JP5903906B2

JP5903906B2 - 測位衛星信号受信機、測位衛星信号受信機の処理方法、および、プログラム

Info

Publication number: JP5903906B2
Application number: JP2012015717A
Authority: JP
Inventors: 敏弘新谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: JP2013156083A

Description

本発明は、測位衛星信号受信機、測位衛星信号受信機の処理方法、および、プログラムに関する。

一般に、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を用いた測位装置において、受信機の移動速度を算出する際には、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の速度成分と受信機のクロックドリフト量の計４つを未知数とした方程式を解く必要があることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この際に起こりうる問題として、次のような場合がある。つまり、上述の４つの未知数の方程式を解いて、受信機の移動速度を算出すると、前回の算出値（例えば、１秒前の算出値）から今回の算出値が急激に変化しているが、受信機の実際の移動速度は急変しておらず、実際の移動速度と、算出された移動速度とが一致しない場合がある。

この問題の原因としては、クロックドリフトが正しく求められないことにより、移動速度が急変することが挙げられる。つまり、ＧＰＳ衛星から受信機に直接に到来する測位信号である直接波の他に、ＧＰＳ衛星から建物などに反射してから受信機に到来する測位信号であるマルチパス波が存在するため、４つの未知数を有する方程式を、最小二乗法を用いて解いた場合に、クロックドリフトが正しく求められなくなる。その結果、受信機の移動速度も正しく求めることができず、移動速度が急変する場合がある

上述の受信機に用いられるクロックとしては、ＴＣＸＯ（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＣｒｙｓｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を挙げることができる。ＴＣＸＯは、クロックドリフト量が急激に変化するものではないことが知られている。

そこで、受信機の移動速度の急変を防ぎ、正しい移動速度を求める方法として、次の方法が考えられる。つまり、移動速度またはクロックドリフト量に急変が発生した場合には、前回までの移動速度の演算で、測位信号の受信状態が良いと判断されたデータの平均値を用いて、再度、移動速度の算出を行うことにより、移動速度の急変を防ぐとともに正しい移動速度を求める方法が考えられている。なお、上述の平均値としては、移動速度などの急変が発生する前に、予め算出されて記憶部に記憶されたものを例示することができる。

特開２０００−３１２１６３号公報

上述の方法では、マルチパス波を判定する技術として、測位信号と、受信機が生成する測位信号のレプリカ信号と、を比較する際に、受信機側で中心と考えられるＣ／Ａコード位相から一定量進んだＣ／Ａコードと一定量遅れたＣ／Ａコードを作り、それぞれについて受信信号との相関を取り、両者が等しくなるようにして推定コード位相を求める技術が用いられている。

この技術によれば、直接波とマルチパス波との混合波の場合には、混合波からマルチパス波を排除することができる。しかしながら、マルチパス波のみが受信機に受信された場合には、受信した測位信号がマルチパス波であると判別することができないという問題があった。このようにマルチパス波のみが受信された場合には、算出される受信機の移動速度に大きな誤差が発生するという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、衛星からのマルチパス波のみが受信されるような状況が発生しても、移動速度などの誤算出を抑制することができる測位衛星信号受信機、測位衛星信号受信機の処理方法、および、プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の測位衛星信号受信機は、受信した測位衛星の測位衛星信号に基づいて、未知数である複数の方向速度成分およびクロックドリフトを求める速度演算処理を繰り返し行う演算部と、を少なくとも備える測位衛星信号受信機であって、前記演算部は、直近の前記速度演算処理により求められた直近のクロックドリフトと、それまでに行われた前記速度演算処理により求められた複数のクロックドリフトの過去平均値との差分が、所定の閾値を超えるか否かの判定処理を行い、前記差分が前記所定の閾値を超えると判定された場合には、前記それまでに行われた前記速度演算処理により求められた前記複数のクロックドリフトの過去平均値を、前記直近のクロックドリフトとして採用し、速度演算時の未知数を１つ減らすために、前記複数のクロックドリフトの過去平均値を速度演算時の既知の値として用いて、前記複数の方向速度成分を求める速度演算処理により求められた複数の方向速度成分を、前記直近の速度演算処理により求められた複数の方向速度成分として採用することを特徴とする。

