特開 2023-155130 受信信号の異常の検出方法および検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023155130

(43)【公開日】2023-10-20

(54)【発明の名称】受信信号の異常の検出方法および検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/23 20100101AFI20231013BHJP

【ＦＩ】

G01S19/23

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188034

(22)【出願日】2022-11-25

(31)【優先権主張番号】P 2022063774

(32)【優先日】2022-04-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126561

【弁理士】

【氏名又は名称】原嶋 成時郎

(72)【発明者】

【氏名】長保 龍

【テーマコード（参考）】

5J062

【Ｆターム（参考）】

5J062AA11

5J062CC07

5J062CC14

5J062DD03

5J062GG02

(57)【要約】

【課題】ＧＮＳＳにおける受信信号の到来方向の異常を含む受信信号の異常を検出する。
【解決手段】複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号を複数のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して受信して、ＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との比較に基づいてＧＮＳＳ信号の送信時刻が正常であるか否かを判定し、ＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iと所定の基準衛星Ｓrの擬似距離ρrとの比較に基づいてＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iが正常であるか否かを判定するとともに、ＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから複数のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ各々までの行路の差を表す指標に基づいてＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の衛星から送信されるＧＮＳＳ信号を複数のアンテナを介して受信して、
前記ＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との比較に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が正常であるか否かを判定するとともに、
前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星から前記複数のアンテナ各々までの行路の差を表す行路差指標に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する、
ことを特徴とする受信信号の異常の検出方法。

【請求項2】

前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星の擬似距離と所定の基準衛星の擬似距離との比較に基づいて前記衛星の前記擬似距離が正常であるか否かをさらに判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の受信信号の異常の検出方法。

【請求項3】

前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星についての前記基準送信時刻が、過去に前記衛星から送信されたＧＮＳＳ信号に含まれていた送信時刻である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信信号の異常の検出方法。

【請求項4】

前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星についての前記基準送信時刻が、他の衛星から送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている送信時刻である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信信号の異常の検出方法。

【請求項5】

正常でないと判定された衛星についての正常でない状態を所定の時間だけ維持する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信信号の異常の検出方法。

【請求項6】

正常でないと判定された衛星についての正常でない状態が維持されているときに、前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が正常であると判定された場合に、前記正常でないと判定された衛星についての前記正常でない状態を解除する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信信号の異常の検出方法。

【請求項7】

複数の衛星について前記ＧＮＳＳ信号の前記到来方向が正常でないと判定されて正常でない状態が維持されているときに、前記ＧＮＳＳ信号の前記到来方向が正常であると判定された場合に、前記複数の衛星についての前記正常でない状態を解除する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信信号の異常の検出方法。

【請求項8】

正常でないと判定された衛星の数に応じて、前記正常でないと判定された前記衛星と周波数帯が異なる衛星の受信チャネル割り当て数を変化させる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の受信信号の異常の検出方法。

【請求項9】

前記衛星の種類ごとの前記行路差指標に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の受信信号の異常の検出方法。

【請求項10】

複数の衛星から送信されるＧＮＳＳ信号を複数のアンテナを介して受信する受信部と、
前記ＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との比較に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が正常であるか否かを判定する送信時刻判定部と、
前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星から前記複数のアンテナ各々までの行路の差を表す行路差指標に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する行路差判定部と、を有する、
ことを特徴とする受信信号の異常の検出装置。

【請求項11】

前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星の擬似距離と所定の基準衛星の擬似距離との比較に基づいて前記衛星の前記擬似距離が正常であるか否かを判定する擬似距離判定部をさらに有する、
ことを特徴とする請求項９に記載の受信信号の異常の検出装置。

【請求項12】

前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星についての前記基準送信時刻が、過去に前記衛星から送信されたＧＮＳＳ信号に含まれていた送信時刻である、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の受信信号の異常の検出装置。

【請求項13】

前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星についての前記基準送信時刻が、他の衛星から送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている送信時刻である、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の受信信号の異常の検出装置。

【請求項14】

正常でないと判定された衛星についての正常でない状態が所定の時間だけ維持される、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の受信信号の異常の検出装置。

【請求項15】

正常でないと判定された衛星についての正常でない状態が維持されているときに、前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が正常であると判定された場合に、前記正常でないと判定された衛星についての前記正常でない状態を解除する、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の受信信号の異常の検出装置。

【請求項16】

複数の衛星について前記ＧＮＳＳ信号の前記到来方向が正常でないと判定されて正常でない状態が維持されているときに、前記ＧＮＳＳ信号の前記到来方向が正常であると判定された場合に、前記複数の衛星についての前記正常でない状態を解除する、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の受信信号の異常の検出装置。

【請求項17】

正常でないと判定された衛星の数に応じて、前記正常でないと判定された前記衛星と周波数帯が異なる衛星の受信チャネル割り当て数が変化する、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の受信信号の異常の検出装置。

【請求項18】

前記衛星の種類ごとの前記行路差指標に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の受信信号の異常の検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ＧＮＳＳ（Ｇlobal Ｎavigation Ｓatellite Ｓystem の略；全球測位衛星システム）における受信信号の異常を検出する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、慣性航法装置とＧＮＳＳ測位システムを用いて移動体の位置を計測する装置が知られている（特許文献１参照）。また、ＧＮＳＳにおける受信信号の異常を検出する技術として、ＧＰＳ（Ｇlobal Ｐositioning Ｓystem，Ｇlobal Ｐositioning Ｓatellite の略；全地球測位システム）衛星からの受信信号がマルチパスの影響を受けた信号であるか否かを判定する装置が知られている（特許文献２参照）。さらに、ＧＮＳＳによる衛星測位が途切れた後にスプーフィングを検出する装置が知られている（特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４８０３８６２号公報

【特許文献2】特開２０１０－２５６３０１号公報

【特許文献3】特開２０２０－１３４３５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献２の装置は、各ＧＰＳ衛星からの受信信号の位相差に基づいて各ＧＰＳ衛星からの受信信号がマルチパスの影響を受けた信号であるか否かを各々判定している一方で、各ＧＰＳ衛星からの受信信号の到来方向が異常であるか否かは判定していない。

