JP2010014565A

JP2010014565A - 衛星航法装置

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Publication number: JP2010014565A
Application number: JP2008175225A
Authority: JP
Inventors: Koichi Washizu; 浩一鷲頭; Un Kyo; 耘喬; Yasunori Aiga; 康則相賀
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: JP5283439B2

Abstract

【課題】単一または複数の衛星航法システムの衛星からの衛星信号を受信して利用者の位置、速度等を求める衛星航法装置において、可視衛星の内の一部だけを受信処理するようにして並列受信回路の数を低減する。
【解決手段】衛星同士の天空上の分布が等間隔に最も近くなるように単一又は複数の衛星航法システムの衛星を選択して、選択した衛星が障害物に遮蔽されてＤＯＰが劣化する状態を少なくする。選択した衛星の受信時間率を常に測定し、時間の衛星選択を、受信時間率の高かった衛星は残し、低かった衛星を外す。
【選択図】図１

Description

本発明は、米国のＧＰＳや欧州のＧａｌｉｌｅｏ、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳなどに代表される衛星航法システムを利用して、地球上の物体（以下、利用者、と呼ぶ）の位置、速度等を求める衛星航法装置に関する。

地球を周回する衛星の数が増えてくると衛星信号を受信できる衛星も多くなり測位精度の改善や測位精度の向上が期待できる。また、ＧＰＳやＧａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳなど複数の衛星航法システムが利用可能な状況になってくると、複数の衛星航法システムの衛星信号を受信して測位精度を向上させることが可能になる。例えば、ＧＰＳの衛星数は約３０個、Ｇａｌｉｌｅｏの衛星数は３０個なので、両システムを併用すれば使用できる衛星数、即ち可視衛星数は倍増し、測位精度の改善や測位精度の向上が一層期待できる。

受信する衛星信号の数を増やすためには、衛星航法装置の並列受信回路の数を増やすことになる。例えば、単一の衛星航法システムを使用する場合であるが、十分な数の受信回路を設けて、各可視衛星を受信回路に割り当てておき、それらの内の受信できた衛星から３個乃至４個の衛星を選ぶことが提案されている（特許文献１）。また、ＧＰＳとＧａｌｉｌｅｏ等の２つの衛星航法システムの衛星信号を受信する場合には、単一の衛星航法システムを使用する場合のほぼ倍の数の受信回路を用意して、受信処理することになる。
特許第２５２９４１９号

しかし、例えば複数の衛星航法システムの衛星信号を受信するに当たっては、衛星航法装置の並列に受信できる受信回路数を増やす必要があるから、装置の大型化、コストアップや消費電力の増加といった弊害を生じる。例えば、東京で上空に見える衛星、即ち可視衛星、はＧＰＳ衛星だけなら通常８乃至９個なので並列受信回路は１０個程度用意しておけば十分である。しかし、ＧＰＳ衛星とＧａｌｉｌｅｏ衛星の両方を受信するためには、はぼ倍の２０個程度用意する必要がある。

また、可視衛星の内の一部だけを受信処理するようにして並列受信回路の数を節約した装置においては、可視衛星の内から受信処理する衛星を選択する際に、最適な選択、例えば障害物に遮蔽されていない衛星をできるだけたくさん選び且つ遮蔽されている衛星を選ばないような選択、を行うことが難しいため、受信できている衛星数が少なくなり測位精度が劣化しがちであるという弊害が生じる。

