JPH06265624A - Position measuring apparatus - Google Patents
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- JPH06265624A JPH06265624A JP5198993A JP5198993A JPH06265624A JP H06265624 A JPH06265624 A JP H06265624A JP 5198993 A JP5198993 A JP 5198993A JP 5198993 A JP5198993 A JP 5198993A JP H06265624 A JPH06265624 A JP H06265624A
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- user
- satellite
- satellites
- satellite navigation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 例えばGPS単独、GLONASS単独では
受信可能衛星数が測位に必要な衛星数に達していないよ
うな状況下においても、好適に測位を実行可能にする。
【構成】 それぞれ異る衛星航法システムを構成する衛
星から電波を受信する受信部として第1受信部12及び
第2受信部14を設ける。タイミング発生部16により
第1及び第2受信部12及び14を同期化させ、同一受
信時刻における補正値及び擬似距離を求める。求められ
た衛星位置及び擬似距離は演算部18に入力され、演算
部18により測位演算が実行される。測位演算により求
められたユーザーの現在位置は出力部20により出力さ
れる。
(57) [Summary] [Objective] For example, positioning can be suitably performed even in a situation where the number of receivable satellites does not reach the number of satellites required for positioning by GPS alone or GLONASS alone. [Configuration] A first receiving unit 12 and a second receiving unit 14 are provided as receiving units that receive radio waves from satellites that respectively configure different satellite navigation systems. The timing generator 16 synchronizes the first and second receivers 12 and 14 to obtain a correction value and a pseudo distance at the same reception time. The calculated satellite position and pseudo distance are input to the calculation unit 18, and the calculation unit 18 executes positioning calculation. The current position of the user obtained by the positioning calculation is output by the output unit 20.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、複数の衛星航法システ
ムから電波を受信して使用者の現在位置を計測する位置
計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position measuring device which receives radio waves from a plurality of satellite navigation systems and measures the current position of a user.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、各種の衛星航法システムが運
用・試行されている。これらの衛星航法システムのう
ち、USA(アメリカ合衆国)におけるGPSやCIS
(旧ソビエト連邦)におけるGLONASSは、共に、
地球周回軌道上に存在する人工衛星から電波を受信して
使用者、例えば自動車や船舶等の移動体の現在位置を計
測するシステムである。2. Description of the Related Art Conventionally, various satellite navigation systems have been operated and tried. Among these satellite navigation systems, GPS and CIS in USA (United States)
GLONASS in (former Soviet Union) together,
It is a system that receives radio waves from an artificial satellite existing in an orbit around the earth and measures the current position of a user, for example, a moving body such as an automobile or a ship.
【0003】図3には、GPS及びGLONASSにお
ける使用者(ユーザー)の位置計測(測位)原理が示さ
れている。FIG. 3 shows the principle of positioning (positioning) of a user in GPS and GLONASS.
【0004】GPSやGLONASSにおいては、地球
周回軌道上に所定個数(目標:24個)の衛星が打ち上
げられている。GPSの各衛星はそれぞれ固有の擬似雑
音(PN)コードにより位相変調された電波をユーザー
に向け送信する。一方、GLONASSの各衛星は共通
のPNコードにより位相変調され、かつ各衛星固有の搬
送波周波数を有する電波をユーザーに向け送信する。ユ
ーザーは、この電波を受信する。各衛星から送信される
電波は、当該衛星に係る軌道情報を例えばエフェメリス
データ等として含んでいる。ユーザーは、各衛星から送
信されるデータを復調し、各衛星の位置、すなわち衛星
位置を求める。ユーザーは、一方で、PNコードを捕捉
(位相同期)することにより、各衛星からの電波の伝搬
時間、ひいては送信に係る衛星と自己の距離を求める。
この距離は、ユーザーに搭載されるクロックの誤差、す
なわち時計誤差や、衛星航法システムのシステム時刻に
対する各衛星の時計誤差や、電波の伝搬遅延等に係る誤
差を含んでいる。ユーザーにおいては、衛星航法システ
ムのシステム時刻に対する各衛星の時計誤差及び電波の
伝搬遅延等に係る誤差が衛星から送信される補正データ
に基づき補正される。このようにして求められユーザー
の時計誤差のみを含む誤差を、擬似距離と呼ぶ。In GPS and GLONASS, a predetermined number (target: 24) of satellites have been launched into orbit around the earth. Each GPS satellite transmits a radio wave phase-modulated by a unique pseudo noise (PN) code to a user. On the other hand, each GLONASS satellite transmits a radio wave, which is phase-modulated by a common PN code and has a carrier frequency unique to each satellite, to the user. The user receives this radio wave. The radio wave transmitted from each satellite includes orbit information related to the satellite as ephemeris data, for example. The user demodulates the data transmitted from each satellite and obtains the position of each satellite, that is, the satellite position. On the other hand, the user obtains the propagation time of radio waves from each satellite, and thus the distance between the satellite and the satellite involved in transmission, by capturing (phase-synchronizing) the PN code.
