特許 5884170 相対測位装置、相対測位方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5884170

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月15日

(54)【発明の名称】相対測位装置、相対測位方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/51 20100101AFI20160301BHJP

   G01S 19/28 20100101ALI20160301BHJP

【ＦＩ】

   G01S19/51

   G01S19/28

【請求項の数】7

【全頁数】36

(21)【出願番号】特願2012-46451(P2012-46451)

(22)【出願日】2012年3月2日

(65)【公開番号】特開2013-181872(P2013-181872A)

(43)【公開日】2013年9月12日

【審査請求日】2014年12月24日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年８月２２日付け、支出負担行為担当官 総務省大臣官房会計課企画官、研究テーマ「移動体間端末協調衛星測位技術の研究開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】393031586

【氏名又は名称】株式会社国際電気通信基礎技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100115749

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 英和

(72)【発明者】

【氏名】湯 素華

(72)【発明者】

【氏名】筒井 英夫

(72)【発明者】

【氏名】大山 卓

(72)【発明者】

【氏名】大橋 正良

【審査官】 大和田 有軌

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１８０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３３６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３３３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０９−５０３０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６４６９６６３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 湯素華、外４名，“都市部における高精度車車間相対測位手法”，電子情報通信学会技術研究報告，２０１１年 ２月１７日，Vol.110，No.425，p.1-6

【文献】 Nima Alam, et al.，“Positioning Enhancement with Double Differencing and DSRC”，Proceedings of the 23rd International Technical Meeting of The Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GNSS 2010)，２０１０年 ９月２１日，p.1210-1218

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ５／００ − ５／１４

Ｇ０１Ｓ １９／００ − １９／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２以上の衛星の衛星信号を受信する衛星信号受信部と、
前記衛星信号受信部が受信した衛星信号または当該衛星信号を用いて取得される情報のうちの１以上の自端末に関する情報であり、２以上の衛星ごとに前記衛星信号を用いて、自端末と各衛星との疑似距離である自端末計測疑似距離を含む、自端末に関する自端末情報群を取得する自端末情報群取得部と、
前記自端末情報群のうちの一部または全部の情報を送信する自端末情報群送信部と、
他端末が受信した衛星信号または当該衛星信号を用いて取得される情報のうちの１以上の前記他端末に関する情報である２以上の衛星ごとの他端末衛星情報群を有する情報であり、他端末と各衛星との疑似距離である他端末計測疑似距離を含む、他端末情報群のうちの一部または全部の情報を受信する他端末情報群受信部と、
自端末と他端末の両方が衛星信号を受信できる２以上の共通衛星のうちの、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、および前記２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および前記２つの共通衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、前記２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星の自端末推測距離、および前記２つの共通衛星の他端末推測距離を用いて、前記２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断する相関性判断部と、
前記相関性が高いと判断された１以上の衛星の自端末衛星情報群および他端末衛星情報群を用いて、前記自端末と前記他端末との相対位置を取得する相対位置取得部と、
前記相対位置取得部が取得した相対位置を出力する出力部とを具備し、
前記他端末情報群は、
他端末の移動速度と移動方向を含む他端末の移動に関する情報である他端末移動情報を有し、
取得された自端末の位置であり、自端末の前の時点の位置である自端末前時点位置、および取得された他端末の位置であり、他端末の前の時点の位置である他端末前時点位置を格納し得る位置格納手段と、
自端末の移動速度と移動方向を含む自端末の移動に関する情報である自端末移動情報を取得する自端末移動情報取得手段と、
前記自端末前時点位置と前記自端末移動情報とを用いて、自端末の位置を予測し、かつ、前記他端末前時点位置と前記他端末移動情報とを用いて、他端末の位置を予測する予測位置取得手段をさらに具備し、
前記相関性判断部は、
前記２つの共通衛星の位置を取得し、
前記２つの共通衛星の位置と前記予測位置取得手段が予測した自端末の位置とから、前記２つの共通衛星と自端末との距離である自端末推測距離を取得し、
前記２つの共通衛星の位置と前記予測位置取得手段が予測した他端末の位置とから、前記２つの共通衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、
前記２つの衛星の自端末計測疑似距離の差と前記２つの衛星の他端末計測疑似距離との差である疑似距離のダブルディファレンスと、前記２つの衛星の自端末推測距離と前記２つの衛星の他端末推測距離との差である推測距離のダブルディファレンスとを算出し、疑似距離のダブルディファレンスと推測距離のダブルディファレンスとの差が、閾値より小さい場合に、前記他の共通衛星について、前記自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いと判断する相対測位装置。

【請求項2】

前記相関性判断部は、
共通衛星の中で、予め決められた条件を満たすほど、反射波を受信する確率が低い衛星である参照衛星を決定する参照衛星決定手段を具備し、
前記参照衛星と他の共通衛星の２つの衛星の自端末計測疑似距離、当該２つの衛星の他端末計測疑似距離、当該２つの衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および当該２つの衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、
前記２つの衛星の自端末計測疑似距離の差と前記２つの衛星の他端末計測疑似距離との差である疑似距離のダブルディファレンスと、前記２つの衛星の自端末推測距離と前記２つの衛星の他端末推測距離との差である推測距離のダブルディファレンスとを算出し、疑似距離のダブルディファレンスと推測距離のダブルディファレンスとの差が、閾値より小さいまたは閾値以下の場合に、前記他の共通衛星について、前記自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いと判断する請求項１記載の相対測位装置。

【請求項3】

前記閾値は、衛星ごとに異なる請求項２記載の相対測位装置。

【請求項4】

前記閾値は、すべての衛星で同じである請求項２記載の相対測位装置。

【請求項5】

前記自端末情報群取得部は、
２以上の衛星ごとに、受信する衛星信号のＳＮＲである自端末受信ＳＮＲを取得する受信ＳＮＲ取得手段を具備し、
前記他端末情報群は、
前記他端末が受信する衛星信号のＳＮＲである他端末受信ＳＮＲを含み、
前記相関性判断部は、
前記疑似距離のダブルディファレンスと前記推測距離のダブルディファレンスとの差が、閾値より小さいまたは閾値以下の場合であり、かつ前記自端末受信ＳＮＲと前記他端末受信ＳＮＲとの差を算出し、当該差が第二の閾値より小さいまたは閾値以下の場合に、前記他の共通衛星について、前記自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いと判断する請求項１から請求項４いずれか記載の相対測位装置。

【請求項6】

記録媒体は、
取得された自端末の位置であり、自端末の前の時点の位置である自端末前時点位置、および取得された他端末の位置であり、他端末の前の時点の位置である他端末前時点位置を格納し得る位置格納手段を具備し、
衛星信号受信部、自端末情報群取得部、自端末情報群送信部、他端末情報群受信部、自端末移動情報取得手段、予測位置取得手段、相関性判断部、相対位置取得部および出力部とにより実現される相対測位方法であって、
前記衛星信号受信部が、２以上の衛星の衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、
前記自端末情報群取得部が、前記衛星信号受信ステップで受信された衛星信号または当該衛星信号を用いて取得される情報のうちの１以上の自端末に関する情報であり、２以上の衛星ごとに前記衛星信号を用いて、自端末と各衛星との疑似距離である自端末計測疑似距離を含む、自端末に関する自端末情報群を取得する自端末情報群取得ステップと、
前記自端末情報群送信部が、前記自端末情報群のうちの一部または全部の情報を送信する自端末情報群送信部と、
前記他端末情報群受信部が、他端末が受信した衛星信号または当該衛星信号を用いて取得される情報のうちの１以上の前記他端末に関する情報である２以上の衛星ごとの他端末衛星情報群を有する情報であり、他端末と各衛星との疑似距離である他端末計測疑似距離を含む、他端末情報群のうちの一部または全部の情報を受信する他端末情報群受信ステップと、
前記相関性判断部が、自端末と他端末の両方が衛星信号を受信できる２以上の共通衛星のうちの、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、および前記２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および前記２つの共通衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、前記２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星の自端末推測距離、および前記２つの共通衛星の他端末推測距離を用いて、前記２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断する相関性判断ステップと、
前記相対位置取得部が、前記相関性が高いと判断された１以上の衛星の自端末衛星情報群および他端末衛星情報群を用いて、前記自端末と前記他端末との相対位置を取得する相対位置取得ステップと、
前記出力部が、前記相対位置取得部が取得した相対位置を出力する出力ステップとを具備し、
前記他端末情報群は、
他端末の移動速度と移動方向を含む他端末の移動に関する情報である他端末移動情報を有し、
前記自端末移動情報取得手段が、自端末の移動速度と移動方向を含む自端末の移動に関する情報である自端末移動情報を取得する自端末移動情報取得ステップと、
前記予測位置取得手段が、前記自端末前時点位置と前記自端末移動情報とを用いて、自端末の位置を予測し、かつ、前記他端末前時点位置と前記他端末移動情報とを用いて、他端末の位置を予測する予測位置取得ステップとをさらに具備し、
前記相関性判断ステップにおいて、
前記２つの共通衛星の位置を取得し、
前記２つの共通衛星の位置と前記予測位置取得手段が予測した自端末の位置とから、前記２つの共通衛星と自端末との距離である自端末推測距離を取得し、
前記２つの共通衛星の位置と前記予測位置取得手段が予測した他端末の位置とから、前記２つの共通衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、
前記２つの衛星の自端末計測疑似距離の差と前記２つの衛星の他端末計測疑似距離との差である疑似距離のダブルディファレンスと、前記２つの衛星の自端末推測距離と前記２つの衛星の他端末推測距離との差である推測距離のダブルディファレンスとを算出し、疑似距離のダブルディファレンスと推測距離のダブルディファレンスとの差が、閾値より小さいまたは閾値以下の場合に、前記他の共通衛星について、前記自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いと判断する相対測位方法。

