JPH0480679A - 移動体の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は衛星航法や推測航法等を用いて得られる移動
体の測定位置データに高度情報を入力することにより、
位置検出精度を高め、現在位置を高信頼度をもって表示
する移動体の位置検出装置に関するものである。

［従来の技術］ ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　　
Ｓｙｓｔｅｍ）用測位装置は通常３個以上の衛星を同時
に受信し、各衛星と受信点との間の受信機の時刻オフセ
ットを含んだ擬似距離データおよび受信衛星の位置デー
タより受信点の位置を計測し表示するように構成されて
いる。すなわち、移動体は、複数の衛星からの電波を同
時に受信し各衛星と移動体との間の時刻オフセットを含
んだ擬似距離データと各衛星の位置データにより移動体
の位置を算出する。具体的には、衛星の時計に合致した
時刻Ｔをもう１つの未知数として追加し、位置に関する
３つの未知数（Ｘｕ　、　ｙｕ　、　Ｚｕ　）に△ｔｕ
を加え４未知数（Ｘｕ　、３’ｕ　、　Ｚｕ　、△１．
）を解く必要がある。そのためには上空に散在する４個
の衛星から電波信号を受信しなければならない。自動車
等の移動体では高さの変化は少ないので高さに若干の誤
差があっても緯度、経度の２次元位置が大幅に狂って測
位されることは少ない。そのため、高さ２には既知数を
入れ、３個の衛星から３未知数（ｘｕ、３’ｕ２△１ｕ
）を解き３次元測位としている。

自動車等で山岳地帯や市街地のように、上空との間に遮
蔽物や電波障害物が多く、地形や運行環境の変化の激し
い地域を走行していると、常に３個の衛星からの信号を
受信できるとは限らず、２個の衛星からの信号しか受信
できない場合も多い。

時には、全く受信できない場合もある。そのために、従
来、ＧＰＳ航法装置と共に、磁気方位計などの方位セン
サ、及び距離計より自動車の推測位置を演算する装置（
推測航法装置）を搭載している。受信できる衛星が２個
以下になった場合には推測航法装置により自動車の位置
が演算されるようになっている。

一般にＧＰＳ航法装置は、他の航法装置、たとえば推測
航法装置に比べて測位精度が高い。上空に存在し受信可
能な衛星はなるべく分散している程測位精度高い。しか
し、測定精度を示す幾何学的精度発散ＧＤＯＰ　（Ｄｉ
　１ｕｔｉｏｎ　　ｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎ）（または
、３次元の測位精度を示すＰＤＯＰ；Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ
　　Ｄｉｌｕｔｉｏｎ　　ｏｆ　　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
水平方向精度発散を示すＨＤＯＰ；Ｈｏｒｉｚｏｎｔａ
ｌＤｉｌｕｔｉｏｎ　　ｏｆ　　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）
がある一定レベル以上になってしまった場合には、推測
航法装置のほうが測位精度が高い。このような受信状態
になった場合にはＧＰＳ航法装置は測位を中断し、推測
航法装置により自動車の位置が演算されるようになって
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の移動体の位置検出装置は以上のように構成されて
いるので、地形や運行環境の変化の激しい地域を自動車
が走行しているとき、ＧＰＳ航法装置は測位中に衛星信
号の受信レベルが低下して測位結果に大きな誤差が生じ
することがある。また自動車がトンネルを通過したりし
てＧＰＳ航法装置が長時間測位しなくなり推測航法装置
が長時間測位した結果、累積誤差が生ずることがある。

これらの事態が生ずると、それ以前にＧＰＳ航法装置で
測定した位置とは大幅に異なることがあるなどの課題が
あった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、各測定値の間に連続性を付与し、信頼性を向上
させるハイブリッド衛星航法のデータ処理方式を採用し
、そのデータ処理より得られた移動体の２次元位置に高
度情報を入力することによって高精度で位置を表示する
移動体の位置検出装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ この発明に係る移動体の位置検出装置は、移動体の高度
データを最初に仮定し固定値として入力し、３衛星から
移動体の３次元位置座標を演算によって求めるＧＰＳ演
算処理部と、そのＧＰＳ演算処理部で得た擬似距離デー
タから移動体の位置を求める衛星航法及び移動体に搭載
したセンサから移動体の位置を測定する推測航法とより
測定位置を求めるハイブリッド式位置計測手段と、その
移動体が走行する地図データを外部メモリに格納し、そ
の地図データを読み出して移動体の位置を重ね表示手段
に出力する地図情報記憶手段と、その地図情報記憶手段
から得た座標位置とその座標位置の高度データとを対応
させ高度データ誤差が大なる時に前記座標点の新しい高
度データを入力して演算を繰り返し現在位置を地図情報
記憶手段の座標位置に漸近させる高度情報記憶手段とを
備えて構成したものである。

