by the user and displayed on the operation device. It is preferable. Thereby, the user can grasp the accuracy of the currently calculated timing signal, and can move the drone or interrupt or stop the timing calculation as necessary.

次に、図2を参照して、カルマンフィルタ部6等により行われる処理を説明する。図2は、上記の第1実施形態におけるタイミング信号生成方法を実現するための処理を示すフローチャートである。   Next, processing performed by the Kalman filter unit 6 and the like will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing processing for realizing the timing signal generation method in the first embodiment.

ドローンが所定の位置で停止しながら滞空飛行している状態において処理が開始され、最初に、カルマンフィルタ部6において状態ベクトルの初期化が行われる(ステップS101)。状態ベクトルの初期値のうち、受信点の位置X,Y,Zには、設定位置受信部5が受信した設定位置がそのまま用いられ、受信点の移動速度ΔX,ΔY,ΔZはゼロとされる。   The process is started in a state where the drone is flying at a predetermined position while stopping at a predetermined position. First, the state vector is initialized in the Kalman filter unit 6 (step S101). Of the initial values of the state vectors, the received position positions X, Y, and Z use the set positions received by the set position receiving unit 5 as they are, and the moving speeds ΔX, ΔY, and ΔZ of the received points are set to zero. .

次に、予測部16は、1つ前の時刻の状態ベクトルを用いて、カルマンフィルタ処理の予測ステップを実行する(ステップS102)。   Next, the prediction unit 16 executes a prediction step of the Kalman filter process using the state vector at the previous time (step S102).

続いて、フィルタリング部17は、疑似距離及びレンジレートの観測値を入力して、カルマンフィルタ処理のフィルタリングステップを実行する(ステップS103)。これにより、新しい状態ベクトルが得られる。   Subsequently, the filtering unit 17 inputs the observation values of the pseudorange and the range rate, and executes the filtering step of the Kalman filter process (step S103). Thereby, a new state vector is obtained.

次に、クロック誤差評価部11は、ステップS103で得られた新しい状態ベクトルに含まれる受信点の位置X,Y,Zと、受信点の移動速度ΔX,ΔY,ΔZと、に基づいて、受信点が上述の設定位置から移動しているか否かを判定する(ステップS104)。   Next, the clock error evaluation unit 11 receives the reception points based on the reception point positions X, Y, and Z included in the new state vector obtained in step S103 and the movement speeds ΔX, ΔY, and ΔZ of the reception points. It is determined whether or not the point has moved from the set position (step S104).

受信点の位置の移動が小さかった場合、今回の状態ベクトルの推定(クロック誤差B,Dの推定を含む)は確からしいと考えられる。そこで、この場合、カルマンフィルタ部6は、状態ベクトルを、ステップS103で得られた新しい状態ベクトルで更新する(ステップS105)。一方、受信点の位置が大きく移動していた場合、ステップS105の処理は行われず(即ち、ステップS103で得られた状態ベクトルは用いられず)、従前の状態ベクトルにおいて、ドリフトDを用いてバイアスBのみ更新する(ステップS106)。   If the movement of the position of the reception point is small, it is considered that the estimation of the current state vector (including estimation of clock errors B and D) is likely. Therefore, in this case, the Kalman filter unit 6 updates the state vector with the new state vector obtained in step S103 (step S105). On the other hand, if the position of the reception point has moved greatly, the process of step S105 is not performed (that is, the state vector obtained in step S103 is not used), and the bias is applied using the drift D in the previous state vector. Only B is updated (step S106).

状態ベクトルがどのように更新された場合でも、カルマンフィルタ部6は、状態ベクトルに含まれているクロック誤差B,Dをタイミング信号生成部8に出力する(ステップS107)。   Regardless of how the state vector is updated, the Kalman filter unit 6 outputs the clock errors B and D included in the state vector to the timing signal generation unit 8 (step S107).