【0005】

そこでこの発明は、ＧＮＳＳにおける受信信号の到来方向の異常を含む受信信号の異常を検出することが可能な、受信信号の異常の検出方法および検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、複数の衛星から送信されるＧＮＳＳ信号を複数のアンテナを介して受信して、前記ＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との比較に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が正常であるか否かを判定するとともに、前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星から前記複数のアンテナ各々までの行路の差を表す行路差指標に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する、ことを特徴とする。

【0007】

この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星の擬似距離と所定の基準衛星の擬似距離との比較に基づいて前記衛星の前記擬似距離が正常であるか否かをさらに判定する、ようにしてもよい。

【0008】

この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星についての前記基準送信時刻が、過去に前記衛星から送信されたＧＮＳＳ信号に含まれていた送信時刻である、ようにしてもよい。

【0009】

この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星についての前記基準送信時刻が、他の衛星から送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている送信時刻である、ようにしてもよい。

【0010】

この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、正常でないと判定された衛星についての正常でない状態を所定の時間だけ維持する、ようにしてもよい。

【0011】

この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、正常でないと判定された衛星の数に応じて、前記正常でないと判定された前記衛星と周波数帯が異なる衛星の受信チャネル割り当て数を変化させる、ようにしてもよい。

【0012】

この発明に係る受信信号の異常の検出方法は、前記衛星の種類ごとの前記行路差指標に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する、ようにしてもよい。

【0013】

また、この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、複数の衛星から送信されるＧＮＳＳ信号を複数のアンテナを介して受信する受信部と、前記ＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との比較に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が正常であるか否かを判定する送信時刻判定部と、前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星から前記複数のアンテナ各々までの行路の差を表す行路差指標に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する行路差判定部と、測位情報を計算する測位部と、を有し、前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が正常であるか否かの判定結果と前記ＧＮＳＳ信号の前記到来方向が正常であるか否かの判定結果とに基づいて前記測位部による前記測位情報の計算処理で使用する衛星を決定する、ことを特徴とする。

【0014】

この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星の擬似距離と所定の基準衛星の擬似距離との比較に基づいて前記衛星の前記擬似距離が正常であるか否かを判定する擬似距離判定部をさらに有し、前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が正常であるか否かの判定結果と前記ＧＮＳＳ信号の前記到来方向が正常であるか否かの判定結果と前記衛星の前記擬似距離が正常であるか否かの判定結果とに基づいて前記測位部による前記測位情報の計算処理で使用する衛星を決定する、ようにしてもよい。

【0015】

この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星についての前記基準送信時刻が、過去に前記衛星から送信されたＧＮＳＳ信号に含まれていた送信時刻である、ようにしてもよい。

【0016】

この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、前記ＧＮＳＳ信号を送信した前記衛星についての前記基準送信時刻が、他の衛星から送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている送信時刻である、ようにしてもよい。

【0017】

この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、正常でないと判定された衛星についての正常でない状態が所定の時間だけ維持される、ようにしてもよい。

【0018】

この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、正常でないと判定された衛星の数に応じて、前記正常でないと判定された前記衛星と周波数帯が異なる衛星の受信チャネル割り当て数が変化する、ようにしてもよい。

【0019】

この発明に係る受信信号の異常の検出装置は、前記衛星の種類ごとの前記行路差指標に基づいて前記ＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する、ようにしてもよい。

【発明の効果】

【0020】

この発明に係る受信信号の異常の検出方法や受信信号の異常の検出装置によれば、ＧＮＳＳ信号の送信時刻の異常を検出するとともに衛星から複数のアンテナ各々までの行路差（ＧＮＳＳ信号の到来方向）の異常を検出するようにしているので、行路差の異常は一層確実にＧＮＳＳ信号の異常を検出することができるものの複数の衛星から送信されるＧＮＳＳ信号を対象として処理を行うので検知が遅れることも考えられる一方で送信時刻の異常は衛星ごとに独立に処理を行うので検知を即時的に行うことができ、送信時刻の判定処理と行路差の判定処理とを組み合わせることでＧＮＳＳにおける受信信号の異常を相互補完的に検出してＧＮＳＳにおける受信信号の異常の検出処理の信頼性を向上させることが可能となる。

【0021】

この発明に係る受信信号の異常の検出方法や受信信号の異常の検出装置によれば、衛星の擬似距離の異常をさらに検出するようにした場合には、擬似距離の判定処理をさらに組み合わせることでＧＮＳＳにおける受信信号の異常を一層確実に検出してＧＮＳＳにおける受信信号の異常の検出処理の信頼性を一層向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施の形態に係るＧＮＳＳコンパスの概略構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図１のＧＮＳＳコンパスにおける複数のＧＮＳＳアンテナの配置を示す図である。

【図3】図２のＧＮＳＳアンテナどうしの間における行路差を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。この実施の形態では、この発明に係る受信信号の異常の検出装置がＧＮＳＳコンパスに組み込まれる場合を例に挙げて説明する。

【0024】

（ＧＮＳＳコンパスの全体構成）
図１は、この発明に係る受信信号の異常の検出装置を含む、実施の形態に係るＧＮＳＳコンパス１の概略構成を示す機能ブロック図である。ＧＮＳＳコンパス１は、例えば、船舶，車両，および飛行体などの移動体に搭載されて使用される。

【0025】

実施の形態に係るＧＮＳＳコンパス１は、ＧＮＳＳ（Ｇlobal Ｎavigation Ｓatellite Ｓystem の略；全球測位衛星システム）で用いられる複数の衛星（「ＧＮＳＳ衛星」と呼ぶ）それぞれから送信される衛星信号／測位信号（「ＧＮＳＳ信号」と呼ぶ）を受信してＧＮＳＳにおける受信信号であるＧＮＳＳ信号の異常を検出する機能と自機の位置などを計算する機能とを備え、主に、制御ユニット２と、ＧＮＳＳアンテナ３と、ＧＮＳＳ受信部４と、異常検出部５と、測位部６と、を有する。ＧＮＳＳコンパス１を構成する各部は、バスを介して信号の送受を行って相互に情報伝達可能であるように接続される。

【0026】

ＧＮＳＳとしてはＧＰＳ（Ｇlobal Ｐositioning Ｓystem，Ｇlobal Ｐositioning Ｓatellite の略；全地球測位システム），ＧＬＯＮＡＳＳ（ＧＬＯbal ＮＡvigation Ｓatellite Ｓystem の略），およびＢＤＳ（ＢeiＤou navigation satellite Ｓystem の略；北斗衛星導航系統）などが挙げられる。

