特開 2023-177276 測位装置

(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】P2023177276

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】測位装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/20 20100101AFI20231206BHJP

【ＦＩ】

G01S19/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023083175

(22)【出願日】2023-05-19

(31)【優先権主張番号】P 2022088300

(32)【優先日】2022-05-31

(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）】

5J062AA01

5J062AA13

5J062BB01

5J062BB02

5J062BB03

5J062CC07

5J062DD24

5J062GG02

5J062HH05

5J062HH09

(57)【要約】

【課題】自機の位置が誤っている可能性があることをユーザに知らせる。
【解決手段】複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iそれぞれから送信されるＧＮＳＳ信号を受信する複数のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、ＧＮＳＳ信号を用いてＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ各々の測位位置を計算するとともに前記測位位置に関する測位精度指標を計算する手段としてのＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃと、ＧＮＳＳ信号／ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの異常を検出する手段としての異常検出部５３と、を有し、当該の処理時点の直前の処理時点において、ＧＮＳＳ信号が異常であるか否かの判定が複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて行われていない場合、或いは、ＧＮＳＳ信号が異常であるか否かの判定が複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて行われ且つＧＮＳＳ信号が異常であると判定された場合に、当該の処理時点において計算された測位精度指標を調整して出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の衛星それぞれから送信されるＧＮＳＳ信号を受信する複数のアンテナと、
前記ＧＮＳＳ信号を用いて前記アンテナ各々の測位位置を計算するとともに前記測位位置に関する測位精度指標を計算する手段と、
前記ＧＮＳＳ信号に含まれている当該の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異常であると判定した場合に前記ＧＮＳＳ信号を送信した衛星は異常であると判定する手段と、を有し、
当該の処理時点の直前の処理時点において、前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われていない場合、或いは、前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われ且つ前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が異常であると判定された場合に、
当該の処理時点において計算された前記測位精度指標を調整して出力する、
ことを特徴とする測位装置。

【請求項2】

複数の衛星それぞれから送信されるＧＮＳＳ信号を受信する複数のアンテナと、
前記ＧＮＳＳ信号を用いて前記アンテナ各々の測位位置を計算するとともに前記測位位置に関する測位精度指標を計算する手段と、
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異常であると判定した場合に前記衛星は異常であると判定する手段と、を有し、
当該の処理時点の直前の処理時点において、前記衛星の前記擬似距離が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われていない場合、或いは、前記衛星の前記擬似距離が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われ且つ前記衛星の前記擬似距離が異常であると判定された場合に、
当該の処理時点において計算された前記測位精度指標を調整して出力する、
ことを特徴とする測位装置。

【請求項3】

複数の衛星それぞれから送信されるＧＮＳＳ信号を受信する複数のアンテナと、
前記ＧＮＳＳ信号を用いて前記アンテナ各々の測位位置を計算するとともに前記測位位置に関する測位精度指標を計算する手段と、
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が所定の行路差閾値以下のときに、前記衛星からの前記行路の差が異常であると判定して前記衛星は異常であると判定する手段と、を有し、
当該の処理時点の直前の処理時点において、前記衛星の前記行路の差が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われていない場合、或いは、前記衛星の前記行路の差が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われ且つ前記衛星の前記行路の差が異常であると判定された場合に、
当該の処理時点において計算された前記測位精度指標を調整して出力する、
ことを特徴とする測位装置。

【請求項4】

前記衛星は異常であるか否かの判定を所定の周期で実行し、直前の周期に実行された前記判定において前記行路の差が異常であると判定された前記衛星は、前記所定の行路差閾値よりも大きな値を有する第２の行路差閾値を用いて次の周期の前記判定を実行する、
ことを特徴とする請求項３に記載の測位装置。

【請求項5】

前記行路の差が異常であると判定された前記衛星の行路の差が正常であると判定された場合に、前記所定の行路差閾値を用いて次の周期の前記判定を実行する、
ことを特徴とする請求項４に記載の測位装置。

【請求項6】

前記測位精度指標が誤差楕円である、
ことを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の測位装置。

【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）における受信信号を使用して測位を行う測位装置に関する。

【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】

ところで、ＧＮＳＳにおける受信信号に異常が発生している場合には、前記受信信号を使用して測位を行うと誤った自機の位置を示す可能性があり、延いては前記誤った自機の位置に基づいてユーザが誤った判断をしてしまう、という問題がある。

