特開 2024-63732 衛星の異常判定装置および異常判定方法

(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】P2024063732

(43)【公開日】2024-05-13

(54)【発明の名称】衛星の異常判定装置および異常判定方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/20 20100101AFI20240502BHJP

【ＦＩ】

G01S19/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023083180

(22)【出願日】2023-05-19

(31)【優先権主張番号】P 2022171208

(32)【優先日】2022-10-26

(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）】

5J062BB01

5J062BB02

5J062BB03

5J062CC07

5J062DD22

(57)【要約】

【課題】比較対象とする人工衛星が少ない状況であっても、異常信号を送信する衛星を判定することが可能な衛星の異常判定装置および異常判定方法を提供する。
【解決手段】異常衛星判定部５２は、異常信号判定部５１により異常信号と判定したＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星を基準衛星とし、基準衛星から送信されるＧＮＳＳ信号の送信時刻を基準送信時刻とし、異常信号判定部５１の判定対象外となったＧＮＳＳ衛星のＧＮＳＳ信号のうち、基準衛星のＧＮＳＳ信号と同時刻に受信したＧＮＳＳ信号を判定対象信号とし、基準送信時刻と判定対象信号の送信時刻との差を送信時刻差として算出し、送信時刻差がＧＮＳＳ衛星の種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差をもとに決定される閾値未満である場合に、判定対象信号を送信したＧＮＳＳ衛星を異常信号の送信源と判定する。
【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信号をアンテナを介して受信する受信部と、
受信信号が異常であるか否かを判定する異常信号判定部と、
前記異常信号判定部にて異常であると判定された受信信号の送信時刻に基づいて、他の衛星の異常を判定する異常衛星判定部と、を備え、
前記異常衛星判定部は、
前記異常信号判定部により異常であると判定された受信信号を送信した衛星を基準衛星とし、
前記基準衛星から送信される信号の送信時刻を基準送信時刻とし、
前記異常信号判定部の判定対象外となった衛星の受信信号のうち、前記基準衛星の受信信号と同時刻に受信した受信信号を判定対象信号とし、
前記基準送信時刻と、前記判定対象信号の送信時刻との差を送信時刻差として算出し、
前記送信時刻差が、衛星の種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差をもとに決定される閾値未満である場合に、前記判定対象信号を送信した衛星が異常であると判定する、
ことを特徴とする衛星の異常判定装置。

【請求項2】

前記異常信号判定部により異常であると判定された受信信号が正常な受信信号であると再判定された場合、前記異常衛星判定部は、前記異常信号判定部にて異常であると判定された受信信号の送信時刻に基づき異常であると判定された衛星を正常な信号を送信する衛星であると再判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の衛星の異常判定装置。

【請求項3】

前記受信部は、複数の衛星から送信される信号を複数のアンテナを介して受信し、
前記異常信号判定部は、受信信号を送信した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受信信号が異常であるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の衛星の異常判定装置。

【請求項4】

前記異常信号判定部は、前記行路差指標が所定の行路差閾値以下のときに、前記受信信号を送信した前記衛星を異常信号の送信源に分類し、
前記受信信号が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異常信号の送信源に分類された前記衛星は、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に記載の衛星の異常判定装置。

【請求項5】

前記異常信号の送信源に分類されている前記衛星の行路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に記載の衛星の異常判定装置。

【請求項6】

前記アンテナが設置されている移動体には、慣性運動を計測して前記移動体の位置を検出する慣性航法装置が搭載されており、
前記異常信号判定部は、受信信号に基づいて検出した前記移動体の位置と、前記慣性航法装置により検出した前記移動体の位置との差に基づいて受信信号が異常であるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の衛星の異常判定装置。

【請求項7】

複数の衛星から送信される信号をアンテナを介して受信し、受信信号が異常であるか否かを判定し、異常であると判定された受信信号の送信時刻に基づいて、他の衛星の異常を判定する方法であって、
異常であると判定された受信信号を送信した衛星を基準衛星とし、
前記基準衛星から送信される信号の送信時刻を基準送信時刻とし、
受信信号の異常判定の対象外となった衛星の受信信号のうち、前記基準衛星の受信信号と同時刻に受信した受信信号を判定対象信号とし、
前記基準送信時刻と、前記判定対象信号の送信時刻との差を送信時刻差として算出し、
前記送信時刻差が、衛星の種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差をもとに決定される閾値未満である場合に、前記判定対象信号を送信した衛星が異常であると判定する、
ことを特徴とする衛星の異常判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異常な受信信号の衛星送信時刻を基準として、他の衛星の異常を判定する装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

