JP2000193733A

JP2000193733A - 測位装置及び測位方法

Info

Publication number: JP2000193733A
Application number: JP36995798A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kawashima; 茂男河島
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】測位精度を大幅に改善した測位装置を提供す
る。【解決手段】既知点及び未知点でＧＮＳＳ衛星信号を
受信するアンテナ２及び３の出力信号から既知点及び未
知点でのキャリアフェーズ及びコード擬似距離を測定す
る受信部４及び５と、既知点でのキャリアフェーズ及び
未知点でのキャリアフェーズからキャリアフェーズ二重
位相差を計算する計算部６と、既知点でのコード擬似距
離及び未知点でのコード擬似距離からコード擬似距離二
重位相差を計算する計算部７と、キャリアフェーズ二重
位相差及びコード擬似距離二重位相差からコード擬似距
離二重位相差の平滑定数を計算する平滑定数計算部１１
と、平滑定数を用い、コード擬似距離二重位相差及びキ
ャリアフェーズ二重位相差から平滑化コード擬似距離二
重位相差を計算する計算部８と、平滑化コード擬似距離
二重位相差から既知点及び未知点間の距離を計算する測
位計算部９を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＮＳＳ(Global
Navigation Satellite System)衛星を用いた測位装置に
関し、数センチメートルから数十センチメートルの測位
精度を必要とする航法、土木工事、或いは測量等に用い
られる測位装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ここで、ＧＮＳＳの一種で既に普及が始
まっているＧＰＳ(Global Positioning System) 衛星を
用いた高精度測位装置について説明するが、ＧＰＳ衛星
の代わりにＧＮＳＳ衛星を用いても同様の説明が成り立
つ。

【０００３】ＧＰＳ衛星を用いた測位装置は正確な位置
が得られることからカーナビゲーションを中心に広く普
及しているが、中でもキャリアー周波数の位相（キャリ
アー・フェーズと呼ぶ）を用いる干渉測位と呼ばれる方
法で測位すると、ミリメートルからセンチメートルの高
精度で測位することができる為、測量や土木工事分野で
急速に普及が始まっている。

【０００４】干渉測位は、２つの地点（位置の分かって
いる点（既知点と呼ぶ）及び位置を測定しようとしてい
る点（未知点と呼ぶ））間の距離（基線と呼ぶ）を、た
とえば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元的にミリメートルからセン
チメートルの高精度で測定する（測位と呼ぶ）もので、
未知点及び既知点の各々にＧＰＳ受信機を置き、同時に
衛星のキャリアー・フェーズを測定する。各衛星につい
て未知点及び既知点でのキャリアー・フェーズの差（キ
ャリアー・フェーズ差）を取り、更に、ある基準衛星を
適当に選び、そのキャリアー・フェーズ差を基準として
他の衛星のキャリアー・フェーズ差との差（キャリアー
・フェーズ二重位相差と呼ぶ。）を取る。キャリアー・
フェーズ二重位相差は、既知点及び未知点間及び異衛星
間の差を取る為、受信機及び衛星に依存する測位誤差の
殆どをキャンセルすることができ、しかも、基線の情報
を含むので、これを解くことにより高精度の基線が得ら
れる。

【０００５】しかしながら、キャリアー・フェーズ二重
位相差による測位には初期化が不可欠という問題点があ
る。すなわち、キャリアー・フェーズには、整数個のサ
イクル数分、曖昧さ（整数アンビギュイティ(ambiguit
y) と呼ぶ）がある為、測位を始めるに当たり、この整
数アンビギュイティを確定すること（アンビギュイティ
・レゾルーションと呼ぶ）が必要がある。なお、整数ア
ンビギュイティは、信号を連続して受信している限り一
定で、変化することは無い。アンビギュイティ・レゾル
ーションは、通常、基線：Ｘ、Ｙ、Ｚの概略値と、Ｘ、
Ｙ、Ｚの未知数３個に比べ充分、多い衛星数からのキャ
リアー・フェーズを用いて行う。このとき、Ｘ、Ｙ、Ｚ
の概略値が正確であればある程、また、衛星数が多けれ
ば多い程、短時間に、かつ、高信頼性でアンビギュイテ
ィ・レゾルーションが可能となる。なお、アンビギュイ
ティ・レゾルーションが不可能の間、測位は不能で使用
者はひたすら待っていなければならない。また、信頼で
きないアンビギュイティ・レゾルーション、すなわち、
キャリアー・フェーズの整数アンビギュイティを誤って
確定すると、誤った測位位置が得られ宅地等の測量では
裁判沙汰になりかねない大問題となる。