【0005】

そこでこの発明は、自機の位置が誤っている可能性があることをユーザに知らせることが可能な、測位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、この発明に係る測位装置は、複数の衛星それぞれから送信されるＧＮＳＳ信号を受信する複数のアンテナと、前記ＧＮＳＳ信号を用いて前記アンテナ各々の測位位置を計算するとともに前記測位位置に関する測位精度指標を計算する手段と、前記ＧＮＳＳ信号に含まれている当該の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異常であると判定した場合に前記ＧＮＳＳ信号を送信した衛星は異常であると判定する手段と、を有し、当該の処理時点の直前の処理時点において、前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われていない場合、或いは、前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われ且つ前記ＧＮＳＳ信号の前記送信時刻が異常であると判定された場合に、当該の処理時点において計算された前記測位精度指標を調整して出力する、ことを特徴とする。

【0007】

この発明に係る測位装置は、複数の衛星それぞれから送信されるＧＮＳＳ信号を受信する複数のアンテナと、前記ＧＮＳＳ信号を用いて前記アンテナ各々の測位位置を計算するとともに前記測位位置に関する測位精度指標を計算する手段と、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異常であると判定した場合に前記衛星は異常であると判定する手段と、を有し、当該の処理時点の直前の処理時点において、前記衛星の前記擬似距離が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われていない場合、或いは、前記衛星の前記擬似距離が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われ且つ前記衛星の前記擬似距離が異常であると判定された場合に、当該の処理時点において計算された前記測位精度指標を調整して出力する、ようにしてもよい。

【0008】

この発明に係る測位装置は、複数の衛星それぞれから送信されるＧＮＳＳ信号を受信する複数のアンテナと、前記ＧＮＳＳ信号を用いて前記アンテナ各々の測位位置を計算するとともに前記測位位置に関する測位精度指標を計算する手段と、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が所定の行路差閾値以下のときに、前記衛星からの前記行路の差が異常であると判定して前記衛星は異常であると判定する手段と、を有し、当該の処理時点の直前の処理時点において、前記衛星の前記行路の差が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われていない場合、或いは、前記衛星の前記行路の差が異常であるか否かの判定が複数の衛星について行われ且つ前記衛星の前記行路の差が異常であると判定された場合に、当該の処理時点において計算された前記測位精度指標を調整して出力する、ようにしてもよい。

【0009】

この発明に係る測位装置は、前記衛星は異常であるか否かの判定を所定の周期で実行し、直前の周期に実行された前記判定において前記行路の差が異常であると判定された前記衛星は、前記所定の行路差閾値よりも大きな値を有する第２の行路差閾値を用いて次の周期の前記判定を実行する、ようにしてもよい。

【0010】

この発明に係る測位装置は、前記行路の差が異常であると判定された前記衛星の行路の差が正常であると判定された場合に、前記所定の行路差閾値を用いて次の周期の前記判定を実行する、ようにしてもよい。

【0011】

この発明に係る測位装置は、前記測位精度指標が誤差楕円である、ようにしてもよい。

【発明の効果】

【0012】

この発明に係る測位装置によれば、異常の判定が行われた衛星の個数やＧＮＳＳ信号の異常の有無に応じて測位精度指標を調整して出力するようにしているので、自機の位置が誤っている可能性があることをユーザに知らせることができ、ユーザが誤った自機の位置を完全に信用して誤った判断をすることを防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【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１のＧＮＳＳコンパスにおける処理手順を示すフロー図である。

【図4】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。

【図5】図１の行路差判定部において第１の行路差閾値と第２の行路差閾値とが適宜切り替えられる行路差の判定処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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、この発明に係る測位装置がＧＮＳＳコンパスとして構成されている場合を例に挙げて説明する。

【0015】

（ＧＮＳＳコンパスの全体構成）
図１は、この発明に係る測位装置の具体的な構成態様としての、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。

【0016】

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）を受信して自機の少なくとも位置を計算する機能と前記自機の位置が誤っている可能性があること（言い換えると、前記自機の位置の信頼性）を出力する機能とを備え、主に、制御ユニット２と、ＧＮＳＳアンテナ３と、ＧＮＳＳ受信部４と、測位部５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。