本発明の測位衛星信号受信機の処理方法は、受信した測位衛星の測位衛星信号に基づいて、未知数である複数の方向速度成分およびクロックドリフトを求める速度演算処理を繰り返し行う測位衛星信号受信機の処理方法であって、直近の前記速度演算処理により求められた直近のクロックドリフトと、それまでに行われた前記速度演算処理により求められた複数のクロックドリフトの過去平均値との差分が、所定の閾値を超えるか否かの判定処理を行い、前記差分が前記所定の閾値を超えると判定された場合には、前記それまでに行われた前記速度演算処理により求められた前記複数のクロックドリフトの過去平均値を、前記直近のクロックドリフトとして採用し、速度演算時の未知数を１つ減らすために、前記複数のクロックドリフトの過去平均値を速度演算時の既知の値として用いて、前記複数の方向速度成分を求める速度演算処理により求められた複数の方向速度成分を、前記直近の速度演算処理により求められた複数の方向速度成分として採用することを特徴とする。

本発明のプログラムは、受信した測位衛星の測位衛星信号に基づいて複数の方向速度成分およびクロックドリフトを求める測位衛星信号受信機として機能させるプログラムであって、コンピュータに、前記測位衛星信号に基づいて、未知数である複数の方向速度成分およびクロックドリフトを求める速度演算処理を繰り返し行い、直近の前記速度演算処理により求められた直近のクロックドリフトと、それまでに行われた前記速度演算処理により求められた複数のクロックドリフトの過去平均値との差分が、所定の閾値を超えるか否かの判定処理を行い、前記差分が前記所定の閾値を超えると判定された場合には、前記それまでに行われた前記速度演算処理により求められた前記複数のクロックドリフトの過去平均値を、前記直近のクロックドリフトとして採用し、速度演算時の未知数を１つ減らすために、前記複数のクロックドリフトの過去平均値を速度演算時の既知の値として用いて、前記複数の方向速度成分を求める速度演算処理により求められた複数の方向速度成分を、前記直近の速度演算処理により求められた複数の方向速度成分として採用する演算手段として機能させることを特徴とする。

本発明の測位衛星信号受信機は、直近のクロックドリフトの値と過去平均値との差分が所定の閾値を超えた場合には、測位衛星信号受信機がマルチパス波を受信したと判定し、複数のクロックドリフトの過去平均値を、直近のクロックドリフトとして採用するとともに、クロックドリフトを除いた複数の方向速度成分を求める速度演算処理により求められた複数の方向速度成分を、直近の速度演算処理により求められた複数の方向速度成分として採用する。言い換えると、算出されたクロックドリフトの値が急変した場合には、測位衛星信号受信機がマルチパス波を受信したと判定し、複数の方向速度成分およびクロックドリフトを求める演算方法をマルチパス波の影響が少ない演算方法に変更する。このようにすることにより、測位衛星信号受信機がマルチパス波のみを受信した場合であっても、移動速度の誤算出を抑制することができる。

なお、複数の方向速度成分としては、直交座標系におけるＸ軸方向の速度成分（Ｘ方向速度成分）、Ｙ軸方向の速度成分（Ｙ方向速度成分）、および、Ｚ軸方向の速度成分（Ｚ方向速度成分）を例示することができる。

マルチパス波のみが受信された状態では、直近のクロックドリフト値は用いずに、前回までの複数のクロックドリフト値を直近のクロックドリフトとして採用することにより、マルチパス波に起因する複数の方向速度成分およびクロックドリフトの値の誤差を抑制することができる。

