JP5055207B2 - Velocity measuring device and displacement measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、測位用衛星から受信した電波に基づく測位用データを用いて受信点の速度を計測する速度計測装置に関する。また、本発明は、受信点の変位を計測する変位計測装置にも関する。 The present invention relates to a speed measurement device that measures the speed of a reception point using positioning data based on radio waves received from a positioning satellite. The present invention also relates to a displacement measuring device that measures the displacement of a receiving point.
従来から、GPS(Global Positioning System)等の測位用衛星の搬送波位相を利用した速度計測が行われている。例えば特許文献1には、搬送波位相の速度成分であるドップラー周波数偏移量を用いて受信点の速度を計測することが記載されている。
従来の速度計測では、受信機で得られた搬送波位相等の各種データを外部機器が通信により取得し、その外部機器が速度を算出していた。このような構成では、通信コストを削減するため、あるいは限られた通信速度で通信可能なサンプル数を増加して精度を向上させるため、1サンプル当たりの搬送波位相のデータサイズを縮小しなければならないときがある。 In conventional speed measurement, an external device acquires various data such as a carrier wave phase obtained by a receiver through communication, and the external device calculates a speed. In such a configuration, in order to reduce communication costs or increase the number of samples that can be communicated at a limited communication speed to improve accuracy, the data size of the carrier phase per sample must be reduced. There is a time.
受信機で観測された搬送波位相のデータが、上位桁を除いた下位桁に制限されたデータサイズを有するものである場合、搬送波位相データから算出した速度成分データの値域には、範囲制限が発生する。このままでは、受信点の速度の衛星方向成分が当該値域を超えた場合には、受信点の速度を求めることはできない。 When the carrier phase data observed at the receiver has a data size limited to the lower digits excluding the upper digits, range restriction occurs in the range of velocity component data calculated from the carrier phase data. To do. In this state, if the satellite direction component of the speed of the reception point exceeds the value range, the speed of the reception point cannot be obtained.
例えば、40msec間隔で観測したGPS衛星のL1搬送波位相(周波数:1575.42MHz/波長:約19cm)について、その観測データが、整数部を省略した小数部のみのデータである場合、衛星と受信点の相対速度によるL1搬送波位相の変化量(ドップラー周波数偏移)の測定範囲は、正数で表現すると0.0[km/h]から約17.1[km/h](以下の(1)式参照)までとなる。
0.19[m]/0.04[sec]=4.75[m/s]=17.1[km/h] ・・・(1)
For example, for the L1 carrier phase (frequency: 1575.42 MHz / wavelength: about 19 cm) of GPS satellites observed at 40 msec intervals, if the observed data is only fractional part data with the integer part omitted, the satellite and receiving point The measurement range of the change amount of the L1 carrier phase (Doppler frequency shift) due to the relative speed is 0.0 [km / h] to approximately 17.1 [km / h] (see the following formula (1)) when expressed in positive numbers. Become.
0.19 [m] /0.04 [sec] = 4.75 [m / s] = 17.1 [km / h] (1)
したがって、受信点の速度が「搬送波位相の速度成分データ」に反映されたとしても、当該速度成分データには約17.1[km/h]の範囲制限が存在することになる。よって、乗用車等の移動体において計測を行う場合、実用範囲(0〜180km/h等)の速度計測は困難となる。 Therefore, even if the speed of the reception point is reflected in the “speed component data of the carrier wave phase”, the speed component data has a range restriction of about 17.1 [km / h]. Therefore, when measuring in a moving body such as a passenger car, speed measurement in a practical range (0 to 180 km / h, etc.) becomes difficult.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、値域に制限を有するデータを用いる場合でも、新たに定義する不定値に基づく不定性の概念を利用することにより、受信点の速度を求めることができる速度計測装置、および受信点の変位を求めることができる変位計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. Even when data having a limit in the range is used, by using the concept of indeterminacy based on a newly defined indeterminate value, the speed of the reception point is obtained. It is an object of the present invention to provide a speed measuring device capable of obtaining the displacement and a displacement measuring device capable of obtaining the displacement of the reception point.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、測位用衛星から電波を受信し、当該電波に基づく測位用データを取得する受信部と、搬送波位相のデータを含む前記測位用データに基づいて、搬送波位相の速度成分を算出する第1の速度成分算出部と、前記搬送波位相のデータに関するデータサイズまたは時間間隔に応じた前記搬送波位相の速度成分の不定値を算出する不定値算出部と、前記搬送波位相の速度成分に前記不定値を加算することによって、不定性を解消した搬送波位相の速度成分を算出する第2の速度成分算出部と、前記第2の速度成分算出部が算出した前記搬送波位相の速度成分と方向余弦とに基づいて、受信点の速度を算出する受信点速度算出部とを備えたことを特徴とする速度計測装置である。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and receives the radio wave from the positioning satellite and acquires the positioning data based on the radio wave, and the positioning data including the carrier phase data. A first velocity component calculation unit that calculates a velocity component of the carrier phase based on the carrier phase, and an indefinite value calculation that calculates an indefinite value of the velocity component of the carrier phase according to a data size or a time interval related to the data of the carrier phase A second velocity component calculation unit that calculates the velocity component of the carrier phase that has resolved indefiniteness by adding the indefinite value to the velocity component of the carrier phase, and the second velocity component calculation unit. A speed measurement apparatus comprising: a reception point speed calculation unit that calculates a speed of a reception point based on the calculated velocity component of the carrier phase and a direction cosine.
また、本発明の速度計測装置において、前記不定値算出部は、前記搬送波位相の速度成分と受信点の概略速度とに基づいて前記不定値を算出することを特徴とする。 In the velocity measuring device according to the present invention, the indefinite value calculating unit calculates the indefinite value based on a velocity component of the carrier phase and an approximate velocity of a reception point.
また、本発明は、測位用衛星から電波を受信し、当該電波に基づく測位用データを取得する受信部と、ドップラー周波数のデータを含む前記測位用データに基づいて、ドップラー周波数偏移を算出する第1のドップラー周波数偏移算出部と、前記ドップラー周波数のデータに関するデータサイズに応じた前記ドップラー周波数偏移の不定値を算出する不定値算出部と、前記ドップラー周波数偏移に前記不定値を加算することによって、不定性を解消したドップラー周波数偏移を算出する第2のドップラー周波数偏移算出部と、前記第2のドップラー周波数偏移算出部が算出した前記ドップラー周波数偏移と方向余弦とに基づいて、受信点の速度を算出する受信点速度算出部とを備えたことを特徴とする速度計測装置である。 Further, the present invention calculates a Doppler frequency shift based on a receiving unit that receives radio waves from a positioning satellite and acquires positioning data based on the radio waves, and the positioning data including Doppler frequency data. A first Doppler frequency deviation calculating unit; an indeterminate value calculating unit for calculating an indeterminate value of the Doppler frequency deviation according to a data size related to the Doppler frequency data; and adding the indeterminate value to the Doppler frequency deviation. By doing so, the second Doppler frequency shift calculation unit for calculating the Doppler frequency shift in which the indefiniteness is eliminated, the Doppler frequency shift and the direction cosine calculated by the second Doppler frequency shift calculation unit A speed measurement device comprising a reception point speed calculation unit that calculates a speed of a reception point based on the reception point.
また、本発明の速度計測装置において、前記不定値算出部は、前記ドップラー周波数偏移と受信点の概略速度とに基づいて前記不定値を算出することを特徴とする。 In the speed measurement device of the present invention, the indeterminate value calculating unit calculates the indeterminate value based on the Doppler frequency shift and the approximate speed of the reception point.
また、本発明は、測位用衛星から電波を受信し、当該電波に基づく測位用データを取得する受信部と、搬送波位相のデータを含む前記測位用データに基づいて、搬送波位相の速度成分を算出する第1の速度成分算出部と、前記搬送波位相のデータに関するデータサイズまたは時間間隔に応じた前記搬送波位相の速度成分の衛星間1重差の不定値を算出する不定値算出部と、前記搬送波位相の速度成分の衛星間1重差に前記不定値を加算することによって、不定性を解消した搬送波位相の速度成分の衛星間1重差を算出する第2の速度成分算出部と、前記第2の速度成分算出部が算出した前記搬送波位相の速度成分の衛星間1重差と方向余弦とに基づいて、受信点の速度を算出する受信点速度算出部とを備えたことを特徴とする速度計測装置である。 Further, the present invention calculates a velocity component of a carrier phase based on the receiving unit that receives radio waves from a positioning satellite and acquires positioning data based on the radio waves, and the positioning data including carrier phase data. A first velocity component calculating unit that calculates an indefinite value of a single difference between satellites in the velocity component of the carrier phase according to a data size or a time interval related to the carrier phase data, and the carrier A second velocity component calculating unit that calculates the inter-satellite single difference of the velocity component of the carrier phase in which the indeterminacy is eliminated by adding the indefinite value to the inter-satellite single difference of the phase velocity component; And a reception point velocity calculation unit for calculating the velocity of the reception point based on a single-satellite single difference between the velocity components of the carrier phase calculated by the velocity component calculation unit and a direction cosine. With speed measuring device That.
また、本発明の速度計測装置において、前記不定値算出部は、前記搬送波位相の速度成分の衛星間1重差と受信点の概略速度とに基づいて前記不定値を算出することを特徴とする。 In the speed measurement device of the present invention, the indeterminate value calculating unit calculates the indeterminate value based on a single difference between satellites in a velocity component of the carrier phase and an approximate speed of a reception point. .
