JP4063826B2 - 測位システム、測位局、測位端末および測位方法 - Google Patents

Description

本発明は、広域測位における測位システム、測位局、測位端末および測位方法に関するものである。

比較的広範囲に渡って測位を行なう場合、複数の測位用衛星からの測位信号を受信して、その時刻差を基に位置を特定する測位方法が用いられている。この測位用衛星を用いた測位は米国、ロシアなどを中心に１９７０年代から研究されており、現在では米国のＧｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ）を用いた測位が普及し、様々な分野で利用されている。
また、ＧＰＳでは通常４機の測位用衛星からの信号を受信し測位を行なうが、この測位用衛星を少なくして受信機を簡素化するアイデアとして特許文献１や特許文献２が発案されている。特許文献１は２機の測位用衛星を用いるものであり、特許文献２は１機の測位用衛星と１機の通信衛星を用いるものである。
特開２００３−２７０３２１号公報 特開平６−１０２３３７号公報

ＧＰＳによる測位方式では、同時に複数の測位用衛星からの信号を受信する必要があるため、指向性の弱い（信号を受信する角度が大きい）アンテナを用いる必要がある。これにより反射波も受信することになり測位誤差に影響を与える結果となっている。
また、特許文献１も特許文献２も同時間帯に複数の衛星から信号を受信する必要があることから、アンテナは広い指向性を必要とする。その影響で反射波であるマルチパスが妨害波となって測位精度に影響を与えることが推測される。このように衛星測位を簡素化するという目的で発明されたこれらの発明は、その目的は達成できる発明である一方、複数の衛星と通信をするということに関しては従来のＧＰＳによる測位と変らないため、マルチパスの影響を受けやすいという課題がある。

本発明は、例えば上記の課題を解決するためになされたもので、広い指向性を必要とせずに衛星測位を行なえるようにすることを目的とする。

本発明の測位システムは、信号を中継する通信衛星から信号を受信する端末受信部と前記通信衛星に信号を発信する端末発信部とを備える測位端末と、前記通信衛星から信号を受信する地上局受信部と前記通信衛星に信号を発信する地上局発信部とを備える地上局サーバと、前記通信衛星の位置情報と前記地上局サーバの位置情報とを記憶する記憶部と前記通信衛星を介して前記測位端末と前記地上局サーバとに信号を発信する測位局発信部と前記測位端末が発信した信号と前記地上局サーバが発信した信号とを前記通信衛星を介して受信する測位局受信部と前記測位局発信部が前記通信衛星を介して前記測位端末に信号を発信して前記測位局受信部が前記通信衛星を介して前記測位端末から信号を受信するまでの時間と前記測位局発信部が前記通信衛星を介して前記地上局サーバに信号を発信して前記測位局受信部が前記通信衛星を介して前記地上局サーバから信号を受信するまでの時間との時間差に基づいて前記通信衛星から前記測位端末までの距離と前記通信衛星から前記地上局サーバまでの距離との距離差を算出する第１の算出部と前記記憶部に記憶された前記通信衛星の位置情報と前記地上局サーバの位置情報とに基づく前記通信衛星から前記地上局サーバまでの距離と前記第１の算出部が算出した前記距離差とに基づいて前記通信衛星から前記測位端末までの距離を算出する第２の算出部と前記第２の算出部が算出した距離に基づいて前記測位端末の位置を測位する測位局測位部とを備える測位局サーバとを有することを特徴とする。

本発明によれば、１機の通信衛星に対して信号を送受信できれば測位が行える。これにより、アンテナに広い指向性を必要しない。
また、複数の衛星から信号を受信できない状況でも測位が行え、測位システムの利便性を向上することができる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における測位システムの構成図である。
実施の形態１における測位システムの構成について、図１に基づいて以下に説明する。

図１に示すように、実施の形態１における測位システムは、測位センター局１００、測位モニター局２００、測位端末３００を備え、移動衛星４００を通信に利用する。
測位端末３００は、実施の形態１における測位システムの測位対象である。
移動衛星４００は測位処理のために信号を中継する。数は１機でよく、ＧＰＳの機能を持つ測位用衛星でなく信号の中継を行える人工衛星で構わない。また、移動衛星４００の軌道情報は既知であり、該時刻における移動衛星４００の位置が算出できる。
測位センター局１００は、移動衛星４００から測位端末３００までの距離の測定や測位端末３００の位置の測位を行なう。
測位モニター局２００は、絶対位置が既知であり、移動衛星４００から測位端末３００までの距離を算出するのに利用される。

図２は、実施の形態１における測位システムの測位処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態１における測位システムの測位処理について、図１および図２に基づいて以下に説明する。