また、市街地や山間地など障害物の多い環境下では、障害物に遮蔽されて受信できない衛星が多く、必ずしも全ての可視衛星の数だけ並列受信回路を用意しなくても実用上十分であることが多い。このため、可視衛星の内の一部だけを受信処理する方式は有用である。しかし、この方式では可視衛星の内から受信処理する衛星を選択する必要があるが、例えば単純に仰角の高い方から選ぶと、天頂付近の狭い範囲内の衛星だけが選ばれて幾何学的配置とこれに関係する精度劣化係数（ＤＯＰ；ＤｉｌｕｔｉｏｎｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎ）が悪くなり、測位精度が劣化する。逆に、幾何学的配置だけを考慮して受信処理する衛星を選択すると、障害物に遮蔽されていて受信できない衛星も選ばれるので、受信できる衛星だけでは結果的に幾何学的配置が悪くなり測位精度が劣化する（特許文献１参照）。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、単一の衛星航法システムまたは複数の衛星航法システムの衛星からの衛星信号を受信して利用者の位置、速度等を求める衛星航法装置において、可視衛星の内の一部だけを受信処理するようにして並列受信回路の数を低減する衛星航法装置を提供することを目的とする。

また、可視衛星の内の一部の選択を、衛星が障害物に遮蔽されてＤＯＰが劣化する状態を少なくするように行うこと、及び障害物に遮蔽される衛星を排除し遮蔽されない衛星を選ぶ確率を高くすることができるようにした衛星航法装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の衛星航法装置は、衛星航法システムを利用して測位を行う衛星航法装置において、
予め規定された一定数を上限とする受信対象の衛星毎の衛星信号を受信するための前記一定数の受信回路を含む受信手段と、
前記一定数の受信回路で受信された衛星毎の衛星信号の伝搬時間を測定し測位を行う測位手段と、
前記一定数の受信回路で受信されるべき衛星毎の衛星信号の受信時間率を測定する受信率測定手段と、
現に受信対象とされている衛星の内から所定の受信時間率を満足する衛星を次回の受信対象として存続させる存続候補衛星に選定し、所定の受信時間率を満足しない衛星を次回の受信対象として除外する除外候補衛星に選定する除去候補衛星選択手段と、
次回に上空で見える衛星を次回可視衛星群として登録する可視衛星更新手段と、
前記存続候補衛星であって前記次回可視衛星群に含まれる衛星を次回の第１選択衛星として選択するとともに、前記除外候補衛星と前回の可視衛星群の内で現に受信対象とされていない選択外衛星とから、前記一定数から前記第１選択衛星の数を差し引いた数の衛星を、前記次回可視衛星群に含まれ且つ前記第１選択衛星を考慮して衛星同士の天空上の分布が等間隔に近くなる条件を満たすように次回の第２選択衛星として選択し、前記第１選択衛星と前記第２選択衛星とを次回の受信対象の衛星として前記受信手段へ設定する衛星選択手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の衛星航法装置は、複数の衛星航法システムを利用して測位を行う衛星航法装置において、
前記複数の衛星航法システムのいずれかに属し且つ予め規定された一定数を上限とする受信対象の衛星毎の衛星信号を受信するための、前記複数の衛星航法システムのいずれの衛星信号も受信可能な前記一定数の受信回路を含む受信手段と、
前記一定数の受信回路で受信された衛星毎の衛星信号の伝搬時間を測定し測位を行う測位手段と、
前記一定数の受信回路で受信されるべき衛星毎の衛星信号の受信時間率を測定する受信率測定手段と、
現に受信対象とされている衛星の内から所定の受信時間率を満足する衛星を次回の受信対象として存続させる存続候補衛星に選定し、所定の受信時間率を満足しない衛星を次回の受信対象として除外する除外候補衛星に選定する除去候補衛星選択手段と、
前記複数の衛星航法システムに属し次回に上空で見える衛星を次回可視衛星群として登録する可視衛星更新手段と、
前記存続候補衛星であって前記次回可視衛星群に含まれる衛星を次回の第１選択衛星として選択するとともに、前記除外候補衛星と前回の可視衛星群の内で現に受信対象とされていない選択外衛星とから、前記一定数から前記第１選択衛星の数を差し引いた数の衛星を、前記次回可視衛星群に含まれ且つ前記第１選択衛星を考慮して衛星同士の天空上の分布が等間隔に近くなる条件を満たすように次回の第２選択衛星として選択し、前記第１選択衛星と前記第２選択衛星とを次回の受信対象の衛星として前記受信手段へ設定する衛星選択手段と、を有することを特徴とする。