【0027】

複数のＧＮＳＳ衛星それぞれは、当該のＧＮＳＳ衛星自身の現在位置を示すデータであるエフェメリスを含むＧＮＳＳ信号を電波として送信する。複数のＧＮＳＳ衛星それぞれから送信されるＧＮＳＳ信号には、そのＧＮＳＳ衛星が当該ＧＮＳＳ信号を電波として送信した時刻を示す情報も含まれる。

【0028】

制御ユニット２は、ＧＮＳＳコンパス１を構成する各部の動作を制御する機能を備え、例えば、ＧＮＳＳ信号の異常の検出やＧＮＳＳコンパス１の位置などの計算などに纏わる演算処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃentral Ｐrocessing Ｕnit の略）を有する機序として構成される。

【0029】

制御ユニット２は、また、中央処理装置（ＣＰＵ）がＧＮＳＳ信号の異常の検出やＧＮＳＳコンパス１の位置などの計算などに纏わる演算処理を行う際に利用するプログラム，各種の情報，およびデータなどを記憶して格納などするための記憶領域となったり中央処理装置（ＣＰＵ）が前記演算処理を行う際に生成されるデータや情報などを一時的に記憶などするための作業領域となったりする機能を備え、例えば、読み取り専用の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒead Ｏnly Ｍemory の略）、読み出しおよび書き込み可能な記憶装置であるＲＡＭ（Ｒandom Ａccess Ｍemory の略）、ならびにハードディスクのうちの少なくとも１つを有する機序として構成される。

【0030】

制御ユニット２は、ＧＮＳＳコンパス１の動作を制御するためのプログラム（「制御プログラム」と呼ぶ）を中央処理装置（ＣＰＵ）が実行することにより、制御プログラムに従ってＧＮＳＳコンパス１を構成する各部の処理の開始，内容，および終了を統制して制御する。

【0031】

ＧＮＳＳ受信部４は、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i（但し、ｉ：複数のＧＮＳＳ衛星を相互に区別して各々を識別するための各衛星に固有の番号）それぞれから送信されるＧＮＳＳ信号を受信するための機序であり、各々がＧＮＳＳアンテナ３を備える少なくとも２個のＧＮＳＳ受信器から構成される。この実施の形態では、ＧＮＳＳ受信部４が３個のＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃから構成され、ＧＮＳＳ受信器４ＡがＧＮＳＳアンテナ３Ａを備え、ＧＮＳＳ受信器４ＢがＧＮＳＳアンテナ３Ｂを備え、ＧＮＳＳ受信器４ＣがＧＮＳＳアンテナ３Ｃを備える。

【0032】

３個のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、ＧＮＳＳコンパス１が搭載される移動体上に、所定の間隔で相互に離間して配置されて固定される。この実施の形態では、３個のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃが正三角形の頂点の位置それぞれに配置される（図２参照）。

【0033】

ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃどうしを結ぶ線分を「基線」と呼ぶ。ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃどうしの間の距離である基線の寸法は、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃの配置の設計値として既知である。この実施の形態では、ＧＮＳＳアンテナ３ＡとＧＮＳＳアンテナ３Ｂとの間の基線ＡＢの寸法，ＧＮＳＳアンテナ３ＢとＧＮＳＳアンテナ３Ｃとの間の基線ＢＣの寸法，およびＧＮＳＳアンテナ３ＡとＧＮＳＳアンテナ３Ｃとの間の基線ＡＣの寸法はいずれも既知である。ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃどうしの間の距離である基線の寸法は、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ間の干渉を避けるため、１波長以上（通常は、数波長程度）に設定される。

【0034】

各ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iそれぞれから送信されるＧＮＳＳ信号をＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して受信して電気信号（特に、デジタル信号）に変換して出力する。

【0035】

ＧＮＳＳ信号は、搬送波に重畳されて電波（「ＧＮＳＳ電波」と呼ぶ）としてＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから逐次送信される。各ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、ＧＮＳＳ電波を受信し、前記ＧＮＳＳ電波を復調してＧＮＳＳ信号を取り出す。そして、前記ＧＮＳＳ信号がＧＮＳＳ受信部４から出力される。

【0036】

制御プログラムを制御ユニット２の中央処理装置（ＣＰＵ）が実行することにより、制御ユニット２内に異常検出部５および測位部６が構成される。

【0037】

異常検出部５は、ＧＮＳＳ受信部４から出力されるＧＮＳＳ信号の異常を検出して検出結果を出力するための機序である。

【0038】

測位部６は、ＧＮＳＳ受信部４から出力されるＧＮＳＳ信号を用いて測位情報を計算して出力するための機序である。

【0039】

測位部６によって計算される測位情報は、特定の項目には限定されないものの、例えば、自機の位置，方位，および姿勢（例えば、ローリング，ピッチング，旋回率（ＲＯＴ））などのうちの少なくとも１つが挙げられる。測位部６による測位情報の計算処理は、周知の技術が適用され得るとともにこの発明では特定の項目や手法などには限定されないので、詳細な説明を省略する。

【0040】

測位部６は、異常検出部５から出力されるＧＮＳＳ信号の異常の検出結果に基づいて、測位情報の計算処理で使用する衛星群から排除するＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを決定する（言い換えると、測位情報の計算処理で使用するＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを決定する）。

【0041】

（異常検出部の処理内容）
実施の形態に係る受信信号の異常の検出方法は、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号を複数のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して受信して、ＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との比較に基づいてＧＮＳＳ信号の送信時刻が正常であるか否かを判定し、ＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iと所定の基準衛星Ｓrの擬似距離ρrとの比較に基づいてＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iが正常であるか否かを判定するとともに、ＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから複数のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ各々までの行路の差を表す指標に基づいてＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する、ようにしている。