まず、測位センター局１００は、測位モニター局２００と測位端末３００との通信時における返信を受けた時刻（または、信号を送信して測位モニター局２００と測位端末３００がそれぞれ信号を受信した時刻）を測位用に得るために、移動衛星４００を介して、信号（以下、測位時刻信号とする）を測位モニター局２００と測位端末３００とに発信する（Ｓ１０１）。

測位モニター局２００と測位端末３００はそれぞれ、測位センター局１００がＳ１０１の処理で発信し移動衛星４００を介して搬送された測位時刻信号を受信する。ここで、測位モニター局２００が測位時刻信号を受信した時の時刻をＴ２、測位端末３００が測位時刻信号を受信した時の時刻をＴ２’とする（Ｓ１０２／Ｓ１０２’）。

次に、測位モニター局２００と測位端末３００とは測位センター局１００に返信するデータを生成する。この時、測位センター局１００が、測位モニター局２００および測位端末３００までのそれぞれの距離に比例する測位時刻信号の各搬送時間を精度良く算出するために、測位モニター局２００と測位端末３００とは時刻処理を行なう（Ｓ１０３／Ｓ１０３’）。

時刻処理として、測位モニター局２００と測位端末３００とは、測位時刻信号を受信してから特定の時間の経過を待つ。そして、この間に返信するデータの生成を行なう。
これにより、測位モニター局２００と測位端末３００との処理性能の違いにより生ずる処理時間の差の影響を受けずに、測位センター局１００が、測位モニター局２００および測位端末３００までのそれぞれの距離に比例する測位時刻信号の各搬送時間を算出することができる。

また、測位モニター局２００と測位端末３００とは、返信するデータにそれぞれの識別子を設定する。
これにより、測位センター局１００が、返信されたデータが測位モニター局２００から返信されたデータか測位端末３００から返信されたデータか判別することができる。

次に、測位モニター局２００と測位端末３００はＳ１０３／Ｓ１０３’の処理で生成したデータを測位時刻信号として発信し、移動衛星４００を介して、測位センター局１００に返信する。図１において、測位モニター局２００が測位時刻信号を返信した時刻をＴ３、測位端末３００が測位時刻信号を返信した時刻をＴ３’として表している（Ｓ１０４／Ｓ１０４’）。

測位センター局１００は、測位モニター局２００と測位端末３００とがＳ１０４／Ｓ１０４’の処理で発信し移動衛星４００を介して搬送された各測位時刻信号を受信する。ここで、測位モニター局２００が返信した測位時刻信号を受信した時刻をＴ４、測位端末３００が返信した測位時刻信号を受信した時刻をＴ４’とする（Ｓ１０５）。

次に、測位センター局１００は、測位モニター局２００および測位端末３００までのそれぞれの距離に比例する測位時刻信号の各搬送時間に基づいて、各搬送時間の差を算出する。そして、算出した各搬送時間の差に基づいて移動衛星４００から測位モニター局２００までの距離と移動衛星４００から測位端末３００までの距離との差を算出する（Ｓ１０６）。

ここで、測位センター局１００は、Ｓ１０６の処理で測位モニター局２００から測位時刻信号を受信した時の時刻Ｔ４を示す値からＳ１０１の処理で測位モニター局２００に測位時刻信号を送信した時の時刻Ｔ１を示す値を減算する。この減算した値を測位モニター局搬送時間とする。また、測位センター局１００は、Ｓ１０６の処理で測位端末３００から測位時刻信号を受信した時の時刻Ｔ４’を示す値からＳ１０１の処理で測位モニター局２００に測位時刻信号を送信した時の時刻Ｔ１を示す値を減算する。この減算した値を測位端末搬送時間とする。
このとき、測位モニター局搬送時間は、測位時刻信号が移動衛星４００を経由して測位センター局１００と測位モニター局２００との間を往復する時間にＳ１０３の処理で述べた特定の時間を加えた時間を示している。また、測位端末搬送時間は、測位時刻信号が移動衛星４００を経由して測位センター局１００と測位端末３００との間を往復する時間にＳ１０３’の処理で述べた特定の時間を加えた時間を示している。
つまり、測位センター局１００は、測位モニター局搬送時間と測位端末搬送時間との差を算出することで、測位モニター局２００と測位端末３００との処理時間を省いた、測位時刻信号の往復の搬送時間差を取得することができる。
そして、測位時刻信号の往復の搬送時間差の２分の１、つまり片道分の搬送時間差を算出する。算出した片道分の搬送時間差に光速を乗じることで、移動衛星４００から測位モニター局２００までの距離と移動衛星４００から測位端末３００までの距離との距離差を算出することができる。