【請求項7】

コンピュータがアクセス可能な記録媒体は、
取得された自端末の位置であり、自端末の前の時点の位置である自端末前時点位置、および取得された他端末の位置であり、他端末の前の時点の位置である他端末前時点位置を格納し得る位置格納手段を具備し、
コンピュータを、
２以上の衛星の衛星信号を受信する衛星信号受信部と、
前記衛星信号受信部が受信した衛星信号または当該衛星信号を用いて取得される情報のうちの１以上の自端末に関する情報であり、２以上の衛星ごとに前記衛星信号を用いて、自端末と各衛星との疑似距離である自端末計測疑似距離を含む、自端末に関する自端末情報群を取得する自端末情報群取得部と、
前記自端末情報群のうちの一部または全部の情報を送信する自端末情報群送信部と、
他端末が受信した衛星信号または当該衛星信号を用いて取得される情報のうちの１以上の前記他端末に関する情報である２以上の衛星ごとの他端末衛星情報群を有する情報であり、他端末と各衛星との疑似距離である他端末計測疑似距離を含む、他端末情報群のうちの一部または全部の情報を受信する他端末情報群受信部と、
自端末と他端末の両方が衛星信号を受信できる２以上の共通衛星のうちの、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、および前記２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および前記２つの共通衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、前記２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星の自端末推測距離、および前記２つの共通衛星の他端末推測距離を用いて、前記２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断する相関性判断部と、
前記相関性が高いと判断された１以上の衛星の自端末衛星情報群および他端末衛星情報群を用いて、前記自端末と前記他端末との相対位置を取得する相対位置取得部と、
前記相対位置取得部が取得した相対位置を出力する出力部として機能させるためのプログラムであって、
前記他端末情報群は、
他端末の移動速度と移動方向を含む他端末の移動に関する情報である他端末移動情報を有し、
コンピュータを、
自端末の移動速度と移動方向を含む自端末の移動に関する情報である自端末移動情報を取得する自端末移動情報取得手段と、
前記自端末前時点位置と前記自端末移動情報とを用いて、自端末の位置を予測し、かつ、前記他端末前時点位置と前記他端末移動情報とを用いて、他端末の位置を予測する予測位置取得手段としてさらに機能させ、
前記相関性判断部は、
前記２つの共通衛星の位置を取得し、
前記２つの共通衛星の位置と前記予測位置取得手段が予測した自端末の位置とから、前記２つの共通衛星と自端末との距離である自端末推測距離を取得し、
前記２つの共通衛星の位置と前記予測位置取得手段が予測した他端末の位置とから、前記２つの共通衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、
前記２つの衛星の自端末計測疑似距離の差と前記２つの衛星の他端末計測疑似距離との差である疑似距離のダブルディファレンスと、前記２つの衛星の自端末推測距離と前記２つの衛星の他端末推測距離との差である推測距離のダブルディファレンスとを算出し、疑似距離のダブルディファレンスと推測距離のダブルディファレンスとの差が、閾値より小さいまたは閾値以下の場合に、前記他の共通衛星について、前記自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いと判断するものとして、コンピュータを機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、端末間の疑似距離誤差の空間相関性（以下、適宜、「相関性」とも言う。）の高い衛星からの信号を用いて、端末間の相対位置を取得し、出力する相対測位装置等に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、移動体の絶対位置から移動体間の相対位置を算出する技術があった（非特許文献１参照）。

【0003】

また、絶対位置を算出するときに受信感度を上げ、使用する衛星の数を増やして、受信環境の悪いところでも測位できるようにする技術があった（非特許文献２参照）。

【0004】

また、絶対位置を算出するときに、反射波を利用せずに、全ての反射波を検知・排除することによって、位置の誤差を低減する技術があった（非特許文献３、４参照）。

【0005】

さらに、移動体間において疑似距離などを交換し合い、相関性の高い衛星を用いて相対位置を算出する技術があった（非特許文献５参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】総務省・国交省（ASV-4）共同実験［平成２４年２月１４日検索］、インターネット［ＵＲＬ：http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/policyreports/chousa/its/pdf/081219_2_si2-4.pdf#search='総務省・国交省（ASV4）共同実験'］

【非特許文献2】相賀康則、鷲頭浩一、小笠義治、東海林昌伸、反田和忠、津田伸啓、高感度GPS受信機、JRC日本無線技術情報No.45、2004

【非特許文献3】久保信明、安田明生：定点測位におけるコードマルチパス誤差の削減について、信学論（B)，Vol. J86-B NO.1, pp.104-112, 2003年1月

【非特許文献4】村田大志、西村英敏、目黒淳一、瀧口純一、天野嘉春、橋詰匠：赤外線全周カメラを用いたマルチパス除去による測位の高精度化，第7回システムインテグレーション部門講演会(SI2006)

【非特許文献5】湯素華，筒井英夫，大山卓，三浦龍，小花貞夫：都市部における高精度者車間相対測位手法、信学技報、SANE2010-159 (2011-2)。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来の技術においては、端末間の相対位置を精度高く取得できなかった。

【0008】

さらに具体的には、非特許文献１の技術では、絶対位置の差から相対位置を算出するので、絶対位置に含まれた相関性のない誤差によって相対位置の精度が劣化する。

【0009】

また、非特許文献２の技術では、高感度ＧＰＳ受信機によって直接波のほかに反射波も受信して、反射波を区別せずに測位中使用してしまい、絶対位置に大きい誤差が発生しうる。

【0010】

また、非特許文献３、４の技術では、高感度ＧＰＳで得られた反射波を使用せずに全て排除することを目指している。よって、測位中使用できる衛星数が減ってしまい、測位できなくなりうる。また、非特許文献３の技術では、基準局がなければ反射波を判断できない。また、非特許文献４の技術では、複雑な画像処理が必要となる。

【0011】

さらに、非特許文献５の技術は、主として、ＳＮＲと仰角を用いて間接的に共通衛星の疑似距離誤差の空間相関性を判断しているが、２台の受信機が同じ衛星に対して受信ＳＮＲの差が小さくてもその疑似距離の相関性が高いとは限らない。その共通衛星の相関性の判断機能の精度が高くない場合がある。

【0012】

上記をまとめると、非特許文献１から非特許文献５の技術は、図１７に示す課題がある。なお、図１７において、本願発明の効果についても記載している。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本第一の発明の相対測位装置は、２以上の衛星の衛星信号を受信する衛星信号受信部と、衛星信号受信部が受信した衛星信号または衛星信号を用いて取得される情報のうちの１以上の自端末に関する情報であり、２以上の衛星ごとに衛星信号を用いて、自端末と各衛星との疑似距離である自端末計測疑似距離を含む、自端末に関する自端末情報群を取得する自端末情報群取得部と、自端末情報群のうちの一部または全部の情報を送信する自端末情報群送信部と、他端末が受信した衛星信号または衛星信号を用いて取得される情報のうちの１以上の他端末に関する情報である２以上の衛星ごとの他端末衛星情報群を有する情報であり、他端末と各衛星との疑似距離である他端末計測疑似距離を含む、他端末情報群のうちの一部または全部の情報を受信する他端末情報群受信部と、自端末と他端末の両方が衛星信号を受信できる２以上の共通衛星のうちの、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、および２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、２つの共通衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および２つの共通衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、２つの共通衛星の自端末推測距離、および２つの共通衛星の他端末推測距離を用いて、２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断する相関性判断部と、相関性が高いと判断された１以上の衛星の自端末衛星情報群および他端末衛星情報群を用いて、自端末と他端末との相対位置を取得する相対位置取得部と、相対位置取得部が取得した相対位置を出力する出力部とを具備する相対測位装置である。

【0014】

かかる構成により、端末間の相対位置を精度高く取得できる。

【0015】

また、本第二の発明の相対測位装置は、第一の発明に対して、相関性判断部は、共通衛星の中で、予め決められた条件を満たすほど、反射波を受信する確率が低い衛星を決定する参照衛星決定手段を具備し、参照衛星と他の共通衛星の２つの衛星の自端末計測疑似距離、２つの衛星の他端末計測疑似距離、２つの衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および２つの衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、２つの衛星の自端末計測疑似距離、２つの衛星の他端末計測疑似距離、２つの衛星の自端末推測距離、および２つの衛星の他端末推測距離を用いて、他の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断する相対測位装置である。

【0016】

かかる構成により、端末間の相対位置をさらに精度高く取得できる。

【0017】

また、本第三の発明の相対測位装置は、第二の発明に対して、相関性判断部は、２つの衛星の自端末計測疑似距離の差と２つの衛星の他端末計測疑似距離との差である疑似距離のダブルディファレンスと、２つの衛星の自端末推測距離と２つの衛星の他端末推測距離との差である推測距離のダブルディファレンスとを算出し、疑似距離のダブルディファレンスと推測距離のダブルディファレンスとの差が、閾値より小さい場合に、他の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いと判断する相対測位装置である。

【0018】

かかる構成により、端末間の相対位置を精度高く取得できる。

【0019】

また、本第四の発明の相対測位装置は、第三の発明に対して、閾値は、衛星ごとに異なる相対測位装置である。

【0020】

かかる構成により、端末間の相対位置をさらに精度高く取得できる。

【0021】

また、本第五の発明の相対測位装置は、第三の発明に対して、閾値は、すべての衛星で同じである相対測位装置である。

【0022】

かかる構成により、端末間の相対位置を精度高く取得できる。

【0023】

また、本第六の発明の相対測位装置は、第一から第五いずれかの発明に対して、自端末情報群取得部は、２以上の衛星ごとに、受信する衛星信号のＳＮＲである自端末受信ＳＮＲを取得する受信ＳＮＲ取得手段を具備し、他端末情報群は、他端末が受信する衛星信号のＳＮＲである他端末受信ＳＮＲを含み、相関性判断部は、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、２つの共通衛星の自端末推測距離、および２つの共通衛星の他端末推測距離を用いて、２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断し、かつ、自端末受信ＳＮＲと他端末受信ＳＮＲとを用いて、２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断し、両方の判断が、相関性が高いとの判断の場合に、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いとする相対測位装置である。

【0024】

かかる構成により、端末間の相対位置をさらに精度高く取得できる。

【0025】

また、本第七の発明の相対位置は、第一から第六いずれかの発明に対して、自端末情報群取得部は、２以上の衛星ごとに衛星信号受信部が受信した衛星信号を用いて、自端末と各衛星との疑似距離である自端末計測疑似距離を取得する計測疑似距離取得手段と、２以上の衛星ごとに、衛星信号の自端末受信ＳＮＲを取得する受信ＳＮＲ取得手段と、２以上の衛星ごとに、衛星の位置を示す衛星位置を取得する衛星位置取得手段と、自端末の移動速度と移動方向を含む自端末の移動に関する情報である自端末移動情報を取得する自端末移動情報取得手段とを具備する相対位置である。

【0026】

かかる構成により、端末間の相対位置を精度高く取得できる。

【発明の効果】

【0027】

本発明による相対測位装置によれば、端末間の相対位置を精度高く取得できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】実施の形態１における相対測位装置１を含む相対測位システムの概念図

【図2】同相対測位装置１のブロック図

【図3】同相対測位装置１を構成する相対位置取得部１６のブロック図

【図4】同相対測位装置１の動作について説明するフローチャート

【図5】同相関性判断処理について説明するフローチャート

【図6】同相関性判断のための値を算出処理について説明するフローチャート

【図7】同相対位置算出処理について説明するフローチャート

【図8】同相対測位装置１の概念図

【図9】同ＥＣＥＦ座標からＥＮＵ座標への変換を説明する図

【図10】同自端末情報群のデータ構造を示す図

【図11】同自端末の動作について説明するフローチャート

【図12】同自端末の動作について説明するフローチャート

【図13】実施の形態２における相対測位装置２のブロック図

【図14】実施の形態３における相対測位装置３のブロック図

【図15】上記実施の形態におけるコンピュータシステムの概観図

【図16】同コンピュータシステムのブロック図

【図17】従来技術の課題を説明する図

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、相対測位装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
（実施の形態１）