演算部は、差分が前記所定の閾値以下であると判定した場合には、前記複数のクロックドリフトの過去平均値と前記直近のクロックドリフトとの平均である直近平均値を、前記差分を求める際に用いる前記過去平均値として記憶し、直近平均値は、直近のクロックドリフトに対する前記過去平均値の重み付けが重い重み付け平均演算の処理で求められることが好ましい。

さらに、重み付け平均演算の処理において用いられる重み付け係数は、前記過去平均値の算出に用いられた前記複数のクロックドリフトの更新回数が大きくなるに従い、前記直近のクロックドリフトに対する前記過去平均値の重み付けが重くなるように変更されることが好ましい。

このように過去平均値の算出に用いられた複数のクロックドリフトの数の大きさに従って、過去平均値に対する重み付けを、直近のクロックドリフトに対する重み付けよりも重く変更することで、さらに、マルチパス波に起因する複数の方向速度成分およびクロックドリフトの値の誤差を抑制することができる。複数のクロックドリフトの数の大きさは、過去平均値の算出回数（言い換えると過去平均値の更新回数）とも言い換えることができる。この場合には、過去平均値の更新回数の多さに従って、過去平均値に対する重み付けが重くなるように重み付け係数が変更される。

本発明の測位衛星信号受信機、測位衛星信号受信機の処理方法、および、プログラムによれば、直近のクロックドリフトの値と過去平均値との差分が所定の閾値を超えた場合に、複数のクロックドリフトの過去平均値を、直近のクロックドリフトとして採用するとともに、クロックドリフトを除いた複数の方向速度成分を求める速度演算処理により求められた複数の方向速度成分を、直近の速度演算処理により求められた複数の方向速度成分として採用することにより、衛星からのマルチパス波のみが受信されるような状況が発生しても、移動速度などの誤算出を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るＧＰＳ受信機の全体構成を説明するブロック図である。図１のＧＰＳ受信機におけるマルチパス波を考慮した測位演算処理を説明するフローチャートである。図２のクロックドリフト平均値を算出する処理を説明するフローチャートである。図１のＧＰＳ受信機および従来のＧＰＳ受信機により算出された速度の変化を説明するグラフである。

この発明の一実施形態に係るＧＰＳ受信機（測位衛星信号受信機）１００について、図１から図４を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るＧＰＳ受信機の全体構成を説明するブロック図である。

本実施形態では、本発明のＧＰＳ受信機１００をＧＰＳ衛星と称される人工衛星（測位衛星）を使用した測位システムの受信機に適用して説明する。本実施形態のＧＰＳ受信機１００は、複数の人工衛星から送信される測位信号を受信して、それぞれのＧＰＳ衛星から送信される測位信号に含まれる情報を復調し、そこから得られた情報を解析することによりＧＰＳ受信機１００の３次元位置を測位（３Ｄ測位）するとともに移動速度（以下「速度」と表記する。）を測定するものである。なお、ＧＰＳ受信機１００は上述のように３Ｄ測位を行うものであってもよいし、２次元測位（２Ｄ測位）するものであってもよく、特に限定するものではない。

ＧＰＳ受信機１００には、アンテナ１０１と、周波数変換部１０２と、クロック発振器１０３と、アナログ−デジタル変換部１０４（以下、「ＡＤ変換部１０４」と表記する。）と、信号検出・追跡・データ復調部１０５と、演算部（演算手段、コンピュータ）１０６と、が主に設けられている。

アンテナ１０１は、ＧＰＳ衛星から送信される電波（測位衛星信号）を受信し、電気信号に変換するものである。周波数変換部１０２は、ＧＰＳのキャリアＬ１＝１，５７５，４２０，０００ＨｚをＩＦ信号（たとえば４，０９２，０００Ｈｚ）に変換するものである。

クロック発振器１０３は水晶振動子を備えたものであり、所定周波数、例えば１６，３６８，０００Ｈｚの信号を生成するものである。また、周波数変換部１０２やＡＤ変換部１０４の基準クロックとして用いられる信号を生成するものである。ＡＤ変換部１０４は、周波数変換部１０２から出力されたＩＦ（ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号の量子化・標本化を行うものである。

