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(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】P2023065159
(43)【公開日】2023-05-12
(54)【発明の名称】受信機、測位システム、測位方法およびプログラム
(51)【国際特許分類】
G01S 19/43 20100101AFI20230502BHJP
G01S 19/25 20100101ALI20230502BHJP
【ＦＩ】
G01S19/43
G01S19/25
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021175808
(22)【出願日】2021-10-27
(71)【出願人】
【識別番号】513055610
【氏名又は名称】一般財団法人宇宙システム開発利用推進機構
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】三神 泉
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 雅行
【テーマコード（参考）】
5J062
【Ｆターム（参考）】
5J062AA07
5J062BB02
5J062CC07
5J062DD24
5J062EE02
(57)【要約】
【課題】測位補強情報のサービスエリア外であっても高精度な測位を実現することができる受信機を得ること。
【解決手段】測位信号を受信する測位信号受信部１１と、測位補強情報を受信する測位補強情報受信部１２と、コード単独測位と、補正値と搬送波受信による観測データとを用いたＲＴＫ測位とを行うことが可能な測位演算部１３と、コード単独測位により得られた座標が、測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、サービスエリア外である場合は、サービスエリア内に仮想点を設定する仮想点決定部１５と、サービスエリア内である場合、測位補強情報のうち１つ以上のグリッドに対応する情報を用いて座標上の補正値を算出して測位演算部１３へ入力し、サービスエリア外である場合、測位補強情報のうち１つ以上のグリッドに対応する情報を用いて、仮想点上の補正値を算出して測位演算部１３へ入力するＲＴＫ補正値生成部１６と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】測位信号を受信する測位信号受信部１１と、測位補強情報を受信する測位補強情報受信部１２と、コード単独測位と、補正値と搬送波受信による観測データとを用いたＲＴＫ測位とを行うことが可能な測位演算部１３と、コード単独測位により得られた座標が、測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、サービスエリア外である場合は、サービスエリア内に仮想点を設定する仮想点決定部１５と、サービスエリア内である場合、測位補強情報のうち１つ以上のグリッドに対応する情報を用いて座標上の補正値を算出して測位演算部１３へ入力し、サービスエリア外である場合、測位補強情報のうち１つ以上のグリッドに対応する情報を用いて、仮想点上の補正値を算出して測位演算部１３へ入力するＲＴＫ補正値生成部１６と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測位信号を受信する測位信号受信部と、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信する測位補強情報受信部と、
前記測位信号を用いたコード単独測位と、入力される補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うことが可能な測位演算部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記座標が前記サービスエリア外である場合は、前記サービスエリア内に仮想点を設定する仮想点決定部と、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記測位演算部へ入力し、前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記仮想点と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記仮想点上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記測位演算部へ入力する補正値生成部と、
を備えることを特徴とする受信機。
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信する測位補強情報受信部と、
前記測位信号を用いたコード単独測位と、入力される補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うことが可能な測位演算部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記座標が前記サービスエリア外である場合は、前記サービスエリア内に仮想点を設定する仮想点決定部と、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記測位演算部へ入力し、前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記仮想点と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記仮想点上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記測位演算部へ入力する補正値生成部と、
を備えることを特徴とする受信機。
【請求項2】
前記仮想点は、前記サービスエリア内であって前記座標から最短の距離となる点であることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項3】
測位信号を受信する測位信号受信部と、
複数の基準点における観測データに基づいて生成され、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信する測位補強情報受信部と、
前記測位信号を用いたコード単独測位と、入力される補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うことが可能な測位演算部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記グリッドと前記座標との距離が最短となる前記グリッドを選択する仮想点決定部と、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記測位演算部へ入力し、前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記測位補強情報のうち、前記仮想点決定部によって選択された前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記測位演算部へ入力する補正値生成部と、
を備えることを特徴とする受信機。
複数の基準点における観測データに基づいて生成され、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信する測位補強情報受信部と、
前記測位信号を用いたコード単独測位と、入力される補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うことが可能な測位演算部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記グリッドと前記座標との距離が最短となる前記グリッドを選択する仮想点決定部と、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記測位演算部へ入力し、前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記測位補強情報のうち、前記仮想点決定部によって選択された前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記測位演算部へ入力する補正値生成部と、