【0030】

本実施の形態において、共通衛星と移動体間の疑似距離差と、推測した共通衛星と移動体間の推測距離差との差を用いて、他衛星に対する疑似距離誤差の空間相関性の高低を判断し、相関性の高い衛星を用いて、衛星と相対測位装置の間の距離を推測し、自車両と他車両との相対位置を算出し、出力する相対測位装置について説明する。なお、自車両は、相対位置を出力する相対測位装置である自端末が搭載されている車両であり、他車両は、自車両との相対位置が算出される対象の車両であり、後述する他端末が搭載されている車両である。

【0031】

また、本実施の形態において、参照衛星を決定後、参照衛星に対する疑似距離の差と、他衛星に対する疑似距離の差とを用いて、他衛星に対する疑似距離誤差の空間相関性の高低を判断し、相関性の高い衛星を用いて、衛星と移動体間の距離を推測し、自車両と他車両との相対位置を算出し、出力する相対測位装置について説明する。

【0032】

図１は、本実施の形態における相対測位装置１を含む相対測位システムの概念図である。相対測位システムは、２以上の衛星（ここでは、６つの衛星）と、２つの相対測位装置１を有する。ここでは、相対測位システムは、第一の相対測位装置１と、第二の相対測位装置１との相対位置を出力する、とする。また、第一の相対測位装置１は自端末、第二の相対測位装置１は、自端末ではない他の端末であり、他端末ということとする。また、図１において、衛星は６つであり、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６である。さらに、図１において、１１は、後述する衛星信号受信部である。衛星信号受信部１１は、例えば、ＧＰＳ受信アンテナを有する。また、１３、１４は、後述する自端末情報群送信部および他端末情報群受信部を構成するアンテナであり、通常、通信用アンテナである。また、衛星とは、通常、測位衛星である。

【0033】

図２は、本実施の形態における相対測位装置１のブロック図である。また、図３は、相対測位装置１を構成する相対位置取得部１６のブロック図である。

【0034】

相対測位装置１は、衛星信号受信部１１、自端末情報群取得部１２、自端末情報群送信部１３、他端末情報群受信部１４、相関性判断部１５、相対位置取得部１６、および出力部１７を備える。

【0035】

また、自端末情報群取得部１２は、例えば、計測疑似距離取得手段１２１、受信ＳＮＲ取得手段１２２、衛星位置取得手段１２３、および自端末移動情報取得手段１２４を備える。なお、自端末情報群取得部１２は、上記のすべての要素を備える必要はない。

【0036】

また、他端末情報群受信部１４は、例えば、他端末疑似距離受信手段１４１、受信ＳＮＲ受信手段１４２、および他端末移動情報受信手段１４３を備える。なお、他端末情報群受信部１４は、上記のすべての要素を備える必要はない。

【0037】

また、相関性判断部１５は、例えば、参照衛星決定手段１５１、および相関性判断手段１５２を備える。

【0038】

さらに、相対位置取得部１６は、例えば、位置格納手段１６１、相対位置格納手段１６２、予測位置取得手段１６３、推測疑似距離算出手段１６４、位置算出手段１６５、相対位置算出手段１６６、位置蓄積手段１６７、および相対位置蓄積手段１６８を備える。

【0039】

相対測位装置１を構成する衛星信号受信部１１は、２以上の衛星の衛星信号を受信する。衛星信号とは、例えば、ＧＰＳ信号である。衛星信号受信部１１は、通常、ＧＰＳ受信機で実現される。

【0040】

自端末情報群取得部１２は、１以上の自端末情報の集合である自端末情報群を取得する。自端末情報は、自端末に関する情報である。自端末情報群は、衛星ごとの情報である自端末衛星情報群を含む。また、自端末衛星情報群は、自端末計測疑似距離を含む。自端末計測疑似距離は、２以上の衛星ごとに、衛星信号受信部１１が受信した衛星信号を用いて取得される自端末と各衛星との疑似距離である。また、自端末衛星情報群は、例えば、受信ＳＮＲ、衛星の仰角、衛星の位置（ｘ，ｙ，ｚ）などを含んでも良い。また、自端末情報群は、自端末衛星情報群に加えて、例えば、自端末の移動に関する情報である自端末移動情報を含んでも良い。ここで、自端末移動情報は、例えば、移動速度や移動方向等の情報である。移動速度は、３次元速度でも２次元速度でも良い。なお、疑似距離は、衛星と端末との距離指標である。

【0041】

自端末情報群取得部１２を構成する計測疑似距離取得手段１２１は、２以上の衛星ごとに、衛星信号受信部１１が受信した衛星信号を用いて、自端末と各衛星との疑似距離である自端末計測疑似距離を取得する。計測疑似距離を取得する計測疑似距離取得手段１２１の技術は、公知技術であるので詳細な説明を省略する。

【0042】

受信ＳＮＲ取得手段１２２は、２以上の衛星ごとに、衛星信号の自端末受信ＳＮＲを取得する。信号雑音比（ＳＮＲ）を取得する技術は公知技術であるので詳細な説明を省略する。

【0043】

衛星位置取得手段１２３は、２以上の衛星ごとに、衛星の位置を示す衛星位置を取得する。衛星位置を取得する技術は公知技術であるので詳細な説明を省略する。

【0044】

自端末移動情報取得手段１２４は、自端末の移動速度と移動方向を含む自端末の移動に関する情報である自端末移動情報を取得する。自端末移動情報取得手段１２４は、例えば、車速パルスまたは加速度センサーにより移動速度を算出し、ジャイロ又は電子地図で移動方向を算出する。自端末移動情報を取得する技術も公知技術であるので詳細な説明を省略する。

【0045】

自端末情報群送信部１３は、自端末情報群のうちの一部または全部の情報を送信する。自端末情報群送信部１３が送信する情報は、予め決められている。自端末情報群送信部１３は、例えば、計測疑似距離、受信ＳＮＲを送信する。なお、自端末情報群の送信先は、本明細書で言う他端末である。ただし、自端末情報群送信部１３は、通常、相手先を指定せずに、情報をブロードキャストする。

【0046】

他端末情報群受信部１４は、他端末（通常、相対測位装置１）が送信した他端末情報群のうちの一部または全部の情報を受信する。他端末情報群は、他端末衛星情報群を有する情報である。他端末衛星情報は、他端末に関する情報であり、通常、自端末衛星情報と同一のデータ構造である。他端末衛星情報は、他端末と各衛星との疑似距離である他端末計測疑似距離を含む。また、他端末衛星情報は、例えば、他端末が受信した衛星信号の信号雑音比である受信ＳＮＲ、他端末移動情報などを含んでも良い。他端末移動情報は、他端末の移動速度と移動方向を含む他端末の移動に関する情報である。

【0047】

他端末情報群受信部１４を構成する他端末疑似距離受信手段１４１は、２以上の衛星ごとに、各衛星と他端末との疑似距離である他端末計測疑似距離を受信する。

【0048】

受信ＳＮＲ受信手段１４２は、２以上の衛星ごとに、他端末の衛星信号の他端末受信ＳＮＲを受信する。

【0049】

他端末移動情報受信手段１４３は、他端末の移動速度と移動方向を含む他端末の移動に関する情報である他端末移動情報を受信する。

【0050】

相関性判断部１５は、各共通衛星について、共通衛星から送信されてくる衛星信号を用いて取得した自端末衛星情報群と、共通衛星から送信されてくる衛星信号を用いて取得された他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断する。なお、共通衛星とは、自端末と他端末の両端末が共通に衛星信号を受信できる衛星である。

【0051】

具体的には、相関性判断部１５は、２以上の共通衛星のうちの、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、および２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、２つの共通衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および２つの共通衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、２つの共通衛星の自端末推測距離、および２つの共通衛星の他端末推測距離を用いて、２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断する。なお、ここでの２つの共通衛星のうちの一つは、通常、後述する参照衛星である。また、参照衛星は固定されていることが好適であるが、動的に変化しても良い。

【0052】

さらに具体的には、相関性判断部１５は、２つの衛星の自端末計測疑似距離の差と２つの衛星の他端末計測疑似距離との差である疑似距離のダブルディファレンスと、２つの衛星の自端末推測距離と２つの衛星の他端末推測距離との差である推測距離のダブルディファレンスとを算出し、当該疑似距離のダブルディファレンスと推測距離のダブルディファレンスとの差が、閾値より小さい場合に、他の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いと判断する。なお、ここで、他の共通衛星は、通常、参照衛星ではない共通衛星である。

【0053】

相関性判断部１５は、２以上の各共通衛星の疑似距離の差を算出し、疑似距離の差が閾値より小さいか否かを判断し、閾値以上である共通衛星は相関性が低いと判断することは好適である。ここで、閾値は、衛星ごとに異なることが好適である。

【0054】

相関性判断部１５を構成する参照衛星決定手段１５１は、共通衛星の中で、予め決められた条件を満たすほど、反射波を受信する確率が低い衛星を決定する。ここで、予め決められた条件とは、例えば、仰角の一番高い衛星であることが好適である。また、例えば、予め決められた条件とは、受信ＳＮＲが最も高い衛星であることでも良い。また、ここで決定された衛星は参照衛星である。

【0055】

相関性判断手段１５２は、参照衛星決定手段１５１で決定した参照衛星と各共通衛星の２つの衛星の自端末計測疑似距離、および前記２つの衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および前記２つの衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、前記２つの衛星の自端末計測疑似距離、前記２つの衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの衛星の自端末推測距離、および前記２つの衛星の他端末推測距離を用いて、各共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断する。

【0056】

相対位置取得部１６は、相関性判断部１５によって相関性が高いと判断された１以上の衛星の自端末衛星情報群および他端末衛星情報群を用いて、自端末と他端末との相対位置を取得する。

【0057】

相対位置取得部１６を構成する位置格納手段１６１は、自端末の前の時点の位置である自端末前時点位置、および他端末の前の時点の位置である他端末前時点位置とを格納し得る。なお、前の時点とは、現時点より、ｎ（例えば、１）秒前の時点である。なお、「ｎ」は、相対位置を算出する周期の時間である。また、自端末前時点位置、および他端末前時点位置の初期値は、公知の単独測位技術によって算出した位置情報である。

【0058】

相対位置格納手段１６２は、自端末と他端末との相対位置を、少なくとも一時的に格納し得る。

【0059】

予測位置取得手段１６３は、自端末前時点位置と自端末移動情報とを用いて、自端末のｎ秒後の位置である自端末現時点予測位置を取得し、かつ、他端末前時点位置と他端末移動情報とを用いて、他端末のｎ秒後の位置である他端末現時点予測位置を取得する。なお、ここでの自端末移動情報と他端末移動情報とは、通常、自端末と他端末の移動速度と移動方向である。また、ｎ秒後の位置とは、現時点の位置と考えても良い。また、前時点位置と移動速度と移動方向とが与えられた場合、前時点よりｎ秒後の位置を算出する方法は公知である。