［作用〕 この発明におけるＧＰＳ演算処理部は、３つの衛星から
移動体の３次元位置座標を求めるために仮定した高度デ
ータを入力して演算を行なう。その演算結果の座標位置
を地図情報記憶手段に重ねて表示し、その座標位置の高
度データを高度情報記憶手段の高度データと比較する。

その時、仮定した高度データと前記高度記憶手段の高度
データとの間に大きな差異があれば移動体の現在位置と
地図上の位置とが異るので計算で求めた新しい高度デー
タをＧＰＳ演算処理部に入力して地図上の高度データと
次に求めた高度データとを漸近させるように演算を繰り
返し現在位置を検出する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１は衛星信号受信用アンテナ、２はＧＰＳ
演算処理部、３は衛星航法と推測航法との両者より測定
位置を演算するハイブリッド式位置計測手段、４は制御
手段、５は位置と移動体の高度との関係を対応させたデ
ータを格納した高度情報記憶手段、６は地図データを外
部メモリであるＩＣカードやＣＤ−ＲＯＭに格納し、こ
れを読み出して表示可能とした地図情報記憶手段、７は
装置を操作する操作手段、８はＣＲＴなどの表示手段で
ある。

次に第２図に示した概要図及び第３図のフローチャート
を参照して動作について説明する。最初に、ハイブリッ
ト式位置計測手段３は、衛星からの擬似距離データおよ
び各衛星の位置データ信号を受信して移動体■の位置を
測定する衛星航法と、移動体■に搭載された方位センサ
のデータ及び距離計のデータにより移動体Ｖの位置を測
定する推測航法との両者より測定位置を求める。一方、
ＧＰＳ演算処理部２は、３個の衛星から移動体■の３次
元座標位置（Ｘｕ　、ｙｕ　、Ｚｕ　）を求める。

そのために、４つの衛星から移動体Ｖまでの擬似距離Ｒ
ｉを測定する。

Ｒｉ＝Ｒｉ＋　　（△ｔ　Ａ　ｒ　＋　Ｃ（△ｔｕ　　
−△ｔ　ｇ、）・・・（１） Ｒｉ＝　　（（Ｘ＊＋　　Ｘｕ　　）　　”　　＋　　
（３’ｓ＋−ｙｕ　　）　　２＋　　（Ｚ　＊＋−Ｘ　
ｕ　　）　　”　　）　　””　　　　　　　・・・（
２）ここでＲ１；測定した衛星ｉ−受信機間距離（時計
のオフセット値が入っているので、 擬似距離とと呼ばれる。） Ｒ１；衛星ｉと移動体Ｖとの距離、 Ｃ；光速度 △ｔＡＩ；衛星ｉか衛星型波の電離層と対流圏における
伝搬遅延。