を備えることを特徴とする受信機。
【請求項4】
前記受信機は、船舶またはライフジャケットに搭載されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の受信機。
【請求項5】
受信機と、
情報提供装置と、
を備え、
前記受信機は、
測位信号を受信する測位信号受信部と、
前記測位信号を用いたコード単独測位と、入力される補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うことが可能な測位演算部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標を前記情報提供装置へ送信する第１通信部と、
を備え、
前記情報提供装置は、
前記座標を受信する第２通信部と、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信する測位補強情報受信部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記座標が前記サービスエリア外である場合は、前記サービスエリア内に仮想点を設定する仮想点決定部と、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記第２通信部へ入力し、前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記仮想点と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記仮想点上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記第２通信部へ入力する補正値生成部と、
を備え、
前記第２通信部は、入力された前記補正値を前記受信機へ送信し、
前記第１通信部は、前記情報提供装置から受信した前記補正値を前記測位演算部へ入力することを特徴とする測位システム。
情報提供装置と、
を備え、
前記受信機は、
測位信号を受信する測位信号受信部と、
前記測位信号を用いたコード単独測位と、入力される補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うことが可能な測位演算部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標を前記情報提供装置へ送信する第１通信部と、
を備え、
前記情報提供装置は、
前記座標を受信する第２通信部と、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信する測位補強情報受信部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記座標が前記サービスエリア外である場合は、前記サービスエリア内に仮想点を設定する仮想点決定部と、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記第２通信部へ入力し、前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記仮想点と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記仮想点上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記第２通信部へ入力する補正値生成部と、
を備え、
前記第２通信部は、入力された前記補正値を前記受信機へ送信し、
前記第１通信部は、前記情報提供装置から受信した前記補正値を前記測位演算部へ入力することを特徴とする測位システム。
【請求項6】
受信機と、
情報提供装置と、
を備え、
前記受信機は、
測位信号を受信する測位信号受信部と、
前記測位信号を用いたコード単独測位と、入力される補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うことが可能な測位演算部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標を前記情報提供装置へ送信する第１通信部と、
を備え、
前記情報提供装置は、
前記座標を受信する第２通信部と、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信する測位補強情報受信部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記グリッドと前記座標との距離が最短となる前記グリッドを選択する仮想点決定部と、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記第２通信部へ入力し、前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記測位補強情報のうち、前記仮想点決定部によって選択された前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記第２通信部へ入力する補正値生成部と、
を備え、
前記第２通信部は、入力された前記補正値を前記受信機へ送信し、
前記第１通信部は、前記情報提供装置から受信した前記補正値を前記測位演算部へ入力することを特徴とする測位システム。
情報提供装置と、
を備え、
前記受信機は、
測位信号を受信する測位信号受信部と、
前記測位信号を用いたコード単独測位と、入力される補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うことが可能な測位演算部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標を前記情報提供装置へ送信する第１通信部と、
を備え、
前記情報提供装置は、
前記座標を受信する第２通信部と、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信する測位補強情報受信部と、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記グリッドと前記座標との距離が最短となる前記グリッドを選択する仮想点決定部と、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記第２通信部へ入力し、前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記測位補強情報のうち、前記仮想点決定部によって選択された前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記第２通信部へ入力する補正値生成部と、
を備え、
前記第２通信部は、入力された前記補正値を前記受信機へ送信し、
前記第１通信部は、前記情報提供装置から受信した前記補正値を前記測位演算部へ入力することを特徴とする測位システム。
【請求項7】
前記情報提供装置は、船舶に搭載され、前記受信機はライフジャケットに搭載されることを特徴とする請求項５または６に記載の測位システム。
【請求項8】
受信機における測位方法であって、
測位信号を受信するステップと、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信するステップと、
前記測位信号を用いたコード単独測位を行うステップと、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記座標が前記サービスエリア外である場合は、前記サービスエリア内に仮想点を設定するステップと、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記仮想点と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記仮想点上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