【0060】

推測疑似距離算出手段１６４は、自端末現時点予測位置と、１以上の各衛星の衛星位置とを用いて、自端末と１以上の各衛星との疑似距離である１以上の自端末推測疑似距離を算出する。また、推測疑似距離算出手段１６４は、他端末現時点予測位置と、１以上の各衛星の衛星位置とを用いて、他端末と１以上の各衛星との疑似距離である１以上の他端末推測疑似距離を算出する。また、推測疑似距離算出手段１６４は、自端末現時点予測位置と、相関性が高いと判断された１以上の各衛星の衛星位置とを用いて、自端末と１以上の各衛星との疑似距離である１以上の自端末推測疑似距離を算出する。また、推測疑似距離算出手段１６４は、他端末現時点予測位置と、相関性が高いと判断された１以上の各衛星の衛星位置とを用いて、他端末と１以上の各衛星との疑似距離である１以上の他端末推測疑似距離を算出することは好適である。

【0061】

位置算出手段１６５は、自端末現時点予測位置と、相関性が高いと判断された１以上の各衛星の自端末計測疑似距離と、相関性が高いと判断された１以上の各衛星の自端末推測疑似距離とを用いて、自端末の位置である自端末位置を算出する。また、位置算出手段１６５は、他端末現時点予測位置と、相関性が高いと判断された１以上の各衛星の他端末計測疑似距離と、相関性が高いと判断された１以上の各衛星の他端末推測疑似距離とを用いて、他端末の位置である他端末位置を算出する。

【0062】

相対位置算出手段１６６は、自端末位置および他端末位置から自端末と他端末の相対位置を算出する。２つの端末の位置が与えられた場合に、当該２つの端末の相対位置を算出する処理は公知技術である。

【0063】

位置蓄積手段１６７は、自端末位置および他端末位置を、自端末前時点位置および他端末の前の時点の位置である他端末前時点位置として、位置格納手段１６１に蓄積する。自端末位置および他端末位置は、現時点での各端末の位置であり、位置算出手段１６５が算出した情報である。

【0064】

相対位置蓄積手段１６８は、相対位置算出手段１６６が算出した相対位置を相対位置格納手段１６２に蓄積する。相対位置蓄積手段１６８は、相対位置算出手段１６６が演算途中の相対位置を一時的に相対位置格納手段１６２に蓄積する。つまり、相対位置蓄積手段１６８は、疑似距離を用いて自端末位置および他端末位置が更新されている間、自端末位置および他端末位置が更新されるごとに、一時的に相対位置を蓄積する。

【0065】

出力部１７は、相対位置取得部１６が取得した相対位置を出力する。なお、この相対位置は、例えば、相対位置格納手段１６２の相対位置である。また、出力部１７が相対位置を出力するタイミングは問わない。相対位置取得部１６が相対位置を取得するごとに、相対位置を出力しても良いし、図示しない受付部が、ユーザからの出力指示を受け付けた場合に、相対位置を出力しても良い。また、出力部１７が相対位置を出力する態様は問わない。出力部１７は、例えば、相対位置が示す両端末の距離が閾値以内であることを判断し、２つの車両が接近し過ぎていることを警告音等により出力しても良い。ここで、出力とは、ディスプレイへの表示、プロジェクターを用いた投影、プリンタでの印字、音出力、外部の装置への送信、記録媒体への蓄積、他の処理装置や他のプログラムなどへの処理結果の引渡しなどを含む概念である。出力部１７は、ディスプレイやスピーカー等の出力デバイスを含むと考えても含まないと考えても良い。出力部１７は、出力デバイスのドライバーソフトまたは、出力デバイスのドライバーソフトと出力デバイス等で実現され得る。

【0066】

なお、上述した自端末情報群取得部１２、計測疑似距離取得手段１２１、受信ＳＮＲ取得手段１２２、衛星位置取得手段１２３、相関性判断部１５、参照衛星決定手段１５１、相関性判断手段１５２、相対位置取得部１６、予測位置取得手段１６３、推測疑似距離算出手段１６４、位置算出手段１６５、相対位置算出手段１６６、位置蓄積手段１６７、および相対位置蓄積手段１６８は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。自端末情報群取得部１２等の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。

【0067】

また、自端末情報群送信部１３は、通常、無線または有線の通信手段で実現されるが、放送手段で実現されても良い。

【0068】

また、他端末情報群受信部１４は、通常、無線または有線の通信手段で実現されるが、放送を受信する手段で実現されても良い。

【0069】

さらに、位置格納手段１６１、相対位置格納手段１６２は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。

【0070】

次に、相対測位装置１の動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。

【0071】

（ステップＳ４０１）衛星信号受信部１１は、衛星信号を受信したか否かを判断する。衛星信号を受信すればステップＳ４０２に行き、受信しなければステップＳ４０１に戻る。なお、ここでは、衛星信号受信部１１は、１以上の衛星からの衛星信号を受信する、とする。

【0072】

（ステップＳ４０２）自端末情報群取得部１２は、カウンタｉに１を代入する。

【0073】

（ステップＳ４０３）自端末情報群取得部１２は、ステップＳ４０１で受信した衛星信号の中に、ｉ番目の衛星信号が存在するか否かを判断する。ｉ番目の衛星信号が存在すればステップＳ４０４に行き、存在しなければステップＳ４０６に行く。

【0074】

（ステップＳ４０４）自端末情報群取得部１２は、ｉ番目の衛星信号から、１以上の自端末衛星情報を取得し、自端末衛星情報群に追加する。

【0075】

（ステップＳ４０５）自端末情報群取得部１２は、カウンタｉを１、インクリメントする。ステップＳ４０３に戻る。

【0076】

（ステップＳ４０６）自端末情報群取得部１２の自端末移動情報取得手段１２４は、自端末移動情報を取得する。

【0077】

（ステップＳ４０７）自端末情報群送信部１３は、ステップＳ４０４で取得された自端末衛星情報群、およびステップＳ４０６で取得された自端末移動情報のうちの１以上の情報から、他端末に送信する自端末情報群を構成する。

【0078】

（ステップＳ４０８）自端末情報群送信部１３は、ステップＳ４０７で構成した自端末情報群を送信する。

【0079】

（ステップＳ４０９）他端末情報群受信部１４は、他端末情報群を受信したか否かを判断する。他端末情報群を受信すればステップＳ４１０に行き、受信しなければステップＳ４０９に戻る。

【0080】

（ステップＳ４１０）相関性判断部１５は、衛星信号受信部１１が受信した１以上の衛星信号に対応する１以上の各衛星について、自端末（自端末衛星情報群）と他端末（他端末衛星情報群）とが相関性が高いか否かを判断する。かかる処理を相関性判断処理という。相関性判断処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。

【0081】

（ステップＳ４１１）相対位置取得部１６は、相関性が高いと判断された１以上の衛星の自端末衛星情報群および他端末衛星情報群を用いて、自端末と他端末との相対位置を取得する。かかる処理を相対位置算出処理という。相対位置算出処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。

【0082】

（ステップＳ４１２）出力部１７は、ステップＳ４１１で取得された相対位置を出力する。ステップＳ４０１に戻る。

【0083】

なお、図４のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。

【0084】

次に、ステップＳ４１０の相関性判断処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。

【0085】

（ステップＳ５０１）相関性判断部１５の参照衛星決定手段１５１は、自端末情報群が有する１以上の衛星の識別子と、他端末情報群が有する１以上の衛星の識別子とから、共通する衛星の識別子を取得する。なお、かかる識別子で識別される衛星は共通衛星である。

【0086】

（ステップＳ５０２）参照衛星決定手段１５１は、自端末情報群が有する仰角であり、ステップＳ５０１で取得した共通衛星の識別子に対応する仰角を取得する。そして、参照衛星決定手段１５１は、仰角の一番高い衛星の衛星識別子を取得する。なお、かかる衛星識別子で識別される衛星が参照衛星である。

【0087】

（ステップＳ５０３）相関性判断手段１５２は、参照衛星の計測疑似距離を取得する。

【0088】

（ステップＳ５０４）相関性判断手段１５２は、参照衛星の距離を推定する。なお、距離の推定方法の例は後述する。

【0089】

（ステップＳ５０５）相関性判断手段１５２は、カウンタｉに１を代入する。

【0090】

（ステップＳ５０６）相関性判断手段１５２は、ｉ番目の共通衛星が存在するか否かを判断する。ｉ番目の共通衛星が存在すればステップＳ５０７に行き、存在しなければ上位処理にリターンする。なお、ここでの共通衛星は、参照衛星を除く。

【0091】

（ステップＳ５０７）相関性判断手段１５２は、ｉ番目の共通衛星の計測疑似距離を取得する。

【0092】

（ステップＳ５０８）相関性判断手段１５２は、ｉ番目の共通衛星の距離を推定する。

【0093】

（ステップＳ５０９）相関性判断手段１５２は、相関性判断のための値を算出する。かかる処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。

【0094】

（ステップＳ５１０）相関性判断手段１５２は、ｉ番目の共通衛星の閾値を取得する。なお、閾値の取得方法の具体例について後述する。

【0095】

（ステップＳ５１１）相関性判断手段１５２は、ステップＳ５０９で取得した値が閾値以内か否かを判断する。閾値以内であればステップＳ５１２に行き、閾値以内でなければステップＳ５１３に行く。

【0096】

（ステップＳ５１２）相関性判断手段１５２は、ｉ番目の共通衛星の識別子を図示しないバッファに一時蓄積する。

【0097】

（ステップＳ５１３）相関性判断手段１５２は、カウンタｉを１、インクリメントする。ステップＳ５０６に戻る。

【0098】

次に、ステップＳ５０９の相関性判断のための値を算出処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。

【0099】

（ステップＳ６０１）相関性判断手段１５２は、ｉ番目の共通衛星の自端末計測疑似距離を取得する。

【0100】

（ステップＳ６０２）相関性判断手段１５２は、参照衛星の自端末計測疑似距離を取得する。

【0101】

（ステップＳ６０３）相関性判断手段１５２は、ｉ番目の共通衛星の他端末計測疑似距離を取得する。

【0102】

（ステップＳ６０４）相関性判断手段１５２は、参照衛星の他端末計測疑似距離を取得する。

【0103】

（ステップＳ６０５）相関性判断手段１５２は、ｉ番目の共通衛星の自端末推測距離を取得する。

【0104】

（ステップＳ６０６）相関性判断手段１５２は、参照衛星の自端末推測距離を取得する。

【0105】

（ステップＳ６０７）相関性判断手段１５２は、ｉ番目の共通衛星の他端末推測距離を取得する。

【0106】

（ステップＳ６０８）相関性判断手段１５２は、参照衛星の他端末推測距離を取得する。

【0107】

（ステップＳ６０９）相関性判断手段１５２は、ステップＳ６０１からステップＳ６０８まで取得した値を用いて、相関性判断のための値を算出する。上位処理にリターンする。なお、相関性判断のための値は、例えば、後述する疑似距離のダブルディファレンス（Ｐ_ａｂ^（ｋｌ））と推測距離のダブルディファレンス（ρ_ａｂ^（ｋｌ））との差｜（Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ））｜である。

【0108】

なお、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ６０１からＳ６０８までの情報の取得順序や取得方法等は問わない。