更に、評価出力部12は、状態ベクトルに含まれる受信点の位置X,Y,Zと、受信点の移動速度ΔX,ΔY,ΔZと、に基づいて、ステップS107で出力されるクロック誤差B,Dの確からしさ(言い換えれば、タイミング信号生成部8が生成するタイミング信号の正しさ)を評価して出力する(ステップS108)。その後、処理はステップS102に戻る。   Further, the evaluation output unit 12 determines the clock error B, output in step S107, based on the position X, Y, Z of the reception point included in the state vector and the moving speed ΔX, ΔY, ΔZ of the reception point. The probability of D (in other words, the correctness of the timing signal generated by the timing signal generator 8) is evaluated and output (step S108). Thereafter, the process returns to step S102.

次に、GNSSアンテナ1が複数の衛星信号を受信する場合について説明する。   Next, a case where the GNSS antenna 1 receives a plurality of satellite signals will be described.

今までは、説明の便宜上、GNSSアンテナ1で1つの衛星50からの信号を受信する場合を述べたが、実際には、GNSSアンテナ1が複数の衛星50,50,・・・からの信号を受信することが一般的である。この場合、カルマンフィルタ部6は、それぞれの衛星50について状態ベクトルを用意し、同時並行的にカルマンフィルタ処理を行う。この結果、衛星信号を受信した衛星の数だけ状態ベクトルを得ることができる。   Up to now, for convenience of explanation, the case where the signal from one satellite 50 is received by the GNSS antenna 1 has been described, but actually, the signal from the plurality of satellites 50, 50,. It is common to receive. In this case, the Kalman filter unit 6 prepares a state vector for each satellite 50 and performs Kalman filter processing in parallel. As a result, as many state vectors as the number of satellites that have received satellite signals can be obtained.

ただし、この場合、図2のステップS107で、複数ある中からどの状態ベクトルのクロック誤差B,Dを選択してタイミング信号生成部8に出力するか否かが問題になる。   However, in this case, in step S107 in FIG. 2, it becomes a problem which state vector clock error B, D is selected from among a plurality and is output to the timing signal generation unit 8.

この選択の基準として、疑似距離の観測値と予測値の残差を用いることが考えられる。簡単に説明すると、疑似距離の観測値と、当該観測値を予測した予測値と、を求めることは先に説明したが、疑似距離の観測値と予測値との残差(以下、観測予測残差と呼ぶことがある。)がゼロに最も近かった状態ベクトルを選択するものである。   As a criterion for this selection, it is conceivable to use the residual between the observed value of the pseudorange and the predicted value. In brief, the observation of the pseudorange and the predicted value that predicted the observed value have been described earlier, but the residual between the observed value of the pseudorange and the predicted value (hereinafter referred to as the observation prediction residual). (Sometimes called a difference)) selects the state vector that is closest to zero.

この選択の基準はある程度有効であるが、内部時計のクロック誤差の推定精度が良くない場合、何らかの事情(例えば、マルチパス)で生じた観測誤差が内部時計の時間的なズレによる誤差を偶然相殺する形になって疑似距離の観測予測残差が小さくなった衛星が選択されるおそれがあり、タイミング信号の精度の低下を招いてしまう。   This selection criterion is effective to some extent, but if the accuracy of the clock error of the internal clock is not good, the observation error caused by some reason (for example, multipath) will accidentally cancel the error due to the time shift of the internal clock. As a result, there is a possibility that a satellite whose pseudo-range observation prediction residual is small may be selected, leading to a decrease in timing signal accuracy.