This distance includes an error of the clock mounted on the user, that is, a clock error, a clock error of each satellite with respect to the system time of the satellite navigation system, and an error related to propagation delay of radio waves. The user corrects the clock error of each satellite with respect to the system time of the satellite navigation system and the error related to the propagation delay of radio waves based on the correction data transmitted from the satellite. The error obtained in this way and including only the clock error of the user is called a pseudo distance.
【0005】このようにして求められる衛星位置及び擬
似距離とユーザーの現在位置の関係は、公知の方程式に
より表現することができる。この図に示されるように、
地球中心を原点OとするX,Y,Z三次元座標系におい
てユーザーの位置を位置ベクトルとして表すこととする
ならば、衛星とユーザーの距離は、各衛星の位置ベクト
ルからユーザーの位置ベクトルを減じて得られるベクト
ルの絶対値で表される。ユーザー側において時計誤差が
生じていないならば、このような関係を表す方程式を3
個連立させ、これを解くことにより、ユーザーの現在位
置を決定することができる。しかし、実際には、上述の
処理によって得られる擬似距離はユーザーの時計誤差を
含んでいるため、このユーザーの時計誤差を未知数とし
て扱い連立方程式を解かねばならない。この結果、連立
させるべき方程式の個数は4個となる。言い換えれば、
少なくとも4個の衛星(SV1 〜SV4 )について、衛
星位置及び擬似距離を求めなければ、ユーザーの現在位
置を三次元的に決定することができない。The relationship between the satellite position and the pseudo range thus obtained and the current position of the user can be expressed by a known equation. As shown in this figure,
If the user's position is represented as a position vector in an X, Y, Z three-dimensional coordinate system having the origin O at the center of the earth, the distance between the satellite and the user is the position vector of each satellite minus the user's position vector. It is represented by the absolute value of the obtained vector. If there is no clock error on the user side, the equation expressing such a relation
The current position of the user can be determined by making simultaneous pieces and solving them. However, in practice, since the pseudo distance obtained by the above processing includes the user's clock error, the user's clock error must be treated as an unknown number to solve the simultaneous equations. As a result, the number of equations to be made simultaneous becomes four. In other words,
The user's current position cannot be three-dimensionally determined unless satellite positions and pseudoranges are obtained for at least four satellites (SV 1 to SV 4 ).
【0006】従って、従来においては、ユーザーの現在
位置を三次元的に決定するためには、同一衛星航法シス
テムを構成する少なくとも4個の衛星から電波を受信復
調できなければならなかった。なお、地球中心から見た
ユーザーの高さを一定とみなせる場合(例えばユーザー
が海上移動体である場合)には、未知数が1個減るた
め、3個の衛星から電波を受信するのみで足りる。Therefore, in the past, in order to determine the current position of the user three-dimensionally, it was necessary to be able to receive and demodulate radio waves from at least four satellites constituting the same satellite navigation system. When the height of the user viewed from the center of the earth can be regarded as constant (for example, when the user is a sea-moving body), the unknown number decreases by one, and it is sufficient to receive radio waves from three satellites.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の衛
星航法システムにおいては、三次元測位の場合には少く
とも4個の、二次元測位の場合には少なくとも3個の衛
星から、電波を受信し衛星位置及び擬似距離を求めなけ
ればならなかった。従って、電波を受信可能な衛星の個
数がこれらの個数に満たない場合にはユーザーの位置を
決定することができなかった。As described above, in the conventional satellite navigation system, radio waves are emitted from at least four satellites in the case of three-dimensional positioning and from at least three satellites in the case of two-dimensional positioning. I had to receive and determine the satellite position and pseudorange. Therefore, if the number of satellites that can receive radio waves is less than these numbers, the position of the user cannot be determined.