【0109】

次に、ステップＳ４１１の相対位置算出処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。

【0110】

（ステップＳ７０１）相対位置取得部１６は、相関性の高い１以上の共通衛星の自端末計測疑似距離を取得する。また、相対位置取得部１６は、相関性の高い１以上の共通衛星の他端末計測疑似距離を取得する。また、相関性の高い１以上の共通衛星の位置を取得する。

【0111】

（ステップＳ７０２）相対位置取得部１６は、自端末前時刻の位置と自端末の速度を取得する。また、相対位置取得部１６は、他端末前時刻の位置と他端末の速度を取得する。なお、ここでの速度は３次元速度が好適であるが、２次元速度でも良い。

【0112】

（ステップＳ７０３）相対位置取得部１６は、ステップＳ７０１で取得した相関性の高い１以上の共通衛星の位置と自端末計測疑似距離と、ステップＳ７０２で取得した自端末前時刻の位置と自端末の速度とを用いて、自端末の位置を算出する。

【0113】

（ステップＳ７０４）相対位置取得部１６は、ステップＳ７０１で取得した相関性の高い１以上の共通衛星の位置と他端末計測疑似距離と、ステップＳ７０２で取得した他端末前時刻の位置と他端末の速度とを用いて、他端末の位置を算出する。

【0114】

（ステップＳ７０５）相対位置取得部１６は、自端末の位置と他端末の位置とを用いて、自端末と他端末の相対位置を取得する。上位処理にリターンする。

【0115】

以下、本実施の形態における相対測位装置１の具体的な動作について説明する。相対測位装置１の概念図は図８である。

【0116】

相対測位装置１（自端末）の衛星信号受信部１１は、ここでは、例えば、図８の衛星ｌ、衛星ｋから測位信号を受信する。同様に、相対測位装置１（他端末）の衛星信号受信部１１も、例えば、図８の衛星ｌ、衛星ｋから測位信号を受信する。

【0117】

次に、自端末の自端末情報群取得部１２は、衛星ｌ、衛星ｋからの測位信号を用いて、衛星ｌおよび衛星ｋと自端末の間の疑似距離ｐを計測する。なお、以下の数式１に示すように、計測した疑似距離ｐは、推測距離ρのほかに、受信機時刻誤差Δｔ、衛星の時刻誤差ΔＴ（ｃ：光速度）、電離層による誤差ｄ_ｉｏｎ、対流圏による誤差ｄ_ｔｒｏｐ、反射波や熱雑音などによる誤差εを用いて算出され得る。

【数1】

【0118】

また、自端末の自端末情報群取得部１２は、疑似距離ｐ以外の自端末衛星情報を取得する。なお、疑似距離ｐ以外の自端末衛星情報は、例えば、受信ＳＮＲ、衛星の仰角、衛星の位置（ｘ，ｙ，ｚ）などである。

【0119】

また、自端末の自端末情報群取得部１２は、３次元速度を含む自端末移動情報を取得する。

【0120】

次に、自端末情報群送信部１３は、取得された自端末衛星情報群および自端末移動情報のうちの１以上の情報から、他端末に送信する自端末情報群を構成する。そして、自端末情報群送信部１３は、構成した自端末情報群を送信する。

【0121】

同様に、他端末の自端末情報群取得部１２は、他端末の自端末移動情報（自端末にとっては、他端末移動情報）を取得する。そして、他端末の自端末情報群送信部１３は、取得された自端末衛星情報群および自端末移動情報のうちの１以上の情報から、自端末（他端末にとっては、他の端末）に送信する自端末情報群（自端末にとっては、他端末情報群）を構成し、送信する。

【0122】

次に、自端末の他端末情報群受信部１４は、他端末情報群を受信する。

【0123】

次に、自端末の相関性判断部１５は、以下のように、衛星ｌおよび衛星ｋの相関性を判断する。まず、相関性判断部１５の参照衛星決定手段１５１は、自端末情報群が有する１以上の衛星の識別子と、他端末情報群が有する１以上の衛星の識別子とから、共通衛星の識別子（ここでは、衛星ｌおよび衛星ｋ）を取得する。

【0124】

次に、相関性判断部１５の参照衛星決定手段１５１は、共通衛星ｌ、ｋの識別子に対応する仰角を取得する。そして、参照衛星決定手段１５１は、仰角の一番高い衛星の衛星識別子ｌを取得する。つまり、参照衛星決定手段１５１は、衛星ｌを参照衛星と決定する。

【0125】

次に、相関性判断手段１５２は、参照衛星ｌの計測疑似距離（ｐ_ａ^（ｌ））を取得する。なお、かかる計測疑似距離は、参照衛星の自端末計測疑似距離である。また、相関性判断手段１５２は、参照衛星ｌの推測距離（ρ_ａ^（ｌ））を推定する。なお、かかる推測距離は、参照衛星の自端末推測距離である。

【0126】

次に、相関性判断手段１５２は、共通衛星ｋの計測疑似距離（ｐ_ａ^（ｋ））を取得する。なお、かかる計測疑似距離は、共通衛星ｋの自端末計測疑似距離である。また、相関性判断手段１５２は、共通衛星ｋの推測距離（ρ_ａ^（ｋ））を推定する。なお、かかる推測距離は、共通衛星ｋの自端末推測距離である。

【0127】

次に、相関性判断手段１５２は、共通衛星ｋの他端末計測疑似距離（ｐ_ｂ^（ｋ））を取得する。また、相関性判断手段１５２は、参照衛星ｌの他端末計測疑似距離（ｐ_ｂ^（ｌ））を取得する。

【0128】

さらに、相関性判断手段１５２は、共通衛星ｋの他端末推測距離（ρ_ｂ^（ｋ））を取得する。また、相関性判断手段１５２は、参照衛星ｌの他端末推測距離（ρ_ｂ^（ｌ））を取得する。

【0129】

次に、相関性判断手段１５２は、以下の数式２に、上記で取得した情報を代入して、衛星ｋ，ｌに対してそれぞれ計測した疑似距離のダブルディファレンス（Ｐ_ａｂ^（ｋｌ））と推測距離のダブルディファレンス（ρ_ａｂ^（ｋｌ））との差（Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ））を算出する。

【数2】

【0130】

なお、数式２において、Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ）は、近距離で空間相関性の高い誤差成分（ｄ_ｉｏｎ、ｄ_ｔｒｏｐ）と共通成分（△ｔ、△Ｔ）がなくなり、残る部分は、ほとんど、反射波や熱雑音の影響である。

【0131】

また、数式２において、Ｐ_ａ^（ｋ）は、移動体ａ（端末ａと言っても良い）と衛星ｋとの疑似距離である。また、Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）は、移動体ａ，ｂが衛星ｋ，ｌに対してそれぞれ計測した疑似距離のダブルディファレンスである。さらに、ρ_ａｂ^（ｋｌ）は、推測距離のダブルディファレンスである。

【0132】

また、数式２において、衛星ｌの仰角が高ければ（例えば、衛星ｌは準天頂衛星であれば）、誤差成分には、反射波の影響がなく、誤差成分のほとんどは熱雑音で、その値は小さい。そして、（ε_ａ^（ｋ）−ε_ｂ^（ｋ））は、近似的にＰ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ）となる。

【0133】

また、ここで、｜Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ）｜の値は大きければ、｜ε_ａ^（ｋ）−ε_ｂ^（ｋ）｜は大きく、一台の移動体（自端末または他端末）は直接波を受信しており、他方の移動体（他端末または自端末）は反射波を受信している可能性は高い。従って、相関性判断手段１５２は、｜Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ）｜の値が閾値より大きい場合、２つの端末でそれぞれ計測した疑似距離の相関性が低いと判断する。なお、閾値より大きいことは、閾値以上を含む概念である、とする。また、かかる場合の閾値は相関性判断手段１５２が保持していても良い。

【0134】

また、逆に、｜Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ））｜の値が小さければ、｜ε_ａ^（ｋ）−ε_ｂ^（ｋ）｜の値も小さい。かかる場合、２台の移動体（自端末および他端末）は、両方直接波を受信している、または、両方反射波を受信しているが反射波の空間相関性があり、誤差成分は相殺されている。よって、相関性判断手段１５２は、｜Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ）｜を閾値と比較し、自端末および他端末は衛星ｋに対して計測した疑似距離の空間相関性を判断できる。なお、ここで、閾値と比較する値｜Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ）｜は、疑似距離のダブルディファレンスと推測距離のダブルディファレンスとの差であるが、同意義の情報と上記の閾値とは異なる閾値とを比較しても良い。ここで、同意義の情報とは、疑似距離のダブルディファレンスと推測距離のダブルディファレンスとの差に関する情報であり、例えば、上記の閾値と比較する値をｘ倍した値、正規化した値等である。

【0135】

なお、ここで、推測距離ρのダブルディファレンス（ρ_ａｂ^（ｋｌ））が使用されているが、実際は、相関性判断手段１５２は、現時刻のρ_ａｂ^（ｋｌ）を知らず、従来の情報を用いて予測する。すなわち、相関性判断手段１５２は、カルマンフィルターを用いて、前時刻で測位するときに、相関性の低い受信波を使用せず精度よく位置を算出していれば、その算出した前時刻の位置情報と計測した速度情報を用いて現時刻の位置情報を予測できる。また、相関性判断手段１５２は、予測した移動体（端末）の位置と衛星の位置の距離を推測し、計測した疑似距離を推測した距離とを比較し、両方の距離が大幅にずれる場合（閾値以上の場合）、計測した疑似距離に相関性の低い反射波が含まれていると判断する。

【0136】

さらに、詳細には、相関性判断手段１５２は、上記のように衛星の位置と予測した移動体の位置から算出した距離を、推測距離の推測値として使用する。

【0137】

また、以下、相関性の高い衛星を決定するための上記の閾値は衛星ごとに異なることは好適である。かかる場合の閾値について、以下に説明する。ここで、移動体（端末）間の水平相対位置に着目する。測位中使用する衛星の仰角によって、疑似距離誤差は、水平相対位置の誤差に与える影響が異なる。水平相対位置の精度が予め決められた場合、各衛星の疑似距離に許容できる誤差が異なる。従って、衛星ごとに、その疑似距離の相関性を判断するための閾値を決めることが好適である。

【0138】

具体的には、以下のように、衛星ごとに閾値を決定する。

【0139】

まず、図８に示すように、相関性判断手段１５２は、移動体ａとｂの位置をｒ_ａ、ｒ_ｂとし、移動体ａとｂの相対位置を「ｒ_ａｂ＝ｒ_ａ−ｒ_ｂ」とする。また、図８において、ｒ_０は移動体ａ，ｂ付近の参照位置であり、その経度と緯度はそれぞれλとφであり、ａとｂが共通に受信できる衛星の位置はそれぞれｒ^（１），ｒ^（２），・・・，ｒ^（Ｋ）であり、ａとｂが共通衛星に対してそれぞれ計測した疑似距離ベクトルがＰ_ａとＰ_ｂである、とする。