本発明の衛星航法装置によれば、可視衛星の内の一部だけを受信処理するようにして受信回路数（並列受信回路数）を削減するから、装置の大型化、コストアップ、消費電力の増加などの弊害を避けることができる。

また、衛星同士の天空上の分布が等間隔に最も近くなるように単一又は複数の衛星航法システムの衛星を選択するから、選択した衛星が障害物に遮蔽されてＤＯＰが劣化する状態をできるだけ少なくできる。市街地などでは障害物が現れる方角を予め予見することは困難であるが、障害物の現れる方角の分布は確率的に均一であると予想されるから、衛星の配置を等間隔に近く選んでおけば障害物に遮蔽される衛星の方角が均一に分布し逆に障害物に遮蔽されない衛星の方角も均一に分布するので、幾何学的配置が良好に保たれＤＯＰの劣化が生じにくい。

また、選択した衛星の受信時間率を常に測定し、受信時間率の高かった衛星は選択に残し、低かった衛星を選択から外すから、障害物に遮蔽される衛星を排除し、遮蔽されない衛星を選ぶ確率が高くなる。こうすることで、実際の障害物の状況を衛星選択に加味できるようになるので、更にＤＯＰを向上させることができる。また、衛星を受信できる確率が上がるので測位頻度を向上させることもできる。

ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳ、その他の衛星航法システムの二つ以上のシステムを利用することで、より多くの可視衛星から受信対象とする衛星を選択するから、測位精度の向上、ＤＯＰ劣化防止、測位頻度の向上を図ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の衛星航法装置の実施例について説明する。本発明の衛星航法装置は、ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳ、その他の衛星航法システムを単独で利用することもできるし、それらの衛星航法システムのうちの二つ以上を併用することもできる。ただ、測位精度の向上、ＤＯＰ劣化防止、測位頻度の向上等の観点から二つ以上の衛星航法システムを併用することが好ましい。

以下の実施例では、ＧＰＳとＧａｌｉｌｅｏとの二つの衛星航法システムを併用する場合について説明する。図１は、本発明の衛星航法装置を説明するための概略のシステム構成図である。

アンテナ１は、ＧＰＳ衛星やＧａｌｉｌｅｏ衛星からの衛星信号を含む衛星信号を受信し、衛星受信部２へ供給する。

衛星受信部２は、ＧＰＳとＧａｌｉｌｅｏとを併せて予め規定された一定数Ｎ１の衛星信号を受信する受信回路がＮ１個並列に設けられている。並列受信回路で受信すべき衛星は、選択衛星テーブル１４に登録されており、衛星受信部２へ選択衛星テーブル１４から受信すべき衛星が指示される。

衛星受信部２で受信できている衛星数が多くなるほど衛星の幾何学的配置が良好に保たれＤＯＰの劣化が少なくなり、測位精度が向上する。測位精度（ＤＯＰ）は８衛星くらいを測位に使用できれば十分である。また、市街地ではビルの間から見える衛星が測位に使用できるが、その可視衛星が３個乃至４個以上の時に測位出来るので、受信回路数が多ければビルの間から３個乃至４個以上の衛星が見える頻度が増えるので測位頻度が良くなる。これらのことから、一部の衛星は障害物で遮蔽されることを考慮して、一定数は例えば１０個で良い。余裕を見込んでも１４個程度の受信回路を備えることでよい。

衛星受信部２の各受信回路は、２つの衛星航法システム、ＧＰＳとＧａｌｉｌｅｏのいずれの衛星信号も受信可能な構成とされており、指定された１つの衛星信号を受信するように設定される。測位手段によって、現に受信対象とされている衛星について、この各受信回路での衛星毎の衛星信号の伝搬時間を測定し測位を行う。測位手段は、衛星受信部２に内蔵しても良いし、或いはその他の装置に設けても良い。