【0008】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、ユーザーにおいて
電波を受信可能な衛星の個数が測位に必要な個数に満た
ない場合においても、好適に測位を実行可能にすること
を目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and is suitable even when the number of satellites that can receive radio waves by the user is less than the number required for positioning. The purpose is to enable positioning.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の位置計測装置は、第1の衛星航法シ
ステムを構成する複数の衛星から電波を受信して当該衛
星の衛星位置及び衛星と使用者の擬似距離を求める第1
受信部と、第2の衛星航法システムを構成する複数の衛
星から電波を受信して当該衛星の衛星位置及び衛星と使
用者の擬似距離を求める第2受信部と、第1及び第2受
信部を同期させることにより同一受信時刻における衛星
位置及び擬似距離を出力させるタイミング発生部と、第
1及び第2の衛星航法システム合計で所定個数以上の衛
星からの電波が第1及び第2受信部より受信されている
場合に、これらの衛星に係り第1及び第2受信部から出
力される衛星位置及び擬似距離並びに使用者の初期位置
若しくは前回位置に基づき、使用者の現在位置を求める
演算部と、を備えることを特徴とする。In order to achieve such an object, the position measuring device of the present invention receives radio waves from a plurality of satellites constituting the first satellite navigation system to detect the satellite position of the satellite. And the first to obtain the pseudo distance between the satellite and the user
A receiving unit, a second receiving unit that receives radio waves from a plurality of satellites forming the second satellite navigation system, and obtains a satellite position of the satellite and a pseudo distance between the satellite and a user; and first and second receiving units. The timing generator that outputs the satellite position and the pseudo-range at the same reception time by synchronizing the radio waves from the first and second receivers with a predetermined number or more of satellites in total of the first and second satellite navigation systems. A calculation unit that determines the current position of the user based on the satellite position and pseudo range output from the first and second reception units and the initial position or the previous position of the user when these satellites are received. , Are provided.
【0010】また、本発明は、演算部が、擬似距離を衛
星位置、使用者の現在位置及び時計誤差で表す式を使用
者の初期位置若しくは前回位置まわりに展開した1次近
似式を用いて、使用者の現在位置及び各衛星航法システ
ムのシステム時刻に対する使用者の時計誤差を演算する
ことを特徴とする。Further, according to the present invention, the calculation unit uses a first-order approximation formula in which a formula expressing the pseudo range by the satellite position, the current position of the user and the clock error is expanded around the initial position or the previous position of the user. , A clock error of the user relative to the current position of the user and the system time of each satellite navigation system is calculated.
【0011】本発明は、演算により求められた使用者の
現在位置と使用者の初期位置若しくは前回位置との差が
大きい場合に、求められた使用者の現在位置を使用者の
前回位置とし上記1次近似式に代入して、使用者の現在
位置及び各衛星航法システムのシステム時刻に対する使
用者の時計誤差を演算することを特徴とする。According to the present invention, when the difference between the current position of the user calculated by the calculation and the initial position or the previous position of the user is large, the calculated current position of the user is set as the previous position of the user. It is characterized in that the clock error of the user with respect to the current position of the user and the system time of each satellite navigation system is calculated by substituting into the first-order approximation formula.
【0012】そして本発明は、第1及び第2の衛星航法
システムが、それぞれGPS又はGLONASSである
ことを特徴とする。The present invention is characterized in that the first and second satellite navigation systems are GPS or GLONASS, respectively.
【0013】[0013]
【作用】本発明の位置計測システムにおいては、第1の
衛星航法システムを構成する複数の衛星からの電波が第
1受信部により受信され、第2の衛星航法システムを構
成する衛星からの電波が第2受信部により受信される。
第1及び第2受信部においては、それぞれ、受信した電
波に基づき当該衛星の衛星位置及び衛星との擬似距離が
求められる。演算部においては、例えば初期設定等の形
で入力される使用者の初期位置や、前回の位置計測動作
により求められた使用者の位置(前回位置)の他、第1
及び第2受信部により求められた衛星位置及び擬似距離
に基づき、使用者の現在位置が求められる。その際、演
算部に与えられる衛星位置及び擬似距離が異なる受信時
刻に係るデータであると誤差が発生するため、タイミン
グ発生部により、予め第1及び第2受信部が同期化され
ている。すなわち、同一受信時刻における衛星位置及び
擬似距離が、各受信部から演算部に入力される。演算部
により得られた現在位置を、例えば画面表示や音声出力
等の形態で出力することにより、搭載に係る移動体等の
操縦者等に現在位置に係るデータを供給できる。In the position measuring system of the present invention, the radio waves from the plurality of satellites forming the first satellite navigation system are received by the first receiving section, and the radio waves from the satellites forming the second satellite navigation system are received. It is received by the second receiving unit.
