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JPH0664135B2 - Gps測位演算装置 - Google Patents

Gps測位演算装置

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Publication number
JPH0664135B2
JPH0664135B2 JP11352586A JP11352586A JPH0664135B2 JP H0664135 B2 JPH0664135 B2 JP H0664135B2 JP 11352586 A JP11352586 A JP 11352586A JP 11352586 A JP11352586 A JP 11352586A JP H0664135 B2 JPH0664135 B2 JP H0664135B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
satellite
pseudo distance
positioning calculation
calculated
calculation
Prior art date
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Application number
JP11352586A
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English (en)
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JPS62272172A (ja
Inventor
浩司 黒田
伸夫 栗原
伸一 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11352586A priority Critical patent/JPH0664135B2/ja
Publication of JPS62272172A publication Critical patent/JPS62272172A/ja
Publication of JPH0664135B2 publication Critical patent/JPH0664135B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、GPS(Global Positioning System)電波衛星を
利用した位置算定装置に係り、特に自動車などの車載用
に好適なGPS測位演算装置に関する。
[従来の技術] 近年、自動車などで運行中での位置を順次、連続的に表
示させ、必要とする正しい走行路を常に容易に知ること
ができるようにした、いわゆるナービゲーシヨンシステ
ムの装備が提案されるようになってきている。
ところで、このようなシステムでは、自動車などユーザ
の絶対位置を知る必要があるが、この絶対位置を求める
方法の一つに、GPS方式によるものがある。
このGPS方式は、米国国防総省が中心となって開発中の
システムで、専用の電波衛星を用い、2次元、又は3次
元での測位を可能にしたもので、第5図に示すように、
自動車などのユーザ5は複数の、例えば4個の衛星1〜
4からの電波を受信し、それぞれの衛星1〜4から送ら
れてくるデータによって、それぞれの衛星1〜4の位置
(Ui,Vi,Wi)を求める。また、これと同時に、各衛星か
ら送られてくるエポック信号を利用し、このエポック信
号の到達時間差tiを計測して、それぞれの衛星からの疑
似距離ρiを求める。そして、これら位置(Ui,Vi,Wi)
と疑似距離ρiに基づいて測位演算を行ない、ユーザ5
の地球の中心Oに対する位置座標X,Y,Zを求めるのであ
る。ここで、(i=1〜4)である。なお、この種のも
のとして関連するものには、特開昭58−158570号、特開
昭60−15573号、特開昭61−770号の各公報を挙げること
ができる。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、上記のようなシステムでは、自動車などに登
載した場合には、例えば、市街地走行時などでビル等の
障害物の影響による受信信号のS/N低下を生じ易く、
このため、エポック信号に乱れが現われ、上記した到達
時間tiにゆらぎが発生する。そして、このようなときに
算出した疑似距離ρiに基づいて測位演算を行なうと、
大きな測位誤差を生じる虞れがあるという問題点があ
る。
本発明は、上記従来例の問題点に充分に対処し、常に正
確な測位算出が行なえるようにしたGPS方式による測位
演算装置の提供を目的とする。
[問題点を解決するための手段] 上記問題点は、本発明によれば、疑似距離算出に必要な
複数の衛星のそれぞれからのエポック信号の到達時間の
差を求め、この差の変化率を調べ、それが所定値を超え
たときには、通常の疑似距離演算を中止するようにして
解決される。
[作用] エポック信号の到達時間の差の変化率が大となったとい
うことは、S/Nが低下して測位誤差が大きくなる虞れ