次に、測位センター局１００は、Ｓ１０６の処理で算出した距離差に基づいて移動衛星４００から測位端末３００までの距離を算出する（Ｓ１０７）。

ここで、測位センター局１００は、既知である測位モニター局２００の位置と移動衛星４００の位置とから、移動衛星４００から測位モニター局２００までの距離を算出し、移動衛星４００から測位モニター局２００までの距離に、Ｓ１０６の処理で算出した距離差を加算することで、移動衛星４００から測位端末３００までの距離を算出することができる。

測位センター局１００（および測位モニター局２００、測位端末３００）は、上記のＳ１０１からＳ１０８の処理を３度繰り返し、移動衛星４００から測位端末３００までの３つの距離を取得する（Ｓ１０８）。

移動衛星４００は衛星軌道上を移動するため、上記のＳ１０１〜Ｓ１０８の処理により、測位センター局１００は異なる３点に位置する移動衛星４００から測位端末３００までの距離を取得することができる。

そして、Ｓ１０１〜Ｓ１０８の処理で取得した移動衛星４００から測位端末３００までの距離の値３つに基づいて、ＧＰＳの測位処理と同様の計算で、測位端末３００の位置を測位する（Ｓ１０９）。

ＧＰＳでは、測位対象の位置情報３つ（経度、緯度、高さ）に加え、測位用衛星の時計と測位対象の時計との時刻誤差が未知数になり、測位計算には、４機の測位用衛星について測位対象までの距離を必要とする。
しかし、実施の形態１では、Ｓ１０３／Ｓ１０３’の処理により時刻誤差という未知数が生じない為、Ｓ１０１〜Ｓ１０８の処理で取得した３つの距離に基づいて測位することができる。

また、Ｓ１０３／Ｓ１０３’の処理において、返信するデータにタイムスタンプを設定することを時刻処理としてもよい。タイムスタンプの時刻には測位モニター局２００と測位端末３００とが測位時刻信号を受信したそれぞれの時刻Ｔ２，Ｔ２’を使用する。
そして、測位センター局１００は、Ｔ２，Ｔ２’からＴ１を減算することで、測位時刻信号の片道の搬送時間を、測位モニター局２００と測位端末３００との処理時間を省いて算出できる。そして、上記のＳ１０６，Ｓ１０７の処理と同様にして、搬送時間の差から移動衛星４００から測位端末３００までの距離を取得することができ、測位処理を行える。
この場合、測位センター局１００と測位モニター局２００と測位端末３００の各時計の時刻誤差を考慮し、Ｓ１０１〜Ｓ１０８の処理を４回繰り返して４つの距離を取得して測位計算することで、測位精度を向上することができる。

図３は、実施の形態１における測位センター局１００，測位モニター局２００，測位端末３００のハードウェア構成図である。
図３において、測位センター局１００，測位モニター局２００，測位端末３００は、プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１１を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、通信ボード９１５、ディスプレイ９０１、入力装置９０２、磁気ディスク装置９２０と接続されている。ここで、測位センター局１００，測位モニター局２００はサーバや端末などの処理装置のことを示す。
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、磁気ディスク装置９２０は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置あるいは記憶部の一例である。
例えば、通信ボード９１５、入力装置９０２などは、情報入力部の一例である。
また、例えば、通信ボード９１５、ディスプレイ９０１などは、出力部の一例である。
入力装置９０２には、例えば携帯端末のボタンやタッチパネル、パーソナルコンピュータのキーボードなどがある。

磁気ディスク装置９２０には、オペレーティングシステム（ＯＳ）９２１、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３は、ＣＰＵ９１１、ＯＳ９２１により実行される。

上記プログラム群９２３には、以下に述べる実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には、以下に述べる実施の形態の説明において、「〜を判定し」、「〜を判定した結果」、「〜を計算し」、「〜を計算した結果」、「〜を処理し」、「〜を処理した結果」のような表現で説明する結果情報が、「〜ファイル」として記憶されている。
また、以下に述べる実施の形態の説明において説明するフローチャートの矢印の部分は主としてデータの入出力を示し、そのデータの入出力のためにデータは、磁気ディスク装置９２０、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）、光ディスク、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、その他の記録媒体に記録される。あるいは、信号線やその他の伝送媒体により伝送される。

また、以下に述べる実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、ハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。

また、以下に述べる実施の形態を実施するプログラムは、磁気ディスク装置９２０、ＦＤ、光ディスク、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、その他の記録媒体による記録装置を用いて記憶されても構わない。