In the first and second receivers, the satellite position of the satellite and the pseudo distance from the satellite are obtained based on the received radio waves, respectively. In the calculation unit, in addition to the initial position of the user input in the form of initial setting, the position of the user (previous position) obtained by the previous position measuring operation, and the first position
And the current position of the user is obtained based on the satellite position and the pseudo range obtained by the second receiving unit. At this time, an error occurs if the data is related to the reception time when the satellite position and the pseudo range given to the arithmetic unit are different. Therefore, the timing generation unit synchronizes the first and second reception units in advance. That is, the satellite position and the pseudo range at the same reception time are input from each reception unit to the calculation unit. By outputting the current position obtained by the calculation unit in the form of, for example, screen display or voice output, it is possible to supply the data regarding the current position to the operator or the like of the mounted moving body.
【0014】従って、本発明においては、受信可能な衛
星数が少ないため各衛星航法システム単独では位置計測
を実行できないような場合においても、好適に位置計測
を実行することが可能になる。例えば第1の衛星航法シ
ステムにおいて使用者が現在位置を三次元測位するため
には4個の衛星からの電波の受信が必要とされていると
する。かかる状況下において第1の衛星航法システムを
構成する複数の衛星のうち電波を受信可能な衛星の個数
が2個に減少したとする。この場合、第1の衛星航法シ
ステム単独では位置計測を実行することができない。こ
れに対し、本発明においては、第2の衛星航法システム
を構成する衛星からも電波を受信し、衛星位置及び擬似
距離を求め、これを第1の衛星航法システムに係る衛星
位置及び擬似距離と共に位置計測演算に用いるようにし
ているため、このような状況下でも使用者の現在位置を
好適に決定することが可能となる。Therefore, according to the present invention, the position measurement can be preferably performed even when the position measurement cannot be executed by each satellite navigation system alone due to the small number of receivable satellites. For example, in the first satellite navigation system, it is assumed that the user needs to receive radio waves from four satellites in order to three-dimensionally measure the current position. Under such a situation, it is assumed that the number of satellites that can receive radio waves among the plurality of satellites forming the first satellite navigation system has decreased to two. In this case, the position measurement cannot be executed by the first satellite navigation system alone. On the other hand, in the present invention, radio waves are also received from the satellites constituting the second satellite navigation system, the satellite position and the pseudo range are obtained, and the satellite position and the pseudo range are calculated together with the satellite position and the pseudo range according to the first satellite navigation system. Since it is used for the position measurement calculation, it is possible to suitably determine the current position of the user even under such a situation.
【0015】上述の演算部において使用者の現在位置を
求める際に用いる方程式としては、擬似距離を衛星位
置、使用者の現在位置を時計誤差で表す式を、使用者の
初期位置若しくは前回位置まわりに展開した1次近似式
を用いることができる。この場合、当該1次近似式を解
くことにより、使用者の現在位置及び各衛星航法システ
ムのシステム時刻に対する使用者の時計誤差が求められ
る。さらに、この演算により求められた使用者の現在位
置と使用者の初期位置若しくは前回位置との差が大きい
場合には、求められた使用者の現在位置を使用者の前回
位置として1次近似式に代入することにより、使用者の
現在位置及び各衛星航法システムのシステム時刻に対す
る使用者の時計誤差がより正確に求められる。As an equation used to obtain the current position of the user in the above-mentioned calculation unit, an equation expressing the pseudo range as a satellite position and the current position of the user as a clock error is used as an equation around the user's initial position or previous position. It is possible to use a first-order approximation formula that has been expanded to. In this case, the clock error of the user with respect to the current position of the user and the system time of each satellite navigation system is obtained by solving the first-order approximation formula. Further, when the difference between the current position of the user obtained by this calculation and the initial position or the previous position of the user is large, the obtained current position of the user is set as the previous position of the user and the first-order approximation formula is used. By substituting in, the clock error of the user with respect to the current position of the user and the system time of each satellite navigation system can be obtained more accurately.