【0017】

ＧＮＳＳとしては、具体的には、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。

【0018】

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衛星が当該の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。

【0019】

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コンパス１の位置の計算や前記位置の信頼性の判定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。

【0020】

制御ユニット２は、また、中央処理装置（ＣＰＵ）がＧＮＳＳコンパス１の位置の計算や前記位置の信頼性の判定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。

【0021】

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。

【0022】

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アンテナを備える複数のＧＮＳＳ受信器から構成される（即ち、ＧＮＳＳアンテナも複数設けられる）。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。

【0023】

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）。

【0024】

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、各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（具体的には、数波長程度）に設定される。

【0025】

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。

【0026】

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信号を取り出して出力する。

【0027】

各ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、また、ＧＮＳＳ電波から取り出したＧＮＳＳ信号を用いて自身に備えられているＧＮＳＳアンテナ（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の測位位置（即ち、ＧＮＳＳ信号の受信位置；具体的には、少なくとも緯度および経度）を計算する。各ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃによる測位位置の計算処理は、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手法などには限定されないので、詳細な説明を省略する。

【0028】

複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iそれぞれからＧＮＳＳ信号が連続的に送信され、前記ＧＮＳＳ信号をＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ各々が受信して各ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃが計算処理を繰り返し行うことにより、短時間のうちに複数の測位位置が連続的に計算される。

【0029】

各ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、さらに、計算によって得られたＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃの測位位置の位置精度を表す指標（「測位精度指標」と呼ぶ）を計算して出力する。測位精度指標は、各ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃによって行われる測位の精度（言い換えると、確からしさ，尤もらしさ）を表す指標／項目であれば、特定の指標／項目には限定されない。

【0030】

各ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、測位精度指標として、例えば、数秒程度の所定の時間長さの間に連続的に受信したＧＮＳＳ信号を用いて計算された複数の測位位置に関する位置精度を表す誤差楕円（尚、楕円でもよいし正円でもよい）を計算して出力する。

【0031】

誤差楕円の計算の仕法は特定の手法などには限定されないものの、誤差楕円の計算の仕法として、例えば、ＧＮＳＳ測位計算によって求められるＧＮＳＳ測位解（即ち、測位位置）がどの程度の誤差を含んでいるのかを表す指標であるＧＮＳＳ測位解の分散に基づいて算定する手法が挙げられる。

【0032】

誤差楕円は、具体的には、あくまで一例として挙げると、ＧＮＳＳ測位解の、水平面に沿う二次元（具体的には、緯度方向，経度方向）の誤差共分散行列から得られる、等確率曲線に相当する共分散楕円として算定され、これにより、誤差楕円の中心が、測位位置の真の位置として尤もな位置として求められ、また、誤差楕円の半径（具体的には、長半径および短半径）が、任意に設定される信頼度に応じた確率でＧＮＳＳ測位解が誤差楕円の内側に観測されるような大きさ（具体的には、距離）として求められる。

【0033】

誤差楕円は、信頼度に応じた確率が同じであれば、測位の誤差が小さい場合は半径（長半径，短半径）が短くなるので小さくなり、測位の誤差が大きくなるに従って半径が長くなるので大きくなる。

【0034】

ＧＮＳＳ受信部４は、つまり、所定の周期で、ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ別の（言い換えると、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の）ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとのＧＮＳＳ信号を出力し、さらに、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の測位精度指標としての誤差楕円の中心および半径を出力する。

【0035】

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内に測位部５が構成される。

【0036】

測位部５は、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ各々の測位位置に基づく自機の位置（即ち、測位部５を含むＧＮＳＳコンパス１の位置、延いては前記ＧＮＳＳコンパス１が搭載されている移動体の位置）を計算して出力するとともに、前記自機の位置の信頼性を判定して出力するための機序であり、ＧＮＳＳ受信部４から所定の周期で出力される、ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ別の（言い換えると、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の）ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとのＧＮＳＳ信号、ならびにＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の測位精度指標としての誤差楕円の中心および半径の入力を受け、自機の位置の計算とともに前記自機の位置の信頼性の判定を行う。

【0037】

（測位部の処理内容）
図３は、実施の形態に係るＧＮＳＳコンパス１における処理手順を示すフロー図である。図３のフロー図に示す処理手順は、ＧＮＳＳコンパス１が例えばプログラムに従って実行する処理内容であり、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