△ｔｕ　：移動体時計のオフセット △ｔ８．；衛星ｉの時計のオフセット Ｘ　Ｉｉ＋　３’　ａｌｌ　Ｚ　ＩＩ　：衛星位置の三
次元座標位置、（２）式より３次元座標位置（Ｘｕ　、
　ｙｕ　、Ｚｕ　）を求める。この時４個の（ｘｕ、ｙ
ｕ、Ｚｕ、△１、）に対して擬似距離は３つ（Ｒ，、Ｒ
２゜Ｒ３）しか測定できないので、方程式は３つしかで
きない。よって未知数（Ｘｕ、ｙｕ、Ｚｕ、△１、）の
値を求めることはできない。従って、ＧＰＳ演算処理部
２では４つの未知数のうち、高度データＺ。を固定値と
して扱い未知数３個（Ｘ８゜３’Ｌｌｌ△１．）に対す
る３つの方程式を解いてＸｕ　＋　ｙｕ　、△ｔｕの値
を求める（ステップ５Ｔ１）。求めた位置を地図情報記
憶手段６のデータと対応させて表示手段８上に表示する
（ステップ５Ｔ２）。この時、最初に高度データＺ８に
与える固定値が変化すれば３連立方程式の解も当然変化
する。そこで、便宜上海抜零メートルの位置に移動体Ｖ
がいるものと仮定して高度データＺｕを人力し、計算を
行う（ステップＳＴ３，５Ｔ４Ａ）。従って、実際には
移動体■が海抜１００ｍの位置にいる場合には計算結果
にも高度データの誤差Ｚ、が生ずるので計算で得られた
座標位置を地図情報記憶手段６の地図上に重ね合せて表
示手段８に表示しくステップ５Ｔ５）　、その地図上の
座標位置の高度データ、すなわち高度情報記憶手段５に
格納された高度データと先に仮定をたて入力した高度デ
ータＺｕとを比較する（ステップ５Ｔ６）。この時、移
動体Ｖのおかれた周囲の地形や道路の情況が地図情報記
憶手段６に格納された情報と略一致する場合（ステップ
５Ｔ７）には高度データから仮定した現在位置の座標点
が正しいものとして探索を終了する（ステップ５Ｔ８）
。

また、計算で求めた座標位置と移動体■の現在位置とが
太き（ずれている時には、地図情報記憶手段６上の該座
標位置から高度情報記憶手段５の高度データを求め、こ
の新しい高度データを再度、３衛星１〜３を用いた３次
元側位に適用しくステップ５Ｔ９）、２度目に求めた座
標位置に基き次の高度データの検索を行う（ステップ５
Ｔ４Ｂ）。その新しく求めた高度データを人力した座標
位置と地図上の現在位置との関係から移動体■の現在位
置との一致点探索作業を繰返し行い最終的に地図上の座
標位置と移動体■の現在位置とを漸近させる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、３つの衛星を用いて移
動体の３次元位置座標を求めるために仮定した高度デー
タをＧＰＳ演算処理部に入力して演算を行い、その演算
結果の位置座標を地図情報記憶手段に重ね、他方、該位
置座標を高度情報記憶手段の高度データと比較し高度誤
差データが大なる場合には新しい高度データを前記ＧＰ
Ｓ演算処理部に入力して地図データと現在位置とを比較
して互いに近づけるように演算を繰返し実行するので、
３衛星の選択でよいことから、その計算が簡単化されて
処理時間が短縮されると共に、リアルタイム処理が可能
となるので、車載効果が大幅に向上する。又３衛星で測
位できるので４衛星を使う場合よりも測位の中断が減少
する等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す移動体の位置検出装
置の構成を示すブロック図、第２図はこの発明を説明す
るための概念図、第３図は第１図の動作順序を説明する
フローチャートである。 図において、２はＧＰＳ演算処理部、３はハイブリッド
式位置計測手段、５は高度情報記憶手段、６は地図情報
記憶手段、８は表示手段である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許比願人　三菱電機株式会社 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　移動体の高度データを最初に仮定して入力し、３衛星
   から該移動体の３次元位置を求めるＧＰＳ演算処理部と
   、前記ＧＰＳ演算処理部で得た擬似距離データから移動
   体の位置を求める衛星航法及び移動体に搭載したセンサ
   から移動体の位置を測定する推測航法とより測定位置を
   求めるハイブリッド式位置計測手段と、前記移動体が走
   行する地図データを外部メモリに格納し、その地図デー
   タを読み出して移動体の位置と重ねて表示手段に出力す
   る地図情報記憶手段と、前記地図情報記憶手段から得た
   座標位置とその座標位置の高度データとを対応させ高度
   データ誤差が大なる時に前記座標点の新しい高度データ
   をＧＰＳ演算処理部に入力して演算を繰り返し移動体の
   現在位置を地図情報記憶手段の座標位置に漸近させる高
   度情報記憶手段とを備えた移動体の位置検出装置。