【0042】

また、上記の受信信号の異常の検出方法を実施する機器としての受信信号の異常の検出装置を含む、実施の形態に係るＧＮＳＳコンパス１は、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号を複数のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して受信するＧＮＳＳ受信部４と、ＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との比較に基づいてＧＮＳＳ信号の送信時刻が正常であるか否かを判定する送信時刻判定部５１と、ＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iと所定の基準衛星Ｓrの擬似距離ρrとの比較に基づいてＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iが正常であるか否かを判定する擬似距離判定部５２と、ＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから複数のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ各々までの行路の差を表す指標に基づいてＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かを判定する行路差判定部５４と、測位情報を計算する測位部６と、を有し、ＧＮＳＳ信号の送信時刻が正常であるか否かの判定結果とＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるか否かの判定結果とＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iが正常であるか否かの判定結果とに基づいて測位部６による測位情報の計算処理で使用するＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを決定する、ようにしている。

【0043】

異常検出部５は、ＧＮＳＳ信号の異常を検出するための機序であり、ＧＮＳＳ受信部４（尚、各々がＧＮＳＳアンテナ３（具体的には、３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちのいずれか）を備える３個のＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃから構成される）から所定の周期で出力されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとのＧＮＳＳ信号の入力を受け、前記ＧＮＳＳ信号に基づいてＧＮＳＳにおける受信信号であるＧＮＳＳ信号の異常を検出するための演算処理（「異常検出演算処理」と呼ぶ）を実行する。異常検出演算処理は、ＧＮＳＳ受信部４からＧＮＳＳ信号が出力される所定の周期に合わせて前記所定の周期で実行されるようにしてもよく、或いは、前記所定の周期とは異なる周期で実行されるようにしてもよい。

【0044】

異常検出部５は、送信時刻判定部５１，擬似距離判定部５２，行路差計算部５３，および行路差判定部５４を備える。

【0045】

送信時刻判定部５１は、ＧＮＳＳ受信部４から出力されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとのＧＮＳＳ信号の入力を受け、前記ＧＮＳＳ信号の送信時刻が正常であるか否かを判定する。送信時刻判定部５１によって行われる処理のことを「送信時刻の判定処理」と呼ぶ。

【0046】

送信時刻判定部５１は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに、ＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と所定の基準送信時刻との差の絶対値が所定の時刻差閾値以上であるか否かを判断する。

【0047】

基準送信時刻は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに設定されるようにしてもよく、或いは、すべてのＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに共通のものとして設定されるようにしてもよい。

【0048】

基準送信時刻がＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに設定される場合、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての基準送信時刻として、過去に当該ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されたＧＮＳＳ信号に含まれていて取得されて記憶された送信時刻に前記ＧＮＳＳ信号を受信した時点からの経過時間が加えられた時刻が用いられるようにしてもよい。

【0049】

経過時間は、例えば、経過時間の計測機器としてＧＮＳＳ受信部４に温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ：Ｔemperature Ｃompensated Ｃrystal Ｏscillators の略）が搭載され、前記温度補償水晶発振器が用いられて計測される。この場合、時間経過とともに変化する経過時間の計測機器（例えば、温度補償水晶発振器）の誤差やＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのドップラーシフトのずれが考慮されて経過時間が補正されるようにしてもよい。なお、ドップラーシフトは、ドップラー効果によって生じる、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ電波の搬送波周波数とＧＮＳＳ受信部４（具体的には、ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）における受信周波数との周波数差として求められる。

【0050】

ＧＮＳＳ信号の送信時刻が正常であるか否かを判定する際には（即ち、送信時刻の判定処理では）、ＧＮＳＳ信号の送信時刻の小数部のみが使用されるようにしてもよい

【0051】

時刻差閾値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば機械誤差などに起因して生じると想定される誤差が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。時刻差閾値は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての基準送信時刻として当該ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて過去に取得された送信時刻に経過時間が加えられた時刻が用いられる場合は、例えば１～３ミリ秒程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。

【0052】

送信時刻判定部５１は、ＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と基準送信時刻との差の絶対値が時刻差閾値以上であるとき、前記ＧＮＳＳ信号は送信時刻が異常であるとして、前記ＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを送信時刻異常に分類する。

【0053】

一方、基準送信時刻がすべてのＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに共通のものとして設定される場合、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての基準送信時刻として、他のＧＮＳＳ衛星Ｓ_j（但し、ｊ：複数のＧＮＳＳ衛星を相互に区別して各々を識別するための各衛星に固有の番号であり、ｉ≠ｊ；以下同じ）から送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻が用いられるようにしてもよい。他のＧＮＳＳ衛星Ｓ_jとしては、例えば、当該の（若しくは、直近の）異常検出演算処理の実行時点においてＧＮＳＳ受信部４によってＧＮＳＳ信号が受信されている複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの中から、衛星の仰角が最も大きい衛星が選択される。

【0054】

この場合は、送信時刻判定部５１は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と前記ＧＮＳＳ信号の受信時刻との差と、他のＧＮＳＳ衛星Ｓ_jから送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と前記ＧＮＳＳ信号の受信時刻との差と、の差の絶対値が所定の時刻差閾値以上であるか否かを判断する。ＧＮＳＳ信号の受信時刻は、ＧＮＳＳ受信部４が保有する時計機能／時刻情報によって特定される。ＧＮＳＳ受信部４が保有する時計機能／時刻情報は、複数のＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃに共通の機器としてＧＮＳＳ受信部４に搭載される例えば温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）から供給される。

【0055】

時刻差閾値は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての基準送信時刻として他のＧＮＳＳ衛星Ｓ_jから送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻が用いられる場合は、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのＧＮＳＳの種類（例えば、ＧＰＳ，ＧＬＯＮＡＳＳ，ＢＤＳ）と前記他のＧＮＳＳ衛星Ｓ_jのＧＮＳＳの種類との組み合わせに応じて異なる値に設定されるようにしてもよい。例えば、ＧＰＳどうしの組み合わせの場合は時刻差閾値が２０～３０ミリ秒程度の範囲のうちのいずれかの値に設定され、ＧＰＳとＢＤＳとの組み合わせの場合は時刻差閾値が９０～１１０ミリ秒程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。

【0056】

送信時刻判定部５１は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と前記ＧＮＳＳ信号の受信時刻との差と、他のＧＮＳＳ衛星Ｓ_jから送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と前記ＧＮＳＳ信号の受信時刻との差と、の差の絶対値が時刻差閾値以上であるとき、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号は送信時刻が異常であるとして、前記ＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを送信時刻異常に分類する。