【0038】

実施の形態に係る測位装置（具体的には、ＧＮＳＳコンパス１）は、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iそれぞれから送信されるＧＮＳＳ信号を受信する複数のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、ＧＮＳＳ信号を用いてＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ各々の測位位置を計算するとともに前記測位位置に関する測位精度指標を計算する手段としてのＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃと、ＧＮＳＳ信号／ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの異常を検出する手段としての異常検出部５３と、を有し、当該の処理時点の直前の処理時点において、ＧＮＳＳ信号が異常であるか否かの判定が複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて行われていない場合、或いは、ＧＮＳＳ信号が異常であるか否かの判定が複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて行われ且つＧＮＳＳ信号が異常であると判定された場合に、当該の処理時点において計算された測位精度指標を調整して出力する、ようにしている。

【0039】

測位部５は、各ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃによる測位位置および測位精度指標の計算処理（ステップＳ１）の結果としてＧＮＳＳ受信部４から所定の周期で出力される、ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ別の（言い換えると、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の）ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとのＧＮＳＳ信号、ならびにＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の測位精度指標としての誤差楕円の中心および半径の入力を受け、前記ＧＮＳＳ信号および前記測位精度指標に基づいて、自機の位置を計算するための演算処理と、前記自機の位置の信頼性を判定するための演算処理と、を実行する。

【0040】

周期的に実行される測位部５による処理のことを「測位処理」と呼び、測位処理が実行される時点それぞれのことを「処理時点」と呼ぶ。

【0041】

測位部５は、自機の位置を計算するための演算処理として、ＧＮＳＳ受信部４から出力されて入力を受けたＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の誤差楕円の中心の平均位置（別言すると、重心位置）を計算する。測位部５は、計算によって得られる前記平均位置を自機の位置として出力する。

【0042】

測位部５は、自機の位置の信頼性を判定するための演算処理を行う構成として、異常検出判定部５１，精度指標調整部５２，および異常検出部５３を備える。

【0043】

異常検出判定部５１は、当該の処理時点の直前の処理時点において、異常検出部５３により、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて異常検出演算処理が実施されたか否かを判断する（ステップＳ２）。

【0044】

異常検出判定部５１は、具体的には、当該の処理時点の直前の処理時点において異常検出部５３から出力される処理対象衛星数情報の入力を受け、前記処理対象衛星数情報に基づいて、当該の処理時点の直前の処理時点において複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて異常検出演算処理が実施されたか否かを判断する。処理対象衛星数情報については後述する。

【0045】

異常検出判定部５１が判断の基準とするＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの個数（即ち、上記における「複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i」の具体的な個数）は、２個以上であれば特定の個数には限定されないものの、例えば２～６個程度の範囲のうちのいずれかの個数に設定されることが考えられる。

【0046】

当該の処理時点の直前の処理時点において複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて異常検出演算処理が実施されていない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）は、異常検出判定部５１は、測位処理の処理手順をステップＳ４の処理へと進める。

【0047】

なお、当該の処理時点の直前の処理時点において複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて異常検出演算処理が実施されていない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）とは、具体的には下記のア乃至エのうちのいずれかの場合である。
ア）当該の処理時点の直前の処理時点において１個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのみについて異常検出演算処理が実施されている場合。
イ）当該の処理時点の直前の処理時点において１個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについても異常検出演算処理が実施されていない場合。
ウ）ＧＮＳＳコンパス１の電源が投入された直後で異常検出演算処理が未だ一度も実施されていない場合。
エ）何らかの理由で測位位置の計算処理が一時中断した後に再開した場合で再開後に異常検出演算処理が未だ一度も実施されていない場合。

【0048】

一方、当該の処理時点の直前の処理時点において複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて異常検出演算処理が実施されている場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）は、異常検出判定部５１は、続いて、当該の処理時点の直前の処理時点における異常検出部５３による異常検出演算処理においてＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出されていたか否か（言い換えると、異常が検出されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが有ったか否か）を判断する（ステップＳ３）。

【0049】

異常検出判定部５１は、具体的には、当該の処理時点の直前の処理時点において異常検出部５３から出力される異常検出有無情報の入力を受け、前記異常検出有無情報に基づいて、当該の処理時点の直前の処理時点においてＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出されていたか否かを判断する。異常検出有無情報については後述する。