を含むことを特徴とする測位方法。
測位信号を受信するステップと、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信するステップと、
前記測位信号を用いたコード単独測位を行うステップと、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記座標が前記サービスエリア外である場合は、前記サービスエリア内に仮想点を設定するステップと、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記仮想点と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記仮想点上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
を含むことを特徴とする測位方法。
【請求項9】
受信機における測位方法であって、
測位信号を受信するステップと、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信するステップと、
前記測位信号を用いたコード単独測位を行うステップと、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記グリッドと前記座標との距離が最短となる前記グリッドを選択するステップと、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記測位補強情報のうち、選択された前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
を含むことを特徴とする測位方法。
測位信号を受信するステップと、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信するステップと、
前記測位信号を用いたコード単独測位を行うステップと、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記グリッドと前記座標との距離が最短となる前記グリッドを選択するステップと、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記測位補強情報のうち、選択された前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
を含むことを特徴とする測位方法。
【請求項10】
受信機に、
測位信号を受信するステップと、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信するステップと、
前記測位信号を用いたコード単独測位を行うステップと、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記座標が前記サービスエリア外である場合は、前記サービスエリア内に仮想点を設定するステップと、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記仮想点と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記仮想点上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
測位信号を受信するステップと、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信するステップと、
前記測位信号を用いたコード単独測位を行うステップと、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記座標が前記サービスエリア外である場合は、前記サービスエリア内に仮想点を設定するステップと、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記仮想点と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記仮想点上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項11】
受信機に、
測位信号を受信するステップと、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信するステップと、
前記測位信号を用いたコード単独測位を行うステップと、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記グリッドと前記座標との距離が最短となる前記グリッドを選択するステップと、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記測位補強情報のうち、選択された前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
測位信号を受信するステップと、
複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信するステップと、
前記測位信号を用いたコード単独測位を行うステップと、
前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記グリッドと前記座標との距離が最短となる前記グリッドを選択するステップと、
前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記測位補強情報のうち、選択された前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の補正値を算出し、算出した前記補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、受信機、測位システム、測位方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全球測位衛星システム）を用いた測位の利用が急速に拡大している。ＧＮＳＳを用いた測位を、以下、ＧＮＳＳ測位と呼ぶ。ＧＮＳＳ測位の利用の拡大に伴い、ＧＮＳＳ測位の高精度化の検討も進んでいる。高精度なＧＮＳＳ測位の一例として、衛星からの搬送波の位相を用いて測位演算を行うＲＴＫ（Real Time Kinematic：リアルタイムキネマティック）測位が知られている。ＲＴＫ測位は、測量機器、車両の自動運転等で用いられている。ＲＴＫ測位では、基準点と測定点の両方で衛星から送信される測位信号を受信する受信機を設ける必要があり、かつ、基準点の位置は高精度に計測されている必要がある。このため、基準点の設置、運用などにコストや工数を要する。
【0003】
基準点を設置する必要のない方式としては、例えば、下記非特許文献１に記載されているＰＰＰ（Precise Point Positioning）－ＲＴＫ測位方式が知られている。ＰＰＰ－ＲＴＫ測位方式で測位を行う受信機は、まず、ＧＮＳＳ衛星から測距信号を受信し、測距信号を用いたコード単独測位を行う。そして、受信機は、コード単独測位によって得られた座標を仮想基準点の座標として用い、この座標上の人工的な観測データに相当するＲＴＫ補正値を、センチメータ級測位補強サービス（ＣＬＡＳ：Centimeter Level Augmentation Service）などの測位補強情報を用いて計算により生成し、生成したＲＴＫ補正値と測距信号の観測データとを用いてＲＴＫ測位を行うことで、高精度な測位結果を得ることができる。測位補強情報は、例えば、準天頂衛星（ＱＺＳＳ：Quasi-Zenith Satellite System）から送信される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】佐藤 一敏 他，４.準天頂衛星システムセンチメータ級測位補強サービスの運用・評価状況，写真測量とリモートセンシング ２０１９年５８巻６号 ｐ．