また、本発明は、測位用衛星から電波を受信し、当該電波に基づく測位用データを取得する受信部と、ドップラー周波数のデータを含む前記測位用データに基づいて、ドップラー周波数偏移を算出する第1のドップラー周波数偏移算出部と、前記ドップラー周波数のデータに関するデータサイズに応じた前記ドップラー周波数偏移の衛星間1重差の不定値を算出する不定値算出部と、前記ドップラー周波数偏移の衛星間1重差に前記不定値を加算することによって、不定性を解消したドップラー周波数偏移の衛星間1重差を算出する第2のドップラー周波数偏移算出部と、前記第2のドップラー周波数偏移算出部が算出した前記ドップラー周波数偏移の衛星間1重差と方向余弦とに基づいて、受信点の速度を算出する受信点速度算出部とを備えたことを特徴とする速度計測装置である。 Further, the present invention calculates a Doppler frequency shift based on a receiving unit that receives radio waves from a positioning satellite and acquires positioning data based on the radio waves, and the positioning data including Doppler frequency data. A first Doppler frequency deviation calculating unit; an indeterminate value calculating unit for calculating an indefinite value of a single difference between satellites of the Doppler frequency deviation according to a data size related to the Doppler frequency data; and the Doppler frequency deviation. A second Doppler frequency shift calculation unit for calculating a single difference between the satellites of the Doppler frequency shift in which the indefiniteness is eliminated by adding the indefinite value to the single difference between the satellites of the second satellite, and the second Doppler A receiving point speed calculating unit that calculates the speed of the receiving point based on the inter-satellite single difference and the direction cosine of the Doppler frequency shift calculated by the frequency shift calculating unit; A velocity measuring device, characterized in that the.
また、本発明の速度計測装置において、前記不定値算出部は、前記ドップラー周波数偏移の衛星間1重差と受信点の概略速度とに基づいて前記不定値を算出することを特徴とする。 In the speed measurement device of the present invention, the indeterminate value calculating unit calculates the indeterminate value based on a single difference between satellites in the Doppler frequency shift and an approximate speed of a reception point.
また、本発明は、上記の速度計測装置と、前記受信点速度算出部が算出した前記受信点の速度を積算し、受信点の変位を算出する受信点変位算出部とを備えたことを特徴とする変位計測装置である。 In addition, the present invention includes the above-described speed measurement device, and a reception point displacement calculation unit that calculates the displacement of the reception point by integrating the speeds of the reception points calculated by the reception point speed calculation unit. It is a displacement measuring device.
本発明の速度計測装置によれば、値域に制限を有するデータを用いる場合であっても、新たに定義する不定値に基づく不定性の概念を利用することにより、受信点の速度を求めることができるという効果が得られる。また、本発明の変位計測装置によれば、値域に制限を有するデータを用いる場合であっても、新たに定義する不定値に基づく不定性の概念を利用することにより、受信点の変位を求めることができるという効果が得られる。 According to the speed measurement device of the present invention, the speed of the reception point can be obtained by using the concept of indefiniteness based on a newly defined indeterminate value even when data having a limit in the range is used. The effect that it can be obtained. In addition, according to the displacement measuring apparatus of the present invention, the displacement of the reception point is obtained by using the concept of indeterminacy based on a newly defined indeterminate value even when data having a limit in the range is used. The effect that it can be obtained.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。まず、本実施形態に適用される本発明の技術思想を説明する。前述したように、受信機で観測された搬送波位相のデータが、上位桁を除いた下位桁に制限されたデータサイズを有するものである場合、その搬送波位相データから算出した速度成分データの値域には、範囲制限が生じる。このままでは、受信点の速度の衛星方向成分が当該値域を超えた場合には、受信点の速度を求めることはできない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the technical idea of the present invention applied to this embodiment will be described. As described above, when the carrier phase data observed by the receiver has a data size limited to the lower digits excluding the upper digits, the range of velocity component data calculated from the carrier phase data is A range limitation occurs. In this state, if the satellite direction component of the speed of the reception point exceeds the value range, the speed of the reception point cannot be obtained.
ここで、本発明者は、搬送波位相の速度成分データの値域が、搬送波位相の「データサイズ」および「使用データ時間間隔」(例えば観測時間間隔)に応じて制限されるという特性に着目し、当該特性を有する「値域の制限」を利用して本来の速度成分の値(値域に制限がないときの値)を求める方法および装置を発明した。本特性を利用した方法とは、計測対象の速度範囲、要求精度、頻度、および通信速度などの状況に応じて上記特性に基づきデータサイズや使用データ間隔を意図的に設定することにより制限した速度成分の値域の大きさ(以下、速度成分のデータ単位とする)を用い、あるいは、既存の機器構成において予め制限された速度成分の値域の大きさを用い、その一定値を1単位とする整数倍のオフセット量を各衛星毎に算出し、各衛星の元のデータ値(値域が制限された速度成分のデータ値)に加算することにより、観測した全ての衛星について、本来の速度成分の値を求め、受信点の速度を算出する、という一連の処理である。 Here, the inventors pay attention to the characteristic that the range of the velocity component data of the carrier phase is limited according to the “data size” and the “use data time interval” (for example, the observation time interval) of the carrier phase, We have invented a method and apparatus for obtaining the value of the original velocity component (the value when there is no limit in the range) using the “limit of the range” having this characteristic. The method using this characteristic is a speed limited by intentionally setting the data size and the data interval used based on the above characteristics according to the speed range, required accuracy, frequency, and communication speed of the measurement target. Use the component value range size (hereinafter referred to as the speed component data unit), or use the speed component value range limited in advance in the existing device configuration, and use the constant value as an integer. By calculating the double offset amount for each satellite and adding it to the original data value of each satellite (the data value of the velocity component whose range is limited), the value of the original velocity component for all observed satellites And a speed of the reception point is calculated.
しかし、本発明の処理過程においては、オフセット量を算出するための整数値が不明であるため、別途、当該整数値を求める必要がある。ここで、不明な整数値を「不明整数値」と定義し、不確定な速度成分のオフセット量の値を「速度成分の不定値」と定義する。この定義を本発明の該当箇所に適用すると、“各衛星毎に不明整数値の解(整数解)を求め、「速度成分のデータ単位」と、求めた「不明整数値の解」との積による「速度成分の不定値の解」を各衛星の元のデータ値に加算することにより本来の値を求める”という具体的な解法を導くことができる。 However, in the process of the present invention, since the integer value for calculating the offset amount is unknown, it is necessary to separately obtain the integer value. Here, the unknown integer value is defined as “unknown integer value”, and the value of the offset amount of the uncertain speed component is defined as “undefined value of the speed component”. When this definition is applied to the corresponding part of the present invention, “a solution of an unknown integer value (integer solution) is obtained for each satellite, and the product of“ data unit of velocity component ”and the calculated“ solution of unknown integer value ”. The specific solution of “obtaining the original value by adding the solution of the indefinite value of the velocity component” to the original data value of each satellite can be derived.
上記のような不定性の概念を新たに導入した本発明において、搬送波位相の速度成分についての定義式を以下に示す。まず、「搬送波位相のデータサイズに対応する量」をSとし、「使用データ時間間隔」をΔtとすると、搬送波位相の速度成分のデータ単位Uvは以下の(2)式で定義することができる。
Uv=S/Δt ・・・(2)
In the present invention in which the concept of indefiniteness as described above is newly introduced, the definition formula for the velocity component of the carrier phase is shown below. First, when “amount corresponding to the data size of the carrier phase” is S and “use data time interval” is Δt, the data unit Uv of the velocity component of the carrier phase can be defined by the following equation (2). .
Uv = S / Δt (2)
以下、(2)式で定義した「速度成分のデータ単位Uv」が、値域の制限された測定範囲と一致することを説明する。例えば、前述した場合と同様に、40msec間隔で観測したGPS衛星のL1搬送波位相(周波数:1575.42MHz/波長:約19cm)について、その観測データが、整数部を省略した小数部のみのデータである場合、衛星と受信点の相対速度によるL1搬送波位相の変化量(観測量)の測定範囲は、正数で表現すると0.0[km/h]から約17.1[km/h](前述した(1)式参照)までとなる。また、半波長での正規化により、観測量の値域は±8.56[km/h]となる。 Hereinafter, it will be described that the “data unit Uv of the velocity component” defined by the equation (2) matches the measurement range in which the range is limited. For example, as in the case described above, for the L1 carrier phase (frequency: 1575.42 MHz / wavelength: about 19 cm) of the GPS satellite observed at 40 msec intervals, the observed data is only the fractional part with the integer part omitted. In this case, the measurement range of the change amount (observation amount) of the L1 carrier phase due to the relative velocity between the satellite and the receiving point is expressed as a positive number from 0.0 [km / h] to about 17.1 [km / h] (described above (1) (See formula). Also, due to normalization at half wavelength, the observed value range is ± 8.56 [km / h].
したがって、受信点の速度が観測量に反映されたとしても、搬送波位相データの整数部が省略されているため、データサイズの単位であるL1周波数の1波長に基づき、観測量には約17.1[km/h]の制限が存在する。ここで、この「観測量の制限に基づく測定範囲」を、新たに導入した不定性の概念に基づいて「当該制限範囲を1単位とするデータ単位」とみなし、定義した(2)式を適用する。このとき、(2)式のSは約0.19[m]、Δtは0.04[sec]、Uvは17.1[km/h]となり、本定義による「速度成分のデータ単位Uv」は測定範囲と一致する。 Therefore, even if the speed of the reception point is reflected in the observation amount, since the integer part of the carrier phase data is omitted, the observation amount is about 17.1 [based on one wavelength of the L1 frequency that is a unit of the data size. km / h] exists. Here, based on the newly introduced concept of indefiniteness, this “measurement range based on the observed amount limitation” is regarded as “a data unit with the limited range as one unit” and the defined equation (2) is applied. To do. At this time, S in the formula (2) is about 0.19 [m], Δt is 0.04 [sec], Uv is 17.1 [km / h], and the “velocity component data unit Uv” according to this definition matches the measurement range. .