【0050】

当該の処理時点の直前の処理時点においてＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出されていない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）は、異常検出判定部５１は、測位処理の処理手順をステップＳ５の処理へと進める。

【0051】

一方、当該の処理時点の直前の処理時点において複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについて異常検出演算処理が実施されていない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、または、当該の処理時点の直前の処理時点においてＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出されている場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）は、精度指標調整部５２は、ＧＮＳＳ受信部４から出力される測位精度指標を調整するための演算処理（「精度指標調整処理」と呼ぶ）を実行する（ステップＳ４）。

【0052】

精度指標調整部５２は、ＧＮＳＳ受信部４から出力される、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の誤差楕円の半径の入力を受け、前記ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の誤差楕円よりも大きい楕円として最終的な誤差楕円（「調整後誤差楕円」と呼ぶ）の大きさを決定する。

【0053】

調整後誤差楕円をもとの誤差楕円と比べてどの程度大きな楕円とするかは、特定の倍率などに限定されるものではなく、例えば下記のカやキのような事情が考慮されるなどしたうえで、適当な倍率などが適宜設定される。
カ）異常検出演算処理が実施されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの個数に応じた、測位位置／自機の位置の信頼性の程度。
キ）ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出されていない場合と比べたときの、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出されている場合の測位位置／自機の位置の信頼性の低減の程度。

【0054】

精度指標調整部５２は、例えば、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の誤差楕円の半径のうちの最大値（具体的には、緯度方向の半径のうちの最大値、および経度方向の半径のうちの最大値）を特定したり、または、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ別の誤差楕円の半径の平均値（具体的には、緯度方向の半径の平均値、および経度方向の半径の平均値）を計算したりしたうえで、前記誤差楕円の半径の最大値または平均値に所定の倍率を掛けるようにしてもよい。

【0055】

精度指標調整部５２は、当該の処理時点の直前の処理時点において異常検出部５３から出力される異常検出衛星数情報に基づいて、異常なＧＮＳＳ信号を送信していると判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの個数に応じて調整後誤差楕円の大きさを変化させるようにしてもよい。具体的には、異常検出衛星数情報において異常なＧＮＳＳ信号を送信していると判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの個数が多いほど調整後誤差楕円の半径（具体的には、長半径，短半径）を長くするようにしてもよい。異常検出衛星数情報については後述する。

【0056】

精度指標調整部５２は、精度指標調整処理の結果として、調整後誤差楕円の半径を出力する。

【0057】

精度指標調整処理（ステップＳ４）の後に、または、当該の処理時点の直前の処理時点においてＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出されていない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）は、異常検出部５３は、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（ステップＳ５）。

【0058】

異常検出部５３は、送信時刻判定部５３１，擬似距離判定部５３２，行路差計算部５３３，および行路差判定部５３４を備える。

【0059】

（送信時刻の検証）
送信時刻判定部５３１は、当該の処理時点においてＧＮＳＳ受信部４から出力される、ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ別の、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５３１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。

【0060】

送信時刻判定部５３１は、ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ別に、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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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

【0065】

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。

【0066】

送信時刻判定部５３１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。

【0067】

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ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが選択される。

【0068】

この場合は、送信時刻判定部５３１は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iごとに、当該の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。

【0069】

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。

【0070】

送信時刻判定部５３１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。

【0071】

（擬似距離の検証）
擬似距離判定部５３２は、当該の処理時点においてＧＮＳＳ受信部４から出力される、ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ別の、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５３２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。

【0072】

擬似距離は、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iから送信されてＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ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３Ａ，３Ｂ，３Ｃ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。

【0073】

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３Ａ，３Ｂ，３Ｃ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。

【0074】

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３Ａ，３Ｂ，３Ｃ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。

【0075】

擬似距離判定部５３２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ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが選択される。

【0076】

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。

【0077】

擬似距離判定部５３２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。

【0078】

擬似距離判定部５３２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。

【0079】

（行路差の検証）
行路差計算部５３３は、当該の処理時点においてＧＮＳＳ受信部４から出力される、ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ別の、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５３３によって行われる処理のことを「行路差の計算処理」と呼ぶ。

【0080】

行路差計算部５３３は、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衛星Ｓ_i別に、ＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃどうしの間ごと（言い換えると、基線ＡＢ，ＢＣ，ＡＣごと）に、つまり２個のＧＮＳＳアンテナ（３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちのいずれか２個）の組み合わせごとに、計算する。