この点、本実施形態のカルマンフィルタ部6は、上記の疑似距離の観測予測残差に加えて、クロック誤差評価部11による評価結果を加味した複合的な観点で、クロック誤差B,Dをタイミング信号生成部8に出力する状態ベクトルを選択するように構成されている。具体的な選択の方法としては様々であるが、例えば、疑似距離の観測予測残差が小さくなる程小さくなるように疑似距離残差スコアを定め、クロック誤差評価部11による評価結果が良い程小さくなるようにクロック誤差評価スコアを定め、両スコアの合計値がゼロに最も近い状態ベクトルを選択することが考えられる。これにより、より適切な衛星を実質的に選択することができるので、タイミング信号の精度を向上させることができる。   In this regard, the Kalman filter unit 6 of the present embodiment uses the clock errors B and D as timing signals from a composite viewpoint that takes into account the evaluation results of the clock error evaluation unit 11 in addition to the above-described pseudo-distance observation prediction residuals. A state vector to be output to the generation unit 8 is selected. There are various specific selection methods. For example, the pseudorange residual score is set so as to decrease as the observation prediction residual of the pseudorange decreases, and the evaluation result by the clock error evaluation unit 11 becomes smaller as better. It is conceivable that a clock error evaluation score is determined so that a state vector whose sum of both scores is closest to zero is selected. Thereby, since a more suitable satellite can be substantially selected, the accuracy of the timing signal can be improved.

以上に説明したように、本実施形態のタイミング信号生成装置20は、設定位置受信部5と、カルマンフィルタ部6と、タイミング信号生成部8と、クロック誤差評価部11と、を備える。設定位置受信部5は、衛星50からの信号を受信するGNSSアンテナ1の位置(受信点の位置)が内部又は外部から設定された場合に、当該設定された位置である設定位置を受信する。カルマンフィルタ部6は、衛星50からGNSSアンテナ1で受信した電波を観測して得られる観測値に基づいてカルマンフィルタ処理を行う。前記処理によって得られる状態ベクトルは、内部時計のクロック誤差B,Dと、受信点の位置X,Y,Z及び移動速度ΔX,ΔY,ΔZと、を含む。タイミング信号生成部8は、カルマンフィルタ部6で推定された状態ベクトルに含まれるクロック誤差B,Dに基づいてタイミング信号を生成する。クロック誤差評価部11は、カルマンフィルタ部6で推定された状態ベクトルにおいて、受信点の位置が設定位置から移動した距離(どの程度移動しているか)に基づいて、当該状態ベクトルに含まれるクロック誤差B,Dの確からしさを評価する。   As described above, the timing signal generation device 20 of the present embodiment includes the setting position reception unit 5, the Kalman filter unit 6, the timing signal generation unit 8, and the clock error evaluation unit 11. When the position of the GNSS antenna 1 that receives a signal from the satellite 50 (the position of the reception point) is set from the inside or the outside, the set position receiving unit 5 receives the set position that is the set position. The Kalman filter unit 6 performs Kalman filter processing based on observation values obtained by observing radio waves received from the satellite 50 by the GNSS antenna 1. The state vector obtained by the above processing includes the clock errors B and D of the internal clock, the positions X, Y and Z of the reception points, and the moving speeds ΔX, ΔY and ΔZ. The timing signal generator 8 generates a timing signal based on the clock errors B and D included in the state vector estimated by the Kalman filter unit 6. Based on the distance (how far the position of the reception point has moved from the set position) in the state vector estimated by the Kalman filter unit 6, the clock error evaluation unit 11 includes the clock error B included in the state vector. , D is evaluated for certainty.