３０８－３１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ＰＰＰ－ＲＴＫ測位を行う従来型の受信機は、測位補強情報の測位性能が保証される範囲であるサービスエリア内で使うことを前提に製作されており、当該サービスエリアの範囲外で使用する場合には、自動的にコード単独測位しかできないように切り替わり、精度が大きく劣化するという問題がある。例えば、ＣＬＡＳでは、日本の沿岸約２２ｋｍまでの領域内をサービスエリアとしているが、漁船などの船舶はこのサービスエリア外を航行する場合がある。船舶において転覆や船員の転落が発生した場合には、速やかな救助のために船舶や船員の位置をできるだけ正確に把握することが望まれる。例えば、船員を発見して救助を行うためには、初期転落位置を１ｍより高い精度で知る必要があるとされている。船舶や船員のライフジャケットにＰＰＰ－ＲＴＫ測位を行う受信機を装備したとしても、船舶や船員が測位補強情報のサービスエリア外である場合には、上述したとおり、精度が大きく劣化し、船舶や船員の位置を精度よく知ることができない。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測位補強情報のサービスエリア外であっても高精度な測位を実現することができる受信機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる受信機は、測位信号を受信する測位信号受信部と、複数の基準点における観測データに基づいて生成された、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む状態空間表現形式の測位補強情報を受信する測位補強情報受信部と、前記測位信号を用いたコード単独測位と、入力される補正値と前記測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたリアルタイムキネマティック測位とを行うことが可能な測位演算部と、前記コード単独測位による測位結果として得られた座標が、前記測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、前記座標が前記サービスエリア外である場合は、前記サービスエリア内に仮想点を設定する仮想点決定部と、前記座標が前記サービスエリア内である場合、前記座標と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記座標上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記測位演算部へ入力し、前記座標が前記サービスエリア外である場合、前記仮想点と前記グリッドとの距離に基づいて１つ以上の前記グリッドを選択し、前記測位補強情報のうち選択した前記グリッドに対応する情報を用いて、前記仮想点上の前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記測位演算部へ入力する補正値生成部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、測位補強情報のサービスエリア外であっても高精度な測位を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明にかかる実施例１の受信機による測位を説明するための図である。
【図2】測位補強情報のサービスエリアの一例を示す図である。
【図3】実施例１の受信機の構成例を示す図である。
【図4】グリッドの一例を示す図である。
【図5】長基線ＲＴＫ測位を行った場合の測位結果の精度の一例を示す図である。
【図6】実施例１の受信機における測位演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図7】情報提供装置と受信機とを備える測位システムの構成例を示す図である。
【図8】実施例２の受信機における測位演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図9】長基線ＲＴＫを示す図である。
【図10】実施例２の長基線ＲＴＫを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明の実施例にかかる受信機、測位システム、測位方法およびプログラムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【0011】
実施例１
図１は、本発明にかかる実施例の受信機による測位を説明するための図である。準天頂衛星２は、測位補強情報（以下、補強情報ともいう）および測位信号を地上に向けて送信する。測位信号はＬ１信号、Ｌ２信号およびＬ５信号のうちの少なくとも１つであり、Ｃ／Ａコードなどの測距信号、および航法メッセージを含む信号である。図１に示した測位衛星３－１～３－ｍは、ＧＮＳＳ衛星の測位信号を送信する衛星である。ｍは、３以上の任意の整数である。以下、測位衛星３－１～３－ｍを区別せずに示すときには測位衛星３と記載する。また、図１では、準天頂衛星２を１機図示しているが、準天頂衛星２は複数であってもよい。なお、準天頂衛星２も、測位信号を送信する測位衛星である。以下、単に測位衛星と記載する場合には、測位衛星３と準天頂衛星２とを含む。
図１は、本発明にかかる実施例の受信機による測位を説明するための図である。準天頂衛星２は、測位補強情報（以下、補強情報ともいう）および測位信号を地上に向けて送信する。測位信号はＬ１信号、Ｌ２信号およびＬ５信号のうちの少なくとも１つであり、Ｃ／Ａコードなどの測距信号、および航法メッセージを含む信号である。図１に示した測位衛星３－１～３－ｍは、ＧＮＳＳ衛星の測位信号を送信する衛星である。ｍは、３以上の任意の整数である。以下、測位衛星３－１～３－ｍを区別せずに示すときには測位衛星３と記載する。また、図１では、準天頂衛星２を１機図示しているが、準天頂衛星２は複数であってもよい。なお、準天頂衛星２も、測位信号を送信する測位衛星である。以下、単に測位衛星と記載する場合には、測位衛星３と準天頂衛星２とを含む。
【0012】
受信機１は、準天頂衛星２および測位衛星３から受信する測位信号と準天頂衛星２から受信する測位補強情報とを用いてＰＰＰ－ＲＴＫ測位を行うことが可能である。測位補強情報は、例えば、ＣＬＡＳにおける測位補強情報であり、以下、測位補強情報がＣＬＡＳにおける測位補強情報である例を説明する。測位補強情報は、ＳＳＲ（State Space Representation：状態空間表現）形式、またはＣＳＳＲ（Compact State Space Representation）形式の補強情報であり、測位の誤差を補正するための情報である。本明細書では、ＳＳＲ形式の測位補強情報およびＣＳＳＲ形式の測位補強情報の両方を、状態空間表現形式の測位補強情報と呼ぶ。測位補強情報は、図示を省略した地上の装置によって、電子基準点と呼ばれる複数の基準点の観測データ等に基づいて算出される。地上の装置によって算出された測位補強情報は、準天頂衛星２に送信され、準天頂衛星２は、測位補強情報を地上に向けてＬ６信号として送信する。状態空間表現形式の測位補強情報では、特に、位置に依存する電離層あるいは対流圏等の補正量をグリッド上に配置して表す。すなわち、測位補強情報は、位置を示すグリッドごとの電離層補正量および対流圏補正量のうち少なくとも一方を含む。ユーザは、あらかじめ知らされ、記憶しているグリッドの位置（座標）を示す情報を含むグリッド情報から、コード単独測位等より得られたおおよその自己位置を仮想点として、その仮想点の周囲の最寄りのグリッドを１点ないし複数点求め、グリッドと自己位置との位置関係から内挿計算により仮想点における電離層および対流圏の補正量を計算し、その他の位置に関係しない補正量を求めＰＰＰ－ＲＴＫ測位を行う。このグリッドで定義された範囲以内をサービスエリアと呼び、センチメートル級の測位性能が保証される。
【0013】
受信機１は、サービスエリア内において、測位補強情報を用いてＰＰＰ－ＲＴＫ測位を行うことにより、センチメータ級の測位精度を実現することが可能である。ＰＰＰ－ＲＴＫ測位を行う一般的な受信機は、サービスエリア内で使うことを前提に製作されており、サービスエリアの範囲外で使用する場合には、自動的にコード単独測位に切り替わる。