信号検出・追跡・データ復調部１０５は、入力された信号を元に、衛星信号の検出（サーチ）を行うとともに、サーチ完了した衛星信号の追跡処理および、データ復調を行うものである。信号検出・追跡・データ復調部１０５は、ＧＰＳ受信機１００に複数設置され、チャネルと呼ばれる場合が多い。

演算部１０６は、どの衛星を受信するか選択し、信号検出・追跡・データ復調部１０５を制御するとともに、信号検出・追跡・データ復調部１０５から出力される衛星のコード位相やキャリア周波数、復調された航法メッセージのビットなどを元に、測位演算を行うものである。測位演算を行う際に、マルチパス波によるクロックドリフトや速度算出結果の急変の有無を判別し、クロックドリフトまたは速度の急変を検出した場合、未知数のクロックドリフト項に前回測位までのクロックドリフトの平均値を代入し、速度演算の未知数を１つ減らし、速度演算を行うものである。

次に、ＧＰＳ受信機１００における動作について、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、演算部１０６において一般的な測位演算が実施され（Ｓ２０１）、測位演算により求められた位置情報に基づいて速度演算が実施される（Ｓ２０２）。Ｓ２０１の測位演算は、予め定められた周期に基づくタイミングで開始される。その後、演算部１０６により、Ｓ２０１での測位演算の結果が３Ｄ測位であるか否かの判定処理が行われる（Ｓ２０３）。

測位演算の結果が３Ｄ測位であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、Ｓ２０２の処理で求められたクロックドリフトを用いて、クロックドリフトの平均値を算出する演算処理が演算部１０６で行われる（Ｓ２０４）。これは、本来クロックドリフトは急変するものではないないためである。

ここで、Ｓ２０４におけるクロックドリフトの平均値を算出する処理の詳細について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、演算部１０６においてクロックドリフト非アップデート時間の算出処理が行われる（Ｓ３０１）。クロックドリフト非アップデート時間とは、前回のクロックアップデート処理を実行してから、現在に至るまでの時間のことである。

求められたクロックドリフト非アップデート時間は、クロックドリフト平均値の算出処理に用いられる。次に、直近の算出したクロックドリフト（以下、「直近のクロックドリフト」を表記する。）の値と、前回までのクロックドリフトの値の平均値（過去平均値）との差分を求め、この差分が閾値以下か否かの判定処理が演算部１０６で行われる（Ｓ３０２）。ここで、閾値としては、１．０＋０．０２×クロック非アップデート時間［Ｈｚ］を例示することができる。なお、当該閾値の値は、クロック発振器１０３に設けられた水晶振動子の振動周波数などの影響を考慮して設定される。

Ｓ３０２の判定処理において、差分が所定の閾値以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、クロックドリフト平均値の更新回数（累積値）が第１閾値（例えば５回）以下であるか否かの判定処理が演算部１０６で行われる（Ｓ３０３）。Ｓ３０３の判定処理において、更新回数が第１閾値以下と判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部１０６によりクロックドリフト平均値の算出処理が行われる（Ｓ３０４）。具体的には、以下に示す式（１）に基づいてクロックドリフト平均値の更新処理が行われる。

ここで、ＣＤ_aveはクロックドリフト平均値であり、Ｎ_CDはクロックドリフト平均値更新回数であり、ＣＤは直近のクロックドリフト（今回クロックドリフト）の値である。

その後、演算部１０６において、クロックドリフト平均値の最終変更時刻の更新処理が行われ（Ｓ３０５）、クロックドリフト平均値の更新回数の変更処理が行われる（Ｓ３０６）。更新回数が変更されると、クロックドリフトの平均値を算出する処理は終了し、図２のフローチャートに示す処理に戻る。