【0057】

そして、送信時刻判定部５１は、送信時刻異常に分類したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに関する情報を送信時刻異常の衛星情報として測位部６へと出力する。

【0058】

次に、擬似距離判定部５２は、ＧＮＳＳ受信部４から出力されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとのＧＮＳＳ信号の入力を受け、前記ＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離が正常であるか否かを判定する。擬似距離判定部５２によって行われる処理のことを「擬似距離の判定処理」と呼ぶ。

【0059】

擬似距離は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されてＧＮＳＳアンテナ３を介して受信されるＧＮＳＳ信号の伝搬距離であり、受信したＧＮＳＳ信号（別言すると、ＧＮＳＳ電波）がＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信された時刻とＧＮＳＳアンテナ３を介して受信された時刻との差（謂わば、ＧＮＳＳ信号の伝搬時間）から定まる距離である。

【0060】

ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iは、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iからＧＮＳＳ信号（ＧＮＳＳ電波）が送信された時刻と、ＧＮＳＳアンテナ３を介して前記ＧＮＳＳ信号（ＧＮＳＳ電波）が受信された時刻との差に、電波の伝搬速度（具体的には、光速）を乗じることで算出される。

【0061】

ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iからＧＮＳＳ信号が送信された時刻は当該ＧＮＳＳ信号に含まれている。また、ＧＮＳＳアンテナ３を介してＧＮＳＳ信号が受信された時刻は、ＧＮＳＳ受信部４が保有する時計機能／時刻情報によって特定される。ＧＮＳＳ受信部４が保有する時計機能／時刻情報は、複数のＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃに共通の機器としてＧＮＳＳ受信部４に搭載される例えば温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）から供給される。なお、ＧＮＳＳ信号が送信された時刻と受信された時刻との差に相当するＧＮＳＳ信号の伝搬時間は、Ｃ／Ａコードの位相のずれ量に基づいて特定されるようにしてもよい。なお、Ｃ／Ａコードは、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに固有のコードであり、送信元を示す情報として機能する。

【0062】

擬似距離判定部５２は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに、当該ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iと所定の基準衛星Ｓrの擬似距離ρrとの差の絶対値が所定の擬似距離差閾値よりも大きいか否かを判断する。基準衛星Ｓrとしては、例えば、当該の（若しくは、直近の）異常検出演算処理の実行時点においてＧＮＳＳ受信部４によってＧＮＳＳ信号が受信されている複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの中から、衛星の仰角が最も大きい衛星が選択される。

【0063】

擬似距離差閾値は、特定の値に限定されるものではなく、例えばＧＮＳＳ衛星の軌道を前提としたときにＧＮＳＳ衛星どうしの擬似距離の差として想定される最大値が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。擬似距離差閾値は、例えば１～２ｋｍ程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。

【0064】

擬似距離判定部５２は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iと基準衛星Ｓrの擬似距離ρrとの差の絶対値が擬似距離差閾値よりも大きいとき、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iは擬似距離が異常であるとして、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを擬似距離異常に分類する。

【0065】

擬似距離判定部５２は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの擬似距離ρ_iと基準衛星Ｓrの擬似距離ρrとの差の絶対値が擬似距離差閾値よりも大きいことに加えて、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号の信号強度／受信強度が所定の閾値よりも高いときに、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iは擬似距離が異常であるとして、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを擬似距離異常に分類するようにしてもよい。

【0066】

そして、擬似距離判定部５２は、擬似距離異常に分類したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに関する情報を擬似距離異常の衛星情報として測位部６へと出力する。

【0067】

次に、行路差計算部５３は、ＧＮＳＳ受信部４から出力されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとのＧＮＳＳ信号の入力を受け、前記ＧＮＳＳ信号の情報を用いてＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから各ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃまでの行路の差を計算する。行路差計算部５３および行路差判定部５４によって行われる処理のことを「行路差の判定処理」と呼ぶ。

【0068】

行路差計算部５３は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに、複数のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃが所定の間隔で相互に離間して配置されていることに起因して生じる、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから各ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃまでの行路の差（絶対値）を、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃどうしの間ごとに、つまり２個のＧＮＳＳアンテナ３の組み合わせごとに、計算する。

【0069】

図３は行路の差を説明する図である。行路の差は実際には３次元で求められるが、行路の差の原理の説明として図３では２次元で説明する。図３に示す例では、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1とＧＮＳＳ衛星Ｓ_2とのそれぞれについてＧＮＳＳアンテナ３Ａまでの行路とＧＮＳＳアンテナ３Ｂまでの行路との差（即ち、ＧＮＳＳアンテナ３ＡとＧＮＳＳアンテナ３Ｂとの間における行路差）を取り上げて説明する。

【0070】

ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1からＧＮＳＳアンテナ３Ａまでの行路とＧＮＳＳアンテナ３Ｂまでの行路との差Ｃ_1ABは下記の数式１のように表され、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_2からＧＮＳＳアンテナ３Ａまでの行路とＧＮＳＳアンテナ３Ｂまでの行路との差Ｃ_2ABは下記の数式２のように表される（図３（Ａ）参照）。
（数１） Ｃ_1AB ＝ Ｌ_AB×ｃｏｓ(θ_1)
（数２） Ｃ_2AB ＝ Ｌ_AB×ｃｏｓ(θ_2)
ここに、
Ｌ_AB：ＧＮＳＳアンテナ３ＡとＧＮＳＳアンテナ３Ｂとの間の基線ＡＢの寸法
θ_1：ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1の仰角
θ_2：ＧＮＳＳ衛星Ｓ_2の仰角

【0071】

上記の数式１のように表されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_1からＧＮＳＳアンテナ３Ａまでの行路とＧＮＳＳアンテナ３Ｂまでの行路との差Ｃ_1ABは下記の数式３に従って計算される。また、上記の数式２のように表されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_2からＧＮＳＳアンテナ３Ａまでの行路とＧＮＳＳアンテナ３Ｂまでの行路との差Ｃ_2ABは下記の数式４に従って計算される。
（数３） Ｃ_1AB ＝ λ_1×(Ｎ_1＋Ｐ_1AB)
（数４） Ｃ_2AB ＝ λ_2×(Ｎ_2＋Ｐ_2AB)
ここに、
λ_1：ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1のＧＮＳＳ電波の搬送波の波長
λ_2：ＧＮＳＳ衛星Ｓ_2のＧＮＳＳ電波の搬送波の波長
Ｎ_1：ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1のＧＮＳＳ電波の整数値バイアス（サイクル以上）
Ｎ_2：ＧＮＳＳ衛星Ｓ_2のＧＮＳＳ電波の整数値バイアス（サイクル以上）
Ｐ_1AB：ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1のＧＮＳＳ電波のアンテナ間一重差（サイクル未満）
Ｐ_2AB：ＧＮＳＳ衛星Ｓ_2のＧＮＳＳ電波のアンテナ間一重差（サイクル未満）