【0014】
図２は、測位補強情報のサービスエリアの一例を示す図である。測位補強情報のサービスエリア（ＣＬＡＳサービスエリア）は、日本の領土と海岸線から２２．２ｋｍ（１２海里）までの領海をカバーするように定められている。このため、図２に示した船舶１０のように、測位補強情報のサービスエリア外である場合、船舶１０にＰＰＰ－ＲＴＫ測位を行う一般的な受信機が搭載されていると、この受信機はコード単独測位を行うことになり、数ｍ級の精度の測位結果しか得られず、船舶１０の正確な位置がわからないことになる。同様に、船舶１０の船員のライフジャケットなどにＰＰＰ－ＲＴＫ測位を行う一般的な受信機を装備していたとしても、測位補強情報のサービスエリア外では船員の位置を高精度に算出することができない。船員の救助のためには、測位補強情報のサービスエリア外であっても船舶および船員の位置を高精度に把握することが望まれる。
【0015】
本実施例の受信機１は、測位補強情報のサービスエリア（以下、単にサービスエリアともいう）の内外かを判定し、サービスエリア内では、一般的なＰＰＰ－ＲＴＫ測位を実施する。一方、サービスエリア外では、本実施例の受信機１は、コード単独測位で得られる測位結果として得られた座標に対応する仮想点（第１仮想点）からサービスエリア内の最も近い仮想点（第２仮想点）を決定し、当該仮想点上で適用できる測位補強情報を用いてＲＴＫ補正値を生成し、受信機１が観測した観測データとＲＴＫ補正値とを用いてＲＴＫ測位を実施する。サービスエリア外のＲＴＫ測位は、例えば、図２に示した例において、船舶１０に受信機１が搭載されており船舶１０がサービスエリアから１００ｋｍ離れた位置に存在しているとすると、基線長が１００ｋｍの長基線ＲＴＫ測位となる。長基線ＲＴＫ測位では、電離層の局所的な変化の影響を受け精度が劣化するものの、後述するように測位精度は１０ｃｍ～２０ｃｍＲＭＳ（Root Mean Square）のサブメートル級となり、数メートル級の測位精度のコード単独測位に比べると桁違いに正確である。これにより、本実施例の受信機１は、測位補強情報のサービスエリア外であっても高精度な測位を実現することができる。
【0016】
図３は、本実施例の受信機１の構成例を示す図である。図３に示すように、受信機１は、測位信号受信部１１、測位補強情報受信部１２、測位演算部１３、グリッド情報記憶部１４、仮想点決定部１５、ＲＴＫ補正値生成部１６および通信部１７を備える。なお、図３では、通信部１７を受信機１内に設けているが、受信機１は、通信部１７を備えなくてもよい。また、受信機１は、通信部１７を備えず、外部の表示装置および通信装置のうちの少なくとも一方に接続されていてもよい。例えば、受信機１が船舶内に設置される場合には、受信機１は表示装置に接続され、船員が測位結果を確認できるようにしてもよい。また、受信機１がライフジャケットなどに装備される場合には、受信機１が通信部１７を備え、測位結果を無線信号として送信できるようにしてもよい。または、通信部１７を備えない受信機１と通信装置とがライフジャケットなどに装備され、受信機１の測位結果を通信装置が無線信号として送信できるようにしてもよい。また、受信機１がライフジャケットに装備されるかわりに、別の手段で船員が受信機１を身に着けてもよい。
【0017】
測位信号受信部１１は、測位衛星３および準天頂衛星２から送信される測位信号を受信し、受信した測位信号を測位演算部１３およびＲＴＫ補正値生成部１６へ出力する。測位補強情報受信部１２は、準天頂衛星２から送信される測位補強情報を受信し、受信した測位補強情報をＲＴＫ補正値生成部１６へ出力する。
【0018】
測位演算部１３は、測位信号を用いたコード単独測位と、入力される補正値（ＲＴＫ補正値）と測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたＲＴＫ測位とを行うことが可能である。測位信号受信部１１から受け取った測位信号を用いてコード単独測位を行い、コード単独測位の測位結果（座標）を仮想点決定部１５へ出力する。また、測位演算部１３は、ＲＴＫ補正値生成部１６から受け取ったＲＴＫ補正値を仮想点上のＲＴＫ補正値とし、ＲＴＫ補正値と測位信号の搬送波受信によって取得した観測データとを用いてＲＴＫ測位を行い、ＲＴＫ演算の測位結果を通信部１７へ出力する。
【0019】
グリッド情報記憶部１４は、グリッドの位置（座標）を示す情報を含むグリッド情報を記憶する。仮想点決定部１５は、測位演算部１３から受け取ったコード単独測位の測位結果を用いて、測位結果が示す仮想点Ｐ（座標Ｐの仮想点）に最も近い測位補強情報のサービスエリア内の仮想点Ｐ´（座標Ｐ´の仮想点）を決定する。
【0020】
図４は、グリッドの一例を示す図である。図４に示したグリッド３１は、日本の領土および領海をカバーするように設けられている。なお、図４では、代表して一部のグリッドに符号３１を付しているが、符号３１を付した点と同様の円で示した符号が付されていない点もグリッドである。図４に示した例では、グリッド３１のうち最も外側に位置するグリッド３１を結ぶことで得られる境界線３２の内側をサービスエリア（ＣＬＡＳサービスエリア）とし、境界線３２より外側をサービスエリア外としている。境界線３２の線上の場合はサービスエリア内とする。図４に示した例では、船舶３３はサービスエリア内であり、船舶３４はサービスエリア外である。
【0021】
グリッド情報記憶部１４は、図４に例示した各グリッドの座標を示す情報をグリッド情報として保持している。仮想点決定部１５は、コード単独測位による測位結果として得られた座標Ｐが、測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、座標Ｐがサービスエリア外である場合は、サービスエリア内に仮想点Ｐ´を設定する。詳細には、仮想点決定部１５は、グリッド情報を用いて境界線３２を求めることでサービスエリアの範囲を把握し、コード単独測位の測位結果がサービスエリア内であるか否かを判定し、サービスエリア内である場合には、ＲＴＫ補正値生成部１６に通常のＰＰＰ－ＲＴＫ測位と同様に、コード単独測位の測位結果に対応する仮想点のＲＴＫ補正値を生成することを指示する。また、仮想点決定部１５は、サービスエリア外である場合には、コード単独測位の測位結果に対応する仮想点から最も近いサービスエリア内の点を仮想点Ｐ´として決定し、仮想点Ｐ´に対応するＲＴＫ補正値を生成することをＲＴＫ補正値生成部１６へ指示する。すなわち、仮想点Ｐ´は、例えば、サービスエリア内であって座標Ｐから最短の距離となる点である。
【0022】
ＲＴＫ補正値生成部１６は、座標Ｐがサービスエリア内である場合、座標Ｐとグリッドとの距離に基づいて１つ以上のグリッドを選択し、測位補強情報のうち選択したグリッドに対応する情報を用いて、座標Ｐ上のＲＴＫ補正値を算出し、算出したＲＴＫ補正値を測位演算部１３へ入力する。なお、ＲＴＫ補正値生成部１６は、例えば、座標Ｐからの距離が近い３点のグリッドを選択するが、選択するグリッドの数はこれに限定されない。ＲＴＫ補正値生成部１６は、座標Ｐがサービスエリア外である場合、仮想点Ｐ´とグリッドとの距離に基づいて１つ以上のグリッドを選択し、測位補強情報のうち選択したグリッドに対応する情報を用いて、仮想点Ｐ´上のＲＴＫ補正値を算出し、算出したＲＴＫ補正値を測位演算部１３へ入力する。なお、ＲＴＫ補正値生成部１６は、例えば、仮想点Ｐ´からの距離が近い３点のグリッドを選択するが、選択するグリッドの数はこれに限定されない。詳細には、ＲＴＫ補正値生成部１６は、測位信号に含まれる航法メッセージを用いて、測位衛星の座標を求め、仮想点決定部１５から指定された仮想点（仮想点Ｐまたは仮想点Ｐ´）と測位衛星との幾何距離Ｌを算出する。そして、ＲＴＫ補正値生成部１６は、当該仮想点の近傍の１つ以上のグリッド上の測位補強情報を用いて仮想点上の仮想上の幾何距離の補正値を求めて幾何距離Ｌに加えることで仮想点上のＲＴＫ補正値を生成し、生成したＲＴＫ補正値を測位演算部１３へ入力する。
【0023】