受信率測定部３は、衛星受信部２の各受信回路で常時モニターされた受信状態の情報を受けて、現に受信対象とされている衛星毎の衛星信号の受信時間率（以下、単に受信率とも言う）を測定する。この受信率は、それぞれの衛星の衛星信号がＴ秒間（Ｔは、任意に設定される定数）に受信できている時間割合である。

軌道情報収集部４は、衛星受信部２で受信されている衛星情報から、ＧＰＳとＧａｌｉｌｅｏの衛星軌道情報を常時収集する。

さて、可視衛星の内から受信する衛星を選択する処理を説明する。図１の構成図とともに図２の可視衛星の内の一部の衛星を選択する処理のフローチャートも参照して、その構成及び機能を説明する。衛星選択処理は、一定の時間間隔で実施される。前回の衛星選択処理に基づいて現在の受信対象とされている衛星が決定され、今回の衛星選択処理に基づいて次の期間（時間）の受信対象とされる衛星が決定される。この一定の時間間隔は、例えば市街地を自動車で走行した場合の周囲環境の変化に対応して割り出した時間とすることで良く、例えば１〜３分の範囲で調節可能にする。

先ず、除去候補衛星選択部５は、受信率測定部３から、現在受信中のそれぞれの衛星の過去Ｔ秒間の受信率を取得する（ステップＳ１）。そして、受信率が所定値Ｒ以上（Ｒは任意の定数）の衛星と所定値Ｒ未満の衛星とに区別し、所定値Ｒ以上の衛星を存続衛星テーブル６に登録し（ステップＳ２）、所定値Ｒ未満の衛星を除去候補衛星テーブル７に登録する（ステップＳ３）。

選択外衛星テーブル８には、前回の衛星選択処理時点での可視衛星であって、選択衛星処理によって受信する衛星として選択されなかった衛星、即ち可視衛星且つ現在は受信対象とされていない衛星（非受信衛星）、が登録されている。

今回の衛星選択処理に際して、割当て候補衛星テーブル９には除去候補衛星テーブル７に登録された衛星と選択外衛星テーブル８に登録された衛星が登録される（ステップＳ４）。

一方、仰角・方位角計算部１０は、軌道情報収集部４で得た衛星の軌道情報を用いて全ての衛星の現在の仰角・方位角を計算し、可視衛星を選び出して可視衛星テーブル１１に登録する。ＧＰＳ・Ｇａｌｉｌｅｏともにそれぞれの衛星が他の全ての衛星の軌道情報を放送しているので、全ての衛星の軌道情報が得られている。したがって、現在受信中の衛星についてだけでなく、これから地平線上に上ってきて可視衛星になるであろう衛星も捉えることができる。可視衛星として、地平線より上にある衛星とすることに代えて、所定仰角（例５°）以上にある衛星とすることが好ましい。これにより、衛星信号の受信状況をより安定にすることができる。

次に、可視衛星更新部１２で、前回の衛星選択処理の時点と今回の衛星選択処理の時点で、可視衛星が変化していた場合の更新処理を行う。なお、可視衛星が変化していない場合には、今回の衛星選択処理結果は前回のものと同じになる。

存続衛星テーブル６の衛星と今回の可視衛星とを比較し、存続衛星テーブル６に今回の可視衛星に含まれない衛星がある場合には前回の選択処理の時点から今回までの間に地平線下に沈んだ衛星と見なして、その衛星を存続衛星テーブル６から削除する。

また、割当て候補衛星テーブル９の衛星と今回の可視衛星とを比較し、割当て候補衛星テーブル９に今回の可視衛星に含まれない衛星がある場合には前回の選択処理の時点から今回までの間に地平線下に沈んだ衛星と見なしてその衛星を割当て候補衛星テーブル９から削除する。また、今回の可視衛星に含まれている衛星が前回の可視衛星に含まれていない場合には前回の選択処理の時点から今回までの間に地平線上に昇ってきた衛星と見なしてその衛星を割当て候補衛星テーブル９に追加する。これにより、存続衛星テーブル６及び割当て候補衛星テーブル９を最新の可視衛星の状態に更新する（ステップＳ５）。