【0072】

ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについてのアンテナ間一重差Ｐ_iXYは（但し、Ｘ，Ｙ：複数のＧＮＳＳアンテナ３を相互に区別して各々を識別するためのアンテナ記号であり、Ｘ≠Ｙ；以下同じ）、２つのＧＮＳＳアンテナ３（図３に示す例では、ＧＮＳＳアンテナ３ＡとＧＮＳＳアンテナ３Ｂ）に対する１つのＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの搬送波位相積算値の差である。

【0073】

行路差計算部５３は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに、２個のＧＮＳＳアンテナ３の組み合わせごとに、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iからＧＮＳＳアンテナＸまでの行路とＧＮＳＳアンテナＹまでの行路との差Ｃ_iXYを計算する。

【0074】

次に、行路差判定部５４は、行路差計算部５３によって計算されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごと且つ２個のＧＮＳＳアンテナ３の組み合わせごとの行路の差Ｃ_iXYが正常であるか否かを判定する。

【0075】

ここで、図３に示す例において、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1とＧＮＳＳ衛星Ｓ_2とは通常は相互に異なる空間位置に存在するのでＧＮＳＳコンパス１（具体的には、ＧＮＳＳアンテナ３）からみた衛星各々の仰角θ_1と仰角θ_2とが相互に異なる。そして、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1の仰角θ_1とＧＮＳＳ衛星Ｓ_2の仰角θ_2とが相互に異なるので、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1についての行路の差Ｃ_1ABとＧＮＳＳ衛星Ｓ_2についての行路の差Ｃ_2ABとは相互に異なる（図３（Ａ）ならびに上記の数式１，数式２参照）。

【0076】

これに対し、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1とＧＮＳＳ衛星Ｓ_2とがどちらも同じ空間位置に存在する場合にはＧＮＳＳコンパス１（具体的には、ＧＮＳＳアンテナ３）からみた衛星各々の仰角θ_1と仰角θ_2とが同じになる（図３（Ｂ）参照）。そして、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1の仰角θ_1とＧＮＳＳ衛星Ｓ_2の仰角θ_2とが同じ場合は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1についての行路の差Ｃ_1ABとＧＮＳＳ衛星Ｓ_2についての行路の差Ｃ_2ABとは同じになる（上記の数式１，数式２参照）。

【0077】

ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1の仰角θ_1とＧＮＳＳ衛星Ｓ_2の仰角θ_2とが同じになる場合として、例えば、複数のＧＮＳＳ衛星の測位情報および軌道情報を含んだ信号が単一の送信アンテナから発信されている場合が考えられ、言い換えると、複数のＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳ信号（別言すると、ＧＮＳＳ電波）が送信されているように見せかけたうえで単一の送信アンテナ（言い換えると、同一の地点；尚、地上に設置されているアンテナ局を含む）から複数のＧＮＳＳ信号が発信されている場合が考えられ、つまり単一の送信アンテナ／同一の地点から複数の偽のＧＮＳＳ信号が送信されている場合が挙げられる。この点において、この発明における「複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号」は、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iからＧＮＳＳ信号が送信されているように見せかけたうえで単一の送信アンテナ／同一の地点から発信される信号を含む。

【0078】

そこで、行路差判定部５４は、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての行路の差（絶対値）Ｃ_iXYどうしの差が所定の行路差閾値以下であるとき、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iはＧＮＳＳ信号の到来方向が異常であるとして、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを行路差異常に分類する。

【0079】

具体的には例えば、ＧＮＳＳアンテナ３どうしの間ごとに、つまり２個のＧＮＳＳアンテナ３の組み合わせごとに、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての行路の差（絶対値）Ｃ_iXYのうちの最大値と最小値との差が所定の行路差閾値以下であるとき、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iはＧＮＳＳ信号の到来方向が異常であるとして、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iは行路差異常に分類される。

【0080】

行路差閾値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば実際には単一の送信アンテナ／同一の地点から複数のＧＮＳＳ信号が送信されているとしても機械誤差などに起因して生じると想定される誤差が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。

【0081】

複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについてＧＮＳＳ信号の到来方向が異常であると判定する際の、衛星数の下限が設定されるようにしてもよい。例えば、２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての行路の差Ｃ_iXYのうちの最大値と最小値との差が行路差閾値以下であるときは前記２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iは行路差異常に分類されない一方で、３個以上のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての行路の差Ｃ_iXYのうちの最大値と最小値との差が行路差閾値以下であるときは前記３個以上のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iは行路差異常に分類されるようにしてもよい。この場合の衛星数の下限は、特定の値には限定されないものの、例えば３～５程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。

【0082】

行路差異常を判定する際の複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを全て同じ種類の衛星とし、衛星の種類ごと、つまり、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢＤＳなどごとに行路差異常を判定してもよい。例えば、２個のＧＰＳ衛星についての行路の差のうちの最大値と最小値との差が行路差閾値以下であるときは前記２個のＧＰＳ衛星は行路差異常に分類されない一方で、３個以上のＧＰＳ衛星についての行路の差のうちの最大値と最小値との差が行路差閾値以下であるときは前記３個以上のＧＰＳ衛星は行路差異常に分類されるようにしてもよい。この場合の衛星数の下限は、特定の値には限定されないものの、例えば３～５程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。

【0083】

行路差判定部５４は、行路差の判定処理ごとに複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての行路の差Ｃ_iXYのうちの最大値と最小値との差が行路差閾値以下であるときに前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを行路差異常に分類するようにしてもよく、或いは、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての行路の差Ｃ_iXYのうちの最大値と最小値との差が行路差閾値以下である状態が所定の時間にわたって継続するときに前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを行路差異常に分類するようにしてもよい。