を生じたことを意味する。そこで、このときのデータを
捨て、測位演算には使用しないようにすることにより、
測位誤差の発生を抑えることができる。
[実施例] 以下、本発明によるGPS測位演算装置について、図示の
実施例により詳細に説明する。
まず、第2図は本発明の一実施例が適用されたGPS受信
装置の一例を示したもので、アンテナ10によって受信さ
れた衛星1〜4からの、スペクトラム拡散されたGPS衛
星信号は、高周波アンプ11で周波数変換された後、増幅
され、チャネル1ないしチャネル4の4組の同期復調回
路12〜15に入力される。
各同期復調回路12ないし15では、PN符号発生回路16で発
生したPN符号をPN符号同期回路17に入力し、BPSK復調回
路18の出力を帰還信号として用い、このPN符号同期回路
17から発生されるPN符号の位相を制御し、同期を取った
あと、このPN符号を変調器20に入力し、電圧制御発振器
(VCO)19の出力を変調する。
そして、この変調器20の出力をさらに別の変調器21に入
力し、高周波アンプ11から入力されている衛星からの信
号を復調してスペクトラム逆拡散を行なう。
こうしてスペクトラム逆拡散された信号は帯域通過フィ
ルタ22を通り、BPSK復調回路18に供給され、ここでディ
ジタルデータとして再生されてマイクロコンピュータ24
に供給される。
一方、これと並行して、疑似距離計測回路23では、衛星
からの信号の伝播遅延時間から疑似距離が計測され、そ
の結果がマイクロコンピュータ24に供給される。
そこで、このマイクロコンピュータ24は、BPSK復調回路
18からの衛星信号と、疑似距離計測回路23からの疑似距
離データ、それにキーボード25から入力される初期値デ
ータとに基づいて測位演算を行ない、その結果を表示部
26に表示させ、ユーザが自己位置を知ることができるよ
うにする。
次に、このときの測位演算の原理について説明する。
第3図において、4個の衛星1〜4(第5図)からのエ
ポック信号は、例えば1mS毎に周期的に発信されている
が、このエポック信号は各衛星間で相互に同期が取られ
ている。従って、各衛星がエポック信号を発信した時刻
tからユーザ5がその信号を受信した時刻trまでに経過
した時間tdが、その衛星とユーザとの間の距離を表わ
す。
そこで、この実施例におけるマイクロコンピュータ24は
測位演算処理に際して第1図に示す処理を行ない、疑似
距離の算定に使用すべきデータtiの取込を行なうように
なっている。
この第1図に示す処理は、各衛星1〜4からのエポック
信号により、その到達時刻trがそれぞれ算出される毎
に、或いは所定のタイミングで繰り返し実行されるもの
で、この処理が実行されると、まず、ステップ(以下、
このステップをSで表わす)1で、各エポック信号が到
達した時刻trから、ユーザ時計(これは、GPS受信装置
の中に予め設けてある計時装置のこと)によって定まる
任意の時刻tuまでの時間差ti(t〜t)を計測し、
それらを入力する。
続くS2では、これら時間差ti(t〜t)のうちの一
つ、例えば、時間差tと残りの時間差t,t,t
の差時間tn(t12,t13,t14)を計算する。即ち、次
の計算を行なう。
12=t−t13=t−t14=t−t 次に、S3で、これら差時間t12,t13,t14の変化率Δti
(Δt12,Δt13,Δt14)を計算する。即ち、次の計
算をする。
Δt=dt12/dt Δt=dt13/dt Δt=dt14/dt ところで、各衛星は、第5図から明らかなように、一定
の軌道上を周回移動しているのであるから、例えば、エ
ポック信号のS/Nの低下などによる影響がない限り
は、時間差tiの差時間の変化率Δtiは、所定の範囲内に
収っている筈である。
そこで、続くS4では、この変化率Δtiを予め設定してあ
る所定の範囲を表わす数値εと比較し、この変化率Δti
が数値ε以下にあるか否かを調べ、結果がNOのときに
は、このあと、そのまま処理を終了させ、結果がYESと
なった場合だけ、S5で時間差データtiの取込を行ない、
測位演算処理に必要な疑似距離ρi(ρ−ρ)の更
新を可能にする。
第3図から明らかなように、衛星によるエポック信号の
発射周期は、例えば1mSとかなり短かく、従って、これ
による疑似距離の算出周期もかなり短かく、実用上、必
要とする測位演算周期に比して充分に余裕がある。
このため、上記実施例のように、疑似距離の算出が、エ
ポック信号の発射毎に行なわれなくなる可能性を生じる
構成であっても、最新の疑似距離データρiを用いて測
位演算を行なうだけで充分な精度を得ることができ、全
くなにも問題を生じる虞れはない。
従って、この実施例によれば、エポック信号のS/N低
下により、算出されてくる疑似距離に誤差を多く含む可
能性を生じたときには、その疑似距離データは捨られて
測位演算には使用されなくなり、常に正確な測位結果を
得ことができる。
次に、本発明の他の一実施例について説明する。
上記したように、時間差tiの算出周期は測位演算の周期
に比して充分に短かく、データの算出個数には充分な余
裕がある。
そこで、時間差tiの変化率Δtiが所定の範囲を表わす数