【０００６】一方、ミリメートルの測位精度は不要で数
センチメートルから数十センチメートルの測位精度で充
分な航法、土木工事或いは測量等の分野も多い。また、
ミリメートルからセンチメートルの測位精度が必要だ
が、アンビギュイティ・レゾルーションが不可能の間、
測位不能と表示されるより、数センチメートルから数十
センチメートルの測位精度でも、その旨の測位精度の注
意表示と共に測位位置が表示されれば、極めて便利であ
る。この基線：Ｘ、Ｙ、Ｚの概略値を得るには、あるい
は、数センチメートルから数十センチメートルの測位精
度の位置を得るには、通常、キャリアー・フェーズの代
わりにコード擬似距離を用いる。コード擬似距離はＧＰ
Ｓ衛星から放送される擬似雑音コードの位相を測定する
ことにより得られ、キャリアー・フェーズとは異なり整
数アンビギュイティが無い為、アンビギュイティ・レゾ
ルーションは不要で、コード擬似距離が測定できれば直
ちに測位可能である。しかしながら、コード擬似距離は
キャリアー・フェーズに比べ雑音が大きい欠点がある。
通常、キャリアー・フェーズの雑音がミリメートルのオ
ーダなのに対しコード擬似距離の雑音はメートルのオー
ダとなる。このコード擬似距離の雑音を抑える方法とし
て、コード擬似距離とキャリアー・フェーズの平行性を
利用したキャリアー・スムージングと呼ばれる方法があ
る。

【０００７】以下、この方法を図２及び図３を用いて説
明する。

【０００８】コード擬似距離とキャリアー・フェーズの
関係を図２に示す。横軸は時間、縦軸はコード擬似距離
及びキャリアー・フェーズである。図２において、キャ
リアー・フェーズは、サイクル数の単位に波長を乗じ、
コード擬似距離と同じメートル単位に換算し、更に、キ
ャリアー・フェーズの整数アンビギュイティの値を０と
して表示している。図２から明らかなように、コード擬
似距離とキャリアー・フェーズでは重畳している雑音が
大きく異なること、雑音を無視すると、ほぼ平行してい
ることが解る。雑音が大きく異なるのはコードの波長が
約３００メートルなのに対し、キャリアーの波長が約
０．２メートルと極めて短いからである。また、平行す
るのは、コード擬似距離もキャリアー・フェーズも共
に、オフセットを含むもののＧＰＳ衛星・アンテナ間距
離を表すからである。

【０００９】実際には、コード擬似距離とキャリアー・
フェーズは完全に平行しておらず、わずかであるが、ず
れて行く。ずれの原因はＧＰＳ衛星からアンテナに信号
が伝搬する時、途中、通過する地球の電離層でコード擬
似距離は遅延し、キャリアー・フェーズは逆に進む為に
生ずる。しかしながら、基線の長さが１０キロメートル
程度以下であれば、ＧＰＳ衛星から既知点のアンテナへ
の途中、通過する電離層と未知点のアンテナへの途中、
通過する電離層はほぼ同じ所となる為、二重位相差を取
ると、電離層の影響は打ち消され完全に平行になる。こ
の平行なコード擬似距離二重位相差とキャリアー・フェ
ーズ二重位相差の毎回の差を取り、平滑化すると、極め
て雑音の少ない、コード擬似距離二重位相差とキャリア
ー・フェーズ二重位相差の平行の差が得られる。この差
を毎回のキャリアー・フェーズに加えると、雑音が小さ
くかつコード擬似距離二重位相差に重なる値が得られ
る。これを平滑化コード擬似距離二重位相差と呼び、こ
の平滑化の方法をキャリアー・スムージングと呼ぶ。