【0081】

図４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４では２次元で説明する。図４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。

【0082】

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４（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

【0083】

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）

【0084】

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個のＧＮＳＳアンテナ（図４に示す例では、ＧＮＳＳアンテナ３ＡとＧＮＳＳアンテナ３Ｂ）に対する１個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの搬送波位相積算値の差である。

【0085】

行路差計算部５３３は、３個のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちの２個のＧＮＳＳアンテナの組み合わせごと（言い換えると、基線ＡＢ，ＢＣ，ＡＣごと）に、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_i別の、当該の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（絶対値）Ｃ_iXYを計算する。

【0086】

行路差計算部５３３によって計算される、ＧＮＳＳアンテナＸとＧＮＳＳアンテナＹとの組み合わせにおける、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iについての、当該の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（絶対値）Ｃ_iXYのことを「ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXY」と呼ぶ。

【0087】

行路差計算部５３３は、３個のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちの２個のＧＮＳＳアンテナの組み合わせごと（言い換えると、基線ＡＢ，ＢＣ，ＡＣごと）に、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_i別の、当該のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYを計算する。

【0088】

次に、行路差判定部５３４は、行路差計算部５３３によって計算される、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYが正常であるか否かを判定する。行路差判定部５３４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。

【0089】

ここで、図４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４（Ａ）ならびに上記の数式１，数式２参照）。

【0090】

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４（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）。

【0091】

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衛星の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それぞれから送信されるＧＮＳＳ信号」は、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iそれぞれから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。

【0092】

そこで、行路差判定部５３４は、３個のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちの２個のＧＮＳＳアンテナ（３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちのいずれか２個）の組み合わせにおける、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_i別の、当該のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYを用いて下記の処理を行う。

【0093】

行路差判定部５３４は、２個のＧＮＳＳアンテナ（３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちのいずれか２個）の組み合わせごとに、当該の２個のＧＮＳＳアンテナが当該の処理時点において同時に追尾しているＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのうちの２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの組み合わせごとに、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i各々のＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYどうしの差の絶対値が所定の行路差閾値以下であるとき、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iはＧＮＳＳ信号の到来方向が異常であるとして、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを行路差異常に分類する。この処理は、２個のＧＮＳＳアンテナ（３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちのいずれか２個）の組み合わせごとに、当該の２個のＧＮＳＳアンテナが当該の処理時点において同時に追尾しているＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのうちの２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの組み合わせのすべてについて行われる。

【0094】

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衛星の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。

【0095】

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各々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衛星のＧＮＳＳ信号が送信されている場合には複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i各々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各々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）。

【0096】

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とが実際には相互に異なるにもかかわらず、上記の数式３，数式４から分かるように、整数値バイアスＮ_1，Ｎ_2は異なるものの前記２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_1，Ｓ_2についてのアンテナ間一重差Ｐ_1AB，Ｐ_2ABが偶さか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３Ａ，３Ｂ，３Ｃ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個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_1，Ｓ_2についてのアンテナ間一重差Ｐ_1AB，Ｐ_2ABが偶さか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個の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。

【0097】

複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i各々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５３４は、２個のＧＮＳＳアンテナ（３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちのいずれか２個）の組み合わせごとに、当該の２個のＧＮＳＳアンテナが当該の処理時点において同時に追尾しているＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのうちの２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの組み合わせごとに、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i各々についてのアンテナ間一重差Ｐ_iXYどうしの差の絶対値が所定の行路差閾値以下であるとき、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iはＧＮＳＳ信号の到来方向が異常であるとして、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを行路差異常に分類する。

【0098】

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衛星の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。

【0099】

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についてのアンテナ間における行路の差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。

【0100】

異常検出部５３は、上記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の対象としたＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの個数を計数し（尚、複数の判定処理の対象となっている場合には１個として計数する）、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの個数を、当該の処理時点に関する処理対象衛星数情報として出力する。異常検出判定部５１は、前記処理対象衛星数情報を、次の処理時点において、「当該の処理時点の直前の処理時点」の処理対象衛星数情報として用いる。