【数3】

【0140】

また、数式３に示すように、疑似距離の差（Ｐ_ａ−Ｐ_ｂ）は相対位置（ｒ_ａｂ）をパラメータとして算出され得る（△ｌ_ａｂは時刻誤差に相当する成分）。ただし、Ｈは、Ｋ個の衛星の配置を示すＫ行４列の行列であり、「−（ｒ^（１）−ｒ_０）^Ｔ／｜（ｒ^（１）−ｒ_０）｜」が1番目の衛星から参照位置ｒ_０への方向を示す正規化３次元ベクトルであり、「−（ｒ^（Ｋ）−ｒ_０）^Ｔ／｜（ｒ^（Ｋ）−ｒ_０）｜」がＫ番目の衛星から参照位置ｒ_０への方向を示す正規化３次元ベクトルである。したがって、相関性判断手段１５２は、疑似距離の差（Ｐ_ａ−Ｐ_ｂ）とＨから相対位置ｒ_ａｂを算出できる。

【0141】

なお、数式３の上記の衛星位置ｒ^（１），ｒ^（２），・・・，ｒ^（Ｋ）と車両位置ｒ_ａ，ｒ_ｂは、ＥＣＥＦ（Ｅａｒｔｈ−Ｃｅｎｔｅｒｅｄ Ｅａｒｔｈ−Ｆｉｘｅｄ）座標である。車両間の水平相対位置は、車両付近のＥＮＵ（Ｅａｓｔ−Ｎｏｒｔｈ−Ｕｐ）座標系において算出されるべきである。

【0142】

そこで、相関性判断手段１５２は、図９に示すＥＣＥＦ座標（ｘ，ｙ，ｚ）からＥＮＵ座標（ｅ，ｎ，ｕ）へ、数式４を用いて変換する。なお、ＥＣＥＦ座標は、地球の質量の中心を原点とした座標系（地球中心地球固定座標系）であり、ＥＮＵ座標は、車両位置ｒ_ａ，ｒ_ｂ付近の参照位置である点(ｒ_０＝（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）)を原点として、天頂方向（垂直線の上方向）にＺ軸の正をとり、これに直角に東方向にＸ軸をとり、北方向にＹ軸をとる座標系であり、地平直交座標とも呼ばれる。

【数4】

【0143】

つまり、相関性判断手段１５２は、端末ａ（移動体ａと言っても良い）とｂの水平相対位置ｒ_ａｂ^ｅｎｕを、以下の数式５を用いて算出する。

【数5】

【0144】

端末ａとｂについて、共通衛星ｋに対して計測した疑似距離の相関性が高ければ、ほとんどの誤差は相殺されるので、ｋ番目の衛星との疑似距離の差は小さい。ｋ番目の衛星の疑似距離に相殺できていない誤差がある場合、それが水平位置に与える影響は、数式６によって算出される。端末ａ，ｂの水平相対位置の誤差がｄ以下に要求される場合、ｋ番目の衛星の疑似距離の誤差は、数式７で示すｄ_ｋ以下になるべきである。つまり、相関性判断手段１５２は、衛星ごとに、閾値として、数式７のｄ_ｋを算出する。ここでは、相関性判断手段１５２は、衛星ｋの閾値（ｄ_ｋ）を取得する。

【数6】

【数7】

【0145】

次に、相関性判断手段１５２は、｜（Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ））｜が閾値（ｄ_ｋ）以下であるか否かを判断する。そして、相関性判断手段１５２は、｜（Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ））｜が閾値（ｄ_ｋ）以下である、と判断した、とする。次に、相関性判断手段１５２は、共通衛星ｋの識別子を図示しないバッファに一時蓄積する。つまり、共通衛星ｋは相関性の高い衛星として選択された。

【0146】

相関性判断手段１５２は、以上の処理をすべての共通衛星に対して行い、相関性の高い１以上の衛星を決定する。

【0147】

次に、疑似距離の相関性の高い１以上の共通衛星の集合における衛星の疑似距離を用いて現時刻の相対位置を、図７のフローチャートを用いて説明した処理により算出する。
（具体例）

【0148】

以下、２つの端末（自端末ａと他端末ｂ）の相対位置を算出する、さらに具体的な動作について説明する。

【0149】

今、図１に示すように、２つの端末（例えば、車車間通信における２台の車両に搭載された相対測位装置）はＧＰＳ衛星ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６から信号を受信し、計測した疑似距離と速度の情報を交換し合って、相対位置を算出するものとする。

【0150】

自端末ａにおいて、ＧＰＳ受信アンテ１１を経由して、ＧＰＳ衛星ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５からの測位信号を受信し、自端末情報群取得部１２を構成する計測疑似距離取得手段１２１で疑似距離を計測する。また、受信ＳＮＲ取得手段１２２が受信ＳＮＲを計測する。また、自端末移動情報取得手段１２４は、車速パルスまたは加速度センサーを用いて速度を算出する。また、自端末移動情報取得手段１２４は、電子地図またはジャイロを用いて移動方向を算出し、さらに３次元速度を算出する。そして、自端末情報群送信部１３は、計測した３次元速度、疑似距離・ＳＮＲを、図１０に示すフォーマットで、通信用アンテナ１３，１４を経由して送信する。

【0151】

また、他端末ｂは自端末ａと同様に動作する。ただし、他端末ｂはＧＰＳ衛星ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６からの測位信号を受信している。

【0152】

なお、図１０のメッセージ２０１は自端末情報群であり、メッセージ２０２は他端末情報群である。２０１および２０２は、端末間の位置交換メッセージである、と言える。ここでは、２０１および２０２のヘッダー（Header）が、メッセージの送信元アドレス（SRC）と送信先アドレス（broadcast address）とからなる。また、２０１および２０２のペイロード（Payload）が、送信元の３次元速度、送信元で受信できる衛星の衛星番号（PRN）、疑似距離p、およびＳＮＲからなる。

【0153】

また、端末の位置情報ベクトルＸを「Ｘ＝（ｘ，ｙ，ｚ，δ，ｖ_ｘ，ｖ_ｙ，ｖ_ｚ）」とする。ここで、（ｘ，ｙ，ｚ）は、ECEF座標である、δは受信機の時刻誤差に相当する疑似距離誤差部分であり、（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ，ｖ_ｚ）はECEF座標系における３次元速度である。つまり、「ｘ＝Ｘ_１←→３」は位置を示し、「ｖ＝Ｘ_５←→７」は速度を示す。なお、「Ｘ_１←→３」は、位置情報ベクトルＸの１番目から３番目までの要素を示す。また、端末の計測情報ベクトルＹを「Ｙ＝（ｐ^（１），ｐ^（２），・・・，ｐ^（ｎ），ｖ_ｘ，ｖ_ｙ，ｖ_ｚ）^Ｔ」とする。計測情報ベクトルＹは、計測したｎ個の衛星の疑似距離と端末の３次元速度からなる。

【0154】

かかる場合の自端末ａの動作について、図１１、図１２のフローチャートを用いて説明する。

【0155】

（ステップＳ１１０１）自端末ａの自端末情報群取得部１２は、自端末の３次元速度を計測する。また、自端末情報群取得部１２は、衛星ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５からの受信信号によって疑似距離、ＳＮＲを計測し、公知の手法で衛星暦を復号し、衛星位置と仰角を算出する。なお、端末ｂも、端末ａと同様に動作する。ただし、端末ｂは、衛星ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６から測位信号を受信している。

【0156】

（ステップＳ１１０２）自端末ａの自端末情報群送信部１３は、衛星ごとの疑似距離、ＳＮＲ、３次元速度をメッセージ２０１に入れて、送信する。なお、他端末ｂも同様に動作する。

【0157】

（ステップＳ１１０３） 自端末ａの他端末情報群受信部１４は、他端末ｂから、他端末ｂの３次元速度、受信できる衛星の衛星番号、疑似距離、ＳＮＲを含むメッセージ２０２を受信する。他端末ｂも同様に自端末ａからメッセージ２０１を受信する。

【0158】

（ステップＳ１１０４）自端末ａの相関性判断部１５は、自端末ａが受信できる衛星の集合（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５）と移動体bが受信できる衛星の集合（ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６）の共通部分（ａ２、ａ３、ａ４、ａ５）を算出し、この共通衛星集合をＣＳ_Ａｌｌ={ａ２、ａ３、ａ４、ａ５}とする。なお、ＣＳ_Ａｌｌは、共通衛星の識別子を格納するバッファである。

【0159】

（ステップＳ１１０５）自端末ａの相関性判断部１５は、共通衛星集合ＣＳ_Ａｌｌ={ａ２、ａ３、ａ４、ａ５}において、自端末ａで算出した各衛星の仰角={２３、５５、３６、１８}を用いて、ＳＮＲが閾値を超える衛星（閾値以上でも良い）から、仰角が一番高い衛星ａ３を選択し、参照衛星とし、その番号をｌとする。つまり、ここでは、相関性判断部１５は、ＳＮＲが閾値より大きい衛星の中から、仰角が一番高い共通衛星を参照衛星として決定する。なお、各衛星の仰角={２３、５５、３６、１８}は例であることは言うまでもない。また、ここで、ＳＮＲが閾値を超える衛星の中から参照衛星を選択したが、かかる処理は必須ではない。

【0160】

（ステップＳ１１０６）自端末ａの相関性判断部１５は、位置予測するためのカルマンフィルターを初期化する。つまり、相関性判断部１５は、２台の端末においてカルマンフィルターの初期値が決まっているかどうかを表すフラグをチェックする。フラグが付いていなければ（初期値が決まっていなければ）ステップＳ１１０７に行き、フラグが付いていれば（初期値が決まっていれば）ステップＳ１１１０に行く。

【0161】

（ステップＳ１１０７）相関性判断部１５は、ＣＳ_Ａｌｌにおける共通衛星に対して、２台の端末で計測したＳＮＲの差が一定閾値以下のものを決定し、かかる共通衛星をＣＳ_{ＷｅａｋＣｏｒｒ}とする。なお、ＣＳ_{ＷｅａｋＣｏｒｒ}は、ＳＮＲの差が一定閾値以下の共通衛星の識別子を格納するバッファである。

【0162】

（ステップＳ１１０８）相関性判断部１５は、ＣＳ_{ＷｅａｋＣｏｒｒ}における衛星の数が４以上であるかどうかを判断する。衛星の数が４以上であれば、単独測位ができるので、ステップＳ１１０９に行く。また、ＣＳ_{ＷｅａｋＣｏｒｒ}における衛星の数が３以下であれは、単独測位ができないので、相関性判断部１５は、単独測位できるまで待機し、終了する。

【0163】

（ステップＳ１１０９）相関性判断部１５は、端末ａ，ｂに対して、ＣＳ_{ＷｅａｋＣｏｒｒ}における共通衛星の疑似距離と位置を用いて、公知の手法で移動体ａ，ｂのＥＣＥＦ位置ｘ^＋_ａ，０とｘ^＋_ｂ，０とを算出する。そして、相関性判断部１５は、端末ａのカルマンフィルターの初期値「Ｘ^＋_ａ，０＝［ｘ^＋_ａ，０，δ_ａ，０，ｖ_ａ，０］^Ｔ，Ｐ^＋_ａ，０＝Ｉ_７・σ（σはパラメータである）」を得る。なお、「ｘ^＋_ａ，０」は端末ａの位置の初期値であり、「δ_ａ，０」は時刻誤差の初期値であり、「ｖ_ａ，０」は端末ａの３次元速度の初期値である。また、「Ｐ^＋_ａ，０」はＸ^＋_ａ，０の共分散行列であり、「Ｉ_７」は７×７の単位行列である。また、 端末ｂのカルマンフィルターの初期値は、「Ｘ^＋_ｂ，０＝［ｘ^＋_ｂ，０，δ_ｂ，０，ｖ_ｂ，０］^Ｔ，Ｐ^＋_ｂ，０＝Ｉ_７・σ_０」とする。それに、カルマンフィルターの初期値が決められたフラグを付けて、終了する。

