JP4331627B2

JP4331627B2 - 測位システム及びナビゲーション装置

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Publication number: JP4331627B2
Application number: JP2004020973A
Authority: JP
Inventors: 隆夫稲田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2024-01-29
Also published as: JP2005214757A

Description

本発明は、ＧＰＳ受信機を搭載したナビゲーション装置による測位の改良を図った測位システム、ナビゲーション装置および携帯端末に関する。

ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）は米国国防総省が管理・運用する全２４機のＧＰＳ衛星と地上のコントロールセンターおよび一般の船舶・航空機・自動車などに搭載されているＧＰＳ受信機とからなる。ＧＰＳ衛星はアルマナックデータとエフェメリスデータと呼ばれる２種類のデータを発信している。アルマナックデータは軌道上における全ての衛星に関する軌道情報であり、エフェメリスデータは一つのＧＰＳ衛星の正確な位置情報と信号を発射した時刻情報である。アルマナックデータは一度取得すれば約一週間は有効であり、エフェメリスデータの有効期間は数時間程度である。

ＧＰＳ受信機はアルマナックデータに基づいて測位に使用する衛星を選択し、選択された衛星から受信したエフェメリスデータに基づいて正確な時刻情報を取得し、受信機内部の時計をＧＰＳ衛星の時計とナノ秒単位で同期させる。そして、ＧＰＳ受信機はＧＰＳ衛星から送信された信号を受信し、その信号の伝播時間を検出し、検出した伝播時間に光速を掛け合わせることによりＧＰＳ受信機までの距離を算出する。求めたい現在位置の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ＧＰＳ衛星自体が持つ時刻をＴとすると、未知数は４つであるから、ＧＰＳ衛星との正確な同期が得られていれば、３機のＧＰＳ衛星までの距離を求めることにより、高度Ｚを除く２次元の現在位置を算出することができる。さらにもう１機のＧＰＳ衛星から情報を得れば、より精度の高い測位を行うことができる。

ＧＰＳ受信機の起動時の動作にはウォームスタート・コールドスタート・サーチザスカイ（初期化動作）の３通りがある。ウォームスタートは、起動時に利用可能なアルマナックデータとエフェメリスデータが存在する場合の動作であり、この場合の初期測位に要する時間は約１５秒である。コールドスタートは、起動時に利用可能なアルマナックデータは存在するがエフェメリスデータは存在しない場合の動作であり、この場合の初期測位に要する時間は約１分である。サーチザスカイは、起動時に利用可能なアルマナックデータもエフェメリスデータも存在しない場合の動作であり、この場合の初期測位に要する時間は５分以上である。

自動車や船舶などに搭載されるナビゲーション装置はＧＰＳ受信機を備え、このＧＰＳ受信機が検出した現在位置をモニター等に表示する。図５はナビゲーション装置の一種である、カーナビゲーション装置の動作を示すフローチャートである。この図を参照しながら従来のカーナビゲーション装置の動作を説明する。まず、カーナビゲーション装置の電源が投入される（ステップＳ５０１）。

続いて、カーナビゲーション装置は、アルマナックデータが存在する場合はアルマナックデータおよびカーナビゲーション装置内部の時計が示す時刻に基づいて、探索するＧＰＳ衛星を選択し、アルマナックデータが存在しない場合は予め設定されたアルゴリズムに従って順番にＧＰＳ衛星を選択する（ステップＳ５０２）。続いて、カーナビゲーション装置は、選択したＧＰＳ衛星を探索し（ステップＳ５０３）、選択したＧＰＳ衛星を探索することができたかどうか判定する（ステップＳ５０４）。探索できていなければ再びステップＳ５０２へ戻る。ＧＰＳ衛星を探索できた場合、カーナビゲーション装置は、内部の時計をＧＰＳ衛星の時計に同期させ、ＧＰＳ衛星から測位に必要な情報を受信する（ステップＳ５０５）。

続いて、カーナビゲーション装置は他のＧＰＳ衛星も探索するかどうか判定する（ステップＳ５０６）。他のＧＰＳ衛星も探索する場合はステップＳ５０２へ進む。一方、他のＧＰＳ衛星を探索しない場合は、カーナビゲーション装置は、ＧＰＳ衛星から受信した情報の伝搬時間を用いて、ＧＰＳ衛星までの距離を計算し、複数のＧＰＳ衛星までの距離に基づいて、現在位置の座標を計算する（ステップＳ５０７）。続いて、カーナビゲーション装置は、現在位置を含む地図をモニターに表示する（ステップＳ５０８）。