その一方でＳ３０３の判定処理において、更新回数が第１閾値を超えると判定された場合（ＮＯの場合）には、クロックドリフト平均値の更新回数（累積値）が第２閾値（例えば１０回）以下であるか否かの判定処理が演算部１０６で行われる（Ｓ３０７）。Ｓ３０７の判定処理において、更新回数が第２閾値以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部１０６により、クロックドリフト平均値の更新重み付け係数（以下、「更新重み付け係数」と表記する。）を算出する演算処理が行われる（Ｓ３０８）。具体的には、以下の式（２）に基づいて更新重み付け係数の算出処理が行われる。

ここで、速度ＴＤＯＰとは、測位演算時に算出するＴＤＯＰと同様の方法で速度演算の際に算出するＴＤＯＰである。

その後、クロックドリフト平均値の更新処理が行われる（Ｓ３０９）。具体的には、以下の式（３）に基づいて更新処理が行われる。

さらに、演算部１０６において、クロックドリフト平均値の最終更新時刻の更新処理が行われ（Ｓ３１０）、クロックドリフト平均値の更新回数を更新する処理が行われる（Ｓ３１１）。更新回数が変更されると、クロックドリフトの平均値を算出する処理は終了し、図２のフローチャートに示す処理に戻る。

その一方でＳ３０７の判定処理において、更新回数が第２閾値を超えると判定された場合（ＮＯの場合）には、今回求められたクロックドリフトの値と、クロックドリフト平均値との差分が第３閾値（例えば１．０［Ｈｚ］）以下であるか否かの判定処理が演算部１０６で行われる（Ｓ３１２）。なお、上述の第１閾値、第２閾値および第３閾値の値は、クロック発振器１０３に設けられた水晶振動子の振動周波数などの影響を考慮して設定される。

Ｓ３１２の判定処理において、上述の差分が第３閾値以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部１０６により、クロックドリフト平均値の更新重み付け係数（以下、「更新重み付け係数」と表記する。）を算出する演算処理が行われる（Ｓ３１３）。具体的には、以下の式（４）に基づいて更新重み付け係数の算出処理が行われる。

本実施形態では、重み付け定数が９に設定されている例に適用して説明する。

その後、演算部１０６により、上述の式（３）を用いたクロックドリフト平均値の更新処理が行われ（Ｓ３１４）、クロックドリフト平均値の最終更新時刻の更新処理が行われる（Ｓ３１５）。最終更新時刻が更新されると、クロックドリフトの平均値を算出する処理は終了し、図２のフローチャートに示す処理に戻る。また、Ｓ３１２の判定処理において、上述の差分が第３閾値を超えると判定された場合（ＮＯの場合）にも、クロックドリフトの平均値を算出する処理は終了し、図２のフローチャートに示す処理に戻る。

上述のように、Ｓ３０２の判定処理において差分の値が閾値以下と判定された場合に、Ｓ３０３、Ｓ３０７、または、Ｓ３１２の判定処理の結果に基づいて、クロックドリフト平均値更新回数（累積値）に応じたクロックドリフト平均値の更新方法を採用してクロックドリフト平均値を算出することにより、直近のクロックドリフト（言い換えると、最新のクロックドリフト算出値）の採用比率を大きくすることができる。つまり、クロックドリフト平均値更新回数が少ない場合は、前回測位までのクロックドリフト平均値の信頼性が低いと推定されるため、直近のクロックドリフトの採用比率を大きくすることにより、クロックドリフト平均値の信頼性を高めることができる。

また、クロックドリフト平均値更新回数が大きいと判定された場合であって（Ｓ３０３：ＮＯ，Ｓ３０７：ＮＯ）、直近のクロックドリフト算出値と前回までのクロックドリフト平均値の差分が第３閾値（例えば１．０［Ｈｚ］）以下と判定された場合（Ｓ３１２：ＹＥＳ）に、演算部１０６において、クロックドリフト平均値の算出処理を行うことにより（Ｓ３１３，Ｓ３１４）、マルチパス波の影響を受けながらクロックドリフト算出値が徐々にずれていった際に、誤ったクロックドリフトの値をクロックドリフト平均値の算出に使用することが防止される。