測位演算部１３は、ＲＴＫ補正値生成部１６から受け取ったＲＴＫ補正値と、受信機１が受信した測位信号に基づく観測データとを用いてＲＴＫ測位を行い、測位結果を通信部１７へ出力する。通信部１７は、測位結果を無線信号として送信する。
【0024】
ここで、測位補強情報について説明する。上述したように地上の装置によって、電子基準点が測位信号を受信することにより得られる観測データを用いて、測位演算における誤差を補正するための測位補強情報が生成される。測位補強情報は、例えば、次のような方法で生成される。観測データに基づいて、状態空間モデルによるカルマンフィルタによる測位補強情報生成処理で、状態空間ベクトルが算出される。そして、状態空間ベクトルのうち、共通の誤差を、要因毎に、衛星時計誤差δｔｓ
ｐ、衛星軌道誤差δｏｐ（ベクトル）、衛星信号バイアス（衛星回路内信号遅延）δｄｓ
ｐ、対流圏伝搬誤差Ｔｇｒｉｄ
ｐ、電離層伝搬誤差に分離する。これらの各誤差は、それぞれ性質が異なる。衛星時計誤差δｔｓ
ｐは、発振器の内部雑音が原因であるため、予想不可能で、また、変化が速い。一方、衛星軌道誤差δｏｐ（ベクトル）は、主に重力ポテンシャル、大気、太陽圧の全体的な変化によって決定されるため、変化は速くない。電離層伝搬誤差は最も複雑な部分であり、一般には、誤差要因をさらに細分化して表現することにより帯域幅を減らして表現する。具体的には、関数によって表現するグローバルな部分Ｉｓ，ｐｏｌｉｎｏｍｉｎａｌ
ｐと、衛星／場所に依存する確率的な部分Ｉｓ，ｇｒｉｄ
ｐとに分離する。グローバル部分Ｉｓ，ｐｏｌｉｎｏｍｉｎａｌ
ｐは、電離層の一般的な、そして滑らかな性質を表現する。電離層伝搬誤差のうち、グローバル部分Ｉｓ，ｐｏｌｉｎｏｍｉｎａｌ
ｐにより表現した後に残るランダムな誤差は、衛星／場所に依存する確率的な部分Ｉｓ，ｇｒｉｄ
ｐとして表現する。このように、物理的な性質に基づき、誤差要因を分離する。
【0025】
電離層伝搬誤差のうち、衛星／場所に依存する確率的な部分Ｉｓ，ｇｒｉｄ
ｐについては、グリッドごとに、誤差補正値を定めている。対流圏伝搬誤差Ｔｇｒｉｄ
ｐについても同様である。また、Ｉｓ，ｇｒｉｄ
ｐおよびＴｇｒｉｄ
ｐについては、日本全域を１２の網に分割し、網ごとに各グリッドにおける誤差補正値が決定される。測位補強情報には、全網に関する情報が含まれている。測位補強情報を用いてＰＰＰ－ＲＴＫ測位を行う一般的な受信機は、測位を行う際には、測位補強情報のうち、グローバルな部分の情報とコード単独測位によって得られた測位結果の近傍のグリッドに対応する情報とを用いて、仮想点上のＲＴＫ補正値を算出し、算出したＲＴＫ補正値と受信機の観測データとを用いてＲＴＫ測位を行う。
【0026】
本実施例では、受信機１がサービスエリア外に存在するときには上述したように長基線ＲＴＫ測位を行うことになる。長基線ＲＴＫでは、測位精度が一般には基線が短い場合のＲＴＫに比べて測位精度が低下するが、本実施例で述べる手法によって長基線ＲＴＫを行った場合の測位精度は、以下に述べるように基線長が２００ｋｍの場合でも数十ｃｍ程度であり、コード単独測位に比べれば十分に高精度となる。
【0027】
図５は、長基線ＲＴＫ測位を行った場合の測位結果の精度の一例を示す図である。図５では、ＣＬＡＳのサービスエリア内において、受信機と仮想点との距離を変化させた実験により得られた精度（ＲＭＳ）を示している。図５に示した例では、ＣＬＡＳサービスエリア内で受信機の座標を正確に求めておき、この座標を真値とし、仮想点の位置を順次変更することで受信機と仮想点との位置を変化させ、仮想点の位置におけるＲＴＫ補正値をＣＬＡＳの測位補強情報を用いてそれぞれ算出する。そして、受信機の観測データとＲＴＫ補正値とを用いてＲＴＫ測位を行い、測位結果と真値とを比較することで精度を算出している。図５に示した例では、基線長をそれぞれ２０ｋｍ、３０ｋｍ、５０ｋｍ、７５ｋｍ、１６０ｋｍ、３００ｋｍ、４００ｋｍとした場合の、測位結果の誤差を水平方向と高さ方向のそれぞれについてＲＭＳ値で求めている。
【0028】
図５からわかるように、例えば、基線長１００ｋｍの場合には水平方向の誤差は１０ｃｍ強であり、コード単独測位と比較して桁違いに高精度であることがわかる。基線長が長くなると精度は低下するものの海岸線から２００海里（約３７０ｋｍ）の排他的経済水域内では５０ｃｍ程度より高精度な測位結果が得られることがわかる。
【0029】
次に、本実施例の動作について説明する。図６は、本実施例の受信機１における測位演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、受信機１は、測位衛星から測距信号、航法メッセージ、測位補強情報を受信する（ステップＳ１）。
【0030】
次に、受信機１は、測距信号を用いてコード単独測位を行い、仮想点の座標Ｐを算出する（ステップＳ２）。詳細には、測位演算部１３が、測位信号受信部１１が受信した測位信号における測距信号を用いてコード単独測位を行い、コード単独測位の測位結果として得られる座標Ｐを仮想点（仮想点Ｐ）とし、座標Ｐを仮想点決定部１５へ通知する。
【0031】
次に、受信機１は、仮想点は測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判断する（ステップＳ３）。詳細には、仮想点決定部１５が、座標Ｐとグリッド情報記憶部１４に記憶されているグリッド情報とを用いて、座標Ｐがサービスエリア内であるか否かを判定する。なお、図４に例示したように、グリッドのうち最も外側のグリッドを結ぶ線がサービスエリア内とサービスエリア外との境界線３２となるが、この境界線３２を示す情報をあらかじめ求めてグリッド情報に記憶しておき、仮想点決定部１５がこの情報を用いて座標Ｐがサービスエリア内であるか否かを判定してもよい。または、仮想点決定部１５は、座標Ｐに近い順に３点のグリッドを求め、求めたグリッドを結んだ多角形内に座標Ｐが存在するか否かを判定することで、座標Ｐがサービスエリア内であるか否かを判定してもよい。なお各グリッドの位置を示す情報は、測位補強情報に含まれていてもよい。
【0032】
仮想点が測位補強情報のサービスエリア内である場合（ステップＳ３ Ｙｅｓ）、受信機１は、通常のＰＰＰ－ＲＴＫ測位を実施する。すなわち、受信機１は、航法メッセージを用いて測位衛星の座標を求め、座標Ｐと測位衛星との幾何距離Ｌを算出し（ステップＳ４）、座標Ｐを仮想点（第１仮想点）とし、近傍の１つ以上のグリッド上の補強情報（測位補強情報）から座標Ｐ上の幾何距離の補正値を求めてＬに加え、座標Ｐ上のＲＴＫ補正値を生成する（ステップＳ５）。受信機１は、座標Ｐ上のＲＴＫ補正値と搬送波受信で取得した観測データとを用いてＲＴＫ測位を行う（ステップＳ６）。
【0033】
仮想点が測位補強情報のサービスエリア外である場合（ステップＳ３ Ｎｏ）、受信機１は、座標Ｐから最短距離のサービスエリア内に仮想点（第２仮想点）の座標Ｐ´を設定する（ステップＳ７）。詳細には、仮想点決定部１５が、グリッド情報記憶部１４に記憶されているグリッド情報を用いて、サービスエリア内の点のうち座標Ｐとの間の距離が最短となる点を仮想点Ｐ´（座標Ｐ´の仮想点）として決定する。
【0034】
次に、受信機１は、航法メッセージを用いて測位衛星の座標を求め、座標Ｐ´と測位衛星との幾何距離Ｌを算出する（ステップＳ８）。詳細には、ＲＴＫ補正値生成部１６が、航法メッセージを用いて測位衛星の座標を求め、座標Ｐ´と測位衛星との幾何距離Ｌを算出する。
【0035】
次に、受信機１は、座標Ｐ´を仮想点とし、近傍の１つ以上のグリッド上の補強情報（測位補強情報）から座標Ｐ´上の幾何距離の補正値を求めてＬに加え、座標Ｐ´上のＲＴＫ補正値を生成する（ステップＳ９）。詳細には、ＲＴＫ補正値生成部１６が、グリッド情報記憶部１４に記憶されているグリッド情報を用いて、座標Ｐ´の近傍の１つ以上のグリッドを求める。例えば、座標Ｐ´に近いグリッドから順に定められた個数のグリッドを求める。そして、ＲＴＫ補正値生成部１６が、測位補強情報のうち、１つ以上のグリッドの各グリッドに対応する情報に基づいて、座標Ｐ´上の幾何距離の補正値を求めてＬに加え、座標Ｐ´上のＲＴＫ補正値を生成する。なお、座標Ｐ´はサービスエリア内であり、ステップＳ９の処理は、座標Ｐの代わりに座標Ｐ´を用いる以外はステップＳ５と同様である。