なお、上記の説明においては、アルマナックデータが存在しない場合にサーチザスカイとなるとしているが、カーナビゲーション装置によっては、以下のような場合にもサーチザスカイとなるようにしているものもある。例えば、カーナビゲーション装置内部の時計が完全に狂っている場合や、ＧＰＳ衛星が故障やメンテナンス、戦争勃発などの有事に故意に使用不可能とされ、ＧＰＳ衛星に非定常のフラグが立つ場合がある。また、使用履歴が示す前回使用時からの経過時間によってタイムアウト（例えば２０日程度）を設定し、タイムアウトとなった場合はアルマナックデータを使用せず、自動的にサーチザスカイを行うようにしているものもある。

近年、携帯端末を搭載したカーナビゲーション装置が登場しており、携帯端末が地図データの更新や本体ファームウェアの更新に使われているが、初期測位に必要な情報の入力手段としては使われていない。なお、特許文献１には、ＧＰＳ受信機を有し、このＧＰＳ受信機から得た位置情報を外部に送信することができる携帯通信端末が記載されている。
特開２００２−３３５５５１号公報

前述したように、従来のカーナビゲーション装置を含むナビゲーション装置はサーチザスカイ時の初期測位に５分以上の時間を要していた。これは、サーチザスカイ時にはアルマナックデータが存在せず、ＧＰＳ衛星の探索が効率的に行われないからである。また、アルマナックデータが存在する場合でも、そのアルマナックデータを取得した時点での位置と現在位置が大きく異なる場合には、ＧＰＳ衛星の探索が効率的に行われない。したがって、ナビゲーション装置を自動車や船舶などに納入した場合や、電源が遮断されてから長時間が経過した場合、電源の遮断前と遮断後の再起動時とで測位位置が大きく異なる場合などにおいては、初期測位に非常に時間がかかるという問題があった。また、初期測位の終了前に自動車などが高速移動を開始してしまうと、ＧＰＳ衛星から受信するドップラー周波数の変動が大きくなり、ＧＰＳ衛星の探索にさらに時間がかかってしまう。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、初期測位に要する時間を短縮することができる測位システム、ナビゲーション装置および携帯端末を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、軌道情報に基づいて探索したＧＰＳ衛星から受信する情報に基づいて現在位置を算出し、当該現在位置を示す地図を表示するナビゲーション装置と、前記ナビゲーション装置に対して接続可能であり、ＧＰＳ衛星から受信する情報または基地局から受信する情報に基づいて算出される位置情報を記憶する携帯端末とを具備する測位システムにおいて、前記ナビゲーション装置は、前記軌道情報に基づいてＧＰＳ衛星を探索する第１の探索手段と、地域情報と当該地域の上空を通過するＧＰＳ衛星の軌道に関する情報とが関係付けられた衛星情報及びアルマナックデータを予め記憶する記憶手段と、起動時に前記第１の探索手段による探索が失敗した場合に、前記携帯端末へ受信要求を送信する第１の送信手段と、前記受信要求を受けた前記携帯端末から位置情報を受信する第１の受信手段と、前記第１の受信手段にて前記位置情報が受信された場合には当該位置情報と前記衛星情報とに基づいてＧＰＳ衛星を探索し、前記携帯端末が接続されていない場合には前記記憶手段に記憶されている前記アルマナックデータの軌道情報に基づきＧＰＳ衛星を探索する第２の探索手段とを具備し、前記携帯端末は、前記受信要求を受信する第２の受信手段と、前記受信要求が受信された場合に、前記位置情報を前記ナビゲーション装置へ送信する第２の送信手段とを具備することを特徴とする測位システムである。
また、前記ナビゲーション装置は、起動時に前記第１の探索手段による探索が失敗した場合に、前記携帯端末が接続されていないことを判定すると、前記携帯端末の接続指示を表示する第１の表示手段を更に具備することが望ましい。