クロックドリフトの平均値を算出する処理が終了すると、図２のフローチャートに戻り、演算部１０６において、クロックドリフト非アップデート時間を算出して更新する処理が行われる（Ｓ２０５）。算出されたクロックドリフト非アップデート時間に対して、閾値（例えば、１０ｓ）以下の長さか否かの判定処理が演算部１０６で行われる（Ｓ２０６）。クロックドリフト非アップデート時間の長さが、閾値以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、続いて、直近の演算により求められたクロックドリフトの値が異常か、または、演算により求められた速度が異常かの判定処理が演算部１０６で行われる（Ｓ２０７）。

具体的には、直近のクロックドリフトの値と前回までのクロックドリフト平均値との差分がクロックドリフトの閾値（所定の閾値）を超えるか、または、直近の速度の値と前回の速度との差分が速度の閾値を超えるか、の判定処理が行われる。ここで、直近の速度の値は、直近の演算により求められた速度の値であり、前回の速度は、前回の演算により求められた速度の値である。

なお、上述のクロックドリフトの閾値や、速度の閾値は、ＧＰＳ受信機１００が用いられる用途に応じて適宜定められる値である。例えば、速度変動が大きな使用態様が想定される場合（具体的にはレース車両や自家用車などに用いられる場合）には、これら閾値の値を大きく設定し、速度変動が小さな使用態様が想定される場合（具体的には農耕用車両や歩行者などに用いられる場合）には、これら閾値の値を小さく設定することができる。

Ｓ２０７の判定処理でクロックドリフトまたは速度が異常であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部１０６は、速度演算で求める４つの未知数（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向速度成分と、クロックドリフトの値）のうちのクロックドリフトの値に、クロックドリフト平均値を代入して速度演算を行う処理を実行する（Ｓ２０８）。
ここで、一般的な観測ドップラー周波数は下記式（５）で表される。

Ｓ２０８の速度演算の処理では、上述の式（５）が用いられる。具体的には、式（５）のクロックドリフトの項（左辺の第４項）にクロックドリフト平均値を代入し、速度演算時の未知数を１つ減らした状態で速度演算の処理が行われる。
例えば、測位衛星の数が５つの場合には、以下のように定義したものを式（６）とする。

式（６）のクロックドリフトの項にクロックドリフト平均値を代入すると、式（６）は以下の式（７）で表される。式（７）において、未知数は速度に関する３つになる。

ここで、ｄ′_jは、式（８）に示すように、ｄにクロックドリフト平均値を減算したものである。
上述の式（７）を用いて、式（５）を表すと、以下に示す式（９）となる。

したがって、速度は以下に示す式（１０）を用いることで算出することができる。

Ｓ２０７の判定処理において、速度異常の有無を判定する条件として、閾値を超える速度急変の有無に基づいて判定する例を挙げることができる。このとき、速度の誤差は車速の速さに応じて大きくなるため、上述の閾値を車速に応じて大きくなるように変更してもよい。

また、本実施形態では上述の式（１）から式（１０）に示す式や閾値などに基づくＧＰＳ受信機１００における動作について説明したが、ＧＰＳ受信機１００の用途や特性の狙いに応じて、用いる式や閾値などを変更してもよく、特に限定するものではない。

次に、本実施形態のＧＰＳ受信機１００における動作結果について説明する。図４は、本実施形態のＧＰＳ受信機１００、および、従来のＧＰＳ受信機により求められた速度の時間変化を表すグラフであり、ＧＰＳ受信機を搭載した車両を市街地で走行させた際に求められた速度の時間変化を表すものである。

図４に示すように、従来のＧＰＳ受信機により求められた速度は、丸で囲むＡ，Ｂ，Ｃの時点において、速度が急変していることが分かる。その他の時点では、本実施形態のＧＰＳ受信機１００により求められた速度と、従来のＧＰＳ受信機により求められた速度とは、ほぼ一致している。