【0016】なお、第1及び第2の衛星航法システムと
しては、受信により衛星位置及び擬似距離を求めること
が可能なシステムであれば足りる。そのようなシステム
としては、例えば、GPSやGLONASSを挙げるこ
とができる。As the first and second satellite navigation systems, any system capable of obtaining the satellite position and the pseudo range by reception is sufficient. Examples of such a system include GPS and GLONASS.
【0017】[0017]
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0018】図1には、本発明の一実施例に係る位置計
測装置10の構成が示されている。この図に示される位
置計測装置10は、第1受信部12、第2受信部14、
タイミング発生部16、演算部18及び出力部20から
構成されている。FIG. 1 shows the configuration of a position measuring device 10 according to an embodiment of the present invention. The position measuring device 10 shown in this figure includes a first receiving unit 12, a second receiving unit 14,
The timing generating unit 16, the calculating unit 18, and the output unit 20 are included.
【0019】第1受信部12は、第1の衛星航法システ
ム(例えばGPS)を構成する衛星(SV)から電波を
受信し、これを復調して衛星位置及び擬似距離を求める
回路である。第2受信部14は、第2の衛星航法システ
ム、例えばGLONASSを構成する衛星(SV)から
電波を受信しこれを復調して衛星位置及び擬似距離を求
める回路である。タイミング発生部16は、第1受信部
12及び第2受信部14から、同一受信時刻に係る衛星
位置及び擬似距離が得られるよう、両者を同期化させる
回路であり、例えばTCXOと分周器から構成すること
ができる。演算部18は、第1及び第2受信部12及び
14によって得られる衛星位置及び擬似距離の他、初期
設定されるユーザーの初期位置や、前回の測位演算によ
り得られたユーザーの位置(前回位置)に基づき、所定
の測位演算を実行する。出力部20は、演算部18の測
位演算により得られたユーザーの現在位置を出力する手
段である。この図に示される位置計測装置10を例えば
船舶や自動車等に搭載する場合、出力部20はCRT、
液晶ディスプレイ等の表示装置として実現できる。無
論、音声出力装置として構成してもかまわない。The first receiving unit 12 is a circuit that receives radio waves from a satellite (SV) that constitutes a first satellite navigation system (for example, GPS) and demodulates the radio waves to obtain a satellite position and a pseudo range. The second receiving unit 14 is a circuit that receives a radio wave from a second satellite navigation system, for example, a satellite (SV) configuring GLONASS, demodulates the radio wave, and obtains a satellite position and a pseudo range. The timing generation unit 16 is a circuit that synchronizes both the first reception unit 12 and the second reception unit 14 so that the satellite position and the pseudo range related to the same reception time are obtained, and for example, from the TCXO and the frequency divider. Can be configured. The calculation unit 18 calculates the satellite position and the pseudo range obtained by the first and second reception units 12 and 14, the initial position of the user that is initially set, and the position of the user obtained by the previous positioning calculation (previous position). ), A predetermined positioning calculation is performed. The output unit 20 is means for outputting the current position of the user obtained by the positioning calculation of the calculation unit 18. When the position measuring device 10 shown in this figure is mounted on, for example, a ship or an automobile, the output unit 20 is a CRT,
It can be realized as a display device such as a liquid crystal display. Of course, it may be configured as a voice output device.
【0020】本実施例が特徴とするところは、受信部と
して第1及び第2受信部12及び14の合計2個を設
け、GPS、GLONASS等、複数の衛星航法システ
ムに係る衛星から電波を受信可能にした点にある。ま
た、第2の特徴は、第1及び第2受信部12及び14を
タイミング発生部16により同期化させ、各受信部12
及び14から出力される衛星位置及び擬似距離を、同一
受信時刻のデータとした点にある。さらに、第3の特徴
は、演算部18のアルゴリズムとして、異なる衛星航法
システム(GPS、GLONASS等)から得られた衛
星位置や擬似距離であっても測位演算に使用可能なアル
ゴリズムを使用している点にある。The feature of this embodiment is that a total of two first and second receivers 12 and 14 are provided as receivers to receive radio waves from satellites related to a plurality of satellite navigation systems such as GPS and GLONASS. There is a point that made it possible. The second feature is that the first and second receivers 12 and 14 are synchronized by the timing generator 16,
The satellite position and the pseudo range output from Nos. 14 and 14 are data at the same reception time. Further, the third feature is that the algorithm of the computing unit 18 uses an algorithm that can be used for positioning computation even with satellite positions and pseudoranges obtained from different satellite navigation systems (GPS, GLONASS, etc.). In point.