【0101】

異常検出部５３は、さらに、上記の送信時刻の判定処理における送信時刻異常と擬似距離の判定処理における擬似距離異常と行路差の判定処理における行路差異常とのうちの少なくとも１つに分類されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_iが有るか否かの情報を、当該の処理時点に関する異常検出有無情報として出力する。異常検出判定部５１は、前記異常検出有無情報を、次の処理時点において、「当該の処理時点の直前の処理時点」の異常検出有無情報として用いる。

【0102】

異常検出部５３は、また、上記の送信時刻の判定処理における送信時刻異常と擬似距離の判定処理における擬似距離異常と行路差の判定処理における行路差異常とのうちの少なくとも１つに分類されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの個数を計数し、前記ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの個数を、当該の処理時点に関する異常検出衛星数情報として出力するようにしてもよい。この場合、精度指標調整部５２は、前記異常検出衛星数情報を、次の処理時点において、「当該の処理時点の直前の処理時点」の異常検出衛星数情報として用いる。

【0103】

そして、当該の処理時点に関する測位処理は終了し（ＲＥＴＵＲＮ）、ステップＳ１の処理に戻って次の処理時点の測位処理が行われる。

【0104】

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、当該出力装置のモニタに、測位部５から出力される自機の位置が地図とともに表示され、また、前記自機の位置を中心として調整後誤差楕円の半径（具体的には、長半径，短半径）に従う楕円が表示される。

【0105】

このとき、ＧＮＳＳ信号／ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出されている場合には、精度指標調整部５２による精度指標調整処理により、楕円の半径が大きくなって表示される。ＧＮＳＳ信号／ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出されていない場合と検出されている場合とで楕円の線の色が変化するようにしてもよい。また、ＧＮＳＳ信号／ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出された場合に、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す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ＧＮＳＳ信号／ＧＮＳＳ衛星Ｓ_iに異常が検出されていることが通知されるようにしてもよい。

【0106】

実施の形態に係るＧＮＳＳコンパス１によれば、異常の判定処理が行われたＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの個数やＧＮＳＳ信号の異常の有無に応じて測位精度指標を調整して出力するようにしているので、自機の位置が誤っている可能性があることをユーザに知らせることができ、ユーザが誤った自機の位置を完全に信用して誤った判断をすることを防止することが可能となる。

【0107】

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。

【0108】

例えば、上記の実施の形態ではこの発明に係る測位装置が図１に概略構成を示すＧＮＳＳコンパス１として構成されるようにしているが、この発明に係る測位装置の具体的な構成態様は図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、この発明に係る測位装置は、他の構成を備えるＧＮＳＳコンパスとして構成されるようにしてもよく、さらに言えば、ＧＮＳＳを利用する他の種類の機器や装置として構成されるようにしてもよい。

【0109】

また、上記の実施の形態では異常検出部５３が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を行ってＧＮＳＳ信号の異常を検出して前記異常なＧＮＳＳ信号を送信しているＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを検知するようにしているが、異常検出部５３は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のうちの少なくとも１つの判定処理を行ってＧＮＳＳ信号の異常を検出して前記異常なＧＮＳＳ信号を送信しているとＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを検知するようにしてもよい。

【0110】

また、上記の実施の形態で説明したＧＮＳＳコンパス１によれば、ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ間の時刻同期が不十分であったり、ＧＮＳＳ信号にマルチパスや雑音が発生していたり、あるいは各衛星の周回方向などの違いによって衛星ごとにＧＮＳＳ信号のドップラー周波数が異なる場合に、その影響を受けてＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ間の行路差に微小なばらつきやオフセットが生じてしまうことがある。行路差に微小なばらつきやオフセットが生じると、上記の行路差の判定処理では、直前の周期の判定において行路差指標が所定の行路差閾値以下（すなわち、行路差一致）であるとして行路差異常に分類された衛星が、次の周期の判定では行路差指標が微小なばらつきやオフセットによって所定の行路差閾値よりも大きくなり（すなわち、行路差不一致）、正常なＧＮＳＳ信号であると誤判定される可能性がある。このような誤判定を抑制するには、行路差に生じる微小なばらつきやオフセットを予め考慮して行路差閾値を緩めればよいが（すなわち、大きな値に設定）、行路差閾値を緩めてしまうと、行路差に微小なばらつきやオフセットが生じていないときに誤判定が発生してしまう。