また、40msec間隔で観測したGPS衛星のL1搬送波位相(周波数:1575.42MHz/波長:約19cm)について、その観測データが、整数部を省略した小数部のみのデータであり、使用データ時間間隔を200msecに設定した場合、衛星と受信点の相対速度によるL1搬送波位相の変化量(観測量)の測定範囲は、正数で表現すると0.0[km/h]から約3.42[km/h](以下の(3)式参照)までとなる。また、半波長での正規化により、観測量の値域は±1.71[km/h]となる。 For the GPS satellite L1 carrier phase (frequency: 1575.42 MHz / wavelength: about 19 cm) observed at 40 msec intervals, the observed data is only the fractional part with the integer part omitted, and the usage data time interval is 200 msec. When set to, the measurement range of the change amount (observation amount) of the L1 carrier phase due to the relative velocity between the satellite and the receiving point is expressed as a positive number from 0.0 [km / h] to about 3.42 [km / h] (the following (See equation (3)). Also, due to normalization at half wavelength, the observed value range is ± 1.71 [km / h].
したがって、受信点の速度が観測量に反映されたとしても、観測量には約3.42[km/h]の制限が存在する。ここで、この「観測量の制限に基づく測定範囲」を、前述の例と同様、新たに導入した不定性の概念に基づいて「当該制限範囲を1単位とするデータ単位」とみなし、定義した(2)式を適用する。このとき、(2)式のSは約0.19[m]、Δtは0.2[sec]、Uvは3.42[km/h]となり、本定義による「速度成分のデータ単位Uv」は測定範囲と一致する。
0.19[m]/0.2[sec]=0.95[m/s]=3.42[km/h] ・・・(3)
Therefore, even if the speed of the receiving point is reflected in the observation amount, there is a limit of about 3.42 [km / h] in the observation amount. Here, this “measurement range based on the observed amount limit” is defined as “a data unit with the limit range as one unit” based on the newly introduced concept of indeterminacy, as in the previous example. Apply equation (2). At this time, S in the formula (2) is about 0.19 [m], Δt is 0.2 [sec], Uv is 3.42 [km / h], and the “velocity component data unit Uv” according to this definition matches the measurement range. .
0.19 [m] /0.2 [sec] = 0.95 [m / s] = 3.42 [km / h] (3)
さらに、不定値を加算した「搬送波位相の速度成分」は以下の(4)式で定義することができる。ここで、(Uv・Niv)が衛星iの「速度成分の不定値」である。
Φivu=Φiv+(Uv・Niv) ・・・(4)
Φivu:衛星iの搬送波位相の速度成分(不定値を加算)
Φiv:衛星iの搬送波位相の速度成分(値域はデータ単位の範囲)
Uv:速度成分のデータ単位
Niv:衛星iの不明整数値
Furthermore, the “carrier phase velocity component” obtained by adding indefinite values can be defined by the following equation (4). Here, an "indefinite value of the speed component" of (Uv · N i v) is the satellite i.
Φ i vu = Φ i v + (Uv · N i v) ··· (4)
Φ i vu: Velocity component of carrier phase of satellite i (addition of indefinite value)
Φ i v: velocity component of carrier phase of satellite i (value range is the range of data unit)
Uv: Data unit of velocity component N i v: Unknown integer value of satellite i
補足的に説明するが、一般にGPS搬送波位相による相対測位などで考慮されている「整数値不定性」(整数値アンビギュイティなどとも呼ぶ)は、システム上の特性として、当該測位における観測位相の整数波数が不確定なことを表している。したがって、その不定性の単位は1[cycle]で固定されている。また、搬送波位相のデータの「使用データ時間間隔」とは無関係である。つまり、搬送波位相の「データサイズ」および「使用データ時間間隔」を要因とした任意のデータ単位に基づく、本発明における「データ値の不定性」は、上記の一般的な「整数値不定性」とは異なる概念である。 As a supplementary explanation, “integer value indefiniteness” (also referred to as integer value ambiguity, etc.), which is generally considered in relative positioning based on the GPS carrier phase, is a characteristic on the system that indicates the observed phase in the positioning. This indicates that the integer wave number is indeterminate. Therefore, the unit of indefiniteness is fixed at 1 [cycle]. Further, it is unrelated to the “use data time interval” of the carrier phase data. That is, the “data value indefiniteness” in the present invention based on an arbitrary data unit based on the “data size” and the “use data time interval” of the carrier phase is the above-mentioned general “integer value indefiniteness” It is a different concept.
次に、「データサイズ」および「使用データ時間間隔」に基づくデータ値の不定性の概念を利用して、値域に制限を有する搬送波位相の速度成分のデータを用いて受信点の速度を求める方法を説明する。図1は、本実施形態による速度および変位計測装置の構成を示している。図1において、アンテナ1はGPS等の測位用衛星4a〜4dから電波を受信する。
Next, using the concept of indefiniteness of data values based on “data size” and “usage data time interval”, a method for obtaining the speed of a reception point using data on the velocity component of the carrier phase having a limit in the range Will be explained. FIG. 1 shows the configuration of a velocity and displacement measuring apparatus according to this embodiment. In FIG. 1, an antenna 1 receives radio waves from positioning
測位処理部2は受信機本体内に設けられており、衛星受信部2aおよび測位部2bを備えている。衛星受信部2aは、アンテナ1によって受信された電波に基づく電気信号を処理し、測位用データを測位部2bへ出力すると共に、同じく測位用データである搬送波位相(またはドップラー周波数)および航法メッセージのデータをデータ処理部3へ出力する。測位部2bは、衛星受信部2aからの各測位用データに基づいて受信点の概略位置および時刻を算出し、算出結果のデータおよび受信機クロックバイアスをデータ処理部3へ出力する。受信点の概略位置は、コード位相を用いて求められる。
The
データ処理部3は受信機外部の機器内に設けられており、測位処理部2から入力された各種データに基づいて受信点の速度および変位を算出する。なお、図1では測位用衛星4a〜4dを図示しているが、3個以上であれば測位用衛星の数は問わない。
The
以下、図2に示した手順に沿って、受信点速度および受信点変位の算出方法を説明する。なお、データ処理部3はデータの読み書きが可能な揮発性または不揮発性のメモリを内部に備えており、衛星受信部2aおよび測位部2bから受信した各種データをメモリに格納し、その各種データを適宜メモリから読み出して以下の演算を実行する。また、データ処理部3は、各ステップでの演算結果をメモリに格納し、それ以降のステップにおいて、以前のステップでの演算結果を適宜メモリから読み出し、演算を実行する。
Hereinafter, the calculation method of the reception point velocity and the reception point displacement will be described along the procedure shown in FIG. The
(ステップS100)
まず、データ処理部3は測位部2bから受信点の概略位置・時刻と受信機クロックバイアスのデータを受信する。
(Step S100)
First, the
(ステップS110)
ステップS100に続いて、データ処理部3は衛星受信部2aから搬送波位相(またはドップラー周波数)および航法メッセージのデータを受信し、以下の処理を実行する。まず、データ処理部3は受信点の概略速度および受信機の概略クロックドリフトを算出する。受信点の概略速度は、受信点の概略位置(緯度、経度、高度の3成分、あるいは地球に固定された座標系のx、y、zの3成分)の単位時間当たりの変化量から求まる。なお、測位部2bが算出した受信点の概略位置にローパスフィルタ処理が施されている場合には、そのフィルタ時定数を搬送波位相のフィルタ時定数と一致させることが望ましい。また、外部センサ(車速パルス、潮流計、磁気方位センサ、傾斜計等)の出力値から受信点の概略速度を求めてもよい。受信機の概略クロックドリフトは、受信機クロックバイアスの変化率から求まる。本実施形態では、上記の受信点の概略速度はGPS受信機の外部で算出することを想定しているが、別の形態として、GPS受信機の内部で受信点の概略速度を算出してもよい。
(Step S110)
Subsequent to step S100, the
(ステップS120)
ステップS110に続いて、データ処理部3は受信点の概略速度の算出結果を検定する。この検定により、概略速度の算出結果がOKまたはNGと判定される。以下のような場合、受信点の概略速度の算出が不可能または無効となり、算出結果がNGであると判定される。第1の場合は、受信点の概略位置の測定頻度が少ないことにより、搬送波位相の観測タイミングにおいて受信点の概略位置が算出されずに概略速度を求めることができない場合である。第2の場合は、受信点の概略位置に異常が発生し、概略速度の信頼性が低下して無効となる場合である。
(Step S120)
Subsequent to step S110, the
概略速度の信頼性は、概略速度の変化量と、同一時間における別途算出した受信点加速度の積算値との差分を所定の基準値と比較することによって判定することが可能である。受信点加速度の算出方法は後述する。ステップS120において、算出結果がOKであると判定された場合、処理はステップS140に進み、算出結果がNGであると判定された場合、処理はステップS130に進む。 The reliability of the approximate speed can be determined by comparing the difference between the change amount of the approximate speed and the integrated value of the reception point acceleration separately calculated at the same time with a predetermined reference value. A method of calculating the reception point acceleration will be described later. If it is determined in step S120 that the calculation result is OK, the process proceeds to step S140. If it is determined that the calculation result is NG, the process proceeds to step S130.