【0021】次に、演算部18における測位演算の内容
について説明する。Next, the contents of the positioning calculation in the calculation unit 18 will be described.
【0022】まず、第1受信部12により得られる衛星
位置及び擬似距離と、第2受信部14により得られる衛
星位置及び擬似距離を、次のように表すこととする。First, the satellite position and pseudo range obtained by the first receiving section 12 and the satellite position and pseudo range obtained by the second receiving section 14 are represented as follows.
【0023】[0023]
【数1】 さらに、演算部18において測位演算に用いられるユー
ザーの初期位置又は前回位置や、測位演算により求める
べきユーザーの現在位置、並びに各衛星航法システムの
システム時刻に対する各受信部12及び14の時計誤差
を、次のように定義する。[Equation 1] Furthermore, the initial position or the previous position of the user used for the positioning calculation in the calculation unit 18, the current position of the user to be obtained by the positioning calculation, and the clock error of each receiving unit 12 and 14 with respect to the system time of each satellite navigation system, It is defined as follows.
【0024】[0024]
【数2】 このように各ベクトル及びスカラを定義すると、i番目
の衛星とユーザーの間の擬似距離ρi を次の式で表現可
能となる。[Equation 2] By defining each vector and scalar in this way, the pseudo distance ρ i between the i-th satellite and the user can be expressed by the following equation.
【0025】[0025]
【数3】 この図に示される関係は、概念的には、図2のように表
現することができる。この図においては、各衛星の衛星
位置、ユーザーの初期位置又は前回位置、及びユーザー
の現在位置は、地球中心を原点OとするX,Y,Z三次
元座標系におけるベクトルとして表現することができ
る。各衛星とユーザーの間の距離は、各位置ベクトルの
差として表現することができる。前述のように、第1及
び第2受信部12及び14のクロックは、対応する衛星
航法システムのシステム時刻に対してオフセットしてお
り、その結果、第1及び第2受信部12及び14におい
て得られる距離は、ユーザーの時計誤差bj を含む擬似
距離ρi となっている。上述の式は、このような関係を
表現する式である。[Equation 3] The relationship shown in this figure can be conceptually expressed as shown in FIG. In this figure, the satellite position of each satellite, the user's initial position or previous position, and the user's current position can be expressed as a vector in an X, Y, Z three-dimensional coordinate system having an origin O at the center of the earth. . The distance between each satellite and the user can be expressed as the difference between each position vector. As mentioned above, the clocks of the first and second receivers 12 and 14 are offset with respect to the system time of the corresponding satellite navigation system, so that the clocks of the first and second receivers 12 and 14 are obtained. The obtained distance is a pseudo distance ρ i including the clock error b j of the user. The above formula is a formula expressing such a relationship.
【0026】この関係式を、ユーザーの初期位置または
前回位置まわりにテーラー展開すると、次のような式と
なる。Taylor expansion of this relational expression around the initial position or the previous position of the user gives the following expression.
【0027】[0027]
【数4】 この式において、誤差項となる2次以上の項δを無視し
1次近似することとすると、次のような式が得られる。[Equation 4] In this equation, if the second or higher order term δ which is an error term is ignored and the first order approximation is performed, the following equation is obtained.
【0028】[0028]
【数5】 この式を、iについて連立させ、ベクトル表現すると、
次のような式となる。[Equation 5] If this equation is made simultaneous with respect to i and expressed as a vector,
The formula is as follows.
【数6】 この式を変形して得られる式[Equation 6] Expression obtained by modifying this expression
【数7】 は、m+nが5以上の場合、最小2乗法によって解くこ
とができる。言い換えれば、未知数の個数がユーザーの
三次元位置及び各システムの時計誤差の合計5個である
から、第1及び第2受信部12及び14によって受信可
能な衛星の合計個数が5個以上であれば、上式を解くこ
とができる。従って、第1受信部12又は第2受信部1
4単独での受信可能衛星数が4個より少い場合であって
も、ユーザーの現在位置を三次元的に求めることができ
る。[Equation 7] Can be solved by the method of least squares when m + n is 5 or more. In other words, since the total number of unknowns is the total of the user's three-dimensional position and the clock error of each system, the total number of satellites that can be received by the first and second receivers 12 and 14 is 5 or more. Then, the above equation can be solved. Therefore, the first receiving unit 12 or the second receiving unit 1
Even if the number of receivable satellites by 4 alone is less than 4, the current position of the user can be obtained three-dimensionally.