【００１０】従来の測位装置を図３に示す。図３におい
て、１はＧＮＳＳ衛星、２はアンテナＡ、３はアンテナ
Ｂ、４は受信部Ａ、５は受信部Ｂ、６はキャリアー・フ
ェーズ二重位相差計算部、７はコード擬似距離二重位相
差計算部、８は平滑化コード擬似距離二重位相差計算
部、９は測位計算部、１０は平滑定数設定部である。

【００１１】既知点に設置されたアンテナＡ：２はＧＮ
ＳＳ衛星１からの信号を受信し、受信部Ａ：４に出力す
る。受信部Ａ：４は、既知点であるアンテナＡ：２のキ
ャリアー・フェーズとコード擬似距離とを測定し、キャ
リアー・フェーズとコード擬似距離とを、それぞれ、キ
ャリアー・フェーズ二重位相差計算部６とコード擬似距
離二重位相差計算部７とに出力する。同様に、未知点に
設置されたアンテナＢ：３はＧＮＳＳ衛星１の信号を受
信し、受信部Ｂ：５に出力する。受信部Ｂ：５は、未知
点であるアンテナＢ：３のキャリアー・フェーズとコー
ド擬似距離とを測定し、キャリアー・フェーズとコード
擬似距離とを、それぞれ、キャリアー・フェーズ二重位
相差計算部６とコード擬似距離二重位相差計算部７とに
出力する。キャリアー・フェーズ二重位相差計算部６は
キャリアー・フェーズの二重位相差を計算し、それを平
滑化コード擬似距離二重位相差計算部８に出力する。同
様に、コード擬似距離二重位相差計算部７はコード擬似
距離の二重位相差を計算し、それを平滑化コード擬似距
離二重位相差計算部８に出力する。平滑化コード擬似距
離二重位相差計算部８は、平滑定数設定部１０で設定さ
れた定数を用いて、コード擬似距離二重位相差の平滑化
を行い、それを測位計算部９に出力する。測位計算部９
は、平滑化コード擬似距離二重位相差計算部８から出力
された平滑化コード擬似距離二重位相差を用いて測位
（即ち、基線Ｘ、Ｙ、Ｚの計算）を行う。

【００１２】なお、アンテナＡ：２及び受信部Ａ：４は
既知点受信機Ａを構成し、アンテナＢ：３及び受信部
Ｂ：５は未知点受信機Ｂを構成する。キャリアー・フェ
ーズ二重位相差計算部６、コード擬似距離二重位相差計
算部７、平滑化コード擬似距離二重位相差計算部８、測
位計算部９、平滑定数設定部１０は、測位結果を既知点
側で必要とする場合、既知点受信機Ａの構成の一部とし
て扱い、未知点側で必要とする場合、未知点受信機Ｂの
構成の一部として扱う。

【００１３】また、受信部Ａ：４とキャリアー・フェー
ズ二重位相差計算部６及びコード擬似距離二重位相差計
算部７との間の接続、及び、受信部Ｂ：５とキャリアー
・フェーズ二重位相差計算部６及びコード擬似距離二重
位相差計算部７との間の接続は、既知点受信機Ａ及び未
知点受信機Ｂの設置場所に応じ、有線回線及び無線回線
のいずれで行っても良い。

【００１４】次に、E. D. Kaplan編集:UNDERSTANDING G
PS, PRINCIPLES AND APPLICATIONS,Artech House, ペ
ージ３５４〜３６６を引用し、式を用いて説明する．但
し、本発明の説明に合わせるべく一部の記号を変えて使
用している。

【００１５】受信部Ａ：４で測定されたキャリアー・フ
ェーズ及びコード擬似距離、及び、受信部Ｂ：５で測定
されたキャリアー・フェーズ及びコード擬似距離は、各
々、数１式で表せる。