値ε以内にない場合、上記実施例のように時間差tiのデ
ータを単に捨てるのではなくて、順次、正常時での時間
差tiのデータを記憶しておき、それを用いて外挿計算に
より時間差tiを表わすデータを作成し、それを用いて測
位演算を行なうようにしてもよい。
第4図は、このような見地にたって構成した本発明の一
実施例における処理を示したもので、この実施例が第1
図の実施例と異なる点は、処理ステップS6,S7が付加さ
れている点だけであり、まず、S6では、S1で入力したデ
ータtiの代りに、このときの処理の直前で記録されてい
た、正常なデータtiから外挿計算を行ない、続くS7で、
新らたな別のデータtiを作成するようにするのである。
このS6での外挿計算には、種々の方法が考えられるが、
ここでは、その一例として直線補間によるものについて
説明する。
まず、正常時でのデータΔtiのうちで最新のデータΔti
と、そのときのデータtiの差データt12,t13,t14を算出
した時刻を、時刻Toとして記憶しておく。そして、今
回、S1でデータtiを入力した時刻をTuとし、以下の式に
より時刻Tuにおける新たな別のデータtiを算出し、S1で
入力したデータtiの代りに使用するのである。
=0 t=Δt(T−T) t=Δt(T−T) t=Δt(T−T) この第4図の実施例によれば、ユーザの移動速度がかな
り大となっても、充分な精度を維持することができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、衛星からの受信
信号のS/Nが低下して、疑似距離の算出に大きな誤算
を生じる虞れがあるときでのデータは捨てられて、測位
演算には使用されないようになるため、従来技術の問題
点に充分に対処でき、常に高精度の測位演算結果を容易
に得ることができ、自動車など移動体の位置を正確に検
出してナービゲーシヨンシステムを有効に作動させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるGPS測位演算装置の一実施例にお
ける処理動作を示すフローチャート、第2図は同じく一
実施例が適用されたGPS受信回路の一例を示すプロック
図、第3図は動作説明用のタイムチャート、第4図は同
じく他の一実施例における処理動作を示すフローチャー
ト、第5図はGPSシステムによる測位演算の説明図であ
る。 S1〜S7……処理ステップ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のGPS電波衛星から送られてくるそれ
    ぞれの衛星ごとの多種類の衛星軌道に関するデータと、
    それぞれの衛星から送られてくるエポック信号に基づい
    て算出される各衛星とユーザとの疑似距離データとによ
    り、地球の中心からのユーザの位置座標を算定する方式
    の測位演算装置において、上記各衛星からのそれぞれの
    信号の到達時間の差の変化率を算定する演算手段と、こ
    うして算出した変化率が所定の範囲内にあるか否かを判
    断する判定手段とを設け、この判定手段による判定結果
    が肯定となったときに算出された疑似距離データに基づ
    いて測位演算を行なうように構成したことを特徴とする
    GPS測位演算装置。
  2. 【請求項2】複数のGPS電波衛星から送られてくるそれ
    ぞれの衛星ごとの多種類の衛星軌道に関するデータと、
    それぞれの衛星から送られてくるエポック信号に基づい
    て算出される各衛星とユーザとの疑似距離データとによ
    り、地球の中心からのユーザの位置座標を算定する方式
    の測位演算装置において、上記各衛星からのそれぞれの
    信号の到達時間の差の変化率を算定する演算手段と、こ
    うして算出した変化率が所定の範囲内にあるか否かを判
    断する判定手段と、この判定手段による判定結果が否定
    となったときの直前で肯定になったときに算出されてい
    た疑似距離データから上記変化率の外挿計算により新た
    に別の疑似距離データを演算する疑似距離データ計算手
    段とを設け、上記判定手段による判定結果が肯定となっ
    たときには、いま算出された疑似距離データに基づいて
    測位演算を行ない、上記判定手段による判定結果が否定
    となったときには、上記疑似距離データ計算手段によっ
    て演算された別の疑似距離データに基づいて測位演算を
    行なうように構成したことを特徴とするGPS測位演算装
    置。
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JP2008145183A (ja) * 2006-12-07 2008-06-26 Mitsubishi Electric Corp 計測装置及びマルチパス判定方法及び計測方法
JP5244490B2 (ja) * 2008-07-28 2013-07-24 独立行政法人交通安全環境研究所 Gps位置特定装置及びそのための方法
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