【0029】このように、本実施例によれば、例えばG
PS又はGLONASS単独では受信可能衛星数が必要
衛星数より少いような状況下においても、好適にユーザ
ーの現在位置を求めることができる。Thus, according to this embodiment, for example, G
Even if the number of receivable satellites is less than the required number of satellites by PS or GLONASS alone, the current position of the user can be preferably obtained.
【0030】例えばユーザーの3次元測位を行う場合に
は、GPS又はGLONASS単独での測位において
は、4個の衛星から電波を受信復調できなければならな
かった。これに対し、本実施例の場合、電波を受信復調
可能な衛星の個数がGPSについて3個、GLONAS
Sについて2個の場合にも、ユーザーの現在位置を求め
ることができる。同様に、電波を受信復調可能なGPS
衛星の個数が2個、GLONASS衛星の個数が3個の
場合にも、3次元測位を実行できる。2次元測位で許容
する場合には、未知数の個数が減るためm+nが4以上
であれば足り、電波を受信復調可能な衛星の個数はGP
S及びGLONASSそれぞれについて2個でよい。For example, in the case of performing three-dimensional positioning of a user, it was necessary to receive and demodulate radio waves from four satellites in positioning by GPS or GLONASS alone. On the other hand, in the case of the present embodiment, the number of satellites capable of receiving and demodulating radio waves is 3 for GPS,
In the case of two S's, the current position of the user can be obtained. Similarly, GPS that can receive and demodulate radio waves
Even when the number of satellites is 2 and the number of GLONASS satellites is 3, three-dimensional positioning can be performed. If two-dimensional positioning is allowed, the number of unknowns decreases, so m + n is 4 or more, and the number of satellites that can receive and demodulate radio waves is GP.
Two for each S and GLONASS.
【0031】なお、上述の演算においては、各衛星との
擬似距離に係る関係式をユーザーの前回位置又は初期位
置まわりにテーラー展開し1次近似している。従って、
ユーザーの初期位置又は前回位置と現在位置との差が大
きい場合には、無視できない誤差が生じることがある。
このような誤差を防止するためには、演算により得られ
た現在位置を前回位置として上述の式に代入し、これを
解くようにすれば良い。In the above calculation, the relational expression relating to the pseudo-range with each satellite is Taylor-developed around the previous position or the initial position of the user to make a first approximation. Therefore,
If the difference between the user's initial position or previous position and the current position is large, a non-negligible error may occur.
In order to prevent such an error, the current position obtained by the calculation may be used as the previous position in the above equation and the result may be solved.
【0032】また、3次元測位ではなく2次元測位を実
行する場合には、X2 +Y2 +Z2=H2 (Hは地球中
心からの高さ)という関係を用い、上述の演算式を変形
すれば良い。When performing two-dimensional positioning instead of three-dimensional positioning, the above equation is modified by using the relationship of X 2 + Y 2 + Z 2 = H 2 (H is the height from the center of the earth). Just do it.
【0033】さらに、演算部18により求められたユー
ザーの現在位置をそのままの形態で出力部20により出
力するようにしてもかまわないが、実際には、緯度、経
度、高さ等の形態に変換して出力するのが好ましい。Further, the current position of the user obtained by the calculation unit 18 may be output as it is by the output unit 20, but in reality, it is converted into a form such as latitude, longitude, and height. It is preferable to output it.
【0034】さらに、以上の説明はGPS及びGLON
ASSを例として行ったが、本発明の適用対象となる衛
星航法システムは、電波の受信復調により衛星位置及び
擬似距離を求めることができるシステムであれば足り、
これらGPS、GLONASSに限定を必要とするもの
ではない。そして、本発明は、電波を受信する衛星航法
システムを2種類に限定するものではなく、3種類以上
であってもかまわない。Further, the above explanation is related to GPS and GLON.
Although the ASS is used as an example, the satellite navigation system to which the present invention is applied only needs to be a system capable of obtaining the satellite position and the pseudo range by receiving and demodulating radio waves.