また、前記ナビゲーション装置はさらに、自律航法用センサの出力に基づいて現在位置を測定する測定手段と、表示された地図上の現在位置と、前記第１の探索手段によって探索されたＧＰＳ衛星から受信された情報に基づいて算出された第１の位置との差を算出する算出手段とを備え、前記算出手段によって算出された差が所定量以上であり、前記携帯端末が接続されていない場合に、前記携帯端末の接続指示を表示する第２の表示手段と、前記第１の受信手段によって受信された前記位置情報が示す位置と、前記測定手段によって測定された第２の位置と、前記第１の位置とに基づいて、前記地図上の現在位置を修正する修正手段とを具備することが望ましい。

本発明は、軌道情報に基づいて探索したＧＰＳ衛星から受信する情報に基づいて現在位置を算出し、当該現在位置を示す地図を表示するナビゲーション装置において、前記軌道情報に基づいてＧＰＳ衛星を探索する第１の探索手段と、地域情報と当該地域の上空を通過するＧＰＳ衛星の軌道に関する情報とが関係付けられた衛星情報及びアルマナックデータを予め記憶する記憶手段と、起動時に前記第１の探索手段による探索が失敗した場合、ＧＰＳ衛星から受信する情報または基地局から受信する情報に基づいて算出される位置情報を記憶する携帯端末へ受信要求を送信する第１の送信手段と、前記受信要求を受けた前記携帯端末から位置情報を受信する第１の受信手段と、前記第１の受信手段にて前記位置情報が受信された場合には当該位置情報と前記衛星情報とに基づいてＧＰＳ衛星を探索し、前記携帯端末が接続されていない場合には前記記憶手段に記憶されている前記アルマナックデータの軌道情報に基づきＧＰＳ衛星を探索する第２の探索手段とを具備することを特徴とするナビゲーション装置である。

また、前記ナビゲーション装置はさらに、起動時に前記第１の探索手段による探索が失敗した場合に、前記携帯端末が接続されていないことを判定すると、前記携帯端末の接続指示を表示する第１の表示手段を更に具備することが望ましい。

また、前記ナビゲーション装置はさらに、自律航法用センサの出力に基づいて現在位置を測定する測定手段と、表示された地図上の現在位置と、前記第１の探索手段によって探索されたＧＰＳ衛星から受信された情報に基づいて算出された第１の位置との差を算出する算出手段とを備え、前記算出手段によって算出された差が所定量以上であり、前記携帯端末が接続されていない場合に、前記携帯端末の接続指示を表示する第２の表示手段と、前記第１の受信手段によって受信された前記位置情報が示す位置と、前記測定手段によって測定された第２の位置と、前記第１の位置とに基づいて、前記地図上の現在位置を修正する修正手段とをさらに具備することが望ましい。

本発明によれば、ＧＰＳ受信機を備えた携帯端末から位置情報を受信し、その位置情報に基づいて、探索するＧＰＳ衛星の選択を行うようにしたので、ナビゲーション装置の初期測位に要する時間を短縮することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、この発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による測位システムの構成を示すブロック図である。本実施形態においては、ナビゲーション装置の一種であるカーナビゲーション装置を例として説明を行う。図において１はカーナビゲーション装置である。２は携帯端末であり、ケーブル１００を介してカーナビゲーション装置１に接続される。この携帯端末２はケーブル１００に対して着脱可能である。携帯端末２は携帯電話やＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｉｓｔａｎｃｅ）などであり、ＧＰＳ受信機および外部との通信機能を備えていればその機種は問わない。３は基地局であり、ネットワーク４に接続されている。基地局３はＧＰＳアンテナを有しており、ＧＰＳ衛星から正確な時刻情報を受信している。

５はサーバであり、ネットワーク４を介して基地局３に接続され、正確な時刻情報と共に、アルマナックデータに相当する情報を有している。サーバ５は内部に有するＧＰＳ受信機により、ＧＰＳ衛星からそれらの情報を取得することができる。サーバ５は位置登録を行っている端末およびその位置を把握しており、ＧＰＳ衛星から取得した情報に基づいて、各端末の上空に現れるはずのＧＰＳ衛星を計算により予測することができ、その予測結果を基地局３を介して各端末に送信している。この予測結果に基づいて、各端末はＧＰＳ衛星を探索している。

図２はカーナビゲーション装置１および携帯端末２の構成を示すブロック図である。カーナビゲーション装置１において、１１はＧＰＳアンテナであり、ＧＰＳ衛星から送信された情報を受信する。１２はキー入力部であり、ユーザによる操作を受け付け、その操作結果を制御部１７へ出力する。１３は表示部であり、制御部１７によって出力された表示用データに基づいて、現在位置を含む地図を表示する。