【0036】
次に、座標Ｐ´上のＲＴＫ補正値と受信機１が搬送波受信で取得した観測データとを用いてＲＴＫ測位を行う（ステップＳ１０）。詳細には、測位演算部１３が、ＲＴＫ補正値生成部１６によって生成された座標Ｐ´上のＲＴＫ補正値と、受信機１が得た観測データとを用いてＲＴＫ測位を行う。ステップＳ１０は、座標Ｐ上のＲＴＫ補正値の代わりに座標Ｐ´上のＲＴＫ補正値を用いる以外は、ステップＳ６と同様である。
【0037】
以上の処理により、本実施例の受信機１は、測位補強情報のサービスエリア外であっても高精度な測位を実現することができる。
【0038】
次に、受信機１のハードウェア構成について説明する。測位信号受信部１１および測位補強情報受信部１２および通信部１７は、アンテナと受信回路により実現される。測位演算部１３、仮想点決定部１５およびＲＴＫ補正値生成部１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などのプロセッサが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで実現される。このように、受信機１は、プロセッサおよびメモリを備えるコンピュータを有する。プログラムは、コンピュータに測位演算部１３、仮想点決定部１５およびＲＴＫ補正値生成部１６の処理を実行させる。プログラムは、記憶媒体によって提供されてもよいし通信媒体によって提供されてもよい。測位演算部１３、仮想点決定部１５およびＲＴＫ補正値生成部１６のうちの少なくとも一部が、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの専用回路で実現されてもよい。グリッド情報記憶部１４は、メモリにより実現される。
【0039】
なお、図３に示した例では、受信機１がＲＴＫ補正値を算出するようにしたが、ＲＴＫ補正値を生成して受信機へ提供する情報提供装置を設け、受信機は当該装置からＲＴＫ補正値を受信することで、同様の処理を行ってもよい。
【0040】
図７は、情報提供装置と受信機とを備える測位システムの構成例を示す図である。受信機１ａは、測位信号受信部１１と測位演算部１３と通信部１７（第１通信部）とを備える。情報提供装置２０は、測位補強情報受信部２１と、ＲＴＫ補正値生成部２２と、仮想点決定部２３と、グリッド情報記憶部２４と、通信部２５（第２通信部）とを備える。情報提供装置２０は、例えば船舶に搭載され、受信機１ａは、ライフジャケットに装着され、情報提供装置２０と受信機１ａとは例えば無線ローカルエリアネットワークによって接続される。
【0041】
受信機１ａの測位演算部１３は、図３に示した例と同様に、コード単独測位を行う。測位演算部１３は、コード単独測位の測位結果を通信部１７へ入力し、通信部１７はコード単独測位の測位結果として得られた座標Ｐを情報提供装置２０へ送信する。
【0042】
情報提供装置２０の通信部２５は、受信機１ａから座標Ｐを受信し、座標Ｐを仮想点決定部２３へ出力する。仮想点決定部２３は、コード単独測位の測位結果を仮想点Ｐとして、図３に示した仮想点決定部１５と同様の処理を行う。ＲＴＫ補正値生成部２２の処理も図３に示したＲＴＫ補正値生成部１６の処理と同様である。ＲＴＫ補正値生成部１６は、生成したＲＴＫ補正値を通信部２５へ入力し、通信部２５はＲＴＫ補正値を受信機１ａへ送信する。なお、航法メッセージに関しては、受信機１ａから情報提供装置２０へ送信されてもよいし、情報提供装置２０が航法メッセージを受信する受信部を備えていてもよい。
【0043】
受信機１ａの通信部１７は、ＲＴＫ補正値を受信すると、受信したＲＴＫ補正値を測位演算部１３へ入力する。図７に示した例では、情報提供装置２０が、受信機１ａのコード単独測位の測位結果である座標Ｐが測位補強情報のサービスエリア内であれば座標ＰのＲＴＫ補正値を受信機１ａへ送信し、受信機１ａのコード単独測位の測位結果である座標Ｐが測位補強情報のサービスエリア外であれば、座標Ｐ´のＲＴＫ補正値を受信機１ａへ送信する。したがって、図７の例においても、図３の例と同様に、受信機１ａは、測位補強情報のサービスエリア外であっても高精度な測位を実現することができる。また、この場合、受信機１ａとして、測位補強情報の処理を行う機能を備えないＲＴＫ受信機を用いることができるため、受信機１ａのコストを抑制することができる。
【0044】
次に、図７に示した受信機１ａおよび情報提供装置２０のハードウェア構成について説明する。受信機１ａ、情報提供装置２０は、それぞれ、プロセッサおよびメモリを備えるコンピュータを有する。測位信号受信部１１および測位補強情報受信部２１、通信部２５および通信部１７は、アンテナと受信回路により実現される。測位演算部１３、仮想点決定部２３およびＲＴＫ補正値生成部２２は、プロセッサが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで実現される。測位信号受信部１１および測位補強情報受信部２１、通信部２５および通信部１７の動作も当該プログラムにより制御される。プログラムは、記憶媒体によって提供されてもよいし通信媒体によって提供されてもよい。測位演算部１３、仮想点決定部２３およびＲＴＫ補正値生成部２２のうちの少なくとも一部が、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの専用回路で実現されてもよい。グリッド情報記憶部２４は、メモリにより実現される。
【0045】
本実施例のプログラムは、例えば、受信機１に、測位信号を受信するステップと、測位補強情報を受信するステップと、測位信号を用いたコード単独測位を行うステップと、コード単独測位による測位結果として得られた座標Ｐが、測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、座標Ｐがサービスエリア外である場合は、サービスエリア内に仮想点Ｐ´を設定するステップと、を実行させる。本実施例のプログラムは、例えば、さらに、受信機１に、座標Ｐがサービスエリア内である場合、座標Ｐとグリッドとの距離に基づいて１つ以上のグリッドを選択し、測位補強情報のうち選択したグリッドに対応する情報を用いて、座標Ｐ上のＲＴＫ補正値を算出し、算出したＲＴＫ補正値と測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたＲＴＫ測位とを行うステップと、座標Ｐがサービスエリア外である場合、仮想点Ｐ´とグリッドとの距離に基づいて１つ以上のグリッドを選択し、測位補強情報のうち選択したグリッドに対応する情報を用いて、仮想点Ｐ´上のＲＴＫ補正値を算出し、算出したＲＴＫ補正値と測位信号の搬送波受信による観測データとを用いたＲＴＫ測位とを行うステップと、を実行させる。
【0046】
なお、船舶が衛星回線などを用いてインターネットに接続される場合には、情報提供装置２０が陸上に設けられ、船舶やライフジャケットに装備された受信機１ａが、衛星回線を介して情報提供装置２０と通信を行ってもよい。
【0047】
以上述べたように、図７に示した例では受信機１ａのコストを抑えることができるため、受信機１ａの数が多い場合にはコスト削減効果がある。一方で、図３に示した例では、情報提供装置２０を用いずに受信機１が単独で高精度な測位を実現できるというメリットがあり無線ローカルエリアネットワークを構築する必要がない。また、図３に示した受信機１を用いる場合も、一般的なＰＰＰ－ＲＴＫ受信機に仮想点決定部１５を追加することで実現できるため、低コストで高精度な測位を実現できる。
【0048】
実施例２
次に、実施例２について説明する。実施例２の受信機１の構成は実施例１と同様である。以下実施例１と異なる部分を主に説明し、実施例１と重複する記載を省略する。図８は、実施例２の受信機１における測位演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。
次に、実施例２について説明する。実施例２の受信機１の構成は実施例１と同様である。以下実施例１と異なる部分を主に説明し、実施例１と重複する記載を省略する。図８は、実施例２の受信機１における測位演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【0049】