【0084】

ここで、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが相互に異なる空間位置に存在する場合には前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについてのアンテナ間一重差Ｐ_iXYは通常は相互に異なるのに対して、単一の送信アンテナ／同一の地点から複数のＧＮＳＳ信号が送信されている場合には複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについてのアンテナ間一重差Ｐ_iXYは同じになる。そこで、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとの行路差の判定処理において、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについてのアンテナ間一重差Ｐ_iXYが検証されるようにしてもよい（上記の数式３，数式４参照）。

【0085】

なお、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1とＧＮＳＳ衛星Ｓ_2とが相互に異なる空間位置に存在してＧＮＳＳ衛星Ｓ_1についての行路の差Ｃ_1ABとＧＮＳＳ衛星Ｓ_2についての行路の差Ｃ_2ABとが実際には異なるにもかかわらず前記２つのＧＮＳＳ衛星Ｓ_1，Ｓ_2についてのアンテナ間一重差Ｐ_1AB，Ｐ_2ABがたまたま同じになることも考えられる。しかしながら、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_1，Ｓ_2は移動しているので、前記の状態が長く（例えば、数秒以上）続くことはない。また、ＧＮＳＳアンテナ３どうしの間ごとに基線の方向が異なるので、例えば、ＧＮＳＳアンテナ３ＡとＧＮＳＳアンテナ３Ｂとの組み合わせにおいて２つのＧＮＳＳ衛星Ｓ_1，Ｓ_2についてのアンテナ間一重差Ｐ_1AB，Ｐ_2ABがたまたま同じになったとしても、ＧＮＳＳアンテナ３ＡとＧＮＳＳアンテナ３Ｃとの組み合わせにおいて前記２つのＧＮＳＳ衛星Ｓ_1，Ｓ_2についてのアンテナ間一重差Ｐ_1AB，Ｐ_2ACは同じにはならない。

【0086】

複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについてのアンテナ間一重差Ｐ_iXYを検証する場合は、行路差判定部５４は、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについてのアンテナ間一重差（絶対値）Ｐ_iXYどうしの差が所定の行路差閾値以下であるとき、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iはＧＮＳＳ信号の到来方向が異常であるとして、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを行路差異常に分類する。

【0087】

具体的には例えば、ＧＮＳＳアンテナ３どうしの間ごとに、つまり２個のＧＮＳＳアンテナ３の組み合わせごとに、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについてのアンテナ間一重差（絶対値）Ｐ_iXYのうちの最大値と最小値との差が所定の行路差閾値以下であるとき、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iはＧＮＳＳ信号の到来方向が異常であるとして、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iは行路差異常に分類される。

【0088】

この場合の行路差閾値も、特定の値に限定されるものではなく、例えば実際には単一の送信アンテナ／同一の地点から複数のＧＮＳＳ信号が送信されているとしても機械誤差などに起因して生じると想定される誤差が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。

【0089】

ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとの行路差の判定処理に用いられる、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから各ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃまでの行路の差を表す、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての行路の差Ｃ_iXYやアンテナ間一重差Ｐ_iXYのことを「行路差指標」と呼ぶ。

【0090】

そして、行路差判定部５４は、行路差異常（言い換えると、ＧＮＳＳ信号の到来方向異常）に分類したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに関する情報を行路差異常の衛星情報として測位部６へと出力する。

【0091】

上記の各判定処理において送信時刻異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_i，擬似距離異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_i，および行路差異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iは測位部６による測位情報の計算処理で使用する衛星群から排除され、排除された前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号は測位部６による測位情報の計算処理には使用されない。

【0092】

測位部６が計算する測位情報の項目（具体的には、自機の位置，方位，および姿勢など）ごとに、送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常のうちのいずれの異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを排除するかが設定されるようにしてもよい。例えば、あくまで説明のための一例として挙げると、自機の位置を計算する際には送信時刻異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iは排除される一方で擬似距離異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iおよび行路差異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iは排除されないようにするとともに、自機の方位や姿勢を計算する際には送信時刻異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_i，擬似距離異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_i，および行路差異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのすべてが排除されるようにしてもよい。

【0093】

送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常（のうちのいずれか）に分類されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_i（言い換えると、正常でないと判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_i）は前記の異常に分類される状態（言い換えると、前記正常でない状態）が所定の異常保持時間だけ維持される（そして、前記の異常に分類される状態が維持される間は前記の判定処理は行われない）ようにしてもよい。

【0094】

異常保持時間は、特定の時間長さに限定されるものではなく、例えば正常な（言い換えると、測位部６による測位情報の計算処理に使用される）ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの数が極端に減る事態を回避することやＧＮＳＳコンパス１が搭載される移動体の移動に伴う正常なＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの捕捉の可能性を確保することが考慮されるなどしたうえで、適当な時間長さに適宜設定される。異常保持時間は、ゼロに設定されるようにしてもよい。この場合はすなわち、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとの、送信時刻の判定処理，擬似距離の判定処理，および行路差の判定処理は、異常検出演算処理を実行するたびに毎回行われる。

【0095】

異常保持時間は、異常の種類ごとに設定されるようにしてもよい。すなわち、送信時刻異常に分類される場合と、擬似距離異常に分類される場合と、行路差異常に分類される場合とで、異常保持時間が、すべて同じ時間長さに設定されるようにしてもよく、或いは、相互に異なる時間長さに設定されるようにしてもよい。

【0096】

異常に分類される状態が異常保持時間だけ維持される場合は、送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常（のうちのいずれか）に分類されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが、前記異常保持時間の経過後に直ちに異常の分類から外されてＧＮＳＳ信号の受信対象の衛星（そして、上記の各判定処理の対象の衛星）とされるようにしてもよく、或いは、前記異常保持時間の経過後に異常に分類されない状態が所定の正常継続時間だけ維持されたときに異常の分類から外されてＧＮＳＳ信号の受信対象の衛星（そして、上記の各判定処理の対象の衛星）とされるようにしてもよい。

【0097】

正常継続時間は、特定の時間長さに限定されるものではなく、例えば正常な（言い換えると、測位部６による測位情報の計算処理に使用される）ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの数が極端に減る事態を回避することが考慮されるなどしたうえで、適当な時間長さに適宜設定される。