【００１６】

【数１】

【００１７】ここで、キャリアー・フェーズとコード擬
似距離とを比べると、キャリアー・フェーズに整数アン
ビギュイティが含まれていること、及び、電離層伝搬遅
延が互いに逆符号で含まれていることがわかる。この
為、コード擬似距離とキャリアー・フェーズとは完全に
平行にならず、電離層伝搬遅延分だけずれる。なお、電
離層伝搬遅延は、季節、太陽黒点活動等に依存し、概
略、夜間は１．５メートル程度で一定であるものの、昼
間は日の出と共に増大し午後２時頃１０メートル程度の
最大値になった後、再び減少して日没と共に１．５メー
トル程度に戻る。

【００１８】キャリアー・フェーズに関し、受信機Ａ及
びＢ間で差（一重位相差と呼ぶ）を取ると、キャリアー
・フェーズ一重位相差として数２式が得られる。

【００１９】

【数２】

【００２０】基線の長さが１０キロメートル程度以下で
あれば、ＧＰＳ衛星・アンテナ間距離が２００００キロ
メートル以上ある為、ＧＮＳＳ衛星１からアンテナＡ：
２への途中、通過する電離層とアンテナＢ：３への途
中、通過する電離層はほぼ同じ所とみなせる為、β^p _A
(n) ＝β^p _B(n) と見なせる。同様のことが対流圏にも
いえ、δ^p _A(n) ＝δ^p _B(n) と見なせる。これらを上
式に代入すると、上式は数３式に変換される。

【００２１】

【数３】同様に、コード擬似距離一重位相差は、数４式で表わさ
れる。

【００２２】

【数４】 β^p _A(n) ＝β^p _B(n) 及びδ^p _A(n) ＝δ^p _B(n) を
上式に代入すると、上式は数５式に変換される。

【００２３】

【数５】

【００２４】更に、衛星ｐの代わりに、基準衛星として
衛星ｋを考えると、キャリアー・フェーズ一重位相差及
びコード擬似距離一重位相差はｐの代わりにｋと置い
て、数６式で表わされる。

【００２５】

【数６】

【００２６】キャリアー・フェーズ一重位相差に関し、
衛星ｋ及びｐ間で差（二重位相差と呼ぶ）を取ると、キ
ャリアー・フェーズ二重位相差は数７式で表わされる。

【００２７】

【数７】

【００２８】以上述べたキャリアー・フェーズ二重位相
差の計算を、キャリアー・フェーズ二重位相差計算部６
で行う。

【００２９】同様に、コード擬似距離二重位相差は、数
８式で表わされる。

【００３０】

【数８】

【００３１】以上述べたコード擬似距離二重位相差の計
算を、コード擬似距離二重位相差計算部７で行う。

【００３２】キャリアー・フェーズ二重位相差及びコー
ド擬似距離二重位相差を、再度、書くと、数９式のよう
である。

【００３３】

【数９】

【００３４】これらの式から、以下のことが分かる。す
なわち、波長を乗じメートル単位に換算したキャリアー
・フェーズ二重位相差λΦ^p,k _B,A(n) と、コード擬似
距離二重位相差Ｒ^p,k _B,A(n) とは、共通のＧＮＳＳ衛
星・アンテナ間幾何学的距離ρ^p,k _B,A(n) を含み、キ
ャリアー・フェーズ二重位相差は、更に、オフセットλ
Ｎ^p,k _B,A(n) を含む。すなわち、電離層伝搬遅延を含
まないので完全に平行になる。尚先に述べたように、コ
ード擬似距離二重位相差の雑音η^p,k _B,A(n)は、メー
トルのオーダであって、これは、キャリアー・フェーズ
二重位相差の雑音ε^p,k _B,A(n) のミリメートルのオー
ダに比べ極めて大きい。