次に、存続衛星テーブル６の衛星を、第１選択衛星として選択して選択衛星テーブル１４に無条件に登録する（ステップＳ６）。そして、選択衛星テーブル１４に既に登録されている第１選択衛星を参照しながら、割当て候補衛星テーブル９の衛星から衛星同士の天空上の分布が等間隔に近くなる条件を満たすように第２選択衛星として選択して選択衛星テーブル１４に追加して登録する。第２選択衛星の数Ｎ３は、一定数（受信回路数）Ｎ１から第１選択衛星の数Ｎ２を差し引いた数で良い。

この第２選択衛星の選択は、次のように行うことが好ましい。先ず、割当て候補衛星テーブル９の衛星の内の一定仰角Ｅ（Ｅは定数；例えば６０°）以上の衛星を選択衛星テーブル１４に登録する（ステップＳ７）。次いで、等間隔分布割当て部１３で、割当て候補衛星テーブル９の衛星の内の一定仰角Ｅ未満の衛星に対して、その時点での選択衛星テーブル１４の衛星を参照しながら衛星同士の天空上の分布が等間隔に最も近くなるように、等間隔分布割当てを実行する（ステップＳ８）。そして、等間隔分布割当てで選ばれた衛星を選択衛星テーブル１４に追加登録する（ステップＳ９）。割当て候補衛星テーブル９の衛星の内で選択衛星テーブル１４に登録されなかった衛星を、選択外衛星テーブル８に登録する（ステップＳ１０）。

最後に、選択衛星テーブル１４に登録された衛星の衛星信号を受信するように、衛星受信部の各受信回路を設定する（ステップＳ１１）。

次に、本発明の衛星航法装置において、衛星選択処理でどのように衛星が選ばれるかの例を、天空上の可視衛星の配置例を示して説明する。

図３は、前回の衛星選択処理の時点での可視衛星の配置例であり、図４は、今回の衛星選択処理の時点での可視衛星の配置例である。図３，図４とも上空から地表方向を見下ろした視点で描いた天空図であり、中心が天頂、外周が地平線、中間の点線の円は仰角Ｅ°、例えば６０°の線を表している。各衛星番号の「Ｐ」はＧＰＳ衛星、「Ｌ」はＧａｌｉｌｅｏ衛星を示している。図５は衛星選択処理で、存続衛星テーブル６、除去候補衛星テーブル７，選択外衛星テーブル８に登録される衛星を示している。

図３の例では、受信率が所定値Ｒ以上で存続衛星テーブル６に登録される衛星は、細い実線で丸を付したＰ１，Ｐ２，Ｌ１，Ｌ２の４個である。受信率が所定値Ｒ未満で除去候補衛星テーブル７に登録される衛星は、点線で丸を付したＰ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７の６個である。前回の衛星選択処理で選択されず、選択外衛星テーブル８に登録された衛星は、丸を付していないＰ６，Ｐ７，Ｌ３，Ｌ４の４個である。

今回の衛星選択処理で、存続衛星テーブル６に登録される衛星は無条件に選ばれるので、図４にも示されている細い実線で丸を付したＰ１，Ｐ２，Ｌ１，Ｌ２の４個である。除去候補衛星テーブル７と選択外衛星テーブル８の衛星から等間隔分布割当て部１３を介して選ばれる衛星が図４で太い実線で丸を付したＰ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｌ５の６個である。この結果、今回の衛星選択処理で選択されず、選択外衛星テーブル８に登録される衛星は、図４で丸を付していない、Ｌ３，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ７の４個となる。

図４のように、衛星同士の天空上の分布が等間隔に近くなるように衛星を選ぶ等間隔分布割当て方法を、図６の衛星の等間隔分布割当て操作のための天空の領域分割図、及び図７の衛星の等間隔分布割当て操作のフローチャートを参照して説明する。