(ステップS130)
ステップS120において、算出結果がNGであると判定された場合、データ処理部3は、過去に算出した有効な受信点概略速度に対して、別途算出した受信点加速度の積算値を加算することによって、受信点概略速度の推定値を算出する。この後、処理はステップS140に進む。
(Step S130)
When it is determined in step S120 that the calculation result is NG, the
(ステップS140)
データ処理部3は搬送波位相の速度成分(観測量)を算出する。以下の(5)式および(6)式が示すように、データ処理部3は、観測時刻で取得された搬送波位相について時間差分をとることにより搬送波位相の速度成分を算出する。
Φiv(tk)=(Φi(tk)−Φi(tk−1))/Δt ・・・(5)
Δt=tk−tk−1 (k=1,2,3,・・・) ・・・(6)
Φi(tk):時刻tkにおいて観測した衛星iの搬送波位相
Φiv(tk):時刻tkにおける衛星iの搬送波位相の速度成分
tk:搬送波位相の観測時刻
Δt:観測時間間隔
(Step S140)
The
Φ i v (t k ) = (Φ i (t k ) −Φ i (t k−1 )) / Δt (5)
Δt = t k −t k−1 (k = 1, 2, 3,...) (6)
Φ i (t k ): carrier phase of satellite i observed at time t k Φ i v (t k ): velocity component of carrier phase of satellite i at time t k t k : observation time of carrier phase Δt: observation time interval
上記において、搬送波位相の速度成分Φiv(tk)を定義する時刻を観測時間(時刻tk−1から時刻tkまで)の最新の時刻tkとしているが、観測時間の中間の時刻tm(以下の(7)式参照)としてもよい。この場合、上記の(5)式の代わりに以下の(8)式を用いる。また、誤差成分や受信点速度成分などの速度成分を算出する全ての場合において、この定義に従って速度成分を算出するものとする。
tm=(tk+tk−2)/2 ・・・(7)
Φiv(tm)=(Φi(tk)−Φi(tk−1))/Δt ・・・(8)
Φiv(tm):時刻tmにおける衛星iの搬送波位相の速度成分
In the above, although the latest time t k of the velocity component of the carrier phase [Phi i v (t k) observation time the time that defines the (from time t k-1 to time t k), the observation time intermediate time It is good also as tm (refer the following (7) Formula). In this case, the following equation (8) is used instead of the above equation (5). In all cases where velocity components such as error components and reception point velocity components are calculated, the velocity component is calculated according to this definition.
tm = (t k + t k−2 ) / 2 (7)
Φ i v (tm) = (Φ i (t k ) −Φ i (t k−1 )) / Δt (8)
Φ i v (tm): velocity component of carrier phase of satellite i at time tm
(ステップS150)
ステップS140に続いて、データ処理部3は、搬送波の伝搬時間と、航法メッセージから得られる衛星軌道情報とを用いて、観測した搬送波位相が発射されたときの衛星位置を算出する。この衛星位置と受信点の概略位置とに基づいて、データ処理部3は、以下の(9)式〜(14)式が示すように、衛星−受信機間距離の速度成分を算出する。搬送波位相の速度成分を算出する場合と同様に、データ処理部3は、衛星−受信機間距離について時間差分をとることにより衛星−受信機間距離の速度成分を算出する。また、時間差分の計算に用いる衛星−受信機間距離の2つの観測時刻は、観測量の算出で用いた時刻と同一時刻とする。さらに、衛星−受信機間距離の速度成分を算出するときに使用する受信点の概略位置Qは、2つの時刻1組(tk,tk−1)においては同一の位置とする。なお、搬送波の伝搬時間は、光路差方程式から算出することが可能である。
Div(tk)=(Di(tk)−Di(tk−1))/Δt ・・・(9)
Di(tk)=|P’i(tk)−Q| ・・・(10)
Di(tk−1)=|P’i(tk−1)−Q| ・・・(11)
P’i(tk)=Pi(tk−τi(tk)) ・・・(12)
P’i(tk−1)=Pi(tk−1−τi(tk−1)) ・・・(13)
Δt=tk−tk−1 (k=1,2,3,・・・) ・・・(14)
Div(tk):時刻tkにおける衛星iの移動による衛星−受信機間距離の速度成分
Di(tk):時刻tkにおける衛星iと受信点の概略位置との距離
P’i(tk):時刻tkにおいて観測した衛星iの搬送波位相が衛星iから発射されたときの衛星位置
Pi(tk):時刻tkにおける衛星iの位置
τi(tk):時刻tkにおいて観測した衛星iの搬送波の伝搬時間
Q:受信点の概略位置
tk:搬送波位相の観測時刻
Δt:観測時間間隔
(Step S150)
Subsequent to step S140, the
D i v (t k ) = (D i (t k ) −D i (t k−1 )) / Δt (9)
D i (t k ) = | P ′ i (t k ) −Q | (10)
D i (t k−1 ) = | P ′ i (t k−1 ) −Q | (11)
P ′ i (t k ) = P i (t k −τ i (t k )) (12)
P ′ i (t k−1 ) = P i (t k−1 −τ i (t k−1 )) (13)
Δt = t k −t k−1 (k = 1, 2, 3,...) (14)
D i v (t k ): velocity component of the distance between the satellite and the receiver due to the movement of the satellite i at the time t k D i (t k ): the distance between the satellite i and the approximate position of the reception point at the time t k P ′ i (t k ): satellite position P i (t k ) when the carrier phase of satellite i observed at time t k is launched from satellite i: position τ i (t k ) of satellite i at time t k : The propagation time of the carrier wave of satellite i observed at time t k Q: the approximate position of the receiving point t k : the observation time of the carrier phase Δt: the observation time interval
さらに、データ処理部3は、衛星クロック誤差、各衛星方向の電離層遅延量、各衛星方向の対流圏遅延量を算出する。衛星クロック誤差および各衛星方向の電離層遅延量は、GPSのインターフェイス仕様ICD-GPS-200記載の方法により算出することが可能である。また、各衛星方向の対流圏遅延量については、各種モデル式により、その推定値を算出することが可能である。なお、SBAS情報を用いて、衛星位置、衛星クロック誤差、各衛星方向の電離層遅延量、各衛星方向の対流圏遅延量を補正してもよい。
Further, the
さらに、データ処理部3は、衛星クロック誤差、各衛星方向の電離層遅延量、各衛星方向の対流圏遅延量についてそれぞれ、観測量の時刻に相当する各データの生成時刻における時間差分をとることにより、衛星クロック誤差の速度成分、各衛星方向の電離層遅延量の速度成分、各衛星方向の対流圏遅延量の速度成分を算出する。これら受信点以外の速度成分である衛星−受信機間距離の速度成分、衛星クロック誤差の速度成分、各衛星方向の電離層遅延量の速度成分、各衛星方向の対流圏遅延量の速度成分を誤差成分とする。
Further, the
(ステップS160)
ステップS150に続いて、データ処理部3は、ステップS140で算出した搬送波位相の速度成分(観測量)から、ステップS150で算出した受信点以外の速度成分(誤差成分)を除去し、速度成分のデータ単位の範囲に正規化して、搬送波位相の受信点速度成分を算出する。さらに、ここでステップS110で算出した受信機の概略クロックドリフトを除去してもよい。また、相対論効果および地球の運動による影響を除去してもよい。
(Step S160)
Subsequent to step S150, the
(ステップS170)
ステップS160に続いて、データ処理部3は搬送波位相の受信点速度成分の不定値を算出する。以下、図3を参照しながら、この不定値の算出方法を説明する。まず、データ処理部3は、ステップS110およびS130で算出した受信点の概略速度あるいは概略速度の推定値に基づく受信点の概略速度ベクトルVOについて、各衛星i(i=1,2,3,・・・)の方向に投影したベクトルVO i(受信点の概略速度の衛星方向成分)を求める。
(Step S170)
Subsequent to step S160, the
続いて、データ処理部3は、ステップS160で算出した搬送波位相の受信点速度成分Φivr(値域が制限された速度成分のデータ値)に対して、速度成分のデータ単位と不明整数値の候補値(・・・,−2,−1,0,1,2,・・・)とを乗算した値(速度成分の不定値の候補値)を加算することによって、搬送波位相の受信点速度成分の候補値300,300aを算出する。データ処理部3は、上記のようにして算出した搬送波位相の受信点速度成分の候補値300,300aの中から、上記のベクトルVO iの値と最も近い候補値300a(受信点速度ベクトルVrを衛星iの方向に投影したベクトルの値に相当)を選択する。この候補値を算出するときに使用された不定値の候補値が不定値の解である。
Subsequently, the
(ステップS180)
ステップS170に続いて、データ処理部3は、ステップS170で算出した不定値の解を搬送波位相の受信点速度成分に加算することによって、不定性を解消した搬送波位相の受信点速度成分を算出する。
(Step S180)
Subsequent to step S170, the
(ステップS190)
ステップS180あるいは後述のステップS210に続いて、データ処理部3は、受信点の概略位置および衛星位置から方向余弦を算出する。続いて、データ処理部3は、4個以上の衛星について不定性を解消した搬送波位相の受信点速度成分と方向余弦および未知数(受信点の3次元の速度および受信機クロックドリフトの4未知数)の方程式(以下の(15)式)により、受信点の速度を算出する。
Rv=H・Xv ・・・(15)
Rv:不定性を解消した搬送波位相の受信点速度成分行列
H:方向余弦行列
Xv:受信点速度および受信機クロックドリフト(未知数4個)
(Step S190)
Subsequent to step S180 or step S210 described later, the
Rv = H · Xv (15)
Rv: reception point velocity component matrix of carrier phase with indeterminateness H: direction cosine matrix Xv: reception point velocity and receiver clock drift (4 unknowns)
衛星数が3個の場合には、過去に求めた直近の受信機クロックドリフトに、平滑化した直近の受信機クロックドリフトレートを積算し、受信機クロックドリフトの推定値を算出する。この受信機クロックドリフトの推定値を用いて、受信点速度3成分を未知数とした方程式を解くことによって、衛星が3個でも受信点速度を求めることが可能である。また、衛星数が4個以上の場合には、各衛星の搬送波位相の受信点速度成分について、上記の受信機クロックドリフトの推定値を除去した値を用いることにより、ステップS170の不定値の決定における解の信頼性を向上させることが可能である。 When the number of satellites is 3, the smoothed latest receiver clock drift rate is added to the latest receiver clock drift obtained in the past, and an estimated value of the receiver clock drift is calculated. By using the estimated value of the receiver clock drift and solving an equation in which the three reception point velocity components are unknown, the reception point velocity can be obtained even with three satellites. When the number of satellites is four or more, the indeterminate value in step S170 is determined by using the value obtained by removing the estimated value of the receiver clock drift for the reception point velocity component of the carrier phase of each satellite. It is possible to improve the reliability of the solution.