【００３５】次に、平滑化コード擬似距離二重位相差計
算部８が行うキャリアー・スムージングについて述べ
る。

【００３６】キャリアー・スムージングは数１０式によ
り実現できる。

【００３７】

【数１０】なお、平滑定数Ｗ(n) は平滑定数設定部１０で設定され
る。

【００３８】次に測位計算部９が行う測位計算について
述べる。

【００３９】カーナビゲーション用測位装置のように未
知点受信機Ｂのみで測位する方法により、１００メート
ル程度の誤差で未知点のアンテナＢ：３の概略位置を求
めることができる。また、既知点の位置は既知なので、
これらの位置を元に平滑化コード擬似距離二重位相差を
線形近似すると数１１式のように表せる（このような線
形近似の方法は、例えば、B. H. Wellenhof 他著:GPS T
heory and Practice,Springer-Verlag, ページ２１６
〜２１８に記載されている）。

【００４０】

【数１１】これをｐ＝１〜ｍの衛星に付いて、行列を用い表すと、
数１２式のようになる。

【００４１】

【数１２】この式から基線Ｘ、Ｙ、Ｚは、例えば、最小自乗法を用
いて、数１３式で計算できる。

【００４２】

【数１３】

【００４３】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにキャリ
アー・フェーズの低雑音特性を利用してコード擬似距離
の雑音を抑えることができるが、その場合、抑圧の度合
いは平滑定数設定部１０で設定される平滑定数Ｗ(n) に
大きく依存する。すなわち、Ｗ(n) を１に近い値に設定
すれば応答性が良いものの平滑特性は犠牲になり、逆
に、Ｗ(n) を０に近い値に設定すれば平滑特性は良いも
のの応答性が犠牲になる。この為、平滑定数Ｗ(n) の設
定は極めて重要である。

【００４４】しかしながら、この定数Ｗ(n) は経験的に
決められ、通常、Ｗ(n) ＝０．０１から０．００３に設
定される。これは、時刻ｎを１秒単位に取れば、Ｗ(n)
＝１−ｅ^-1/Tより、時定数Ｔは９９から３３０秒に相当
する。この理由は、二重位相差を取らないコード擬似距
離とキャリアー・フェーズに、そのまま、キャリアー・
スムージングをかける方法が、別途ディファレンシャル
ＧＰＳで用いられており、この場合、上述したようにコ
ード擬似距離とキャリアー・フェーズが電離層伝搬遅延
の影響で平行にならず、ずれて行き、大きい時定数の平
滑化を行うと、ずれの影響でコード擬似距離とキャリア
ー・フェーズの平行の差が正しく得られないことによ
る。この為、経験的に９９から３３０秒の値が使用され
ており、その値が、そのまま、二重位相差を取ったコー
ド擬似距離とキャリアー・フェーズのキャリアー・スム
ージングに流用されていることによる。

【００４５】既出のE. D. Kaplanの書によれば、キャリ
アー・スムージングによる平滑化コード擬似距離二重位
相差の雑音はマルチパスに依存し、通常、１〜２メート
ルであると述べている。これは、マルチパスが１から２
メートルあるにも関わらず周期が分のオーダの為、キャ
リアー・スムージングの平滑化時定数を９９から３３０
秒にしても抑圧できないことによる。

【００４６】この雑音により生ずる測位精度は衛星配置
に依存するものの同程度、即ち、１から２メートルとな
る。この為、前述したように測位精度が数センチメート
ルから数十センチメートルで得られる場合に比べ、アン
ビギュイティ・レゾルーションに於いて長時間化、低信
頼性化を招き、また、航法、土木工事、測量等に於いて
測位装置の応用を制限してしまう大問題があった。

【００４７】本発明は、このような欠点を改善する為、
二重位相差を取れば、コード擬似距離二重位相差とキャ
リアー・フェーズ二重位相差は完全に平行になるので、
平滑時定数をいくらでも大きい値に設定できることを利
用し、時定数を必要なだけ充分、大きく設定することに
より測位精度を数センチメートルから数十センチメート
ルに改善した測位装置及び測位方法を提供するものであ
る。

【００４８】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の測位装
置では抑圧できなかったマルチパルスのみならず、その
他の要因も含め、コード擬似距離二重位相差の雑音成分
から雑音の最大周期を求め、それを元にキャリアー・ス
ムージングの平滑化時定数を決め、更に、平滑定数Ｗ
(n) に変換して使用する。それにより、マルチパルスの
みならず、その他の要因によるコード擬似距離二重位相
差の雑音を抑圧し、測位精度を数センチメートルから数
十センチメートルと大幅に改善することを特徴とする。