衛星を等間隔に分布させるにあたり、天空を図６のような仰角Ｅ°以上の高仰角領域と、仰角Ｅ°未満の低仰角領域に分割して取り扱う。高仰角領域は一括して取り扱い、低仰角領域は水平方向に所定角度づつの領域に分ける。低仰角領域は、この例では９０°づつの４つの領域に分けている。

最初に、ステップＳ５１にて仰角Ｅ°以上の衛星を無条件で選ぶ。

次に、ステップＳ５２にて衛星数ｉをｉ＝１に設定し、ステップＳ５３で領域番号ｊをｊ＝１に設定し、ステップＳ５４で衛星受信部２のチャネルまたは割当て候補衛星テーブル９に衛星が余っているかチェックし、余っていなければ終了となり、余っていればステップＳ５５に進む。

ステップＳ５５で、領域ｊから選ばれた衛星数がｉ個未満ならば領域ｊで選ばれていないＧＰＳの可視衛星からもう１つ選び、ステップＳ５６でｊをインクリメントする。ステップＳ５７でｊがｊ≦４かどうかを判定し、イエスならステップＳ５４に戻り、ノーならステップＳ５８に進む。即ち、ステップＳ５３〜Ｓ５７でＧＰＳから衛星を選択する。

次に、ステップＳ５８で領域番号ｊを再びｊ＝１に設定し、ステップＳ５９で衛星受信部２のチャネルまたは割当て候補衛星テーブル９に衛星が余っているかチェックし、余っていなければ終了となり、余っていればステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０で、領域ｊから選ばれた衛星数がｉ個未満ならば領域ｊで選ばれていないＧａｌｉｌｅｏの可視衛星からもう１つ選び、ステップＳ６１でｊをインクリメントする。ステップＳ６２でｊがｊ≦４かどうかを判定し、イエスならステップＳ５９に戻り、ノーならステップＳ６３に進む。即ち、ステップＳ５９〜Ｓ６２でＧａｌｉｌｅｏから衛星を選択する。ステップＳ６３でｉをインクリメントして、ステップＳ５３に戻る。

以上のように、図７の衛星選択処理では、ステップＳ５５にて選択衛星テーブル１４を参照して、領域１に属する衛星が少なくとも１個選ばれているか調べ、選ばれていなければ割当て衛星テーブル９で選ばれていないＧＰＳ衛星をもう１つ選ぶ。この操作を領域２から４まで同様に実施する。

領域４まで一通り終わったら、ステップＳ６０にて再び領域１に属する衛星が少なくとも１個選ばれているか調べ、選ばれていなければ割当て候補衛星テーブル９から領域１で選ばれていないＧａｌｉｌｅｏ衛星を１つ選ぶ。この操作を領域２から４まで同様に実施する。これら一連の操作の目的は、領域１から４に各１個ずつ均等に衛星を選ぶことである。

これらの操作が一通り終わったら再びステップＳ５５に戻り、今度は少なくとも２個選ばれているか調べ、同様に衛星を追加する操作を繰り返す。この一連の操作で、領域１から４に各２個ずつ均等に衛星が選ばれることになる。

次に、再びステップＳ５５に戻り、３個選ばれているか調べ、同様に衛星を追加する操作を繰り返す。こうして、各領域に１個ずつ衛星を増やしていくことで、天空上の分布が等間隔に最も近くなるように衛星を選択することができる。

これら等間隔分布割当て操作の終了判定は、ステップＳ５４及びステップＳ５９で衛星受信部の並列受信回路（チャネル）の数だけ衛星を選び終わったか、または、割当て候補衛星テーブル９の衛星を全て選び終わったかを判定することで行う。

図４の可視衛星の配置を例にとって、衛星が実際にどのように選ばれるてゆくのかを説明する。先ず、等間隔割当て操作を開始する時点で、既に図２のステップＳ６にて、存続衛星テーブル６の衛星Ｐ１，Ｐ２，Ｌ１，Ｌ２が選択衛星テーブル１４に登録されている。したがって、図７のステップＳ５１ではＰ３だけが追加される。