人工衛星から送信されたＧＮＳＳ信号を用いて移動体の位置を計測するＧＰＳ（Global Positioning System）などのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）では、人工衛星や地上局などの送信源から偽のＧＮＳＳ信号（以下、異常信号、偽信号ともいう）を送信し、この異常信号を受信したＧＮＳＳ受信装置に誤った位置を測位させる、という被害が発生している。このような被害を防ぐために、受信したＧＮＳＳ信号が異常信号であるか否かを判定する技術が発明されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載の異常信号判定技術は、複数の人工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、ＧＮＳＳ信号を送信した人工衛星から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、ＧＮＳＳ信号に異常信号の疑いがあるか否かを判定する。すなわち、異常信号は、同じ位置から複数の人工衛星になりすまして送信されるため、行路差が一致するＧＮＳＳ信号は異常信号の疑いがあると判定することができる（以下、この異常信号判定技術を行路差一致検出ともいう）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４８０３８６２号公報

【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、上述した行路差一致検出は、受信環境が悪く、少数の人工衛星からのＧＮＳＳ信号しか受信できない場合には比較できる行路差の数が少ないため、異常信号の判定が難しくなることがあった。また、ＧＮＳＳの一種であるＱＺＳＳ（Quasi-Zenith Satellite System）は、少数の人工衛星によって構築されているため、やはり比較できる行路差の数が少なく、行路差一致検出による異常信号の判定は難しい。さらに、ＧＮＳＳの一種であるＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）は、ＧＮＳＳ信号の周波数が人工衛星ごとに異なり、ＧＮＳＳ受信装置における位相遅延の推定が難しいため、やはり行路差一致検出による偽信号の判定は難しい。また、行路差一致検出は、複数のＧＮＳＳ受信器を用いてＧＮＳＳ信号を受信するが、複数のＧＮＳＳ受信器のうち、一つの受信器にしか受信割り当てされていないＧＮＳＳがある場合、そのＧＮＳＳ受信機は他のＧＮＳＳ受信機との間に基線が得られないため、行路差一致検出を行なうことはできない。

【0006】

そこで本発明は、比較対象とする人工衛星が少ない状況であっても、異常信号を送信する衛星を判定することが可能な衛星の異常判定装置および異常判定方法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】

【0007】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の衛星から送信される信号をアンテナを介して受信する受信部と、受信信号が異常であるか否かを判定する異常信号判定部と、前記異常信号判定部にて異常であると判定された受信信号の送信時刻に基づいて、他の衛星の異常を判定する異常衛星判定部と、を備え、前記異常衛星判定部は、前記異常信号判定部により異常であると判定された受信信号を送信した衛星を基準衛星とし、前記基準衛星から送信される信号の送信時刻を基準送信時刻とし、前記異常信号判定部の判定対象外となった衛星の受信信号のうち、前記基準衛星の受信信号と同時刻に受信した受信信号を判定対象信号とし、前記基準送信時刻と、前記判定対象信号の送信時刻との差を送信時刻差として算出し、前記送信時刻差が、衛星の種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差をもとに決定される閾値未満である場合に、前記判定対象信号を送信した衛星が異常であると判定する、ことを特徴とする衛星の異常判定装置である。

【0008】

請求項１に記載の発明は、複数の異常信号は、同一の送信源から送信されているとともに、その送信源では、正常な信号を送信する衛星とは異なる基準時刻を用いて異常信号を送信している点、同一の送信源から送信される複数の異常信号は、衛星の種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差程度に送信時刻が近い点などの知見に基づき、異常信号判定部にて異常であると判定した異常信号の衛星送信時刻に基づいて、他の異常な衛星を判定する。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の衛星の異常判定装置において、前記異常信号判定部により異常であると判定された受信信号が正常な受信信号であると再判定された場合、前記異常衛星判定部は、前記異常信号判定部にて異常であると判定された受信信号の送信時刻に基づき異常であると判定された衛星を正常な信号を送信する衛星であると再判定する、ことを特徴とする。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の衛星の異常判定装置において、前記受信部は、複数の衛星から送信される信号を複数のアンテナを介して受信し、前記異常信号判定部は、受信信号を送信した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受信信号が異常であるか否かを判定する、ことを特徴とする。

【0011】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の衛星の異常判定装置において、前記異常信号判定部は、前記行路差指標が所定の行路差閾値以下のときに、前記受信信号を送信した前記衛星を異常信号の送信源に分類し、前記受信信号が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異常信号の送信源に分類された前記衛星は、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。