図４は、実施の形態１における測位センター局１００の構成図である。
測位センター局１００は、送信部１１０、受信部１２０、距離差算出部１３０、距離算出部１４０、測位部１５０、記憶部１９０を備える。

記憶部１９０は、移動衛星４００の軌道情報、測位モニター局２００の位置情報を記憶する。

送信部１１０は、アンテナを備え、上記でＳ１０１の処理として説明した、測位時刻信号の発信処理を行う。このとき、測位時刻信号の発信時の時刻Ｔ１を記憶装置の記憶領域または測位時刻信号で搬送するデータに設定する。
受信部１２０は、アンテナを備え、上記でＳ１０５の処理として説明した、測位時刻信号の受信処理を行う。このとき、測位時刻信号の受信時の時刻Ｔ４／Ｔ４’又は受信した測位時刻信号の搬送したデータに設定されたタイムスタンプおよび発信時の時刻Ｔ１を記憶装置の記憶領域に設定する。
送信部１１０と受信部１２０とは、移動衛星４００を利用した衛星通信や地上の無線局および有線通信網を利用した通信を行う。また、送信部１１０と受信部１２０とは同一のアンテナを使用してもよい。

距離差算出部１３０は、記憶装置の記憶領域に設定された時刻Ｔ１とＴ４／Ｔ４’又はタイムスタンプに基づいて、上記でＳ１０６の処理として説明した、移動衛星４００から測位モニター局２００までの距離と移動衛星４００から測位端末３００までの距離との距離差の算出処理を行う。

距離算出部１４０は、距離差算出部１３０が算出した距離差と、記憶部１９０に記憶された衛星軌道情報に基づく移動衛星４００の位置情報と、記憶部１９０に記憶された測位モニター局２００の位置情報とに基づいて、上記でＳ１０７の処理として説明した、移動衛星４００から測位端末３００までの距離の算出処理を行う。

測位部１５０は、距離算出部１４０が算出した距離差と、記憶部１９０に記憶された衛星軌道情報に基づく移動衛星４００の位置情報とに基づいて、上記でＳ１０９の処理として説明した測位処理を行う。

図５は、実施の形態１における測位端末３００と測位モニター局２００の構成図である。
測位端末３００は受信部３１０と発信部３２０と時計部３３０とを備える。
また、測位モニター局２００も測位端末３００と同様に受信部２１０と発信部２２０と時計部２３０とを備える。
各受信部は、アンテナを備え、上記Ｓ１０２／Ｓ１０２’の処理として説明した、測位時刻信号の受信処理を行う。
各発信部は、アンテナを備え、上記Ｓ１０４／Ｓ１０４’の処理として説明した、測位時刻信号の返信処理を行う。
送信部１１０と受信部１２０とは、移動衛星４００を利用した衛星通信や地上の無線局および有線通信網を利用した通信を行う。また、送信部１１０と受信部１２０とは同一のアンテナを使用してもよい。
各時計部は、上記Ｓ１０３／Ｓ１０３’の処理として説明した時刻処理を行う。

上記実施の形態１では、位置が既知である１機の通信衛星と１つの測位モニター局とを利用することで、測位センター局１００が測位端末３００の位置を測位できることを説明した。
このとき、測位端末３００は、１機の通信衛星からのみ測位時刻信号を受信すればよい為、アンテナの指向性を低くすることができる。また、アンテナの指向性を低くできることでマルチパスの受信を減少することができる。これにより、測位時刻信号の受信時刻の誤検出を防ぐことができ、測位精度が向上する。

実施の形態２．
以下、実施の形態２において、上記実施の形態１と異なる部分を説明し、その他の部分は上記実施の形態１と同様であるものとする。

図６は、実施の形態２における測位システムの構成図である。
図６において、実施の形態２における測位システムは、複数の移動衛星を有する移動衛星群５００を利用する。
但し、測位端末３００は、上記実施の形態１と同様に１機の移動衛星からのみ測位時刻信号を受信する。移動衛星群５００中のいずれかの移動衛星から測位時刻信号を受信すればよい。
測位システムにおいて、移動衛星群５００を利用することにより、建物などの遮蔽物が存在するなどして、ある移動衛星４００を介して測位時刻信号の送受信が行えない状況でも、その他の移動衛星４００を介して測位時刻信号の送受信が行える。つまり、測位システムが測位可能な地域、時間帯を拡張することができる。

移動衛星群５００は、測位システムを利用する地域において天頂近くに常に１機以上の移動衛星が存在するようなものが好ましい。
例えば、測位システムを利用する地域が日本であるならば、異なる軌道上の３機の移動衛星を備え、３機の移動衛星が交互に日本上空の天頂近くを通過する準天頂衛星システムを利用するとよい。