次に、ステップＳ５５にて領域１のＰ５が選ばれる。次に、領域２のＰ７が選ばれ、引き続き領域３のＰ４，領域４のＰ６が選ばれる。各領域にＧＰＳ衛星が１個ずつ選ばれたので、ステップＳ６０のＧａｌｉｌｅｏ衛星を選ぶ操作ではもはや衛星は選ばれずに、各領域に１個選ぶ操作は終了する。

次に、各領域の２個目の衛星を選ぶ操作のステップＳ５５に入る。領域１にはもはやＧＰＳ衛星は残っていないので、領域２を調べる操作に移るが、もはやどの領域にもＧＰＳ衛星は残っていないのでＧＰＳ衛星の参照は終了し、ステップＳ６０のＧａｌｉｌｅｏ衛星の参照に移る。領域１にはＧａｌｉｌｅｏ衛星が残っているので、Ｌ５が選ばれる。

この時点で選ばれた衛星の総数が１０個となり、衛星受信部２のチャネル数だけ衛星を選び終わったことになるので、等間隔分布割当て操作を終了する。割り当てきれなかったＬ３，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ７は、選択外衛星テーブル８に移される。

複数の衛星航法システム、ＧＰＳとＧａｌｉｌｅｏの間で、信号の探索に必要な時間や測位に必要な情報を受信・収集する時間を比較すると、ＧＰＳの方がＧａｌｉｌｅｏよりも短時間であることが判明した。そこで、本発明では、それぞれの衛星航法システムを選択する際にＧＰＳを優先するようにして、総合的に測位頻度を上げるようにしている。ＧＰＳとＧａｌｉｌｅｏ以外に、ＧＬＯＮＡＳＳや他の衛星航法システムを併用する場合にも同様の考え方を採用することがよい。

勿論、ＧＰＳとＧａｌｉｌｅｏ区別しないで、両方のシステムの属する衛星を平等に取り扱う方が衛星をより均等に選択することが期待できるので、そのような選択処理を取ることも良い。そのためには、例えば図６の低仰角領域の区分数をより多くするとともに、その区分の領域番号をランダムに付与することも良い。

本実施例では、天空上の分布が等間隔に最も近くなるように衛星を選択する操作として、天空を４つの領域に分割し、各領域に属する衛星の数を均等にする第１方法を採っている。本来、等間隔に選ぶためには、衛星同士の見かけの角度を測定し、それらの角度をできるだけ均等にする第２方法の方がより的確である。第２方法は、より的確ではあるので採用することも可能であるが、しかし、計算処理量が多く、消費電力の増加などの問題もある。したがって、総合的な得失の観点から本実施例の方が優れている。

本実施例のように複数の衛星航法システム、例えばＧＰＳとＧａｌｉｌｅｏ、を利用する場合には、衛星受信部２と軌道情報収集部４は、信号形式や軌道情報のフォーマットの違いに応じてどちらの衛星航法システムにも対応できるように、両方の機能を併せ持っている必要がある。しかし、複数の衛星航法システムでは、単独の衛星航法システムの場合よりも可視衛星数に余裕ができるので、受信できる可能性の高い仰角Ｅ°以上の衛星をより多く選ぶことができ、総合的な測位頻度の向上が期待できることや、衛星同士の天空上の分布が等間隔に最も近くなるように衛星を選択する際に、より理想に近い等間隔の選択ができるようになり、総合的な測位精度の向上が期待できること、等の効果を得ることができる。

また、本発明は、単独の衛星航法システムを利用する場合にも適用できる。この単独の衛星航法システムを利用する場合は、可視衛星数が複数の衛星航法システムに比較して少なくなるので、衛星受信部２の受信回路数が比較的少ない小規模な衛星航法装置への適用が好ましい。