【００４９】すなわち、本発明によれば、既知点でＧＮ
ＳＳ(Global Navigation Satellite System)衛星からの
信号を受信する第１のアンテナと、この第１のアンテナ
の出力信号から前記既知点でのキャリアー・フェーズ及
び前記既知点でのコード擬似距離を測定する第１の受信
部と、未知点で前記ＧＮＳＳ衛星からの信号を受信する
第２のアンテナと、この第２のアンテナの出力信号から
前記未知点でのキャリアー・フェーズ及び前記未知点で
のコード擬似距離を測定する第２の受信部と、前記第１
及び前記第２の受信部に接続され、前記既知点でのキャ
リアー・フェーズ及び前記未知点でのキャリアー・フェ
ーズからキャリアー・フェーズ二重位相差を計算するキ
ャリアー・フェーズ二重位相差計算部と、前記第１及び
前記第２の受信部に接続され、前記既知点でのコード擬
似距離及び前記未知点でのコード擬似距離からコード擬
似距離二重位相差を計算するコード擬似距離二重位相差
計算部と、前記キャリアー・フェーズ二重位相差計算部
及び前記コード擬似距離二重位相差計算部に接続され、
前記キャリアー・フェーズ二重位相差及び前記コード擬
似距離二重位相差からコード擬似距離二重位相差の平滑
定数を計算する平滑定数計算部と、前記キャリアー・フ
ェーズ二重位相差計算部、前記コード擬似距離二重位相
差計算部、及び前記平滑定数計算部に接続され、前記平
滑定数を用い、前記コード擬似距離二重位相差及び前記
キャリアー・フェーズ二重位相差から平滑化コード擬似
距離二重位相差を計算する平滑化コード擬似距離二重位
相差計算部と、前記平滑化コード擬似距離二重位相差計
算部に接続され、前記平滑化コード擬似距離二重位相差
から前記既知点及び前記未知点間の距離を計算する測位
計算部とを備えたことを特徴とする測位装置が得られ
る。

【００５０】更に本発明によれば、既知点でＧＮＳＳ(G
lobal Navigation Satellite System)衛星からの信号を
受信し、前記既知点でのキャリアー・フェーズ及び前記
既知点でのコード擬似距離を測定するステップと、未知
点で前記ＧＮＳＳ衛星からの信号を受信し、前記未知点
でのキャリアー・フェーズ及び前記未知点でのコード擬
似距離を測定するステップと、前記既知点でのキャリア
ー・フェーズ及び前記未知点でのキャリアー・フェーズ
からキャリアー・フェーズ二重位相差を計算するステッ
プと、前記既知点でのコード擬似距離及び前記未知点で
のコード擬似距離からコード擬似距離二重位相差を計算
するステップと、前記キャリアー・フェーズ二重位相差
及び前記コード擬似距離二重位相差からコード擬似距離
二重位相差の平滑定数を計算する平滑定数計算ステップ
と、前記平滑定数を用い、前記コード擬似距離二重位相
差及び前記キャリアー・フェーズ二重位相差から平滑化
コード擬似距離二重位相差を計算するステップと、前記
平滑化コード擬似距離二重位相差から前記既知点及び前
記未知点間の距離を計算するステップとを備えたことを
特徴とする測位方法が得られる。

【００５１】

【作用】年間百万台に達しようとするカーナビゲーショ
ンまでとは言えないまでも、従来、価格の点から測量や
土木工事にしか使用されなかった干渉測位装置は、ミリ
メートルからセンチメートルの高測位精度の性能から色
々な分野に普及すると考えられる。

【００５２】それと共に、アンビギュイティ・レゾルー
ションに対し、短時間化、高信頼性化の要求も厳しくな
ると考えられる。特に、宅地等の測量にまで普及してく
ると、誤ったアンビギュイティ・レゾルーションにより
誤った測位位置が得られた場合、裁判沙汰になりかねな
い大問題となる。この為、アンビギュイティ・レゾルー
ションに必要なコード擬似距離二重位相差による測位の
精度を現状の１〜２メートルから、数センチメートル〜
数十センチメートルに改善できればアンビギュイティ・
レゾルーションの短時間化、高信頼性化が大幅に改善で
きる。