実施の形態３．
以下、実施の形態３において、上記実施の形態１および２と異なる部分を説明し、その他の部分は上記実施の形態１または２と同様であるものとする。

図７は、実施の形態３における測位システムの構成図である。
図８は、実施の形態３における測位システムの測位処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態３における測位システムの測位処理について、図７および図８に基づいて以下に説明する。

実施の形態３の測位システムにおいて測位端末３００は、測位センター局１００が測位計算した測位計算結果（測位端末３００の位置情報）を取得する。

図８において、Ｓ２０１〜Ｓ２０９の処理は、上記実施の形態１で説明したＳ１０１〜Ｓ１０９の処理と同様である。

測位センター局１００は、Ｓ２０９の処理で算出した測位計算結果（測位端末３００の位置情報）を測位端末３００に送信する。図７において、位置情報を送信した時刻をＴ５として表している（Ｓ２１０）。

測位計算結果の送信には、移動衛星を介する衛星通信を利用してもよいし、地上の無線局および有線通信網を利用した通信を利用してもよい。

測位端末３００は、測位センター局１００がＳ２１０の処理で送信した測位計算結果を受信する。図７において、測位計算結果を受信した時刻をＴ６として表している（Ｓ２１１）。

上記の処理により、測位端末３００が自己の位置情報を取得することができ、現在位置の表示処理やナビゲーションシステムなどを実行することができる。

実施の形態４．
以下、実施の形態４において、上記実施の形態３と異なる部分を説明し、その他の部分は上記実施の形態３と同様であるものとする。

図９は、実施の形態４における測位システムの構成図である。
図１０は、実施の形態４における測位システムの測位処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態４における測位システムの測位処理について、図９および図１０に基づいて以下に説明する。

実施の形態４の測位システムにおいて測位端末３００は、測位センター局１００が算出した移動衛星４００から測位端末３００までの距離を測位情報として受信し、受信した測位情報に基づいて自己の位置を測位する。

図１０において、Ｓ３０１〜Ｓ３０８の処理は、上記実施の形態１で説明したＳ１０１〜Ｓ１０８の処理と同様である。

測位センター局１００は、Ｓ３０８の処理で算出した移動衛星４００から測位端末３００までの距離３つ（又は４つ）を示すのデータを測位情報として測位端末３００に送信する。図９において、測位情報を送信した時刻をＴ５として表している（Ｓ３０９）。

測位情報の送信には、移動衛星を介する衛星通信を利用してもよいし、地上の無線局および有線通信網を利用した通信を利用してもよい。

測位端末３００は、測位センター局１００がＳ３０９の処理で送信した測位情報を受信する。図９において、測位情報を受信した時刻をＴ６として表している（Ｓ３１０）。

そして、測位端末３００は、Ｓ３１０の処理で受信した測位情報に基づいて自己の位置を測位する（Ｓ３１１）。

図１１は、実施の形態４における測位センター局１００の構成図である。
図１２は、実施の形態４における測位端末３００の構成図である。
上記の処理を行うため測位端末３００は図１２に示すように測位情報に基づいて測位計算を行う測位部３４０を備える。測位端末３００が備える測位部３４０は、上記実施の形態１のＳ１０９の処理として説明した測位処理を行う。また、測位センター局１００は図１１に示すように測位部１５０を備えなくても構わない。

上記では、移動衛星４００から測位端末３００までの距離を測位情報として説明した。但し、測位情報は、測位処理が行えるデータであれば構わない。
例えば、移動衛星４００から測位端末３００までの距離を算出するために、移動衛星４００の位置情報と、測位モニター局２００の位置情報と、移動衛星４００と測位端末３００との間での信号の搬送時間と移動衛星４００と測位モニター局２００との間での信号の搬送時間との時間差とを測位情報としてもよい。
また例えば、搬送時間の時間差を算出するために、移動衛星４００を介した通信時の、測位センター局１００と測位端末３００との間の信号の搬送時間と測位センター局１００と測位モニター局２００との間の信号の搬送時間を測位情報としてもよい。

上記の処理により、測位センター局１００が測位計算を行わなくても、測位端末３００が自己の位置情報を取得できる。つまり、測位センター局１００の処理負荷を軽減することができる。多数の測位端末３００が存在する場合などに特に有用な方法である。

実施の形態５．
実施の形態５における測位処理について、上記実施の形態３と異なる部分を説明し、その他の部分は上記実施の形態３と同様であるものとする。

図１３は、実施の形態５における測位システムの構成図である。
図１３において、測位センター局１００は電離層や対流圏による測位時刻信号の搬送遅延量を計算に加えて測位処理を行う。また、測位センター局１００は測位計算結果を測位端末３００に送信し、測位端末３００は測位計算結果を受信する。