(ステップS200)
ステップS190に続いて、データ処理部3は、ステップS190で算出した受信点速度の信頼性(OK/NG)を、以下の3つの方法のいずれか、あるいは複数を用いることにより判定する。
(A)各衛星について求めた不定値の解の周辺(例えば、不明整数値の解±1)において、各不定値に基づく搬送波位相の受信点速度成分の残差による指標値が最小となる不定値の組合せを求め、その組合せが、最初に求めた解の組合せと一致した場合にOKとする。
(B)各衛星について求めた不定値の解の周辺において、各不定値に基づく搬送波位相の受信点速度成分の残差による指標値が最小となる不定値の組合せの第1候補と、指標値が2番目に小さい第2候補とを求め、第1候補の組合せが最初に求めた不定値の解の組合せと一致する場合、第1候補と第2候補の指標値の比率を所定の基準値と比較することによって、信頼性を判定する。
(C)各衛星について求めた不定値の解に基づく搬送波位相の受信点速度成分の変化量と、同一時間において別途算出した搬送波位相の受信点加速度成分の積算値との差分を所定の基準値と比較することによって信頼性を判定する。
(Step S200)
Subsequent to step S190, the
(A) Indeterminate that the index value due to the residual of the receiving point velocity component of the carrier phase based on each indeterminate value is minimum in the vicinity of the indeterminate value solution obtained for each satellite (for example, the solution of unknown integer value ± 1). A combination of values is obtained, and when the combination matches the first obtained solution combination, it is determined as OK.
(B) In the vicinity of an indeterminate value solution obtained for each satellite, a first candidate for a combination of indeterminate values that minimizes an index value due to the residual of the receiving point velocity component of the carrier phase based on each indeterminate value, and the index value Is determined to be the second smallest candidate, and when the combination of the first candidates matches the first combination of solutions of indeterminate values, the ratio between the index values of the first candidate and the second candidate is set to a predetermined reference value. To determine reliability.
(C) The difference between the change amount of the receiving point velocity component of the carrier phase based on the solution of the indeterminate value obtained for each satellite and the integrated value of the receiving point acceleration component of the carrier phase calculated separately at the same time is a predetermined reference value Reliability is determined by comparing with.
ステップS200において、受信点速度の信頼性がOK、すなわち受信点速度が信頼できると判定された場合、処理はステップS220に進み、受信点速度の信頼性がNG、すなわち受信点速度が信頼できないと判定された場合、処理はステップS210に進む。 If it is determined in step S200 that the reliability of the reception point speed is OK, that is, the reception point speed is reliable, the process proceeds to step S220, and the reliability of the reception point speed is NG, that is, the reception point speed is unreliable. If it is determined, the process proceeds to step S210.
(ステップS210)
ステップS200において、受信点速度の信頼性がNGであると判定された場合、データ処理部3は、受信点速度の算出で使用した全ての衛星、あるいはNGであると判定された原因である衛星について、過去に算出した有効な搬送波位相の受信点速度成分に対して、別途算出した搬送波位相の受信点加速度成分の積算値を加算することによって、搬送波位相の受信点速度成分の推定値を算出する。この後、処理はステップS190に戻る。
(Step S210)
In step S200, when it is determined that the reliability of the reception point speed is NG, the
(ステップS220)
ステップS210に続いて、データ処理部3は、以下の(16)式に従って受信点速度を積算することによって、受信点の変位を算出する。
(Step S220)
Subsequent to step S210, the
(ステップS230)
ステップS220に続いて、データ処理部3は、上記のようにして算出した受信点速度および受信点変位にローパスフィルタを適用し、雑音成分を除去する。上記のステップS100〜S230の処理を繰り返すことにより、データ処理部3は受信点速度および受信点変位を算出する。なお、ステップS230の処理は、適宜省略してもよい。
(Step S230)
Subsequent to step S220, the
次に、受信点加速度成分の算出方法を説明する。以下の(17)式が示すように、データ処理部3は、観測時刻で取得された搬送波位相について2重の時間差分をとることにより搬送波位相の加速度成分(観測量)を算出する。また、以下の(18)式が示すように、時間差分の計算に用いる搬送波位相の3つの観測時刻(tk,tk−1,tk−2)の時間間隔は等しいものとする。
Φia(tk)={(Φi(tk)−Φi(tk−1))−(Φi(tk−1)−Φi(tk−2))}/Δt2 ・・・(17)
Δt=tk−tk−1=tk−1−tk−2 (k=2,3,4,・・・) ・・・(18)
Φi(tk):時刻tkにおいて観測した衛星iの搬送波位相
Φia(tk):時刻tkにおける衛星iの搬送波位相の加速度成分
tk:搬送波位相の観測時刻
Δt:観測時間間隔
Next, a method for calculating the reception point acceleration component will be described. As shown in the following equation (17), the
Φ i a (t k ) = {(Φ i (t k ) −Φ i (t k−1 )) − (Φ i (t k−1 ) −Φ i (t k−2 ))} / Δt 2 ... (17)
Δt = t k −t k−1 = t k−1 −t k−2 (k = 2, 3, 4,...) (18)
Φ i (t k ): carrier phase of satellite i observed at time t k Φ i a (t k ): acceleration component of carrier phase of satellite i at time t k t k : observation time of carrier phase Δt: observation time interval
上記において、搬送波位相の加速度成分Φia(tk)を定義する時刻を観測時間(時刻tk−2から時刻tkまで)の最新の時刻tkとしているが、観測時間の中間の時刻tm(以下の(19)式参照)としてもよい。この場合、上記の(17)式の代わりに以下の(20)式を用いる。また、誤差成分や受信点加速度成分などの加速度成分を算出する全ての場合において、この定義に従って加速度成分を算出するものとする。
tm=(tk+tk−2)/2 ・・・(19)
Φia(tm)={(Φi(tk)−Φi(tk−1))−(Φi(tk−1)−Φi(tk−2))}/Δt2 ・・・(20)
Φia(tm):時刻tmにおける衛星iの搬送波位相の加速度成分
In the above, the time at which the acceleration component Φ i a (t k ) of the carrier phase is defined is the latest time t k of the observation time (from time t k−2 to time t k ). It is good also as tm (refer the following (19) Formula). In this case, the following equation (20) is used instead of the above equation (17). Further, in all cases where acceleration components such as an error component and a reception point acceleration component are calculated, the acceleration component is calculated according to this definition.
tm = (t k + t k−2 ) / 2 (19)
Φ i a (tm) = {(Φ i (t k ) −Φ i (t k−1 )) − (Φ i (t k−1 ) −Φ i (t k−2 ))} / Δt 2. (20)
Φ i a (tm): acceleration component of the carrier phase of satellite i at time tm
続いて、データ処理部3は、観測された搬送波位相が発射されたときの衛星位置と受信点の概略位置とに基づいて、以下の(21)式〜(27)式が示すように、衛星−受信機間距離の加速度成分を算出する。搬送波位相の加速度成分を算出する場合と同様に、データ処理部3は、衛星−受信機間距離について2重の時間差分をとることにより衛星−受信機間距離の加速度成分を算出する。また、時間差分の計算に用いる衛星−受信機間距離の3つの観測時刻は、観測量の算出で用いた時刻と同一時刻とし、以下の(28)式が示すように、3つの観測時刻の時間間隔は等しいものとする。さらに、衛星−受信機間距離の加速度成分を算出するときに使用する受信点の概略位置Qは、3つの時刻1組(tk,tk−1,tk−2)においては同一の位置とする。なお、搬送波の伝搬時間は、光路差方程式から算出することが可能である。
Dia(tk)={(Di(tk)−Di(tk−1))−(Di(tk−1)−Di(tk−2))}/Δt2 ・・・(21)
Di(tk)=|P’i(tk)−Q| ・・・(22)
Di(tk−1)=|P’i(tk−1)−Q| ・・・(23)
Di(tk−2)=|P’i(tk−2)−Q| ・・・(24)
P’i(tk)=Pi(tk−τi(tk)) ・・・(25)
P’i(tk−1)=Pi(tk−1−τi(tk−1)) ・・・(26)
P’i(tk−2)=Pi(tk−2−τi(tk−2)) ・・・(27)
Δt=tk−tk−1=tk−1−tk−2 (k=2,3,4,・・・) ・・・(28)
Dia(tk):時刻tkにおける衛星iの移動による衛星−受信機間距離の加速度成分
Di(tk):時刻tkにおける衛星iと受信点の概略位置との距離
P’i(tk):時刻tkにおいて観測した衛星iの搬送波位相が衛星iから発射されたときの衛星位置
Pi(tk):時刻tkにおける衛星iの位置
τi(tk):時刻tkにおいて観測した衛星iの搬送波の伝搬時間
Q:受信点の概略位置
tk:搬送波位相の観測時刻
Δt:観測時間間隔
Subsequently, based on the satellite position when the observed carrier phase is launched and the approximate position of the reception point, the
D i a (t k) = {(D i (t k) -D i (t k-1)) - (D i (t k-1) -D i (t k-2))} /
D i (t k ) = | P ′ i (t k ) −Q | (22)
D i (t k−1 ) = | P ′ i (t k−1 ) −Q | (23)
D i (t k−2 ) = | P ′ i (t k−2 ) −Q | (24)
P ′ i (t k ) = P i (t k −τ i (t k )) (25)
P ′ i (t k−1 ) = P i (t k−1 −τ i (t k−1 )) (26)
P ′ i (t k−2 ) = P i (t k−2− τ i (t k−2 )) (27)
Δt = t k −t k−1 = t k−1 −t k−2 (k = 2, 3, 4,...) (28)
D i a (t k ): acceleration component of the distance between the satellite and the receiver due to the movement of the satellite i at the time t k D i (t k ): the distance P ′ between the satellite i and the approximate position of the reception point at the time t k i (t k ): satellite position P i (t k ) when the carrier phase of satellite i observed at time t k is launched from satellite i: position τ i (t k ) of satellite i at time t k : The propagation time of the carrier wave of satellite i observed at time t k Q: the approximate position of the receiving point t k : the observation time of the carrier phase Δt: the observation time interval