本発明の衛星航法装置を説明するための概略のシステム構成図可視衛星の内の一部の衛星を選択する処理のフローチャート前回の衛星選択処理の時点での可視衛星の配置例今回の衛星選択処理の時点での可視衛星の配置例衛星選択処理に用いる各種状態テーブルに登録された衛星の例衛星の等間隔分布割当て操作のための天空の領域分割図衛星の等間隔分布割当て操作のフローチャート

符号の説明

１：アンテナ、２：衛星受信部、３：受信率測定部、４：軌道情報収集部、５：除去候補衛星選択部、６：存続衛星テーブル、７：除去候補衛星テーブル、８：選択外衛星テーブル、９：割当て候補衛星テーブル、１０：仰角・方位角計算部、１１：可視衛星テーブル、１２：可視衛星変更部、１３：等間隔分布割当て部、１４：選択衛星テーブル、

Claims

衛星航法システムを利用して測位を行う衛星航法装置において、
予め規定された一定数を上限とする受信対象の衛星毎の衛星信号を受信するための前記一定数の受信回路を含む受信手段と、
前記一定数の受信回路で受信された衛星毎の衛星信号の伝搬時間を測定し測位を行う測位手段と、
前記一定数の受信回路で受信されるべき衛星毎の衛星信号の受信時間率を測定する受信率測定手段と、
現に受信対象とされている衛星の内から所定の受信時間率を満足する衛星を次回の受信対象として存続させる存続候補衛星に選定し、所定の受信時間率を満足しない衛星を次回の受信対象として除外する除外候補衛星に選定する除去候補衛星選択手段と、
次回に上空で見える衛星を次回可視衛星群として登録する可視衛星更新手段と、
前記存続候補衛星であって前記次回可視衛星群に含まれる衛星を次回の第１選択衛星として選択するとともに、前記除外候補衛星と前回の可視衛星群の内で現に受信対象とされていない選択外衛星とから、前記一定数から前記第１選択衛星の数を差し引いた数の衛星を、前記次回可視衛星群に含まれ且つ前記第１選択衛星を考慮して衛星同士の天空上の分布が等間隔に近くなる条件を満たすように次回の第２選択衛星として選択し、前記第１選択衛星と前記第２選択衛星とを次回の受信対象の衛星として前記受信手段へ設定する衛星選択手段と、を有することを特徴とする、衛星航法装置。
複数の衛星航法システムを利用して測位を行う衛星航法装置において、
前記複数の衛星航法システムのいずれかに属し且つ予め規定された一定数を上限とする受信対象の衛星毎の衛星信号を受信するための、前記複数の衛星航法システムのいずれの衛星信号も受信可能な前記一定数の受信回路を含む受信手段と、
前記一定数の受信回路で受信された衛星毎の衛星信号の伝搬時間を測定し測位を行う測位手段と、
前記一定数の受信回路で受信されるべき衛星毎の衛星信号の受信時間率を測定する受信率測定手段と、
現に受信対象とされている衛星の内から所定の受信時間率を満足する衛星を次回の受信対象として存続させる存続候補衛星に選定し、所定の受信時間率を満足しない衛星を次回の受信対象として除外する除外候補衛星に選定する除去候補衛星選択手段と、
前記複数の衛星航法システムに属し次回に上空で見える衛星を次回可視衛星群として登録する可視衛星更新手段と、
前記存続候補衛星であって前記次回可視衛星群に含まれる衛星を次回の第１選択衛星として選択するとともに、前記除外候補衛星と前回の可視衛星群の内で現に受信対象とされていない選択外衛星とから、前記一定数から前記第１選択衛星の数を差し引いた数の衛星を、前記次回可視衛星群に含まれ且つ前記第１選択衛星を考慮して衛星同士の天空上の分布が等間隔に近くなる条件を満たすように次回の第２選択衛星として選択し、前記第１選択衛星と前記第２選択衛星とを次回の受信対象の衛星として前記受信手段へ設定する衛星選択手段と、を有することを特徴とする、衛星航法装置。