例えば、測位センター局１００は、予め電離層や対流圏の状態を示すデータを記憶部に記憶し、電離層や対流圏の状態を示すデータに基づいて搬送遅延量を算出し、上記実施の形態１で説明したようにして算出した移動衛星４００から測位端末３００までの距離や測位端末３００の位置情報を搬送遅延量で補正する。
また例えば、測位センター局１００は、上記実施の形態１で説明したように測位端末３００の位置を測位し、測位結果に基づいて測位端末３００の近郊に位置する測位モニター局２００を選定して通信し、移動衛星４００から測位モニター局２００までの距離と信号の搬送時間に光速を乗じて算出した距離との差を電離層や対流圏による搬送遅延量とする。そして、移動衛星４００から測位端末３００までの距離や測位端末３００の位置情報を搬送遅延量で補正する。

測位センター局１００が電離層や対流圏の影響による測位時刻信号の搬送遅延量に基づいて位置情報を補正することで測位精度を向上することができる。また、測位端末３００が測位計算結果を取得することで現在位置の表示処理やナビゲーションシステムを高精度に実行することができる。

実施の形態６．
実施の形態６における測位処理について、上記実施の形態５と異なる部分を説明し、その他の部分は上記実施の形態５と同様であるものとする。

図１４は、実施の形態６における測位システムの構成図である。
図１４において、測位センター局１００は電離層や対流圏による測位時刻信号の搬送遅延量を計算に加えて移動衛星４００から測位端末３００までの距離を測位情報として算出する。また、測位センター局１００は測位情報を測位端末３００に送信し、測位端末３００は測位情報に基づいて自己の位置を測位する。

上記実施の形態５の効果に加え、測位センター局１００の処理負担を軽減することができる。

実施の形態１における測位システムの構成図。 実施の形態１における測位システムの測位処理の流れを示すフローチャート。 実施の形態１における測位センター局１００，測位モニター局２００，測位端末３００のハードウェア構成図。 実施の形態１における測位センター局１００の構成図。 実施の形態１における測位端末３００と測位モニター局２００の構成図。 実施の形態２における測位システムの構成図。 実施の形態３における測位システムの構成図。 実施の形態３における測位システムの測位処理の流れを示すフローチャート。 実施の形態４における測位システムの構成図。 実施の形態４における測位システムの測位処理の流れを示すフローチャート。 実施の形態４における測位センター局１００の構成図。 実施の形態４における測位端末３００の構成図。 実施の形態５における測位システムの構成図。 実施の形態６における測位システムの構成図。

符号の説明

１００ 測位センター局、１１０ 送信部、１２０ 受信部、１３０ 距離差算出部、１４０ 距離算出部、１５０ 測位部、１９０ 記憶部、２００ 測位モニター局、２１０ 受信部、２２０ 発信部、２３０ 時計部、３００ 測位端末、３１０ 受信部、３２０ 発信部、３３０ 時計部、３４０ 測位部、４００ 移動衛星、５００ 移動衛星群、９０１ ディスプレイ、９０２ 入力装置、９１１ ＣＰＵ、９１２ バス、９１３ ＲＯＭ、９１４ ＲＡＭ、９１５ 通信ボード、９２０ 磁気ディスク装置、９２１ ＯＳ、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群。

Claims (13)