The GPS and GLONASS do not need to be limited. The present invention does not limit the number of satellite navigation systems that receive radio waves to two, and may be three or more.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
タイミング発生部により同期化されている第1及び第2
の受信部により第1及び第2の衛星航法システムを構成
する複数の衛星について衛星位置及び擬似距離を求め、
これらを用いて使用者の現在位置を求めるようにしたた
め、各衛星航法システム単独では受信可能衛星数が測位
に必要な個数とならないような状況下においても、各シ
ステム合計で所定個数以上であれば、好適に使用者の現
在位置を求めることが可能となる。As described above, according to the present invention,
First and second synchronized by the timing generator
The satellite position and the pseudo range for the plurality of satellites that form the first and second satellite navigation systems,
Since the current position of the user is calculated using these, even if the number of receivable satellites does not reach the number required for positioning in each satellite navigation system alone, if the total number of satellites in each system is more than the specified number Therefore, it is possible to preferably obtain the current position of the user.
【図1】本発明の一実施例に係る位置計測装置の構成を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a position measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図2】この実施例における各ベクトルの関係を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship of each vector in this embodiment.
【図3】GPS、GLONASSにおける測位原理を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing a positioning principle in GPS and GLONASS.
10 位置計測装置 12 第1受信部 14 第2受信部 16 タイミング発生部 18 演算部 20 出力部 10 Position Measuring Device 12 First Receiver 14 Second Receiver 16 Timing Generator 18 Arithmetic Unit 20 Output Unit
Claims (4)
の衛星から電波を受信して当該衛星の衛星位置及び衛星
と使用者の擬似距離を求める第1受信部と、 第2の衛星航法システムを構成する複数の衛星から電波
を受信して当該衛星の衛星位置及び衛星と使用者の擬似
距離を求める第2受信部と、 第1及び第2受信部を同期させることにより同一受信時
刻における衛星位置及び擬似距離を出力させるタイミン
グ発生部と、 第1及び第2の衛星航法システム合計で所定個数以上の
衛星からの電波が第1及び第2受信部により受信されて
いる場合に、これらの衛星に係り第1及び第2受信部か
ら出力される衛星位置及び擬似距離並びに使用者の初期
位置若しくは前回位置に基づき、使用者の現在位置を求
める演算部と、 を備えることを特徴とする位置計測装置。1. A first satellite navigation system, which receives radio waves from a plurality of satellites constituting a first satellite navigation system to obtain a satellite position of the satellite and a pseudo distance between the satellite and a user, and a second satellite navigation system. A satellite at the same reception time by synchronizing the first and second receivers that receive radio waves from a plurality of satellites that make up the satellite to determine the satellite position of the satellite and the pseudo distance between the satellite and the user. A timing generator that outputs a position and a pseudorange, and when the first and second receivers receive radio waves from a predetermined number or more of satellites in total of the first and second satellite navigation systems, these satellites And a calculation unit for determining the current position of the user based on the satellite position and pseudo-range output from the first and second receiving units, and the initial position or the previous position of the user. Position measuring device.
時計誤差で表す式を使用者の初期位置若しくは前回位置
まわりに展開した1次近似式を用いて、使用者の現在位
置及び各衛星航法システムのシステム時刻に対する使用
者の時計誤差を演算することを特徴とする位置計測装
置。2. The position measuring device according to claim 1, wherein the arithmetic unit develops a formula representing the pseudorange by the satellite position, the current position of the user and the clock error around the initial position or the previous position of the user. A position measuring device, which calculates a clock error of the user with respect to the current position of the user and the system time of each satellite navigation system by using the following approximation formula.
位置若しくは前回位置との差が大きい場合に、求められ
た使用者の現在位置を使用者の前回位置として上記1次
近似式に代入して、使用者の現在位置及び各衛星航法シ
ステムのシステム時刻に対する使用者の時計誤差を演算
することを特徴とする位置計測装置。3. The position measuring device according to claim 2, wherein when there is a large difference between the user's current position calculated by calculation and the user's initial position or previous position, the calculated current position of the user. The position measuring device is characterized by calculating the clock error of the user with respect to the current position of the user and the system time of each satellite navigation system by substituting as the previous position of the user into the first-order approximation formula.
はGLONASSであることを特徴とする位置計測装
置。4. The position measuring device according to claim 1, wherein the first and second satellite navigation systems are GPS or GLONASS, respectively.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5198993A JPH06265624A (en) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Position measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5198993A JPH06265624A (en) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Position measuring apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265624A true JPH06265624A (en) | 1994-09-22 |
Family
ID=12902272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5198993A Pending JPH06265624A (en) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Position measuring apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265624A (en) |
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-
1993
- 1993-03-12 JP JP5198993A patent/JPH06265624A/en active Pending
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