また、本実施形態のタイミング信号生成装置20においては、以下のようにしてタイミング信号が生成される。衛星からの信号を受信するGNSSアンテナ1の位置(受信点の位置)が内部又は外部から設定された場合に、当該設定された位置である設定位置を受信する。衛星50からGNSSアンテナ1で受信した電波を観測して得られる観測値に基づいてカルマンフィルタ処理を行う。前記処理によって得られる状態ベクトルは、内部時計のクロック誤差B,Dと、受信点の位置X,Y,Z及び移動速度ΔX,ΔY,ΔZと、を含む。前記処理によって推定された状態ベクトルに含まれるクロック誤差B,Dに基づいてタイミング信号を生成する。また、カルマンフィルタ処理によって推定された状態ベクトルにおいて、受信点の位置が設定位置から移動した距離(どの程度移動しているか)に基づいて、当該状態ベクトルに含まれるクロック誤差B,Dの確からしさを評価する。   Moreover, in the timing signal generation device 20 of the present embodiment, the timing signal is generated as follows. When the position of the GNSS antenna 1 that receives a signal from the satellite (the position of the reception point) is set from the inside or the outside, the set position that is the set position is received. Kalman filter processing is performed based on observation values obtained by observing radio waves received from the satellite 50 by the GNSS antenna 1. The state vector obtained by the above processing includes the clock errors B and D of the internal clock, the positions X, Y and Z of the reception points, and the moving speeds ΔX, ΔY and ΔZ. A timing signal is generated based on the clock errors B and D included in the state vector estimated by the processing. In addition, in the state vector estimated by the Kalman filter processing, the probability of the clock errors B and D included in the state vector is determined based on the distance (how far the position is moved) from the set position. evaluate.

これにより、タイミング信号の生成のために求められた前記状態ベクトルに含まれる内部時計のクロック誤差B,Dの信頼性を自己評価することが可能となる。この結果、タイミング信号の精度を向上させることができる。   As a result, it becomes possible to self-evaluate the reliability of the clock errors B and D of the internal clock included in the state vector obtained for generating the timing signal. As a result, the accuracy of the timing signal can be improved.

また、本実施形態のタイミング信号生成装置20においては、カルマンフィルタ部6が推定した状態ベクトルに含まれるクロック誤差B,Dが所定以上確からしいとクロック誤差評価部11が判定した場合に、カルマンフィルタ部6がタイミング信号生成部に出力するクロック誤差B,Dの更新が行われる。   Further, in the timing signal generation device 20 of the present embodiment, when the clock error evaluation unit 11 determines that the clock errors B and D included in the state vector estimated by the Kalman filter unit 6 are more than predetermined, the Kalman filter unit 6 The clock errors B and D output to the timing signal generator are updated.

これにより、確からしいクロック誤差B,Dの算出結果に基づいてタイミング信号生成部8がタイミング信号を生成するので、継続的に高精度のタイミングを得ることができる。   As a result, the timing signal generator 8 generates the timing signal based on the probable calculation results of the clock errors B and D, so that highly accurate timing can be obtained continuously.

また、本実施形態のタイミング信号生成装置20は、評価出力部12を備える。評価出力部12は、カルマンフィルタ部6がタイミング信号生成部8に出力するクロック誤差B,Dの根拠となった状態ベクトルにおいて受信点の位置が設定位置から移動した距離に基づいて、タイミング信号生成部8が出力するタイミング信号の正しさを評価し、その結果を出力する。   In addition, the timing signal generation device 20 of this embodiment includes an evaluation output unit 12. The evaluation output unit 12 is a timing signal generation unit based on the distance that the position of the reception point has moved from the set position in the state vector that is the basis of the clock errors B and D output from the Kalman filter unit 6 to the timing signal generation unit 8. 8 evaluates the correctness of the timing signal output and outputs the result.

これにより、利用者がタイミング信号の精度を容易に知ることができる。   As a result, the user can easily know the accuracy of the timing signal.

また、本実施形態のタイミング信号生成装置20において、カルマンフィルタ部6は、複数の衛星50,50,・・・からGNSSアンテナ1で受信した信号のそれぞれについてカルマンフィルタ処理を行う。クロック誤差評価部11は、それぞれの衛星からの信号に関してカルマンフィルタ部6が推定した状態ベクトルについて、クロック誤差B,Dの確からしさを評価する。カルマンフィルタ部6は、クロック誤差評価部11の評価結果を用いて、どの衛星からの信号について求めたクロック誤差B,Dをタイミング信号生成部8に出力するかを選択する。   In the timing signal generation device 20 of the present embodiment, the Kalman filter unit 6 performs Kalman filter processing on each of the signals received by the GNSS antenna 1 from the plurality of satellites 50, 50,. The clock error evaluation unit 11 evaluates the likelihood of the clock errors B and D for the state vector estimated by the Kalman filter unit 6 with respect to the signals from the respective satellites. The Kalman filter unit 6 uses the evaluation result of the clock error evaluation unit 11 to select which satellite from which the clock errors B and D obtained for the signal are output to the timing signal generation unit 8.