上記の構成のＧＰＳ受信機１００によれば、Ｓ２０２にて算出されたクロックドリフトの値が急変した場合には、ＧＰＳ受信機１００がマルチパス波を受信したと判定し、Ｘ方向速度成分、Ｙ方向速度成分、Ｚ方向速度成分およびクロックドリフトを求める演算方法をマルチパス波の影響が少ない演算方法に変更するため、ＧＰＳ受信機１００がマルチパス波のみを受信した場合であっても、移動速度の誤算出を抑制することができる。

つまり、直近のクロックドリフトの値とクロックドリフト平均値との差分が所定の閾値を超えた場合には、ＧＰＳ受信機１００がマルチパス波を受信したと判定し、クロックドリフト平均値が、直近のクロックドリフトとして採用されるとともに、クロックドリフトを除いたＸ方向速度成分、Ｙ方向速度成分、および、Ｚ方向速度成分を求める速度演算処理により求められたＸ方向速度成分、Ｙ方向速度成分、および、Ｚ方向速度成分が、直近の速度演算処理により求められたＸ方向速度成分、Ｙ方向速度成分、および、Ｚ方向速度成分として採用される。その結果、マルチパス波のみの受信に起因する移動速度の誤算出を抑制することができる。

また、本実施形態のＧＰＳ受信機１００を、ハイブリッド航法を用いるカーナビゲーションシステムに用いることにより、従来のＧＰＳ受信機を用いる場合と比較して、良好な車両軌跡を得ることができる。

ハイブリッド航法では、ＧＰＳ受信機１００による測位結果と、車載センサの出力に基づく推定位置とを組み合わせて車両軌跡を算出しており、かつ、ＧＰＳ受信機１００による測位結果を用いて車載センサの出力補正が行われている。つまり、ＧＰＳ受信機１００による測位結果の異常、例えば、求められた速度の異常の発生を抑制することにより、測位結果を用いて補正されるセンサ、例えば車速センサや、ジャイロセンサ等の補正精度の悪化を抑制することができる。その結果として、ＧＰＳ受信機１００による測位結果の精度、および、車載センサの出力に基づく推定位置の精度の悪化を抑制して、良好な車両軌跡を得ることができる。

逆に、従来のＧＰＳ受信機を用いた場合では、測位結果に異常が発生すると、測位結果を用いて補正されるセンサ補正精度が悪化する。特に、ＧＰＳ衛星の測位信号を受信していない時に、センサの出力のみで車両軌跡を算出すると、車両軌跡の精度が低下しやすくなってしまう。

ＧＰＳ衛星から送信される電波を直接受信している状態で求められた複数のクロックドリフトから算出されたクロックドリフト平均値（過去平均値）に対する重み付けを、マルチパス波のみが受信された状態で求められた直近のクロックドリフトに対する重み付けよりも重くすることにより、マルチパス波に起因するＸ方向速度成分、Ｙ方向速度成分、Ｚ方向速度成分およびクロックドリフトの値の誤差を抑制することができる。

また、クロックドリフト平均値（過去平均値）の更新回数の多さに従って、クロックドリフト平均値（過去平均値）に対する重み付けを直近のクロックドリフトに対する重み付けよりも重く変更することで、さらに、マルチパス波に起因するＸ方向速度成分、Ｙ方向速度成分、Ｚ方向速度成分およびクロックドリフトの値の誤差を抑制することができる。

なお、本実施形態では、クロックドリフトを利用して、算出される速度の精度悪化の抑制を行ったが、クロックバイアスを利用して、算出される測位位置の精度悪化の抑制を同様に行ってもよく、特に限定するものではない。

さらに、本実施形態のように本願の発明をＧＰＳに適用してもよいし、ＧＰＳに限らず、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ等のＧＮＳＳシステムに応用してもよく、特に限定するものではない。また、前回までの複数のクロックドリフト及び直近のクロックドリフトの平均値を直近平均値として、直近平均値を直近のクロックドリフトとして用いても良い。