さらに、データ処理部3は、衛星クロック誤差、各衛星方向の電離層遅延量、各衛星方向の対流圏遅延量を算出する。衛星クロック誤差および各衛星方向の電離層遅延量は、GPSのインターフェイス仕様ICD-GPS-200記載の方法により算出することが可能である。また、各衛星方向の対流圏遅延量については、各種モデル式により、その推定値を算出することが可能である。なお、SBAS情報を用いて、衛星位置、衛星クロック誤差、各衛星方向の電離層遅延量、各衛星方向の対流圏遅延量を補正してもよい。
Further, the
さらに、データ処理部3は、衛星クロック誤差、各衛星方向の電離層遅延量、各衛星方向の対流圏遅延量についてそれぞれ、観測量の時刻に相当する各データの生成時刻における2重の時間差分をとることにより、衛星クロック誤差の加速度成分、各衛星方向の電離層遅延量の加速度成分、各衛星方向の対流圏遅延量の加速度成分を算出する。これら受信点以外の加速度成分である衛星−受信機間距離の加速度成分、衛星クロック誤差の加速度成分、各衛星方向の電離層遅延量の加速度成分、各衛星方向の対流圏遅延量の加速度成分を誤差成分とする。
Further, the
続いて、データ処理部3は、搬送波位相の加速度成分(観測量)から、上記のようにして算出した受信点以外の加速度成分(誤差成分)を除去し、加速度成分のデータ単位の範囲に正規化して、搬送波位相の受信点加速度成分を算出する。
Subsequently, the
続いて、データ処理部3は、受信点の概略位置および衛星位置から方向余弦を算出する。さらに、データ処理部3は、4個以上の衛星について誤差成分を除去した搬送波位相の受信点加速度成分と方向余弦および未知数(受信点の3次元の加速度および受信機クロックドリフトレートの4未知数)の方程式(以下の(29)式)により、受信点の加速度を算出する。
Ra=H・Xa ・・・(29)
Ra:搬送波位相の受信点加速度成分行列
H:方向余弦行列
Xa:受信点の加速度および受信機クロックドリフトレート(未知数4個)
Subsequently, the
Ra = H · Xa (29)
Ra: receiving point acceleration component matrix of carrier phase H: direction cosine matrix Xa: receiving point acceleration and receiver clock drift rate (4 unknowns)
前述した受信点速度および受信点変位の算出と並行して上記の受信点加速度の算出を行うことにより、各観測時刻における受信点速度、受信点加速度、および受信点変位を算出することが可能である。加速度計測においても、速度計測と同様に値域の制限は発生する。そこで、データサイズや使用データ時間間隔を予め適当な大きさに設定することにより、測定対象の加速度範囲に対する値域の制限に基づく測定不可能な範囲の発生を回避しておくことが可能である。ただし、実用上、加速度計測では速度計測よりも値域の制限に基づく測定不可能な範囲は発生しにくい。 By calculating the reception point acceleration in parallel with the calculation of the reception point velocity and reception point displacement described above, it is possible to calculate the reception point velocity, reception point acceleration, and reception point displacement at each observation time. is there. In the acceleration measurement, the range of the value is limited as in the velocity measurement. Therefore, by setting the data size and the use data time interval to appropriate sizes in advance, it is possible to avoid the occurrence of an unmeasurable range based on the range limit for the acceleration range to be measured. However, in practice, in acceleration measurement, an unmeasurable range based on the range limit is less likely to occur than in speed measurement.
例えば、前述した場合と同様に、40msec間隔で観測したGPS衛星のL1搬送波位相(周波数:1575.42MHz/波長:約19cm)について、その観測データが、整数部を省略した小数部のみのデータである場合、加速度の値域の制限範囲の単位は約118.9[m/s2](約12.1G)となる(以下の(30)式参照)。この場合、実用範囲(0〜3G等)において、値域の制限は問題にならない。
0.19[m]/0.04[sec]/0.04[sec]=118.9[m/s2](約12.1G)(1G=9.80665[m/s2]) ・・・(30)
For example, as in the case described above, for the L1 carrier phase (frequency: 1575.42 MHz / wavelength: about 19 cm) of the GPS satellite observed at 40 msec intervals, the observed data is only the fractional part with the integer part omitted. In this case, the unit of the limit range of the acceleration range is about 118.9 [m / s 2 ] (about 12.1G) (see the following equation (30)). In this case, in the practical range (0 to 3G, etc.), the limitation of the range is not a problem.
0.19 [m] /0.04 [sec] /0.04 [sec] = 118.9 [m / s 2 ] (about 12.1G) (1G = 9.80665 [m / s 2 ]) (30)
次に、本実施形態の変形例を説明する。上記における搬送波位相の速度成分のデータ単位は、観測した全ての衛星について所定の一定値として説明しているが、各衛星で個別に異なる一定値を設定してもよい。 Next, a modification of this embodiment will be described. The data unit of the velocity component of the carrier phase in the above is described as a predetermined constant value for all observed satellites, but a different constant value may be set individually for each satellite.
また、以下で説明する搬送波位相の受信点速度成分の衛星間1重差を用いて受信点速度を算出してもよい。受信点速度成分の衛星間1重差とは、互いに独立した異なる衛星の受信点速度成分の差である。例えば、衛星iと衛星jの各受信点速度成分は、不定値を考慮して以下の(31)式および(32)式のように表現できる。ただし、衛星i,jのデータ単位Uvが等しいことを条件とする。
Φivru=Φivr+(Uv・Niv) ・・・(31)
Φjvru=Φjvr+(Uv・Njv) ・・・(32)
Φivru:衛星iの受信点速度成分(不定値を加算した値)
Φjvru:衛星jの受信点速度成分(不定値を加算した値)
Φivr:衛星iの受信点速度成分(データ単位で正規化した値)
Φjvr:衛星jの受信点速度成分(データ単位で正規化した値)
Niv:衛星iの速度成分の不明整数値
Njv:衛星jの速度成分の不明整数値
Uv:速度成分のデータ単位
Alternatively, the reception point velocity may be calculated using a single difference between satellites in the reception point velocity component of the carrier wave phase described below. The single-satellite single difference of receiving point velocity components is a difference between receiving point velocity components of different satellites that are independent from each other. For example, the receiving point velocity components of satellites i and j can be expressed as in the following equations (31) and (32) in consideration of indefinite values. However, the condition is that the data units Uv of the satellites i and j are equal.
Φ i vru = Φ i vr + (Uv · N i v) ··· (31)
Φ j vru = Φ j vr + (Uv · N j v) (32)
Φ i vru: satellite i reception point velocity component (value added with indefinite value)
Φ j vru: the receiving point velocity component of satellite j (value added with indefinite value)
Φ i vr: component of receiving speed of satellite i (value normalized in data units)
Φ j vr: satellite j reception point velocity component (value normalized in data units)
N i v: Unknown integer value of velocity component of satellite i N j v: Unknown integer value of velocity component of satellite j Uv: Data unit of velocity component
(31)式と(32)式の差をとることにより、受信点速度成分の衛星間1重差は以下の(33)式となる。
Φjvru−Φivru=(Φjvr−Φivr)+(Uv・(Njv−Niv)) ・・・(33)
By taking the difference between equation (31) and equation (32), the single-satellite single difference of the reception point velocity component is expressed by equation (33) below.
Φ j vru-Φ i vru = (Φ j vr-Φ i vr) + (Uv · (N j v-N i v)) ··· (33)
(33)式における差分の箇所を1重差の変数に置き換えると、以下の(34)式となる。
ΔΦjivru=ΔΦjivr+(Uv・ΔNjiv) ・・・(34)
ΔΦjivru:衛星iと衛星jによる受信点速度成分の衛星間1重差(不定値を加算した値)
ΔΦjivr:衛星iと衛星jによる受信点速度成分の衛星間1重差(データ単位で正規化した値)
ΔNjiv:衛星iと衛星jによるデータ単位に基づく不明整数値の衛星間1重差
Uv:速度成分のデータ単位
When the difference portion in the equation (33) is replaced with a variable having a single difference, the following equation (34) is obtained.
ΔΦ ji vru = ΔΦ ji vr + (Uv · ΔN ji v) (34)
ΔΦ ji vru: Single difference between satellites in the velocity component of the reception point between satellite i and satellite j (value added with indefinite value)
ΔΦ ji vr: Single difference between satellites in the velocity component of the reception point by satellite i and satellite j (value normalized by data unit)
ΔN ji v: Single difference between satellites of unknown integer value based on data unit of satellite i and satellite j Uv: Data unit of velocity component
上記の(34)式が示すように、ある1組(2個)の衛星の速度成分のデータ単位が同じ大きさの場合、受信点速度成分の衛星間1重差は、当該データ単位に基づく不定性を有する、と考えることができる。この特性を利用すると、「搬送波位相の受信点速度成分」の衛星間1重差により、受信機内部に起因する共通成分(受信機クロックドリフトなど)を相殺してから不定値の解を算出し、受信点速度を求めることが可能となる。 As shown in the above equation (34), when the data unit of the velocity component of one set (two) of satellites has the same size, the single difference between the satellites of the reception point velocity component is based on the data unit. It can be considered to have indefiniteness. If this characteristic is used, an indefinite value solution is calculated after canceling common components (receiver clock drift, etc.) caused by the inside of the receiver due to the single difference between satellites in the “received point velocity component of the carrier phase”. The reception point speed can be obtained.