これにより、複数の衛星からの信号を受信した場合に、より適切な衛星からの信号に基づくクロック誤差B,Dに基づいてタイミング信号を生成することができる。   Thereby, when signals from a plurality of satellites are received, a timing signal can be generated based on the clock errors B and D based on signals from more appropriate satellites.

また、本実施形態において、ドローンはタイミング信号生成装置20を備える。   In the present embodiment, the drone includes the timing signal generation device 20.

これにより、電子機器としてのドローンにおいて、クロック誤差B,Dを考慮して生成された高精度のタイミング信号を得ることができ、ドローンを正確なタイミングで動作させることができる。   Thereby, in a drone as an electronic device, a highly accurate timing signal generated in consideration of the clock errors B and D can be obtained, and the drone can be operated at an accurate timing.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係るタイミング信号生成装置について説明する。図3は、第2実施形態に係るタイミング信号生成方法を実現するための処理を示すフローチャートである。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
Second Embodiment
Next, a timing signal generation device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a process for realizing the timing signal generation method according to the second embodiment. In the description of the present embodiment, the same or similar members as those of the above-described embodiment may be denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof may be omitted.

第2実施形態のカルマンフィルタ部6では、図3のフローチャートに示す処理が行われる。この処理は、ステップS204及びステップS205を除いて、図2に示す第1実施形態の処理と同様である。   In the Kalman filter unit 6 of the second embodiment, the processing shown in the flowchart of FIG. 3 is performed. This process is the same as the process of the first embodiment shown in FIG. 2 except for step S204 and step S205.

ステップS201からステップS203までの処理は、第1実施形態のステップS101からステップS103までの処理と対応しているので、説明を省略する。   Since the processing from step S201 to step S203 corresponds to the processing from step S101 to step S103 of the first embodiment, description thereof will be omitted.

ステップS204で、クロック誤差評価部11は、ステップS203で得られた新しい状態ベクトルに含まれる受信点の位置X,Y,Zと、受信点の移動速度ΔX,ΔY,ΔZと、に基づいて、クロック誤差B,Dの確からしさを定量的に評価し、この評価結果に応じて、状態ベクトルを更新する重みを計算する。この重みは0以上1以下の値とされ、新しい更新ベクトルにおいて受信点が上述の設定位置から大きく移動している程(言い換えれば、クロック誤差B,Dが疑わしい程)、小さくなるように計算される。   In step S204, the clock error evaluation unit 11 determines the reception point positions X, Y, and Z included in the new state vector obtained in step S203 and the movement speeds ΔX, ΔY, and ΔZ of the reception points. The probability of the clock errors B and D is quantitatively evaluated, and the weight for updating the state vector is calculated according to the evaluation result. This weight is set to a value between 0 and 1 and is calculated so as to decrease as the reception point moves greatly from the above-mentioned set position in the new update vector (in other words, the clock errors B and D are suspicious). The

ステップS205で、カルマンフィルタ部6は、ステップS203で得られた新しい状態ベクトルと、従前の状態ベクトルとの差分を求め、この差分に、ステップS204で得られた重みを乗じ、これに従前の状態ベクトルを加算することで、状態ベクトルを更新する。これにより、受信点があまり移動していなかった場合は、ステップS203で得られた新しい状態ベクトルの影響が強められ、受信点が大きく移動していた場合は、新しい状態ベクトルの影響が弱められるように、状態ベクトルが更新されることになる。なお、上述のとおり状態ベクトルにはクロック誤差B,Dが含まれるので、状態ベクトルの更新はクロック誤差B,Dの更新を意味する。   In step S205, the Kalman filter unit 6 obtains a difference between the new state vector obtained in step S203 and the previous state vector, and multiplies this difference by the weight obtained in step S204 to obtain the previous state vector. Is added to update the state vector. As a result, when the reception point has not moved much, the influence of the new state vector obtained in step S203 is strengthened, and when the reception point has moved greatly, the influence of the new state vector is weakened. In addition, the state vector is updated. Since the state vector includes clock errors B and D as described above, updating the state vector means updating the clock errors B and D.