１４は自律航法センサ部であり、方位センサおよび車速センサ等を備えている。１５は記憶部であり、アルマナックデータやエフェメリスデータ、地図データなどを記憶する。また、記憶部１５には緯度・経度を情報として含む地域情報とＧＰＳ衛星の軌道情報とが関係付けられた衛星情報が予め格納されている。地域情報によってある地点が特定されると、全てのＧＰＳ衛星の中から、その地点で特定の時刻に上空を通過するＧＰＳ衛星の候補を軌道情報により絞り込むことができる。なお、新しいＧＰＳ衛星が打ち上げられたときなどに、この衛星情報リストが更新されるようにしてもよい。

１６は外部インタフェースであり、携帯端末２の外部インタフェース２６を介して携帯端末２と情報の送受信を行う。カーナビゲーション装置１の外部インタフェース１６と携帯端末２の外部インタフェース２６とは図１のケーブル１００によって接続される。このケーブルは外部インタフェース１６および外部インタフェース２６に対して着脱可能である。制御部１７はカーナビゲーション装置１内の各部を制御する。

携帯端末２において、２１はＧＰＳアンテナであり、ＧＰＳ衛星から送信される情報を受信する。２２はＣＤＭＡ（符号分割多元接続）方式等により通信を行うアンテナである。２３は表示部であり、ユーザによる入力操作の結果や携帯端末２の状態などを表示する。２４は記憶部であり、ＧＰＳアンテナ２１が受信した情報やサーバ５から受信した位置情報などを記憶する。２５はキー操作部であり、ユーザによって入力操作がなされると、その操作結果を制御部２７へ出力する。２６は外部インタフェースであり、カーナビゲーション装置１の外部インタフェース１６を介してカーナビゲーション装置１と情報の送受信を行う。制御部２７は携帯端末２内の各部を制御する。

カーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ衛星から送信された情報を所定の周期で受信し、その情報に基づいて現在位置の算出を行う。ある時点でＧＰＳ衛星からの情報を受信した後、次にＧＰＳ衛星から情報を受信するまでの間、カーナビゲーション装置１は自律航法センサ部１４の出力に基づいて現在位置の算出を行う。自律航法センサ部１４は方位および車速を検出し、検出結果を制御部１７へ出力する。制御部１７はこの検出結果に基づいて、車両の走行軌跡を算出し、これに基づいて現在位置を算出する。制御部１７は算出した現在位置を記憶部１５へ格納すると共に、地図上の自車位置を更新した表示データを表示部１３へ出力する。表示部１３は表示データに基づいて、自車位置が更新された地図を表示する。

従来のナビゲーション装置はマップマッチングと呼ばれる機能を備えており、カーナビゲーション装置１もマップマッチングを行う。マップマッチングとは、自律航法によって算出された自車位置が地図データ中の道路上にない場合に、自車位置を道路上に合わせ込む技術である。

次に、本実施形態による測位システムの動作を説明する。本実施形態では、カーナビゲーション装置１の起動時の初期測位において、衛星の探索がうまく行われなかった場合、カーナビゲーション装置１は携帯端末２から位置情報を受信し、その位置情報を用いてＧＰＳ衛星を探索する。図３はカーナビゲーション装置１の動作を示すフローチャートである。

カーナビゲーション装置１の電源が投入される（ステップＳ３０１）と、制御部１７は携帯端末２からの信号が外部インタフェース１６に入力されているかどうか判定することにより、携帯端末２が接続されているかどうか判定する（ステップＳ３０２）。携帯端末２が接続されている場合、処理は図４のステップＳ４０３へ進む。携帯端末２が接続されていない場合、制御部１７は携帯端末２の接続をユーザに対して指示するための表示用データを表示部１３へ出力する。表示部１３は表示用データに基づいて、携帯端末２の接続をユーザに指示するための文字等を表示する（ステップＳ３０３）。