【0012】

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の衛星の異常判定装置において、前記異常信号の送信源に分類されている前記衛星の行路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。

【0013】

請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の衛星の異常判定装置において、前記アンテナが設置されている移動体には、慣性運動を計測して前記移動体の位置を検出する慣性航法装置が搭載されており、前記異常信号判定部は、受信信号に基づいて検出した前記移動体の位置と、前記慣性航法装置により検出した前記移動体の位置との差に基づいて受信信号が異常であるか否かを判定する、ことを特徴とする。

【0014】

請求項７に記載の発明は、複数の衛星から送信される信号をアンテナを介して受信し、受信信号が異常であるか否かを判定し、異常であると判定された受信信号の送信時刻に基づいて、他の衛星の異常を判定する方法であって、異常であると判定された受信信号を送信した衛星を基準衛星とし、前記基準衛星から送信される信号の送信時刻を基準送信時刻とし、受信信号の異常判定の対象外となった衛星の受信信号のうち、前記基準衛星の受信信号と同時刻に受信した受信信号を判定対象信号とし、前記基準送信時刻と、前記判定対象信号の送信時刻との差を送信時刻差として算出し、前記送信時刻差が、衛星の種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差をもとに決定される閾値未満である場合に、前記判定対象信号を送信した衛星が異常であると判定する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

請求項１および請求項７に記載の発明によれば、異常信号判定部にて異常であると判定された受信信号を送信した衛星を基準衛星とし、この基準衛星に基づいて他の衛星の異常を判定するようにしたので、ＧＮＳＳの種類や構成、受信環境の影響、受信機の構成などによって比較可能な衛星の数が少ないような状況であっても、少なくとも１つの異常な受信信号を検出すれば、その異常な受信信号を基準にして他の衛星の異常を検出することができるので、異常な衛星の検出確度が格段に向上する。また、異常衛星判定部は、送信時刻差という非常に簡単な指標に基づいて他の衛星の異常を検出するので、衛星の異常判定にかかる処理負荷を大幅に低減することが可能である。

【0016】

また、請求項２に記載の発明によれば、異常信号判定部により異常であると判定された受信信号が正常な受信信号であると再判定された場合に、異常衛星判定部は、異常信号判定部にて異常であると判定された受信信号の送信時刻に基づき異常であると判定された衛星を正常な信号を送信する衛星であると再判定するようにしたので、衛星の異常の再判定を簡略化することができ、処理負荷を大幅に低減することが可能である。

【0017】

さらに、請求項３に記載の発明によれば、異常信号判定部は、信号を送信した衛星から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受信信号が異常であるか否かを判定するので、本発明の衛星の異常判定装置をＧＮＳＳコンパスなどに適用する場合、比較的簡単に適用することが可能であり、適用コストを低減することが可能である。

【0018】

また、請求項４及び５に記載の発明によれば、異常信号判定部による行路差一致検出において、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。

【0019】

また、請求項６に記載の発明によれば、異常信号判定部は、受信信号に基づいて検出した移動体の位置と、慣性航法装置により検出した移動体の位置との差に基づいて受信信号が異常であるか否かを判定するので、ＧＮＳＳの種類や構成、受信環境の影響、受信機の構成などによって比較可能な衛星の数が少ないような状況であっても、異常信号を判定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施の形態１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。

【図4】図１の異常衛星判定部における送信時刻差判定の概要を示す図である。

【図5】実施の形態２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6】図１の異常信号判定部において第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】

【0021】

（実施の形態１）
（ＧＮＳＳコンパスの全体構成）
図１は、この発明に係る衛星の異常判定装置を含む、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。

【0022】

実施の形態に係るＧＮＳＳコンパス１は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）で用いられる複数の人工衛星（以下、衛星、ＧＮＳＳ衛星ともいう）の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、偽のＧＮＳＳ信号を送信する送信源を判定する機能と、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、衛星の異常判定部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。なお、以下では、偽装されたＧＮＳＳ信号を異常信号または偽信号といい、正常なＧＮＳＳ信号を実波信号ともいう。

【0023】

ＧＮＳＳとしてはＧＰＳ（Global Positioning System）、ＱＺＳＳ（Quasi-Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）、Ｇａｌｉｌｅｏ、およびＢＤＳ（Beidou navigation satellite System）などが挙げられる。

【0024】

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。

【0025】

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信号が異常信号であるか否かの判定、異常信号の衛星送信時刻を基準とした他衛星の異常判定、および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）を有する機序として構成される。

【0026】

制御ユニット２は、また、中央処理装置（ＣＰＵ）が異常信号の判定、異常信号の衛星送信時刻を基準とした他衛星の異常判定、および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）、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）、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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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）。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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内に衛星の異常判定部５および測位部６が構成される。