ステップS206及びステップS207の処理は、第1実施形態のステップS107及びステップS108の処理と対応しているので、説明を省略する。   Since the processing of step S206 and step S207 corresponds to the processing of step S107 and step S108 of the first embodiment, description thereof will be omitted.

このような構成によっても、タイミング信号生成部8に対して全体的に確からしいクロック誤差B,Dを出力することで、高精度なタイミング信号を得ることができる。   Even with such a configuration, it is possible to obtain a highly accurate timing signal by outputting clock errors B and D that are entirely reliable to the timing signal generation unit 8.

以上に説明したように、本実施形態のタイミング信号生成装置においては、前記クロック誤差評価部11が評価した前記クロック誤差の確からしさに応じて重み付けを行い、この重みを、カルマンフィルタ部6がタイミング信号生成部に出力するクロック誤差B,Dの更新に用いる。   As described above, in the timing signal generation device according to the present embodiment, weighting is performed according to the probability of the clock error evaluated by the clock error evaluation unit 11, and this weight is used by the Kalman filter unit 6 as a timing signal. Used to update clock errors B and D output to the generator.

これにより、得られたクロック誤差B,Dが確からしい場合は更新時の影響を強め、そうでない場合は更新時の影響を弱めることにより、高精度のタイミングを柔軟に得ることができる。   Thereby, when the obtained clock errors B and D are likely, the influence at the time of updating is strengthened, and when not so, the influence at the time of updating is weakened, so that highly accurate timing can be flexibly obtained.

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。   The preferred embodiments and modifications of the present invention have been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.

上記の実施形態では擬似距離及びレンジレートの観測が行われているが、何れか一方を省略してもよい。また、ドップラーシフトによりレンジレートの観測値を求めることに代えて、疑似距離の変化によりレンジレートの観測値を求めてもよい。   In the above embodiment, the pseudorange and range rate are observed, but either one may be omitted. Further, instead of obtaining the observed value of the range rate by Doppler shift, the observed value of the range rate may be obtained by changing the pseudo distance.

カルマンフィルタ処理における状態ベクトルの表現は上記に限定されず、例えば、受信点の位置及び移動速度のうち何れか一方が省略されてもよい。また、内部時計のドリフトが状態ベクトルの表現から省略されてもよい。   The expression of the state vector in the Kalman filter process is not limited to the above. For example, either one of the position of the reception point and the moving speed may be omitted. Also, the drift of the internal clock may be omitted from the expression of the state vector.

カルマンフィルタ処理等で用いられる軌道情報は、衛星信号から直接取得することに代えて、別の情報源から取得してもよい。例えば、電源投入直後に短時間で測位可能な状態にするホットスタートのために不揮発性の記憶部に記憶される軌道情報を用いてもよい。例えば、タイミング信号生成装置をインターネットに接続可能に構成し、軌道情報を、インターネットから取得したいわゆるGNSSアシスト情報に基づいて取得してもよい。   Orbit information used in Kalman filter processing or the like may be acquired from another information source instead of directly acquiring from satellite signals. For example, the trajectory information stored in the non-volatile storage unit may be used for hot start to make positioning possible in a short time immediately after the power is turned on. For example, the timing signal generation device may be configured to be connectable to the Internet, and the trajectory information may be acquired based on so-called GNSS assist information acquired from the Internet.