続いて、制御部１７は、表示部１３によって携帯端末２の接続指示が表示された後、所定時間内に携帯端末２からの信号が外部インタフェース１６に入力されるかどうか判定する（ステップＳ３０４）。携帯端末２が接続された場合、制御部１７は外部インタフェース１６を介して、携帯端末２に対する位置情報の受信要求を出力し、処理は図４のステップＳ４０３へ進む。携帯端末２が接続されなかった場合、処理はステップＳ３０５へ進む。ステップＳ３０５においては、制御部１７は探索する衛星の選択を行う。

衛星の選択方法は以下のとおりである。起動時に携帯端末２から位置情報を受信することができた場合、制御部１７は記憶部１５から衛星情報を読み出して参照し、携帯端末２から取得した位置情報および現在時刻に基づいて、現在位置において探索可能なＧＰＳ衛星を選択する。また、起動時に携帯端末２が接続されていなかった場合、制御部１７は記憶部１５からアルマナックデータを読み出し、このアルマナックデータに基づいて、探索するＧＰＳ衛星を選択する。

起動時の初期測位以降の測位においては、携帯端末２から位置情報を受信することができた場合には、制御部１７は衛星情報および携帯端末２から取得した位置情報に基づいて、現在時刻において探索可能なＧＰＳ衛星を選択する。また、携帯端末２から位置情報を受信することができなかった場合には、制御部１７は記憶部１５中のアルマナックデータに基づいてＧＰＳ衛星を選択する。また、アルマナックデータが破壊されている等により、アルマナックデータが使用できない場合、制御部１７は衛星番号の先頭から必要数のＧＰＳ衛星を順番に選択する。なお、制御部１７がアルマナックデータの更新時刻を参照し、最終更新時刻からの経過時間が所定時間以上であった場合に、携帯端末２の接続を指示するための表示用データを表示部１３へ出力するようにしてもよい。

続いて、制御部１７は選択したＧＰＳ衛星を探索し（ステップＳ３０６）、選択したＧＰＳ衛星から所定時間以内に信号を受信することができたかどうか（ＧＰＳ衛星を探索することができたかどうか）判定する（ステップＳ３０７）。この所定時間は数秒程度でよい。ＧＰＳ衛星から所定時間以内に信号を受信することができなかった場合は、ＧＰＳ衛星の探索に失敗したことになり、ステップＳ３０３に処理が進む。一方、ＧＰＳ衛星から所定時間以内に信号を受信することができた場合は、ＧＰＳ衛星の探索に成功したことになり、制御部１７は内部の時計をＧＰＳ衛星の時計に同期させ、ＧＰＳ衛星から測位に必要な情報を受信する（ステップＳ３０８）。これ以後、制御部１７は捕捉したＧＰＳ衛星の追尾を続ける。続いて、制御部１７は他のＧＰＳ衛星も探索するかどうか判定する（ステップＳ３０９）。他のＧＰＳ衛星も探索する場合はステップＳ３０５へ進む。

一方、他のＧＰＳ衛星を探索しない場合、制御部１７は、ＧＰＳ衛星から受信した情報の伝搬時間を用いて、ＧＰＳ衛星までの距離を計算し、複数のＧＰＳ衛星までの距離に基づいて、現在位置の座標を計算する（ステップＳ３１０）。続いて、制御部１７は記憶部１５から自律航法によって算出した現在位置を読み出し、ＧＰＳ衛星から受信した情報に基づいて算出した現在位置と、自律航法によって算出した現在位置との差が所定量以上であるかどうか判定する（ステップＳ３１１）。

２つの現在位置の差が所定量以上であった場合は、ステップＳ３０２へ進む。また、２つの現在位置の差が所定量未満であった場合は、制御部１７は地図データ上の自車位置を更新し、地図データを表示用データに変換して表示部１３へ出力する。表示部１３は表示用データに基づいて、自車位置が更新された地図を表示する（ステップＳ３１２）。続いて、制御部１７は捕捉したＧＰＳ衛星から信号を受信できるかどうか判定する（ステップＳ３１３）。信号を受信できた場合は、捕捉したＧＰＳ衛星を追尾できており、処理はステップＳ３０８へ進み、ＧＰＳ衛星から情報が受信される。一方、信号を受信できなかった場合は、捕捉したＧＰＳ衛星の追尾に失敗したことになり、処理はステップＳ３０６へ進み、再度ＧＰＳ衛星の探索が行われる。