【００５３】また、ミリメートルの測位精度は不要で数
センチメートルから数十センチメートルの測位精度で充
分な航法、土木工事、或いは、測量等の分野も多く、こ
れに見合う測位精度の測位装置が提供できれば需要を呼
び、需要が生産を促し、更に普及が拡大する。

【００５４】本発明によれば、平滑定数をコード擬似距
離二重位相差の雑音特性に合わせ変化させるだけなので
ソフトウェアによる変更のみで済み、価格、大きさ、利
用者の使用方法に悪影響を与えること無くコード擬似距
離二重位相差による測位精度に関し、従来の１から２メ
ートルを数センチメートルから数十センチメートルと大
幅に改善でき、その効果は極めて大きい。

【００５５】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照して説明する。

【００５６】図１を参照すると、本発明の一実施例によ
る測位方法を実現する測位装置が示されている。この測
位装置は、同様の参照符号で示す同様の部分を含む。

【００５７】即ち、この測位装置は、平滑定数設定部１
０の代りに、キャリアー・フェーズ二重位相差計算部６
とコード擬似距離二重位相差計算部７とに接続された平
滑定数計算部１１を有すること以外は、図３の測位装置
と同様である。平滑定数計算部１１以外の動作は図３の
測位装置と同じなので省略し、平滑定数計算部１１の動
作のみ説明する。

【００５８】キャリアー・フェーズ二重位相差計算部６
の出力であるキャリアー・フェーズ二重位相差λΦ^p,k
_B,A(n) とコード擬似距離二重位相差計算部７の出力で
あるコード擬似距離二重位相差Ｒ^p,k _B,A(n) との差を
取ると、数１４式が得られる。

【００５９】

【数１４】

【００６０】この差（Ｒ^p,k _B,A(n) −λΦ
^p,k _B,A(n) ）を、例えば、時刻ｎに関し、予め決めた
個数記億し、定数であるλＮ^p,k _B,A(n) を除去する
為、その平均値を引き、高速フーリエ変換を行うと、雑
音η^p,k _B,A(n) とε^p,k _B,A(n) を併せたスペクトル
が得られる。しかしながら、これはη^p,k _B,A(n) のス
ペクトルと見なせる。というのは、η^p,k _B,A(n) はメ
ートルのオーダ、ε^p,k _B,A(n) はミリメートルのオー
ダと大きく異なるので、ε^p,k _B,A(n) はη
^p,k _B,A(n) に対して無視できるからである。

【００６１】このη^p,k _B,A(n) のスペクトルの内、最
大周期のものを求める。これは、通常、マルチパルスの
周期が相当し、分のオーダである。この最大周期の、例
えば３倍をキャリアー・スムージングの平滑化時定数と
すれば、キャリアー・スムージングにより雑音を充分、
抑圧でき、かつ、その抑圧の下で最も応答性が良いと言
える。この時定数をＴとし、例えば、時刻ｎを１秒単位
とすれば、Ｗ(n) ＝１−ｅ^-1/Tより平滑定数Ｗ(n) に換
算できる。この平滑定数Ｗ(n) を用いてキャリアー・ス
ムージングを行う。

【００６２】マルチパルスは、通常、１から２メートル
で非周期波的形であるが、正弦波で近似し、マルチパル
スの周期の３倍の時定数で平滑化するとすれば、マルチ
パルスは、数１５式