1. 信号を中継する通信衛星から信号を受信する端末受信部と前記通信衛星に信号を発信する端末発信部とを備える測位端末と、
   前記通信衛星から信号を受信する地上局受信部と前記通信衛星に信号を発信する地上局発信部とを備える地上局サーバと、
   前記通信衛星の位置情報と前記地上局サーバの位置情報とを記憶する記憶部と前記通信衛星を介して前記測位端末と前記地上局サーバとに信号を発信する測位局発信部と前記測位端末が発信した信号と前記地上局サーバが発信した信号とを前記通信衛星を介して受信する測位局受信部と前記測位局発信部が前記通信衛星を介して前記測位端末に信号を発信して前記測位局受信部が前記通信衛星を介して前記測位端末から信号を受信するまでの時間と前記測位局発信部が前記通信衛星を介して前記地上局サーバに信号を発信して前記測位局受信部が前記通信衛星を介して前記地上局サーバから信号を受信するまでの時間との時間差に基づいて前記通信衛星から前記測位端末までの距離と前記通信衛星から前記地上局サーバまでの距離との距離差を算出する第１の算出部と前記記憶部に記憶された前記通信衛星の位置情報と前記地上局サーバの位置情報とに基づく前記通信衛星から前記地上局サーバまでの距離と前記第１の算出部が算出した前記距離差とに基づいて前記通信衛星から前記測位端末までの距離を算出する第２の算出部と前記第２の算出部が算出した距離に基づいて前記測位端末の位置を測位する測位局測位部とを備える測位局サーバと
   を有することを特徴とする測位システム。
2. 信号を中継する通信衛星から信号を受信する端末受信部と前記通信衛星に信号を発信する端末発信部とデータの受信処理を行う端末データ受信部と測位処理を行う端末測位部とを備える測位端末と、
   前記通信衛星から信号を受信する地上局受信部と前記通信衛星に信号を発信する地上局発信部とを備える地上局サーバと、
   前記通信衛星を介して前記測位端末と前記地上局サーバとに信号を発信する測位局発信部と前記測位端末が発信した信号と前記地上局サーバが発信した信号とを前記通信衛星を介して受信する測位局受信部と前記測位局発信部が前記通信衛星を介して前記測位端末に信号を発信して前記測位局受信部が前記通信衛星を介して前記測位端末から信号を受信するまでの時間と前記測位局発信部が前記通信衛星を介して前記地上局サーバに信号を発信して前記測位局受信部が前記通信衛星を介して前記地上局サーバから信号を受信するまでの時間とを測定する測位局測定部とデータの送信処理を行う測位局データ送信部とを備える測位局サーバと
   を有し、
   前記測位局サーバにおいて前記測位局データ送信部は、前記測位局測定部が測定した前記測位局発信部が前記通信衛星を介して前記測位端末に信号を発信して前記測位局受信部が前記通信衛星を介して前記測位端末から信号を受信するまでの時間と前記測位局発信部が前記通信衛星を介して前記地上局サーバに信号を発信して前記測位局受信部が前記通信衛星を介して前記地上局サーバから信号を受信するまでの時間とに基づく測位情報データを前記測位端末に送信し、
   前記測位端末において前記端末データ受信部は、前記測位情報データを受信し、前記端末測位部は前記端末データ受信部が受信した前記測位情報データに基づいて前記測位端末の位置を測位する
   ことを特徴とする測位システム。
3. 前記測位局サーバにおいて前記測位局データ送信部は、
   前記通信衛星と前記測位端末との間での信号の搬送時間と前記通信衛星と前記地上局サーバとの間での信号の搬送時間との時間差と、前記時間差に基づく前記通信衛星から前記測位端末までの距離と前記通信衛星から前記地上局サーバまでの距離との距離差と、前記通信衛星から前記地上局サーバまでの距離と前記距離差とに基づく前記通信衛星から前記測位端末までの距離との少なくともいずれかを含むデータを前記測位情報データとして前記測位端末に送信する
   ことを特徴とする請求項２記載の測位システム。
4. 測位対象に対する測位情報を取得する測位局サーバにおいて、
   通信衛星の位置情報と地上局サーバの位置情報とを記憶する記憶部と、
   前記通信衛星を介して測位対象である測位端末と前記地上局サーバとに信号を発信する測位局発信部と、
   前記測位端末から発信された信号と前記地上局サーバから発信された信号とを前記通信衛星を介して受信する測位局受信部と、
   前記測位局発信部が前記通信衛星を介して前記測位端末に信号を発信して前記測位局受信部が前記通信衛星を介して前記測位端末から信号を受信するまでの時間と前記測位局発信部が前記通信衛星を介して前記地上局サーバに信号を発信して前記測位局受信部が前記通信衛星を介して前記地上局サーバから信号を受信するまでの時間とを測位情報として測定し取得する測位局測定部と
   を備えることを特徴とする測位局サーバ。
5. 前記測位局サーバは、さらに、
   前記測位局測定部が測定した測位情報に基づく前記通信衛星と前記測位端末との間での信号の搬送時間と前記通信衛星と前記地上局サーバとの間での信号の搬送時間との時間差と、前記時間差に基づく前記通信衛星から前記測位端末までの距離と前記通信衛星から前記地上局サーバまでの距離との距離差と、前記通信衛星から前記地上局サーバまでの距離と前記距離差とに基づく前記通信衛星から前記測位端末までの距離との少なくともいずれかの値を算出する測位局算出部を備える