1PPS信号に代えて、これより短い又は長い間隔の信号がタイミング信号として用いられてもよい。また、タイミング信号は、任意の形態のパルスとして構わない。   Instead of the 1PPS signal, a signal having a shorter or longer interval may be used as the timing signal. The timing signal may be an arbitrary form of pulse.

本発明のタイミング信号生成装置は、災害用のドローンに限らず、正確なタイミングで動作することが必要な様々な電子機器に用いることができる。電子機器としては、例えば、無線通信機器等が考えられる。また、静止させた状態で使用するのであれば、移動可能な電子機器(例えば、車載の電子機器)にこのタイミング信号生成装置を備えるように構成してもよい。   The timing signal generation device of the present invention is not limited to a drone for disaster, but can be used for various electronic devices that need to operate at an accurate timing. As the electronic device, for example, a wireless communication device can be considered. Further, if the apparatus is used in a stationary state, the timing signal generating device may be provided in a movable electronic device (for example, an in-vehicle electronic device).

上記の実施形態において、GNSSアンテナ1はタイミング信号生成装置20に対して取外し不能に取り付けられているが、これに代えて、タイミング信号生成装置20に電気的に接続された外部アンテナを用いることもできる。   In the above embodiment, the GNSS antenna 1 is detachably attached to the timing signal generation device 20, but instead of this, an external antenna electrically connected to the timing signal generation device 20 may be used. it can.

1 GNSSアンテナ(アンテナ)
5 設定位置受信部
6 カルマンフィルタ部
9 クロック誤差評価部
12 評価出力部
20 タイミング信号生成装置
50 衛星
1 GNSS antenna (antenna)
5 Setting Position Receiving Unit 6 Kalman Filtering Unit 9 Clock Error Evaluation Unit 12 Evaluation Output Unit 20 Timing Signal Generation Device 50 Satellite

Claims (7)