【0098】

正常継続時間は、異常の種類ごとに設定されるようにしてもよい。すなわち、送信時刻異常に分類される場合と、擬似距離異常に分類される場合と、行路差異常に分類される場合とで、正常継続時間が、すべて同じ時間長さに設定されるようにしてもよく、或いは、相互に異なる時間長さに設定されるようにしてもよい。

【0099】

ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常（のうちのいずれか）に分類されている状態で、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号に含まれている当該ＧＮＳＳ信号の送信時刻と基準送信時刻との差の絶対値が時刻差閾値未満になった場合に、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての異常は解消されたと判断して、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが異常の分類から外される（言い換えると、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの異常の状態が解除される）ようにしてもよい。また、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが行路差異常に分類されている状態で、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての行路の差（絶対値）Ｃ_iXYどうしの差が行路差閾値より大きくなった場合に、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての行路差異常は解消されたと判断して、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが行路差異常の分類から外される（言い換えると、前記複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの異常の状態が解除される）ようにしてもよい。

【0100】

ＧＮＳＳコンパス１に付随する、例えばモニタやスピーカを備える出力装置（図示していない）が設けられて、送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常（のうちのいずれか）が発生したことが、出力装置のモニタに警報画面が表示されたり出力装置のスピーカから警報が発出されたりして、ユーザへと通知されるようにしてもよい。また、ＧＮＳＳ信号を利用する他の機器（例えば、レーダ，慣性航法装置）に対して送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常（のうちのいずれか）が発生したことが通知されるようにしてもよい。

【0101】

送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常（のうちのいずれか）に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの数が多くて測位部６による測位情報の計算処理で使用するＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの数が少なくなった場合に、前記の異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iとＧＮＳＳの種類が異なる（即ち、周波数帯が異なる）衛星の受信チャネル割り当て数が増やされるようにしてもよい。つまり、異常に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの数に応じて、前記異常に分類される前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iと周波数帯が異なる衛星の受信チャネル割り当て数が変化するようにしてもよい。

【0102】

例えば、ＧＮＳＳ受信部４の仕様として複数のＧＮＳＳの種類（例えば、ＧＰＳ，ＧＬＯＮＡＳＳ，ＢＤＳ）が同一の受信チャネルに共有して割り当てられ且つ割り当てられる衛星数に制限がある場合に、送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常（のうちのいずれか）に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iがないときは測位部６による測位情報の計算の精度を優先したＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが多く割り当てられ、一方、送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常（のうちのいずれか）に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが多いときは測位部６による測位情報の計算の継続を優先できるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが多く割り当てられるようにしてもよい。

【0103】

送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常（のうちのいずれか）に分類されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの数が多くて測位部６による測位情報の計算処理で使用するＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの数が少ないために測位部６による測位情報の計算処理ができない状態が所定の時間以上継続した場合に、フェールセーフのため、前記の異常に分類されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが、前記の異常の分類から外されてＧＮＳＳ信号の受信対象の衛星（そして、上記の各判定処理の対象の衛星）とされるようにしてもよい。この場合、ＧＮＳＳ受信部４から出力されるＧＮＳＳ信号に、送信時刻異常，擬似距離異常，および行路差異常（のうちのいずれか）に分類されているＧＮＳＳ衛星Ｓ_iであることを示す情報（例えば、フラグ）が付加されるようにしてもよい。

【0104】

実施の形態に係る受信信号の異常の検出方法やＧＮＳＳコンパス１によれば、送信時刻異常および擬似距離異常を検出するとともに行路差異常（言い換えると、ＧＮＳＳ信号の到来方向の異常）を検出するようにしているので、行路差異常は一層確実にＧＮＳＳ信号の異常を検出することができるものの複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されるＧＮＳＳ信号を対象として処理を行うので検知が遅れることも考えられる一方で送信時刻異常や擬似距離異常はＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに独立に処理を行うので検知を即時的に行うことができ、送信時刻や擬似距離の判定処理と行路差の判定処理とを組み合わせることでＧＮＳＳにおける受信信号の異常を相互補完的に検出してＧＮＳＳにおける受信信号の異常の検出処理の信頼性を向上させることが可能となる。

【0105】

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記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の変更等があっても、この発明に含まれる。

【0106】

例えば、上記の実施の形態では図１に概略構成を示すＧＮＳＳコンパス１においてこの発明に係る受信信号の異常の検出方法が実施される（言い換えると、この発明に係る受信信号の異常の検出装置がＧＮＳＳコンパス１に組み込まれる）ようにしているが、この発明に係る受信信号の異常の検出方法が適用されたりこの発明に係る受信信号の異常の検出装置が組み込まれたりする機器／装置は図１に概略構成を示すＧＮＳＳコンパス１に限定されるものではなく、他の構成を備えるＧＮＳＳコンパスにこの発明に係る受信信号の異常の検出方法が適用されたりこの発明に係る受信信号の異常の検出装置が組み込まれたりするようにしてもよく、また、この発明に係る受信信号の異常の検出方法が、ＧＮＳＳを利用する他の種類の機器や装置に適用されたり、この発明に係る受信信号の異常の検出装置が、ＧＮＳＳを利用する他の種類の機器や装置に組み込まれたりするようにしてもよい。

【0107】

また、上記の実施の形態では擬似距離判定部５２を備えて擬似距離の判定処理を行うようにしているが、この発明において擬似距離の判定処理は必須の処理ではない。この場合も、送信時刻判定部５１による送信時刻の判定処理が行われることにより、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに独立に処理を行うので検知を即時的に行うことができ、送信時刻の判定処理と行路差の判定処理とを組み合わせることでＧＮＳＳにおける受信信号の異常を相互補完的に検出してＧＮＳＳにおける受信信号の異常の検出処理の信頼性を向上させることが可能となる。

【符号の説明】

【0108】

１ ＧＮＳＳコンパス
２ 制御ユニット
３ ＧＮＳＳアンテナ
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ ＧＮＳＳアンテナ
４ ＧＮＳＳ受信部
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ ＧＮＳＳ受信器
５ 異常検出部
５１ 送信時刻判定部
５２ 擬似距離判定部
５３ 行路差計算部
５４ 行路差判定部
６ 測位部

【図1】

【図2】

【図3】