   ことを特徴とする請求項４記載の測位局サーバ。
6. 前記測位局サーバは、さらに、
   前記測位局算出部が算出した少なくともいずれかの値に基づいて前記測位端末の位置を測位する測位局測位部を備える
   ことを特徴とする請求項５記載の測位局サーバ。
7. 測位対象である測位端末において、
   通信衛星と前記測位端末との間での信号の搬送時間と前記通信衛星と地上局サーバとの間での信号の搬送時間との時間差を算出するための信号を受信する端末受信部と、
   前記時間差の算出のために信号を発信する端末発信部と、
   特定時間の経過を検出する時計部とを備え、
   前記端末発信部は、
   前記時計部が前記端末受信部の信号の受信時から特定時間の経過を検出時に、信号を発信し、
   前記測位端末は、前記時間差に基づいて位置を測位される
   ことを特徴とする測位端末。
8. 測位対象である測位端末において、
   通信衛星と前記測位端末との間での信号の搬送時間と前記通信衛星と地上局サーバとの間での信号の搬送時間との時間差を算出するための信号を受信する端末受信部と、
   前記時間差の算出のために信号を発信する端末発信部と、
   時刻を出力する時計部とを備え、
   前記端末発信部は、
   前記端末受信部が信号を受信時の時刻を前記時計部から取得し、取得した時刻を示す時刻データを含む信号を発信し、
   前記測位端末は、前記時間差に基づいて位置を測位される
   ことを特徴とする測位端末。
9. 測位対象である測位端末において、
   通信衛星と前記測位端末との間での信号の搬送時間と前記通信衛星と地上局サーバとの間での信号の搬送時間との時間差を算出するための信号を受信する端末受信部と、
   前記時間差の算出のために信号を発信する端末発信部と
   前記時間差に基づく前記測位端末の測位情報データを受信する端末データ受信部と、
   前記端末データ受信部が受信した前記測位情報データに基づいて前記測位端末の位置を測位する端末測位部と、
   特定時間の経過を検出する時計部とを備え、
   前記端末発信部は、
   前記時計部が前記端末受信部の信号の受信時から特定時間の経過を検出時に、信号を発信する
   ことを特徴とする測位端末。
10. 測位対象である測位端末において、
    通信衛星と前記測位端末との間での信号の搬送時間と前記通信衛星と地上局サーバとの間での信号の搬送時間との時間差を算出するための信号を受信する端末受信部と、
    前記時間差の算出のために信号を発信する端末発信部と
    前記時間差に基づく前記測位端末の測位情報データを受信する端末データ受信部と、
    前記端末データ受信部が受信した前記測位情報データに基づいて前記測位端末の位置を測位する端末測位部と、
    時刻を出力する時計部とを備え、
    前記端末発信部は、
    前記端末受信部が信号を受信時の時刻を前記時計部から取得し、取得した時刻を示す時刻データを含む信号を発信する
    ことを特徴とする測位端末。
11. 通信衛星の位置情報と地上局サーバの位置情報とを記憶部に記憶し、
    前記通信衛星を介して測位対象である測位端末と前記地上局サーバとに信号を発信し、
    前記測位端末から発信された信号と前記地上局サーバから発信された信号とを前記通信衛星を介して受信し、
    前記測位端末に信号を発信して前記測位端末から信号を受信するまでの時間と前記地上局サーバに信号を発信して前記地上局サーバから信号を受信するまでの時間との時間差に基づいて、前記通信衛星から前記測位端末までの距離と前記通信衛星から前記地上局サーバまでの距離との距離差を算出し、
    前記記憶部に記憶された前記通信衛星の位置情報と前記地上局サーバの位置情報とに基づく前記通信衛星から前記地上局サーバまでの距離と算出した前記距離差とに基づいて、前記通信衛星から前記測位端末までの距離を算出し、
    前記通信衛星から前記測位端末までの距離に基づいて前記測位端末の位置を測位する
    ことを特徴とする測位方法。
12. 通信衛星と測位対象である測位端末との間での信号の搬送時間と前記通信衛星と地上局サーバとの間での信号の搬送時間との時間差を算出するための信号を受信し、
    信号の受信時から特定時間の経過を検出し、
    信号の受信時から特定時間の経過を検出した時に、前記時間差の算出のために信号を発信し、
    前記時間差に基づく前記測位端末の測位情報データを受信し、
    受信した前記測位情報データに基づいて前記測位端末の位置を測位する
    ことを特徴とする測位方法。
13. 通信衛星と測位対象である測位端末との間での信号の搬送時間と前記通信衛星と地上局サーバとの間での信号の搬送時間との時間差を算出するための信号を受信し、
    信号を受信時の時刻を取得し、
    取得した時刻を示す時刻データを含む信号を前記時間差の算出のために発信し、
    前記時間差に基づく前記測位端末の測位情報データを受信し、
    受信した前記測位情報データに基づいて前記測位端末の位置を測位する
    ことを特徴とする測位方法。

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