以下、詳細を説明する。まず、観測量から誤差成分を除去した搬送波位相の受信点速度成分を求め、各1組の速度成分のデータ単位が等しく、かつ、互いに独立した3組以上の衛星間1重差を算出する。この「受信点速度成分の衛星間1重差」は、上記の説明のように当該データ単位に基づく不定性を有する。 Details will be described below. First, the reception point velocity component of the carrier phase from which the error component is removed from the observation amount is obtained, and the single unit difference between three or more sets of satellites in which the data units of each set of velocity components are equal and independent from each other is calculated. This "single-satellite single difference of receiving point velocity component" has indefiniteness based on the data unit as described above.
続いて、当該「受信点速度成分の衛星間1重差」で使用した衛星(例えばiとj)の方向に受信点の概略速度ベクトルVOを投影したベクトルVO iとVO j(受信点概略速度の衛星方向成分)を求め、衛星間1重差VO ji(概略1重差とする)を算出する。そして、不定性を有する「受信点速度成分の衛星間1重差」の候補値の中から、当該「概略1重差ΔVO ji」に最も近い候補値を選択し、この候補値を算出するときに使用した「衛星間1重差の不定値」を解として求める。 Subsequently, vectors V O i and V O j (reception) are obtained by projecting the approximate velocity vector V O of the reception point in the direction of the satellite (for example, i and j) used in the “single difference between the satellites of the reception point velocity component”. The satellite direction component of the approximate point velocity is obtained, and the single-satellite single difference V O ji (substantially single difference) is calculated. Then, a candidate value closest to the “substantially single difference ΔV O ji ” is selected from candidate values of “single difference between satellites of receiving point velocity component” having indefiniteness, and this candidate value is calculated. The “undefined value of the single difference between satellites” used sometimes is obtained as a solution.
さらに、不定性を解消した「搬送波位相の受信点速度成分の衛星間1重差」、方向余弦、および未知数(受信点速度の3次元成分)による、互いに独立な3個以上の方程式を解くことにより、受信点速度を求める。例えば、以下の(35)式〜(37)式のような、互いに独立な組合せによる衛星間1重差を用いた方程式を解けばよい。
ΔΦ21vrun=Δh21・Vr ・・・(35)
ΔΦ31vrun=Δh31・Vr ・・・(36)
ΔΦ41vrun=Δh41・Vr ・・・(37)
ΔΦjivrun:衛星iと衛星jによる不定性を解消した「搬送波位相の受信点速度成分の衛星間1重差」
Δhji:衛星iと衛星jによる方向余弦の衛星間1重差
Vr:受信点速度(未知数3個)
Furthermore, solve 3 or more independent equations by "single difference between satellites of reception point velocity component of carrier phase", direction cosine, and unknown number (three-dimensional component of reception point velocity) that solved indefiniteness. Thus, the reception point speed is obtained. For example, an equation using a single difference between satellites by a mutually independent combination, such as the following formulas (35) to (37), may be solved.
ΔΦ 21 vrun = Δh 21 · Vr (35)
ΔΦ 31 vrun = Δh 31 · Vr (36)
ΔΦ 41 vrun = Δh 41 · Vr (37)
ΔΦ ji vrun: “Single difference between satellites in the velocity component of the receiving phase of the carrier phase” that solved the indefiniteness of satellite i and satellite j
Δh ji : Single difference between satellites in direction cosine by satellite i and satellite j Vr: Speed of reception point (3 unknowns)
次に、不定値の解法における本実施形態の変形例を説明する。不定値の解法において本実施形態では、各衛星について受信点速度成分の候補値の中から、概略速度ベクトルを各衛星の方向に投影したベクトルの値に最も近い候補値を選択するとして説明を行ったが、変形例として、受信点速度ベクトルを直接的に探索するための指標を新たに定義し、当該指標値に基づいて受信点速度の解を決定してもよい。 Next, a modified example of this embodiment in the indefinite value solution will be described. In the indefinite value solution method, in this embodiment, the candidate value closest to the vector value obtained by projecting the approximate velocity vector in the direction of each satellite is selected from the candidate values of the reception point velocity component for each satellite. However, as a modification, an index for directly searching for the reception point velocity vector may be newly defined, and the solution of the reception point velocity may be determined based on the index value.
まず、概略速度ベクトルを各衛星の方向に投影したベクトルの値について、その周辺に限定した不定値の候補に基づく複数の受信点速度ベクトルの候補(候補ベクトルとする)を算出する。ここで、候補ベクトルと概略速度ベクトルの類似度を示す指標を新たに定義する。そして、当該指標値によって最も類似度が高いと判断される候補ベクトルを解とすればよい。類似度の指標としては、例えば、3次元における候補ベクトルと概略速度ベクトルとの差分の大きさを指標として定義すると、この指標値が最小のときの候補ベクトルが受信点速度の解である。 First, with respect to the vector value obtained by projecting the approximate velocity vector in the direction of each satellite, a plurality of reception point velocity vector candidates (referred to as candidate vectors) based on indefinite value candidates limited to the periphery thereof are calculated. Here, an index indicating the degree of similarity between the candidate vector and the approximate speed vector is newly defined. Then, a candidate vector determined to have the highest similarity according to the index value may be used as a solution. As an index of similarity, for example, when the magnitude of the difference between a three-dimensional candidate vector and an approximate speed vector is defined as an index, the candidate vector when the index value is the minimum is the solution of the reception point speed.
なお、本変形例において候補ベクトルを算出するとき、前述した「速度成分の衛星間1重差」を利用してもよい。つまり、概略速度ベクトルを各衛星の方向に投影したベクトルの値について、各衛星の組合せによる衛星間1重差を求め、その周辺に限定した「衛星間1重差の不定値の候補」に基づいて、前述した衛星間1重差の方程式により複数の候補ベクトルを算出することが可能である。 In addition, when calculating a candidate vector in this modification, the above-described “single difference between speed components between satellites” may be used. In other words, based on the vector value obtained by projecting the approximate velocity vector in the direction of each satellite, a single difference between satellites by a combination of each satellite is obtained, and based on “candidates for indefinite values of single difference between satellites” limited to the periphery Thus, it is possible to calculate a plurality of candidate vectors using the above-described single difference equation between satellites.
また、本発明で定義したデータ単位に基づく不明整数値の概念および概略速度ベクトルを用いることにより、既存のGPS搬送波位相による相対測位などで用いられている各種の整数解探索手法を利用することができる。例えば、概略速度ベクトルを各衛星の方向に投影したベクトルの値あるいはその衛星間1重差に対応する、当該データ単位に基づく不明整数値の実数値を算出する。そして、既存の整数解探索手法における指標(一般にコスト関数と呼ばれる)を利用して、当該実数解から整数解(一般にfloat解およびfix解と呼ばれる)を求めることにより、不明整数値の整数解を確定して受信点速度の解を得ることができる。 In addition, by using the concept of unknown integer value based on the data unit defined in the present invention and the approximate velocity vector, it is possible to use various integer solution search methods used in relative positioning based on the existing GPS carrier phase. it can. For example, a real value of an unknown integer value based on the data unit corresponding to a vector value obtained by projecting the approximate velocity vector in the direction of each satellite or a single difference between the satellites is calculated. Then, an integer solution of an unknown integer value is obtained by obtaining an integer solution (generally called a float solution and a fix solution) from the real number solution using an index (generally called a cost function) in an existing integer solution search method. The solution of the receiving point speed can be obtained by fixing.
また、搬送波位相の受信点速度成分の不定値を算出する方法として、5個以上の衛星で観測を行い、要求される計測範囲を満たす不定値の全ての組合せについて、各衛星残差の平方和(あるいは残差に基づく指標値)を算出し、その値が最小になる不定値の組合せを解としてもよい。ただし、この方法では、衛星が5個以上必要であると共に、衛星数が多くなるほど不定値の組合せの数が級数的に増大し、CPU処理負荷の増大に伴って、実時間で解を求めることが困難となる。 In addition, as a method of calculating the indefinite value of the reception point velocity component of the carrier phase, the observation is performed with five or more satellites, and for all combinations of indeterminate values satisfying the required measurement range, the sum of squares of the respective satellite residuals. (Or an index value based on the residual) is calculated, and a combination of indefinite values that minimizes the value may be used as the solution. However, in this method, five or more satellites are required, and the number of combinations of indefinite values increases exponentially as the number of satellites increases, and a solution is obtained in real time as the CPU processing load increases. It becomes difficult.
また、搬送波位相の速度成分および加速度成分における誤差成分の1つである「衛星の移動による成分」について、本実施形態では、衛星−受信機間距離の速度成分および加速度成分を用いて説明を行ったが、地球固定座標系における衛星位置に基づいて算出した衛星の速度および加速度の方向余弦成分を「衛星の移動による成分」として用いてもよい。 In this embodiment, the “component due to satellite movement”, which is one of the error components in the velocity component and acceleration component of the carrier phase, will be described using the velocity component and acceleration component of the satellite-receiver distance. However, the direction cosine component of the velocity and acceleration of the satellite calculated based on the satellite position in the earth fixed coordinate system may be used as the “component due to the movement of the satellite”.
また、上記では搬送波位相の速度成分や加速度成分を観測量としているが、これに代えて、ドップラー周波数偏移(搬送波位相の速度成分に相当)やその変化量(ドップラー周波数偏移の速度成分)を観測量としてもよい。速度成分であるドップラー周波数データを用いる場合、時間差分をとる必要がないため、速度成分のデータ単位はデータサイズのみに依存する。 In the above description, the velocity component and acceleration component of the carrier phase are used as the observation amount. Instead, the Doppler frequency shift (corresponding to the velocity component of the carrier phase) and the amount of change (speed component of the Doppler frequency shift) are used instead. May be used as an observable. When Doppler frequency data that is a speed component is used, it is not necessary to take a time difference, so the data unit of the speed component depends only on the data size.