衛星からの信号を受信するアンテナの位置が内部又は外部から設定された場合に、当該設定された位置である設定位置を受信する設定位置受信部と、
前記衛星から前記アンテナで受信した電波を観測して得られる観測値に基づいてカルマンフィルタ処理を行い、前記処理によって得られる状態ベクトルには内部時計のクロック誤差を含み、かつ、前記処理によって、受信点の位置又は移動速度のうち、少なくとも何れかの状態ベクトルを更新できるカルマンフィルタ部と、
前記カルマンフィルタ部で推定された前記状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差に基づいてタイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
前記カルマンフィルタ部で推定された前記状態ベクトルにおいて、前記受信点の位置が前記設定位置から移動した距離に基づいて、当該状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差の確からしさを評価するクロック誤差評価部と、
を備えることを特徴とするタイミング信号生成装置。
A setting position receiving unit that receives a setting position that is the set position when the position of an antenna that receives a signal from a satellite is set from the inside or the outside;
A Kalman filter process is performed based on an observation value obtained by observing the radio wave received from the satellite by the antenna, the state vector obtained by the process includes a clock error of an internal clock, and the reception point is obtained by the process. A Kalman filter unit capable of updating at least one of the state vectors or the moving speeds of
A timing signal generating unit that generates a timing signal based on the clock error included in the state vector estimated by the Kalman filter unit;
In the state vector estimated by the Kalman filter unit, a clock error evaluation unit that evaluates the probability of the clock error included in the state vector based on the distance that the position of the reception point has moved from the set position;
A timing signal generating device comprising:
請求項1に記載のタイミング信号生成装置であって、
前記カルマンフィルタ部が更新した状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差が所定より小さいと前記クロック誤差評価部が判定した場合に、前記カルマンフィルタ部がタイミング信号生成部に出力する前記クロック誤差の更新を行うことを特徴とするタイミング信号生成装置。
The timing signal generation device according to claim 1,
When the clock error evaluation unit determines that the clock error included in the state vector updated by the Kalman filter unit is smaller than a predetermined value, the Kalman filter unit updates the clock error output to the timing signal generation unit. A featured timing signal generator.
請求項1又は2に記載のタイミング信号生成装置であって、
前記クロック誤差評価部が評価した前記クロック誤差の確からしさに応じて重み付けを行い、
前記重みを、前記カルマンフィルタ部がタイミング信号生成部に出力する前記クロック誤差の更新に用いることを特徴とするタイミング信号生成装置。
The timing signal generating device according to claim 1 or 2,
Weighting is performed according to the accuracy of the clock error evaluated by the clock error evaluation unit,
The timing signal generating apparatus, wherein the weight is used for updating the clock error output from the Kalman filter unit to the timing signal generating unit.
請求項1から3までの何れか一項に記載のタイミング信号生成装置であって、
前記カルマンフィルタ部がタイミング信号生成部に出力する前記クロック誤差の根拠となった前記状態ベクトルにおいて、前記受信点の位置が前記設定位置から移動した距離に基づいて、タイミング信号生成部が出力するタイミング信号の正しさを評価し、その結果を出力する評価出力部を備えることを特徴とするタイミング信号生成装置。
The timing signal generation device according to any one of claims 1 to 3,
The timing signal output from the timing signal generator based on the distance that the position of the reception point has moved from the set position in the state vector that is the basis of the clock error output from the Kalman filter unit to the timing signal generator A timing signal generation device comprising an evaluation output unit that evaluates the correctness of the output and outputs the result.
請求項1から4までの何れか一項に記載のタイミング信号生成装置であって、
前記カルマンフィルタ部は、複数の前記衛星から前記アンテナで受信した信号のそれぞれについて前記カルマンフィルタ処理を行い、
前記クロック誤差評価部は、それぞれの衛星からの前記信号に関して前記カルマンフィルタ部が推定した状態ベクトルについて、前記クロック誤差の確からしさを評価し、
前記カルマンフィルタ部は、前記クロック誤差評価部の評価結果を用いて、どの前記信号について求めた前記クロック誤差を前記タイミング信号生成部に出力するかを選択することを特徴とするタイミング信号生成装置。
The timing signal generation device according to any one of claims 1 to 4,
The Kalman filter unit performs the Kalman filter process for each of the signals received by the antenna from a plurality of the satellites,
The clock error evaluation unit evaluates the probability of the clock error for the state vector estimated by the Kalman filter unit with respect to the signal from each satellite,
The timing signal generation device, wherein the Kalman filter unit selects, based on the evaluation result of the clock error evaluation unit, which signal to output the clock error obtained for the signal to the timing signal generation unit.
請求項1から5までの何れか一項に記載のタイミング信号生成装置を備えることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the timing signal generation device according to any one of claims 1 to 5. 衛星からの信号を受信するアンテナの位置が内部又は外部から設定された場合に、当該設定された位置である設定位置を受信し、
前記衛星から前記アンテナで受信した電波を観測して得られる観測値に基づいてカルマンフィルタ処理を行い、前記処理によって得られる状態ベクトルには内部時計のクロック誤差を含み、前記処理によって受信点の位置又は移動速度のうち少なくとも何れかの状態ベクトルを更新し、
前記カルマンフィルタ処理によって推定された前記状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差に基づいてタイミング信号を生成し、
前記カルマンフィルタ処理によって推定された前記状態ベクトルにおいて、前記受信点の位置が前記設定位置から移動した距離に基づいて、当該状態ベクトルに含まれる前記クロック誤差の確からしさを評価することを特徴とするタイミング信号生成方法。
When the position of the antenna that receives the signal from the satellite is set from the inside or the outside, the set position that is the set position is received,
A Kalman filter process is performed based on an observation value obtained by observing a radio wave received from the satellite by the antenna, and a state vector obtained by the process includes a clock error of an internal clock. Update the state vector of at least one of the moving speeds,
Generating a timing signal based on the clock error included in the state vector estimated by the Kalman filtering;
In the state vector estimated by the Kalman filter processing, the probability that the probability of the clock error included in the state vector is evaluated based on the distance the position of the reception point has moved from the set position Signal generation method.
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