次に、本実施形態による携帯端末２の動作を説明する。携帯端末２は処理能力および使用可能な電力の面から自律測位を行うことができない。そのため、携帯端末２は位置情報および時刻情報を以下のようにして取得する。ＧＰＳ衛星からの電波が携帯端末２に届く場合、携帯端末２はＧＰＳ衛星から受信した情報を基地局３へ送信する。基地局３はこれを受信し、ネットワーク４を介してサーバ５へ送信する。サーバ５は自らが保持する時刻情報および携帯端末２から受信した情報に基づいて、ＧＰＳ衛星から携帯端末２へ送信された情報の伝播時間を算出し、求めた伝播時間からＧＰＳ衛星と携帯端末２との間の距離を算出する。同様に、サーバ５は複数のＧＰＳ衛星に関する情報を携帯端末２から受信して各ＧＰＳ衛星と携帯端末２との距離を算出し、携帯端末２の正確な位置情報を得る。携帯端末２は基地局３を介してサーバ５からこの位置情報を受信する。

また、ＧＰＳ衛星からの電波が携帯端末２に届かない場合は以下のようになる。基地局３はＧＰＳ衛星から情報を取得しており、自身の正確な位置および時刻の情報を有している。携帯端末２は複数の基地局３から情報を受信し、この情報の伝播時間をサーバ５に対して通知する。サーバ５は携帯端末２によって通知された伝播時間に基づいて、基地局３と携帯端末２との距離を算出し、基地局３の位置情報に基づいて、携帯端末２の正確な位置情報を得る。携帯端末２は基地局３を介してサーバ５からこの位置情報を受信する。

なお、携帯端末２がＧＰＳ衛星から情報を受信してから、サーバ５から位置情報を受信するまでの携帯端末２、基地局３およびサーバ５の動作は従来と同様の動作である。今後、自律測位が可能な携帯端末が登場し、ＧＰＳ受信機を備えた携帯端末の主流となっていくことも予想されており、携帯端末２が自律測位を行うことができる場合は、サーバ５を設ける必要はない。なお、携帯端末２が取得する位置情報は緯度および経度からなる位置情報であるが、これにさらに高度を含めてもよい。また、携帯端末２が位置情報に加えてサーバ５から取得した時刻情報をカーナビゲーション装置１へ送信するようにしてもよい。

図４は携帯端末２の動作を示すフローチャートである。携帯端末２の電源が投入される（ステップＳ４０１）と、携帯端末２は基地局３へ接続し、位置登録を行う（ステップＳ４０２）。登録された位置の情報は基地局３からネットワーク４を介してサーバ５へ送信され、サーバ５はこの情報を保持する。続いて、制御部２７は、外部インタフェース２６を介して、カーナビゲーション装置１から受信要求を受信したかどうか判定する（ステップＳ４０３）。ステップＳ４０３においてＮｏと判定された場合、制御部２７は再びステップＳ４０３における判定を行う。一方、Ｙｅｓと判定された場合、制御部２７はアンテナ２２によって受信される基地局３からの信号（パイロット信号）の受信強度が所定量以上であるかどうか判定する（ステップＳ４０４）。

基地局３からの信号の受信強度が所定量未満である場合、携帯端末２は基地局３の圏外に位置しており、処理は図３のステップＳ３０５へ進む。また、基地局３からの信号の受信強度が所定量以上である場合、携帯端末２は基地局３およびネットワーク４を介してサーバ５へ接続し、サーバ５に対して携帯端末２の位置情報を要求する（ステップＳ４０５）。サーバ５はこの要求に基づいて、ネットワーク４および基地局３を介して位置情報を携帯端末２へ送信する。

続いて、制御部２７は、サーバ５からの位置情報を、アンテナ２２を介して受信できたかどうか判定する（ステップＳ４０６）。位置情報を受信できなかった場合は図３のステップＳ３０５へ進む。一方、位置情報を受信できた場合、制御部２７は、外部インタフェース２６を介して、位置情報をカーナビゲーション装置１へ送信し（ステップＳ４０７）、図３のステップＳ３０５へ進む。

本実施形態においては、起動時に使用可能なアルマナックデータもエフェメリスデータも存在しないサーチザスカイとなった場合に、携帯端末２が接続されていなければ、カーナビゲーション装置１は衛星番号の先頭から必要数のＧＰＳ衛星を順番に選択してＧＰＳ衛星の探索を行う（図３のステップＳ３０５）。この場合、図３のステップＳ３０７においてＮｏと判定され、カーナビゲーション装置１は携帯端末２の接続指示を表示する（図３のステップＳ３０３）。ここで、携帯端末２が接続された場合、カーナビゲーション装置１は携帯端末２に対して位置情報の受信を要求する。