また、受信点加速度の算出においても、受信点速度の算出の場合と同様に、データ値の不定性を解決してもよい。 Further, in the calculation of the reception point acceleration, the indefiniteness of the data value may be solved as in the case of the calculation of the reception point velocity.
上述したように、本実施形態によれば、値域に制限を有する搬送波位相の速度成分(またはドップラー周波数)のデータを用いる場合であっても、新たに定義する不定値に基づく不定性の概念を利用することにより、受信点速度および受信点変位を求めることができる。したがって、データサイズを低減することができ、受信機の外部機器で受信点速度等の算出を行う場合には、より高いサンプリング周波数で取得したデータを受信機から外部機器へ伝送することができる。その結果、従来よりも計測の追従性が向上し、また、データ数が増えることから精度も向上する。あるいは、従来と同じ頻度のデータを伝送する場合には、データサイズの低減により通信コストを削減することができる。 As described above, according to the present embodiment, the concept of indeterminacy based on a newly defined indeterminate value is used even when data of a velocity component (or Doppler frequency) of a carrier phase having a limit in the range is used. By using this, the reception point velocity and the reception point displacement can be obtained. Therefore, the data size can be reduced, and when the reception point speed or the like is calculated by an external device of the receiver, data acquired at a higher sampling frequency can be transmitted from the receiver to the external device. As a result, the followability of measurement is improved as compared with the prior art, and the accuracy is improved because the number of data increases. Alternatively, when data having the same frequency as the conventional one is transmitted, the communication cost can be reduced by reducing the data size.
また、搬送波位相を利用することにより、高精度に計測を行うことができる。さらに、連続する2時刻で搬送波位相を観測すれば受信点速度を求めることができるため、短い観測時間で計測を行うことができる。さらに、基準受信機を必要とせず、ローコストな計測システムを構成することができる。 In addition, measurement can be performed with high accuracy by using the carrier wave phase. Furthermore, since the receiving point velocity can be obtained by observing the carrier phase at two consecutive times, the measurement can be performed in a short observation time. Furthermore, a low-cost measurement system can be configured without requiring a reference receiver.
また、受信機クロックドリフト等の誤差成分を除去した受信点速度を算出することによって、受信点速度の積算により高精度な受信点変位を算出することができる。 In addition, by calculating the reception point velocity from which an error component such as receiver clock drift is removed, it is possible to calculate a highly accurate reception point displacement by integrating the reception point velocities.
また、受信点速度成分の衛星間1重差を用いて受信点速度を算出することにより、受信機内部に起因する共通成分を相殺してから受信点速度を算出するため、高精度に受信点速度を算出することができる。また、処理過程で求める不定値の解の信頼性が向上する。 In addition, by calculating the reception point velocity using the single-point difference between the satellites of the reception point velocity component, the reception point velocity is calculated after canceling the common component caused by the inside of the receiver. The speed can be calculated. In addition, the reliability of the indefinite value solution obtained in the process is improved.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本実施形態では、データ処理部3が受信機外部の機器内に設けられているとして説明を行ったが、データ処理部3が衛星受信部2aや測位部2bと共に受信機内部に設けられていてもよい。
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. . For example, in the present embodiment, the
1・・・アンテナ、2・・・測位処理部、2a・・・衛星受信部、2b・・・測位部、3・・・データ処理部、4a,4b,4c,4d・・・測位用衛星 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna, 2 ... Positioning processing part, 2a ... Satellite receiving part, 2b ... Positioning part, 3 ... Data processing part, 4a, 4b, 4c, 4d ... Satellite for positioning
Claims (9)
搬送波位相のデータを含む前記測位用データに基づいて、搬送波位相の速度成分を算出する第1の速度成分算出部と、
前記搬送波位相のデータに関するデータサイズまたは時間間隔に応じた前記搬送波位相の速度成分の不定値を算出する不定値算出部と、
前記搬送波位相の速度成分に前記不定値を加算することによって、不定性を解消した搬送波位相の速度成分を算出する第2の速度成分算出部と、
前記第2の速度成分算出部が算出した前記搬送波位相の速度成分と方向余弦とに基づいて、受信点の速度を算出する受信点速度算出部と、
を備えたことを特徴とする速度計測装置。 A receiving unit that receives radio waves from a positioning satellite and acquires positioning data based on the radio waves;
A first velocity component calculator that calculates a velocity component of the carrier phase based on the positioning data including the carrier phase data;
An indeterminate value calculating unit that calculates an indeterminate value of the velocity component of the carrier phase according to a data size or a time interval related to the data of the carrier phase;
A second velocity component calculator that calculates the velocity component of the carrier phase that has been resolved by adding the indefinite value to the velocity component of the carrier phase;
A receiving point speed calculating unit that calculates a speed of a receiving point based on the speed component of the carrier phase and the direction cosine calculated by the second speed component calculating unit;
A speed measuring device comprising:
ドップラー周波数のデータを含む前記測位用データに基づいて、ドップラー周波数偏移を算出する第1のドップラー周波数偏移算出部と、
前記ドップラー周波数のデータに関するデータサイズに応じた前記ドップラー周波数偏移の不定値を算出する不定値算出部と、
前記ドップラー周波数偏移に前記不定値を加算することによって、不定性を解消したドップラー周波数偏移を算出する第2のドップラー周波数偏移算出部と、
前記第2のドップラー周波数偏移算出部が算出した前記ドップラー周波数偏移と方向余弦とに基づいて、受信点の速度を算出する受信点速度算出部と、
を備えたことを特徴とする速度計測装置。 A receiving unit that receives radio waves from a positioning satellite and acquires positioning data based on the radio waves;
A first Doppler frequency shift calculation unit that calculates a Doppler frequency shift based on the positioning data including Doppler frequency data;
An indeterminate value calculating unit that calculates an indeterminate value of the Doppler frequency shift according to a data size related to the data of the Doppler frequency;
A second Doppler frequency shift calculator that calculates a Doppler frequency shift that has solved the indeterminacy by adding the indefinite value to the Doppler frequency shift;
A reception point speed calculation unit that calculates a speed of the reception point based on the Doppler frequency shift and the direction cosine calculated by the second Doppler frequency shift calculation unit;
A speed measuring device comprising:
搬送波位相のデータを含む前記測位用データに基づいて、搬送波位相の速度成分を算出する第1の速度成分算出部と、
前記搬送波位相のデータに関するデータサイズまたは時間間隔に応じた前記搬送波位相の速度成分の衛星間1重差の不定値を算出する不定値算出部と、
前記搬送波位相の速度成分の衛星間1重差に前記不定値を加算することによって、不定性を解消した搬送波位相の速度成分の衛星間1重差を算出する第2の速度成分算出部と、
前記第2の速度成分算出部が算出した前記搬送波位相の速度成分の衛星間1重差と方向余弦とに基づいて、受信点の速度を算出する受信点速度算出部と、
を備えたことを特徴とする速度計測装置。 A receiving unit that receives radio waves from a positioning satellite and acquires positioning data based on the radio waves;
A first velocity component calculator that calculates a velocity component of the carrier phase based on the positioning data including the carrier phase data;
An indeterminate value calculating unit that calculates an indeterminate value of a single difference between satellites of a velocity component of the carrier phase according to a data size or a time interval related to the data of the carrier phase;
A second velocity component calculator that calculates the inter-satellite single difference of the velocity component of the carrier phase with the indeterminacy eliminated by adding the indefinite value to the inter-satellite single difference of the velocity component of the carrier phase;
A receiving point speed calculating unit that calculates the speed of the receiving point based on the single-satellite single difference and the direction cosine of the speed component of the carrier phase calculated by the second speed component calculating unit;
A speed measuring device comprising:
ドップラー周波数のデータを含む前記測位用データに基づいて、ドップラー周波数偏移を算出する第1のドップラー周波数偏移算出部と、
前記ドップラー周波数のデータに関するデータサイズに応じた前記ドップラー周波数偏移の衛星間1重差の不定値を算出する不定値算出部と、
前記ドップラー周波数偏移の衛星間1重差に前記不定値を加算することによって、不定性を解消したドップラー周波数偏移の衛星間1重差を算出する第2のドップラー周波数偏移算出部と、
前記第2のドップラー周波数偏移算出部が算出した前記ドップラー周波数偏移の衛星間1重差と方向余弦とに基づいて、受信点の速度を算出する受信点速度算出部と、
を備えたことを特徴とする速度計測装置。 A receiving unit that receives radio waves from a positioning satellite and acquires positioning data based on the radio waves;
A first Doppler frequency shift calculation unit that calculates a Doppler frequency shift based on the positioning data including Doppler frequency data;
An indeterminate value calculating unit that calculates an indeterminate value of a single difference between satellites of the Doppler frequency shift according to a data size related to the data of the Doppler frequency;
A second Doppler frequency shift calculating unit that calculates the inter-satellite single difference of the Doppler frequency shift by eliminating the indeterminacy by adding the indefinite value to the inter-satellite single difference of the Doppler frequency shift;
A reception point speed calculation unit that calculates a speed of a reception point based on a single difference between satellites of the Doppler frequency shift calculated by the second Doppler frequency shift calculation unit and a direction cosine;
A speed measuring device comprising:
前記受信点速度算出部が算出した前記受信点の速度を積算し、受信点の変位を算出する受信点変位算出部と、
を備えたことを特徴とする変位計測装置。 The speed measuring device according to any one of claims 1 to 8,
A receiving point displacement calculating unit that integrates the speeds of the receiving points calculated by the receiving point speed calculating unit and calculates a displacement of the receiving point;
A displacement measuring apparatus comprising:
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