１００…ＧＰＳ受信機（測位衛星信号受信機）、１０６…演算部（演算手段、コンピュータ）

Claims

受信した測位衛星の測位衛星信号に基づいて、未知数である複数の方向速度成分およびクロックドリフトを求める速度演算処理を繰り返し行う演算部を少なくとも備える測位衛星信号受信機であって、
前記演算部は、直近の前記速度演算処理により求められた直近のクロックドリフトと、それまでに行われた前記速度演算処理により求められた複数のクロックドリフトの過去平均値との差分が、所定の閾値を超えるか否かの判定処理を行い、
前記差分が前記所定の閾値を超えると判定された場合には、
前記それまでに行われた前記速度演算処理により求められた前記複数のクロックドリフトの過去平均値を、前記直近のクロックドリフトとして採用し、
速度演算時の未知数を１つ減らすために、前記複数のクロックドリフトの過去平均値を速度演算時の既知の値として用いて、前記複数の方向速度成分を求める速度演算処理により求められた複数の方向速度成分を、前記直近の速度演算処理により求められた複数の方向速度成分として採用することを特徴とする測位衛星信号受信機。
前記演算部は、前記差分が前記所定の閾値以下であると判定した場合には、
前記複数のクロックドリフトの過去平均値と前記直近のクロックドリフトとの平均である直近平均値を、前記差分を求める際に用いる前記過去平均値として記憶し、
前記直近平均値は、前記直近のクロックドリフトに対する前記過去平均値の重み付けが重い重み付け平均演算の処理で求められることを特徴とする請求項１記載の測位衛星信号受信機。
前記重み付け平均演算の処理において用いられる重み付け係数は、前記過去平均値の算出に用いられた前記複数のクロックドリフトの更新回数が大きくなるに従い、前記直近のクロックドリフトに対する前記過去平均値の重み付けが重くなるように変更されることを特徴とする請求項２記載の測位衛星信号受信機。
受信した測位衛星の測位衛星信号に基づいて、未知数である複数の方向速度成分およびクロックドリフトを求める速度演算処理を繰り返し行う測位衛星信号受信機の処理方法であって、
直近の前記速度演算処理により求められた直近のクロックドリフトと、それまでに行われた前記速度演算処理により求められた複数のクロックドリフトの過去平均値との差分が、所定の閾値を超えるか否かの判定処理を行い、
前記差分が前記所定の閾値を超えると判定された場合には、
前記それまでに行われた前記速度演算処理により求められた前記複数のクロックドリフトの過去平均値を、前記直近のクロックドリフトとして採用し、
速度演算時の未知数を１つ減らすために、前記複数のクロックドリフトの過去平均値を速度演算時の既知の値として用いて、前記複数の方向速度成分を求める速度演算処理により求められた複数の方向速度成分を、前記直近の速度演算処理により求められた複数の方向速度成分として採用することを特徴とする測位衛星信号受信機の処理方法。
受信した測位衛星の測位衛星信号に基づいて複数の方向速度成分およびクロックドリフトを求める測位衛星信号受信機として機能させるプログラムであって、
コンピュータに、
前記測位衛星信号に基づいて、未知数である複数の方向速度成分およびクロックドリフトを求める速度演算処理を繰り返し行い、
直近の前記速度演算処理により求められた直近のクロックドリフトと、それまでに行われた前記速度演算処理により求められた複数のクロックドリフトの過去平均値との差分が、所定の閾値を超えるか否かの判定処理を行い、
前記差分が前記所定の閾値を超えると判定された場合には、
前記それまでに行われた前記速度演算処理により求められた前記複数のクロックドリフトの過去平均値を、前記直近のクロックドリフトとして採用し、
速度演算時の未知数を１つ減らすために、前記複数のクロックドリフトの過去平均値を速度演算時の既知の値として用いて、前記複数の方向速度成分を求める速度演算処理により求められた複数の方向速度成分を、前記直近の速度演算処理により求められた複数の方向速度成分として採用する演算手段として機能させるプログラム。