携帯端末２は、これに基づいて、サーバ５から位置情報を受信し、位置情報をカーナビゲーション装置１へ送信する（図４のステップＳ４０７）。カーナビゲーション装置１は携帯端末２から位置情報を受信し、この位置情報および記憶部１５中の衛星情報に基づいて、現在時刻において探索可能なＧＰＳ衛星を選択する（図３のステップＳ３０５）。以上の動作により、サーチザスカイ時であっても、携帯端末２から位置情報を受信し、その位置情報に基づいて、探索するＧＰＳ衛星を選択することができるので、ＧＰＳ衛星を捕捉する可能性が高まり、ＧＰＳ衛星の探索時間を短縮し、初期測位に要する時間を大幅に短縮することができる。また、起動時に携帯端末２が接続されていた場合も、上記と同様の動作により、初期測位に要する時間を大幅に短縮することができる。

一般に、自律航法によって算出された現在位置は誤差を含んでおり、測定を重ねるごとに誤差は蓄積されていく。また、ＧＰＳ衛星から受信した情報に基づいて算出された現在位置には、約５０ｍの誤差が含まれることもある。ステップＳ３１１においてＹｅｓと判定された場合、自律航法によって算出された現在位置と、ＧＰＳ衛星から受信した情報に基づいて算出された現在位置とのどちらが実際の現在位置に近いのか判断できない。そこで、このような場合に、カーナビゲーション装置１は、携帯端末２から位置情報を受信し、その位置情報が示す位置も考慮して現在位置の修正を行う。さらに、自車位置が地図中の道路上に存在しない場合、カーナビゲーション装置１はマップマッチングを行う。

ステップＳ３１１においてＹｅｓと判定された場合、処理はステップＳ３０２へ進み、携帯端末２が接続されているかどうか判定される。携帯端末２が接続されていた場合、もしくは、接続されていなくても、携帯端末２の接続指示の表示後に携帯端末２が接続された場合、処理は図４のステップＳ４０３へ進む。測位可能な圏内であれば、携帯端末２はサーバ５へ接続し、サーバ５から位置情報を受信することができた場合は、位置情報をカーナビゲーション装置１へ送信する。

カーナビゲーション装置１において制御部１７は、受信した位置情報が示す位置と、自律航法によって算出した位置と、ＧＰＳ衛星から受信した情報に基づいて算出した位置とに基づいて、現在位置の修正を行う。例えば、携帯端末２から受信した位置情報が示す位置と、ＧＰＳ衛星から受信した情報に基づいて算出した位置とを、自律航法によって算出した位置よりも優先して現在位置の修正を行う方法が考えられる。

また、以上の３通りの方法によって求められた位置に対する重み付けを自由に変更できるようにしてもよい。例えば、都市部において周囲にビルが多い場所では、ＧＰＳ衛星からの電波がビルによって散乱され、信号の受信状態（信号のＳ／Ｎ比など）が悪化するので、このような場合には、自律航法によって測定された位置の優先度を上げる。一方、都市の郊外において周囲の見晴らしが良い場所では、信号の受信状態が良くなるので、このような場合には、携帯端末２から受信した位置情報が示す位置、またはＧＰＳ衛星から受信した情報に基づいて算出した位置の優先度を上げる。

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、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態による測位システムの構成を示すブロック図である。同実施形態によるカーナビゲーション装置１および携帯端末２の構成を示すブロック図である。同実施形態によるカーナビゲーション装置１の動作を示すフローチャートである。同実施形態による携帯端末２の動作を示すフローチャートである。従来のカーナビゲーション装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・カーナビゲーション装置、２・・・携帯端末、３・・・基地局、４・・・ネットワーク、５・・・サーバ、１１，２２・・・アンテナ、１２・・・キー入力部、１３，２３・・・表示部、１４・・・自律航法センサ部、１５，２４・・・記憶部、１６，２６・・・外部インタフェース、１７，２７・・・制御部、２１・・・ＧＰＳアンテナ、２５・・・キー操作部。