【0164】

（ステップＳ１１１０）カルマンフィルターの初期値が決められたフラグが付いている場合は、自端末ａの相関性判断部１５は、端末ａ，ｂで計測した疑似距離の相関性を判断するための閾値を算出する。ここで、現在の時刻をｍとする。つまり、相関性判断部１５は、時刻ｍ−１における２台の端末ａ，ｂのカルマンフィルターの状態Ｘ^＋_{ａ，ｍ−１}，Ｐ^＋_{ａ，ｍ−１}とＸ^＋_{ｂ，ｍ−１}，Ｐ^＋_{ｂ，ｍ−１}とを読み込む。

【0165】

（ステップＳ１１１１）相関性判断部１５は、２台の端末の時刻ｍでの状態をそれぞれ予測する。具体的には、相関性判断部１５は、以下の数式８を用いて、端末ａの状態を取得する。

【数8】

【0166】

なお、数式８において、Φは状態遷移マトリクスであり、Ｑは状態ランダムネスマトリクスである。状態遷移マトリクスとは前時刻の位置情報と速度情報を用いて現時刻の位置を予測する関係を表す行列であり、τが前時刻と現時刻の差である。また、状態ランダムネスマトリクスとはランダム要素によって状態を予測できない程度を表す行列である。

【0167】

（ステップＳ１１１２）相関性判断部１５は、ステップＳ１１１１で取得した自端末ａの予測位置ｘ⁻_ａ，ｍをｒ_０とする。

【0168】

（ステップＳ１１１３）相関性判断部１５は、ＣＳ_Ａｌｌにおける共通衛星の位置ｒ^（ｋ）とｒ_０間の方位を示すＨを算出する。なお、Ｈの算出は、上述の数式３を用いる

【0169】

（ステップＳ１１１４）相関性判断部１５は、ｒ_０用いてＲ_Ｌを算出する。なお、Ｒ_Ｌは数式５を用いて算出される。

【0170】

（ステップＳ１１１５）相関性判断部１５は、Ｒ_ＬとＨとを用いてＧを算出する。なお、Ｇは数式５を用いて算出される。

【0171】

（ステップＳ１１１６）相関性判断部１５は、ＣＳ_Ａｌｌにおける共通衛星（ｋ）ごとに、疑似距離差の許容値ｄ_ｋを算出する。なお、許容値ｄ_ｋは数式７を用いて算出される。

【0172】

（ステップＳ１１１７）相関性判断部１５は、ＣＳ_Ａｌｌにおいて、参照衛星ｌ以外の共通衛星ｋに対して、端末ａ，ｂの予測位置と衛星位置を用いてダブルディファレンス「ρ_ａｂ^（ｋｌ）＝（ρ_ａ^（ｋ）−ρ_ｂ^（ｋ））−（ρ_ａ^（ｌ）−ρ_ｂ^（ｌ））」を取得する。ただし、「ρ_ａ^（ｋ）＝｜ｘ⁻_ａ，ｍ−ｒ^（ｋ）｜、ρ_ｂ^（ｋ）＝｜ｘ⁻_ｂ，ｍ−ｒ^（ｋ）｜、ρ_ａ^（ｌ）＝｜ｘ⁻_ａ，ｍ−ｒ^（ｌ）｜、ρ_ｂ^（ｌ）＝｜ｘ⁻_ｂ，ｍ−ｒ^（ｌ）｜」である。

【0173】

（ステップＳ１１１８）相関性判断部１５は、ＣＳ_Ａｌｌにおいて、ｌ以外の共通衛星ｋに対して、疑似距離のダブルディファレンス「ｐ_ａｂ^（ｋｌ）＝（ｐ_ａ^（ｋ）−ｐ_ｂ^（ｋ））−（ｐ_ａ^（ｌ）−ｐ_ｂ^（ｌ））」を算出する。

【0174】

（ステップＳ１１１９）相関性判断部１５は、ＣＳ_Ａｌｌにおいて、ｌ 以外の共通衛星ｋに対して、「｜ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ）｜＜ｄ_ｋ」が成立するか否かを判断する。成立すれば、端末ａ，ｂが共通衛星ｋに対して疑似距離の相関性が高いとし、相関性判断部１５は、衛星ｋの識別子（例えば、ｋ）をＣＳ_{ＳｔｒｏｎｇＣｏｒｒ}に入れる。なお、ＣＳ_{ＳｔｒｏｎｇＣｏｒｒ}は、疑似距離の相関性が高い衛星の識別子を格納するバッファである。

【0175】

（ステップＳ１１２０）相対位置取得部１６は、疑似距離の相関性の高い共通衛星の集合ＣＳ_{ＳｔｒｏｎｇＣｏｒｒ}における衛星の疑似距離を用いて、現時刻における端末ａと端末ｂとの相対位置を算出する。

【0176】

具体的には、相対位置取得部１６は、計測情報「Ｙ_ａ，ｍ＝（ｐ_ａ^（１），ｐ_ａ^（２），・・・，ｐ_ａ^（ｎ），ｖ_ａｘ，ｖ_ａｙ，ｖ_ａｚ）^Ｔ」と「Ｙ_ｂ，ｍ＝（ｐ_ｂ^（１），ｐ_ｂ^（２），・・・，ｐ_ｂ^（ｎ），ｖ_ｂｘ，ｖ_ｂｙ，ｖ_ｂｚ）^Ｔ」とから、端末ａ，ｂの集合ＣＳ_{ＳｔｒｏｎｇＣｏｒｒ}における衛星の疑似距離と、３次元速度とを抽出する。この疑似距離と３次元速度とを含む情報を、「Ｙ'_ａ，ｍ」と「Ｙ'_ｂ，ｍ」とする。そして、相対位置取得部１６は、以下の数式９を用いて、移動体ａ，ｂのそれぞれのカルマンゲイン「Ｋ_ａ，ｍ」と「Ｋ_ｂ，ｍ」とを算出する。さらに、相対位置取得部１６は、カルマンゲイン「Ｋ_ａ，ｍ」と「Ｋ_ｂ，ｍ」とを用いて、数式９を用いて、計測情報と予測情報の差から新しい状態「Ｘ^＋_ａ，ｍ」と「Ｘ^＋_ｂ，ｍ」とを算出し、その誤差マトリクス「Ｐ^＋_ａ，ｍ」と「Ｐ^＋_ｂ，ｍ」も算出する。

【数9】

【0177】

なお、数式９において、ρ_ａ，ｍはＣＳ_{ＳｔｒｏｎｇＣｏｒｒ}における衛星の位置と端末ａの予測位置ｘ⁻_ａ，ｍとの間の距離のベクトルであり、ρ_ｂ，ｍはＣＳ_{ＳｔｒｏｎｇＣｏｒｒ}における衛星の位置と移動体ｂの予測位置ｘ⁻_ｂ，ｍとの間の距離のベクトルである。

【0178】

そして、相対位置取得部１６は、Ｘ^＋_ａ，ｍにおけるｘ^＋_ａ，ｍをｒ_ａとし、Ｘ^＋_ｂ，ｍにおけるｘ^＋_ｂ，ｍをｒ_ｂとし、ｒ_ａ，ｂ^ｅｎｕ＝R_L (r_a - r_b)から、「ｒ_ａ，ｂ^ｅｎｕ＝（Δｅ_ａ，ｂ，Δｎ_ａ，ｂ，Δｕ_ａ，ｂ）」を算出し、端末ａと端末ｂの間の水平相対位置「（Δｅ_ａ，ｂ，Δｎ_ａ，ｂ）」を取得する。
ただし、Δｅ_ａ，ｂは東方向であり、Δｎ_ａ，ｂは北方向である。

【0179】

以上、本実施の形態によれば、端末間の相対位置を精度高く取得できる。さらに具体的には、本実施の形態において、移動体間で共通に受信できる衛星に対して、計測した疑似距離の相関性の判断を行う場合に、両受信機で共通に受信できた信号のうち、反射波を含めた疑似距離の相関性の高い受信波を用い、相関性の低い反射波を排除する。従って、反射波の悪い影響を回避しながら、測位のために使用する衛星の数を増加することができ、相対位置を精度高く取得できる。

【0180】

また、本実施の形態によれば、相対測位装置１は、衛星数が不足しており、電波環境の悪い場所でも相対位置を取得できる。なお、相対測位装置１において、相関性のある反射波を利用でき、反射波誤差を削減できることにより、精度が高く相対位置を取得できる。

【0181】

なお、本実施の形態において、端末装置（移動体）の速度は３次元速度を利用した。しかし、２次元速度を利用しても良い。

【0182】

さらに、本実施の形態における処理は、ソフトウェアで実現しても良い。そして、このソフトウェアをソフトウェアダウンロード等により配布しても良い。また、このソフトウェアをＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録して流布しても良い。なお、このことは、本明細書における他の実施の形態においても該当する。なお、本実施の形態における相対測位装置１を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータを、２以上の衛星の衛星信号を受信する衛星信号受信部と、前記衛星信号受信部が受信した衛星信号または当該衛星信号を用いて取得される情報のうちの１以上の自端末に関する情報であり、２以上の衛星ごとに前記衛星信号を用いて、自端末と各衛星との擬似距離である自端末計測疑似距離を含む、自端末に関する自端末情報群を取得する自端末情報群取得部と、前記自端末情報群のうちの一部または全部の情報を送信する自端末情報群送信部と、他端末が受信した衛星信号または当該衛星信号を用いて取得される情報のうちの１以上の前記他端末に関する情報である２以上の衛星ごとの他端末衛星情報群を有する情報であり、他端末と各衛星との擬似距離である他端末計測疑似距離を含む、他端末情報群のうちの一部または全部の情報を受信する他端末情報群受信部と、自端末と他端末の両方が衛星信号を受信できる２以上の共通衛星のうちの、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、および前記２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および前記２つの共通衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、前記２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの共通衛星の自端末推測距離、および前記２つの共通衛星の他端末推測距離を用いて、前記２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、前記自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断する相関性判断部と、前記相関性が高いと判断された１以上の衛星の自端末衛星情報群および他端末衛星情報群を用いて、前記自端末と前記他端末との相対位置を取得する相対位置取得部と、前記相対位置取得部が取得した相対位置を出力する出力部として機能させるためのプログラム、である。