【0111】

上記の問題を解決するために、上述した所定の行路差閾値（以下では、第１の行路差閾値という）と、この第１の行路差閾値よりも大きな値を有する第２の行路差閾値とを適宜切り替えて行路差の判定処理を行なうことが好ましい。第１の行路差閾値と第２の行路差閾値との関係は、「第１の行路差閾値＜第２の行路差閾値」となる。より具体的には、ＧＮＳＳ信号に異常が発生しているか否かの判定を所定の周期で実行し、直前の周期に実行された行路差の判定処理において行路差異常に分類された衛星は、第１の行路差閾値よりも大きな値を有する第２の行路差閾値を用いて次の周期の行路差の判定処理を実行する。また、行路差異常に分類されている衛星の行路差が正常であると判定された場合には、第１の行路差閾値を用いて次の周期の行路差の判定処理を実行する。

【0112】

図５は、上記の行路差の判定処理の手順を示すフローチャートである。行路差判定部５３４は、具体的には、当該の処理時点において行路差計算部５３３から出力される、３個のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちの２個のＧＮＳＳアンテナの組み合わせごと（言い換えると、基線ＡＢ，ＢＣ，ＡＣごと）の、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_i別の、当該のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYの入力を受け、それを用いて下記の処理を行う。

【0113】

行路差判定部５３４は、２個のＧＮＳＳアンテナ（３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちのいずれか２個）の組み合わせごとに、当該の２個のＧＮＳＳアンテナが当該の処理時点において同時に追尾しているＧＮＳＳ衛星Ｓ_iのうちの２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iの組み合わせごとに、直前の周期の判定で行路差異常に分類された衛星か否かを確認する（ステップＳ１）。

【0114】

行路差判定部５３４は、ステップＳ１にて行路差異常に分類されていない衛星であると確認できた場合には（ステップＳ１でＮＯ）、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i各々のＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYどうしの差の絶対値が第１の行路差閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i各々のＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYどうしの差の絶対値が第１の行路差閾値以下であるときには（ステップＳ２でＹＥＳ）、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iはＧＮＳＳ信号の到来方向が異常であるとして、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを行路差異常に分類する（ステップＳ３）。

【0115】

行路差判定部５３４は、次の周期のステップＳ１において、直前の周期の判定で行路差異常に分類された衛星か否かを確認し、行路差異常に分類されている衛星であると確認できた場合には（ステップＳ１でＹＥＳ）、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i各々のＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYどうしの差の絶対値が、第１の行路差閾値よりも大きな値を有する第２の行路差閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i各々のＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYどうしの差の絶対値が第２の行路差閾値以下であるときには（ステップＳ４でＹＥＳ）、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iはＧＮＳＳ信号の到来方向が異常であるとして、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを行路差異常に分類する（ステップＳ３）。

【0116】

また、ステップＳ４の判定において、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_i各々のＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYどうしの差の絶対値が第２の行路差閾値よりも大きいときには（ステップＳ４でＮＯ）、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iはＧＮＳＳ信号の到来方向が正常であるとして、当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iを行路差正常に分類する（ステップＳ５）。

【0117】

ステップＳ５にて行路差正常に分類された当該の２個のＧＮＳＳ衛星Ｓ_iは、次の周期の行路差の判定処理において、各々のＧＮＳＳアンテナＸ－Ｙ間における行路差Ｃ_iXYどうしの差の絶対値が第１の行路差閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳ１、Ｓ２）。

【0118】

第１の行路差閾値は、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衛星の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。また、第２の行路差閾値は、ＧＮＳＳ受信器４Ａ，４Ｂ，４Ｃの時刻同期精度や、マルチパスまたは雑音の発生頻度や発生量、ＧＮＳＳ信号のドップラー周波数の変化、ＧＮＳＳコンパス１ごとの個体差などに基づいて、行路差に生じる微小なばらつきやオフセットを特定し、これらの影響を受けないように第１の行路差閾値よりも大きな値に適宜設定される。

【0119】

このように、第１の行路差閾値と第２の行路差閾値とを適宜切り替えて行路差の判定処理を行なうことにより、行路差に生じる微小なばらつきやオフセットを原因として発生する誤判定を抑制することが可能である。

【符号の説明】

【0120】

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 測位部
５１ 異常検出判定部
５２ 精度指標調整部
５３ 異常検出部
５３１ 送信時刻判定部
５３２ 擬似距離判定部
５３３ 行路差計算部
５３４ 行路差判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】