【数１５】倍になる。即ち、５．３センチメートルから１０．６セ
ンチメートルになる。マルチパルスが１から２メートル
より大きい場合を考慮しても、このように平滑定数を設
定すれば平滑化コード擬似距離二重位相差の雑音を数セ
ンチメートルから数十センチメートルに抑圧することは
可能で、その結果、測位精度も同程度の数センチメート
ルから数十センチメートルにできる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、平滑定
数をコード擬似距離二重位相差の雑音特性に合わせ変化
させるだけなので、ソフトウエアの変更のみで済み、価
格、大きさ、使用者の使用方法に悪影響を与えること無
く、コード擬似距離二重位相差による測位精度に関し、
従来の１から２メートルを、数センチメートルから数十
センチメートルと大幅に改善した測位装置及び測位方法
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による測位方法を実現する測
位装置のブロック図である。

【図２】一般的なコード擬似距離とキャリアー・フェー
ズの関係を説明するための図である。

【図３】従来の測位装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ＧＮＳＳ衛星２アンテナＡ３アンテナＢ４受信部Ａ５受信部Ｂ６キャリアー・フェーズ二重位相差計算部７コード擬似距離二重位相差計算部８平滑化コード擬似距離二重位相差計算部９測位計算部１０平滑定数設定部１１平滑定数計算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既知点でＧＮＳＳ(Global Navigation S
atellite System)衛星からの信号を受信する第１のアン
テナと、この第１のアンテナの出力信号から前記既知点でのキャ
リアー・フェーズ及び前記既知点でのコード擬似距離を
測定する第１の受信部と、未知点で前記ＧＮＳＳ衛星からの信号を受信する第２の
アンテナと、この第２のアンテナの出力信号から前記未知点でのキャ
リアー・フェーズ及び前記未知点でのコード擬似距離を
測定する第２の受信部と、前記第１及び前記第２の受信部に接続され、前記既知点
でのキャリアー・フェーズ及び前記未知点でのキャリア
ー・フェーズからキャリアー・フェーズ二重位相差を計
算するキャリアー・フェーズ二重位相差計算部と、前記第１及び前記第２の受信部に接続され、前記既知点
でのコード擬似距離及び前記未知点でのコード擬似距離
からコード擬似距離二重位相差を計算するコード擬似距
離二重位相差計算部と、前記キャリアー・フェーズ二重位相差計算部及び前記コ
ード擬似距離二重位相差計算部に接続され、前記キャリ
アー・フェーズ二重位相差及び前記コード擬似距離二重
位相差からコード擬似距離二重位相差の平滑定数を計算
する平滑定数計算部と、前記キャリアー・フェーズ二重位相差計算部、前記コー
ド擬似距離二重位相差計算部、及び前記平滑定数計算部
に接続され、前記平滑定数を用い、前記コード擬似距離
二重位相差及び前記キャリアー・フェーズ二重位相差か
ら平滑化コード擬似距離二重位相差を計算する平滑化コ
ード擬似距離二重位相差計算部と、前記平滑化コード擬似距離二重位相差計算部に接続さ
れ、前記平滑化コード擬似距離二重位相差から前記既知
点及び前記未知点間の距離を計算する測位計算部とを備
えたことを特徴とする測位装置。
【請求項２】既知点でＧＮＳＳ(Global Navigation S
atellite System)衛星からの信号を受信し、前記既知点
でのキャリアー・フェーズ及び前記既知点でのコード擬
似距離を測定するステップと、未知点で前記ＧＮＳＳ衛星からの信号を受信し、前記未
知点でのキャリアー・フェーズ及び前記未知点でのコー
ド擬似距離を測定するステップと、前記既知点でのキャリアー・フェーズ及び前記未知点で
のキャリアー・フェーズからキャリアー・フェーズ二重
位相差を計算するステップと、前記既知点でのコード擬似距離及び前記未知点でのコー
ド擬似距離からコード擬似距離二重位相差を計算するス
テップと、前記キャリアー・フェーズ二重位相差及び前記コード擬
似距離二重位相差からコード擬似距離二重位相差の平滑
定数を計算する平滑定数計算ステップと、前記平滑定数を用い、前記コード擬似距離二重位相差及
び前記キャリアー・フェーズ二重位相差から平滑化コー
ド擬似距離二重位相差を計算するステップと、前記平滑化コード擬似距離二重位相差から前記既知点及
び前記未知点間の距離を計算するステップとを備えたこ
とを特徴とする測位方法。