【0183】

また、上記プログラムにおいて、前記相関性判断部は、共通衛星の中で、予め決められた条件を満たすほど、反射波を受信する確率が低い衛星を決定する参照衛星決定手段を具備し、前記参照衛星と他の共通衛星の２つの衛星の自端末計測疑似距離、当該２つの衛星の他端末計測疑似距離、当該２つの衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および当該２つの衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、前記２つの衛星の自端末計測疑似距離、前記２つの衛星の他端末計測疑似距離、前記２つの衛星の自端末推測距離、および前記２つの衛星の他端末推測距離を用いて、前記他の共通衛星について、前記自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断するものとして、コンピュータを機能させることは好適である。

【0184】

また、上記プログラムにおいて、前記相関性判断部は、前記２つの衛星の自端末計測疑似距離の差と前記２つの衛星の他端末計測疑似距離との差である疑似距離のダブルディファレンスと、前記２つの衛星の自端末推測距離と前記２つの衛星の他端末推測距離との差である推測距離のダブルディファレンスとを算出し、疑似距離のダブルディファレンスと推測距離のダブルディファレンスとの差が、閾値より小さい場合に、前記他の共通衛星について、前記自端末衛星情報群と前記他端末衛星情報群とが相関性が高いと判断するものとして、コンピュータを機能させることは好適である。

【0185】

また、上記プログラムにおいて、前記相関性判断部は、２以上の各共通衛星の疑似距離差を算出し、当該疑似距離差が閾値より小さいか否かを判断し、閾値以上である共通衛星は相関性が低いと判断するものとして、コンピュータを機能させることは好適である。

【0186】

また、上記プログラムにおいて、前記閾値は、衛星ごとに異なるものとして、コンピュータを機能させることは好適である。

【0187】

また、上記プログラムにおいて、前記自端末情報群取得部は、２以上の衛星ごとに前記衛星信号受信部が受信した衛星信号を用いて、自端末と各衛星との擬似距離である自端末計測疑似距離を取得する計測擬似距離取得手段と、２以上の衛星ごとに、衛星信号の自端末受信ＳＮＲを取得する受信ＳＮＲ取得手段と、２以上の衛星ごとに、衛星の位置を示す衛星位置を取得する衛星位置取得手段と、自端末の移動速度と移動方向を含む自端末の移動に関する情報である自端末移動情報を取得する自端末移動情報取得手段とを具備するものとして、コンピュータを機能させることは好適である。

【0188】

（実施の形態２）
本実施の形態において、相対測位装置が、疑似距離の相関性判断のための閾値ｄ_ｋを固定値に使用する場合について説明する。

【0189】

図１３は、本実施の形態における相対測位装置２のブロック図である。相対測位装置２は、衛星信号受信部１１、自端末情報群取得部１２、自端末情報群送信部１３、他端末情報群受信部１４、相関性判断部２５、相対位置取得部１６、および出力部１７を備える。

【0190】

相関性判断部２５は、参照衛星決定手段１５１、相関性判断手段２５２を備える。

【0191】

相関性判断部２５は、自端末と他端末の両方が衛星信号を受信できる２以上の共通衛星のうちの、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、および２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、２つの共通衛星と自端末との距離である自端末推測距離、および２つの共通衛星と他端末との距離である他端末推測距離を取得し、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、２つの共通衛星の自端末推測距離、および２つの共通衛星の他端末推測距離を用いて、２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断する。

【0192】

相関性判断部２５は、２つの衛星の自端末計測疑似距離の差と２つの衛星の他端末計測疑似距離との差である疑似距離のダブルディファレンスと、２つの衛星の自端末推測距離と２つの衛星の他端末推測距離との差である推測距離のダブルディファレンスとを算出し、疑似距離のダブルディファレンスと推測距離のダブルディファレンスとの差が、閾値より小さい場合に、他の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いと判断する。

【0193】

相関性判断部２５は、２以上の各共通衛星の疑似距離差を算出し、疑似距離差が閾値より小さいか否かを判断し、閾値以上である共通衛星は相関性が低いと判断する。ここでの閾値は、すべての衛星において同じ値である。相関性判断部２５は、予め閾値を格納しておいても良いし、一の衛星を選択し、当該選択した衛星に対応する閾値を算出し、当該算出した閾値を、他の衛星に対して適用しても良い。かかる閾値の算出方法は、実施の形態１で説明した方法で良い。また、一の衛星は、どのように選択しても良い。例えば、ＳＮＲが最も高い衛星を選択しても良いし、仰角が２番目に大きい衛星を選択する等しても良い。なお、相関性判断手段２５２の動作について、参照衛星を決定した後は、上述した相関性判断部２５の動作と同様であるので、説明を省略する。

【0194】

相関性判断部２５、および相関性判断手段２５２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。相関性判断部２５の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。

【0195】

以上、本実施の形態によれば、相対位置を取得するための演算が簡略化できる。そのために、より高速に相対位置を算出できる。

【0196】

（実施の形態３）
本実施の形態において、疑似距離の相関性を判断する場合に、実施の形態１で説明した疑似距離差と推測距離差の差「｜（Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ））｜」を第一の閾値（ｄ_ｋ）と比較することに加えて、ＳＮＲの差「（ＳＮＲ_ａ^（ｋ）−ＳＮＲ_ｂ^（ｋ））」を第二の閾値と比較し、相関性の高い衛星を決定する相対測位装置３について説明する。

【0197】

図１４は、本実施の形態における相対測位装置３のブロック図である。相対測位装置３は、衛星信号受信部１１、自端末情報群取得部１２、自端末情報群送信部１３、他端末情報群受信部１４、相関性判断部３５、相対位置取得部１６、および出力部１７を備える。

【0198】

相関性判断部３５は、参照衛星決定手段１５１、および相関性判断手段３５２を備える。

【0199】

相関性判断部３５は、２つの共通衛星の自端末計測疑似距離、２つの共通衛星の他端末計測疑似距離、２つの共通衛星の自端末推測距離、および２つの共通衛星の他端末推測距離を用いて、２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断し、かつ自端末受信ＳＮＲと前記他端末受信ＳＮＲとを用いて、２つの共通衛星のうちの一の共通衛星について、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いか否かを判断し、両方の判断が、相関性が高いとの判断の場合に、自端末衛星情報群と他端末衛星情報群とが相関性が高いとする。

【0200】

さらに具体的には、相関性判断部３５は、疑似距離差と推測距離差の差「｜（Ｐ_ａｂ^（ｋｌ）−ρ_ａｂ^（ｋｌ））｜」を第一の閾値（ｄ_ｋ）と比較する。また、相関性判断部３５は、ＳＮＲの差「（ＳＮＲ_ａ^（ｋ）−ＳＮＲ_ｂ^（ｋ））」を第二の閾値と比較する。そして、相関性判断部３５は、両方が閾値以下であれば、衛星ｋに対する疑似距離の相関性が高いとし、衛星ｋを相対位置の取得のために使用する。なお、相関性判断手段３５２の動作について、参照衛星を決定した後は、上述した相関性判断部３５の動作と同様であるので、説明を省略する。

【0201】

相関性判断部３５、および相関性判断手段３５２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。相関性判断部３５の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。

【0202】

以上、本実施の形態によれば、相関性の判定をさらに厳しくして、相関性の判断の信頼性を向上できる。

【0203】

また、図１５は、本明細書で述べたプログラムを実行して、上述した種々の実施の形態の相対測位装置を実現するコンピュータの外観を示す。上述の実施の形態は、コンピュータハードウェア及びその上で実行されるコンピュータプログラムで実現され得る。図１５は、このコンピュータシステム３００の概観図であり、図１６は、システム３００のブロック図である。

【0204】

図１５において、コンピュータシステム３００は、ＣＤ−ＲＯＭドライブを含むコンピュータ３０１と、キーボード３０２と、マウス３０３と、モニタ３０４とを含む。

【0205】

図１６において、コンピュータ３０１は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３０１２に加えて、ＭＰＵ３０１３と、ＭＰＵ３０１３やＣＤ−ＲＯＭドライブ３０１２に接続されたバス３０１４と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのＲＯＭ３０１５と、ＭＰＵ３０１３に接続され、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶するとともに一時記憶空間を提供するためのＲＡＭ３０１６と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、及びデータを記憶するためのハードディスク３０１７とを含む。ここでは、図示しないが、コンピュータ３０１は、さらに、ＬＡＮへの接続を提供するネットワークカードを含んでも良い。

【0206】

コンピュータシステム３００に、上述した実施の形態の相対測位装置の機能を実行させるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ３１０１、またはＦＤ３１０２に記憶されて、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３０１２またはＦＤドライブ３０１１に挿入され、さらにハードディスク３０１７に転送されても良い。これに代えて、プログラムは、図示しないネットワークを介してコンピュータ３０１に送信され、ハードディスク３０１７に記憶されても良い。プログラムは実行の際にＲＡＭ３０１６にロードされる。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ３１０１、ＦＤ３１０２またはネットワークから直接、ロードされても良い。

【0207】

プログラムは、コンピュータ３０１に、上述した実施の形態の相対測位装置の機能を実行させるオペレーティングシステム（ＯＳ）、またはサードパーティープログラム等は、必ずしも含まなくても良い。プログラムは、制御された態様で適切な機能（モジュール）を呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいれば良い。コンピュータシステム３００がどのように動作するかは周知であり、詳細な説明は省略する。

【0208】

なお、上記プログラムにおいて、情報を送信するステップや、情報を受信するステップなどでは、ハードウェアによって行われる処理、例えば、送信ステップにおけるモデムやインターフェースカードなどで行われる処理（ハードウェアでしか行われない処理）は含まれない。

【0209】

また、上記プログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。

【0210】

また、上記各実施の形態において、一の装置に存在する２以上の通信手段は、物理的に一の媒体で実現されても良いことは言うまでもない。

【0211】

また、上記各実施の形態において、各処理（各機能）は、単一の装置（システム）によって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置によって分散処理されることによって実現されてもよい。

【0212】

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0213】

以上のように、本発明にかかる相対測位装置は、端末間の相対位置を精度高く取得できる、という効果を有し、車車間通信システム等として有用である。

【符号の説明】

【0214】

１、２、３ 相対測位装置
１１ 衛星信号受信部
１２ 自端末情報群取得部
１３ 自端末情報群送信部
１４ 他端末情報群受信部
１５、２５、３５ 相関性判断部
１６ 相対位置取得部
１７ 出力部
１２１ 計測疑似距離取得手段
１２２ 受信ＳＮＲ取得手段
１２３ 衛星位置取得手段
１２４ 自端末移動情報取得手段
１４１ 他端末疑似距離受信手段
１４２ 受信ＳＮＲ受信手段
１４３ 他端末移動情報受信手段
１５１ 参照衛星決定手段
１５２、２５２、３５２ 相関性判断手段
１６１ 位置格納手段
１６２ 相対位置格納手段
１６３ 予測位置取得手段
１６４ 推測疑似距離算出手段
１６５ 位置算出手段
１６６ 相対位置算出手段
１６７ 位置蓄積手段
１６８ 相対位置蓄積手段

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図1】

【図8】

【図9】

【図10】