ステップＳ１，Ｓ２は実施例１と同様である。ステップＳ２の後、受信機１は、実施例１で述べたステップＳ４を実施する。すなわち、受信機１は、航法メッセージを用いて測位衛星の座標を求め、座標Ｐと測位衛星との幾何距離Ｌを算出する。
【0050】
次に、受信機１は、実施例１のステップＳ３の判定を実施し、仮想点が測位補強情報のサービスエリア内である場合（ステップＳ３ Ｙｅｓ）、実施例１で述べたステップＳ５，Ｓ６を実施する。
【0051】
仮想点が測位補強情報のサービスエリア外である場合（ステップＳ３ Ｎｏ）、座標Ｐを仮想点とし、座標Ｐから最短距離にあるグリッド上の補強情報（測位補強情報）から座標Ｐ上の幾何距離の補正値を求めてＬに加え、座標Ｐ上のＲＴＫ補正値を生成し（ステップＳ１１）、ステップＳ６の処理を実施する。詳細には、仮想点決定部１５が、コード単独測位の測位結果として得られた座標Ｐと、グリッド情報記憶部１４に記憶されているグリッド情報とを用いて、座標Ｐから最短距離にあるグリッドＧ（座標Ｇのグリッド）を求め、グリッドＧ上の補強情報を用いて座標ＰのＲＴＫ補正値を生成することをＲＴＫ補正値生成部１６へ指示する。ＲＴＫ補正値生成部１６は、測位補強情報における仮想点決定部１５から指示されたグリッドＧの情報を用いて座標ＰのＲＴＫ補正値を生成し、生成したＲＴＫ補正値を測位演算部１３へ出力する。測位演算部１３は、ＲＴＫ補正値生成部１６から出力されたＲＴＫ補正値と観測データとを用いてＲＴＫ測位を実施する。
【0052】
このように、本実施例では、仮想点決定部１５は、座標Ｐが、測位補強情報のサービスエリア内であるか否かを判定し、グリッドと座標Ｐとの距離が最短となるグリッドを選択する。そして、ＲＴＫ補正値生成部１６は、座標Ｐがサービスエリア内である場合、実施例１と同様の処理を行い、座標Ｐがサービスエリア外である場合、測位補強情報のうち、仮想点決定部１５によって選択されたグリッドに対応する情報を用いて、座標Ｐ上のＰＲＫ補正値を算出し、算出したＲＴＫ補正値を測位演算部１３へ入力する。
【0053】
本実施例では、グリッド上の測位補強情報を仮想点Ｐに適用して仮想点Ｐ上のＲＴＫ補正値を算出するが、これは、グリッドＧを仮想点とし、グリッドＧの座標上で測位補強情報からグリッドＧ上のＲＴＫ補正値を作って、仮想点であるグリッドＧのＲＴＫ補正値と受信機１の観測データとを用いて、長基線ＲＴＫ測位を行うことと等価になる。実施例２の処理がグリッドＧのＲＴＫ補正値と受信機１の観測データとを用いて長基線ＲＴＫ測位を行うことと等価であることを、以下で簡単に説明する。
【0054】
図９は、長基線ＲＴＫを示す図である。なお、以下では、明細書の文中ではベクトルを示す文字の上の矢印を省略して記載する。図９に示すように、測位衛星から仮想点に向かう幾何ベクトルをＶｓとし、測位衛星から受信機１に向かう幾何ベクトルをＶｕとし、仮想点から受信機１に向かう幾何ベクトルをＶｂとする。このとき、図９に示すように、以下の式（１）が成り立つ。
Ｖｂ ＝ －Ｖｓ＋Ｖｕ …（１）
Ｖｂ ＝ －Ｖｓ＋Ｖｕ …（１）
【0055】
図１０は、実施例２の長基線ＲＴＫを説明するための図である。図１０に示すように、受信機１の座標をＲとし、航法メッセージから得る測位衛星の位置とグリッドとの間の幾何ベクトルをＶ１とし、航法メッセージから得る測位衛星の位置と受信機との間の幾何ベクトルをＶ２とし、航法メッセージから得る測位衛星の位置と受信機１近傍の仮想点（仮想点Ｐ）との間の幾何ベクトルをＶ３とする。また、幾何ベクトルＶ１の終点から幾何ベクトルＶ３の終点へ向かうベクトルをＶ４とする。
【0056】
このとき、以下の式（２）が成立する。
－Ｖ１＋Ｖ３ ＝ Ｖ４ …（２）
－Ｖ１＋Ｖ３ ＝ Ｖ４ …（２）
【0057】
グリッド上でそのグリッドの補強情報から計算される衛星の誤差ベクトル（時計、バイアス、軌道）をＥｓ１とし、グリッド上でそのグリッドの補強情報から計算される電離層・対流圏の誤差ベクトルをＥｅ１とし、受信機１の位置上でグリッドの補強情報から計算される衛星の誤差ベクトル（時計、バイアス、軌道）をＥｓ２とし、受信機１の位置上でそのグリッドの補強情報から計算される電離層・対流圏の誤差ベクトルをＥｅ２とすると、仮想点上でグリッドの補強情報から計算される衛星の誤差ベクトル（時計、バイアス、軌道）をＥｓ３とし、仮想点上でそのグリッドの補強情報から計算される電離層・対流圏の誤差ベクトルをＥｅ３とすると、以下の式（３），（４）が成立する。
｜Ｅｓ１｜＝｜Ｅｓ３｜ …（３）
｜Ｅｅ１｜＝｜Ｅｅ３｜ …（４）
｜Ｅｓ１｜＝｜Ｅｓ３｜ …（３）
｜Ｅｅ１｜＝｜Ｅｅ３｜ …（４）
【0058】
｜Ｅｓ１｜は１ｍ程度、｜Ｅｅ１｜は１０ｍ程度の値となるため、｜Ｅｓ１｜＋｜Ｅｅ１｜は約１１ｍ程度の値である。また、Ｖ１とＶ４のなす角θ１とＶ３とＶ４の延長線とのなす角θ１´とは異なるが、θ１とθ１´との差が最大になるのは天頂に測位衛星が存在する場合であるが、測位衛星までの距離（約２２０００ｋｍ）と基線長（例えば２００ｋｍ）を考慮すると、θ１とθ１´との差は最大でも０．５度程度である。ベクトルＥｓ１＋Ｅｅ１とベクトルＥｓ３＋Ｅｅ３との方向差により発生する誤差εは、以下の式（５）の通り、０．４５ｍｍ程度となり、ｃｍ級精度のＲＴＫ測位を行う場合に許容される誤差５ｍｍ程度より一桁小さい。
ε＝（｜Ｅｓ１｜＋｜Ｅｅ１｜）×（１－cos（θ１－θ１´））
≒１１［ｍ］×４．１×１０－５＝０．４５［ｍｍ］ …（５）
ε＝（｜Ｅｓ１｜＋｜Ｅｅ１｜）×（１－cos（θ１－θ１´））
≒１１［ｍ］×４．１×１０－５＝０．４５［ｍｍ］ …（５）
【0059】
よって、ｃｍ級精度のＲＴＫ測位より測位精度が劣化する長基線ＲＴＫ測位の場合、下記の式（６）が成立するとみなして問題ない。
Ｅｓ１＋Ｅｅ１＝Ｅｓ３＋Ｅｅ３ …（６）
Ｅｓ１＋Ｅｅ１＝Ｅｓ３＋Ｅｅ３ …（６）
【0060】
このため、ベクトルＶ１＋Ｅｓ１＋Ｅｅ１からベクトルＶ３＋Ｅｓ３＋Ｅｅ３へ向かうベクトルをｂとすると、以下の式（７）のように記載することができる。
－（Ｖ１＋Ｅｓ１＋Ｅｅ１）＋（Ｖ３＋Ｅｓ３＋Ｅｅ３） ＝ Ｖ４＝ ｂ …（７）
－（Ｖ１＋Ｅｓ１＋Ｅｅ１）＋（Ｖ３＋Ｅｓ３＋Ｅｅ３） ＝ Ｖ４＝ ｂ …（７）
【0061】
したがって、Ｖ４＝ｂとなる。また、ベクトルＶ３＋Ｅｓ３＋Ｅｅ３とベクトルＶ２＋Ｅｓ２＋Ｅｅ２との間でｃｍ級の短基線ＲＴＫ測位ができることは自明であり、グリッドから受信機１へ向かうベクトルａは、仮想点から受信機１の位置に向かうベクトルをｃとすると、以下の式（８）で表すことができる。
ａ＝ｂ＋ｃ＝Ｖ４＋ｃ …（８）
ａ＝ｂ＋ｃ＝Ｖ４＋ｃ …（８）
【0062】
このため、受信機１の近傍の仮想点に、遠方のグリッド上の測位補強情報を用いて仮想点上のＲＴＫ補正値を作り、そのＲＴＫ補正値と受信機１の観測データとの間でＲＴＫ測位を行うことは、グリッドの座標上で測位補強情報からＲＴＫ補正値を作って、そのＲＴＫ補正値と直接、長基線ＲＴＫ測位を行うことと等価になる。したがって、本実施例における処理を行った場合も、実施例１と同様に、測位補強情報のサービスエリア外であっても高精度な測位を実現することができる。また、本実施例においても、図７に示した例と同様に情報提供装置２０と受信機１ａとで構成される測位システムを用いてもよい。
【0063】
以上述べた実施例は一例であり、上述した例に限らず、上述した構成および動作を組み合わせてもよく、上述した実施例と主旨が同様の範囲であれば、上述した構成および動作の一部の変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【0064】
１，１ａ 受信機、２ 準天頂衛星、３－１～３－ｍ 測位衛星、１０，３３，３４ 船舶、１１ 測位信号受信部、１２，２１ 測位補強情報受信部、１３ 測位演算部、１４，２４ グリッド情報記憶部、１５，２３ 仮想点決定部、１６，２２ ＲＴＫ補正値生成部、１７，２５ 通信部、２０ 情報提供装置、３１ グリッド、３２ 境界線。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】