Claims

軌道情報に基づいて探索したＧＰＳ衛星から受信する情報に基づいて現在位置を算出し、当該現在位置を示す地図を表示するナビゲーション装置と、前記ナビゲーション装置に対して接続可能であり、ＧＰＳ衛星から受信する情報または基地局から受信する情報に基づいて算出される位置情報を記憶する携帯端末とを具備する測位システムにおいて、
前記ナビゲーション装置は、
前記軌道情報に基づいてＧＰＳ衛星を探索する第１の探索手段と、
地域情報と当該地域の上空を通過するＧＰＳ衛星の軌道に関する情報とが関係付けられた衛星情報及びアルマナックデータを予め記憶する記憶手段と、
起動時に前記第１の探索手段による探索が失敗した場合に、前記携帯端末へ受信要求を送信する第１の送信手段と、
前記受信要求を受けた前記携帯端末から位置情報を受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段にて前記位置情報が受信された場合には当該位置情報と前記衛星情報とに基づいてＧＰＳ衛星を探索し、前記携帯端末が接続されていない場合には前記記憶手段に記憶されている前記アルマナックデータの軌道情報に基づきＧＰＳ衛星を探索する第２の探索手段と、
を具備し、
前記携帯端末は、
前記受信要求を受信する第２の受信手段と、
前記受信要求が受信された場合に、前記位置情報を前記ナビゲーション装置へ送信する
第２の送信手段と、
を具備する
ことを特徴とする測位システム。
前記ナビゲーション装置は、
起動時に前記第１の探索手段による探索が失敗した場合に、前記携帯端末が接続されていないことを判定すると、前記携帯端末の接続指示を表示する第１の表示手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の測位システム。
前記ナビゲーション装置はさらに、
自律航法用センサの出力に基づいて現在位置を測定する測定手段と、
表示された地図上の現在位置と、前記第１の探索手段によって探索されたＧＰＳ衛星から受信された情報に基づいて算出された第１の位置との差を算出する算出手段とを備え、
前記算出手段によって算出された差が所定量以上であり、前記携帯端末が接続されていない場合に、前記携帯端末の接続指示を表示する第２の表示手段と、
前記第１の受信手段によって受信された前記位置情報が示す位置と、前記測定手段によって測定された第２の位置と、前記第１の位置とに基づいて、前記地図上の現在位置を修正する修正手段と、
を具備することを特徴とする請求項２に記載の測位システム。
軌道情報に基づいて探索したＧＰＳ衛星から受信する情報に基づいて現在位置を算出し、当該現在位置を示す地図を表示するナビゲーション装置において、
前記軌道情報に基づいてＧＰＳ衛星を探索する第１の探索手段と、
地域情報と当該地域の上空を通過するＧＰＳ衛星の軌道に関する情報とが関係付けられた衛星情報及びアルマナックデータを予め記憶する記憶手段と、
起動時に前記第１の探索手段による探索が失敗した場合、ＧＰＳ衛星から受信する情報または基地局から受信する情報に基づいて算出される位置情報を記憶する携帯端末へ受信要求を送信する第１の送信手段と、
前記受信要求を受けた前記携帯端末から位置情報を受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段にて前記位置情報が受信された場合には当該位置情報と前記衛星情報とに基づいてＧＰＳ衛星を探索し、前記携帯端末が接続されていない場合には前記記憶手段に記憶されている前記アルマナックデータの軌道情報に基づきＧＰＳ衛星を探索する第２の探索手段と、
を具備することを特徴とするナビゲーション装置。
起動時に前記第１の探索手段による探索が失敗した場合に、前記携帯端末が接続されていないことを判定すると、前記携帯端末の接続指示を表示する第１の表示手段を更に具備することを特徴とする請求項４に記載のナビゲーション装置。
自律航法用センサの出力に基づいて現在位置を測定する測定手段と、
表示された地図上の現在位置と、前記第１の探索手段によって探索されたＧＰＳ衛星から受信された情報に基づいて算出された第１の位置との差を算出する算出手段とを備え、
前記算出手段によって算出された差が所定量以上であり、前記携帯端末が接続されていない場合に、前記携帯端末の接続指示を表示する第２の表示手段と、
前記第１の受信手段によって受信された前記位置情報が示す位置と、前記測定手段によって測定された第２の位置と、前記第１の位置とに基づいて、前記地図上の現在位置を修正する修正手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載のナビゲーション装置。