【0034】

衛星の異常判定部５は、ＧＮＳＳ受信部４から出力されるＧＮＳＳ信号が異常偽のＧＮＳＳ信号、すなわち異常信号であるか否かを判定し、異常信号の衛星送信時刻を基準として他衛星の異常判定を行なうための機序である。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

測位部６は、衛星の異常判定部５から出力される判定情報に基づいて、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）。

【0038】

（衛星の異常判定部の処理内容）
実施の形態に係る衛星の異常判定方法は、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信号を送信したＧＮＳＳ衛星から複数のＧＮＳＳアンテナ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ各々までの行路の差を表す行路差指標に基づいてＧＮＳＳ信号に異常信号の疑いがあるか否かを判定する。異常信号の疑いがあると判定されたＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉは、異常信号の送信源であると判定される。次いで、異常信号の送信源と判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉを基準衛星とし、基準衛星から送信されるＧＮＳＳ信号の送信時刻を基準送信時刻とし、行路差指標が得られないために異常信号の判定対象外となったＧＮＳＳ衛星のＧＮＳＳ信号のうち、基準衛星のＧＮＳＳ信号と同時刻に受信したＧＮＳＳ信号を判定対象信号とし、基準送信時刻と判定対象信号の送信時刻との差を送信時刻差として算出し、送信時刻差が、ＧＮＳＳ衛星の種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差をもとに決定される閾値未満である場合に、判定対象信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉは異常信号の送信源であると判定する、ようにしている。

【0039】

また、上記の衛星の異常判定方法を実施する機器としての衛星の異常判定装置を含む、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、衛星の異常判定部５と、を備える。衛星の異常判定部５は、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行路差指標に基づいてＧＮＳＳ信号に異常信号の疑いがあるか否かを判定し、ＧＮＳＳ信号が異常信号であると判定された場合にその異常信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉを異常信号の送信源であると判定する異常信号判定部５１を備える。また、衛星の異常判定部５は、異常信号判定部５１にて判定された異常信号の送信源を基準衛星とし、基準衛星から送信されるＧＮＳＳ信号の送信時刻を基準送信時刻とし、異常信号判定部５１で行路差指標が得られないために判定対象外となったＧＮＳＳ信号のうち、基準衛星のＧＮＳＳ信号と同時刻に受信したＧＮＳＳ信号を判定対象信号とし、基準送信時刻と判定対象信号の送信時刻との差を送信時刻差として算出し、送信時刻差がＧＮＳＳ衛星の種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差をもとに決定される閾値未満である場合に、判定対象信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉは異常信号の送信源であると判定する、異常衛星判定部５２を備える。

【0040】

衛星の異常判定部５は、ＧＮＳＳ受信部４（なお、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、このＧＮＳＳ信号に基づいてＧＮＳＳにおける受信信号であるＧＮＳＳ信号に異常信号の疑いがあるか否かを判定するための演算処理（「異常信号判定演算処理」と呼ぶ）を実行する。異常信号判定演算処理は、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、所定の周期で実行されるようにしてもよく、或いは、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。

【0041】

（異常信号判定部の処理内容）
衛星の異常判定部５を構成する異常信号判定部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。異常信号判定部５１によって行われる処理を「行路差一致検出」ともいう。

【0042】

異常信号判定部５１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。

【0043】

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。

【0044】

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

【0045】

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）

【0046】

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。

【0047】

異常信号判定部５１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。

【0048】

次に、異常信号判定部５１は、先に計算されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉごと、かつ、２個のＧＮＳＳアンテナ３の組み合わせごとの行路の差Ｃ_ｉＸＹが一致するか否かを判定する。

【0049】

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）。

【0050】

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）。

【0051】

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源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。

【0052】

そこで、異常信号判定部５１は、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉについての行路の差（絶対値）Ｃ_ｉＸＹどうしの差が一致するとき、あるいは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から送信されるＧＮＳＳ信号は異常信号の疑いがあると判定する。

【0053】

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から送信されるＧＮＳＳ信号は異常信号の疑いがあると判定する。

【0054】

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。

【0055】

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は異常信号の送信源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は異常信号の送信源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。

【0056】

異常信号判定部５１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を異常信号の送信源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を異常信号の送信源に分類するようにしてもよい。

【0057】

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）。

【0058】

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_２ＡＢは同じにはならない。

【0059】

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、異常信号判定部５１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から送信されるＧＮＳＳ信号には異常信号の疑いがあると判定する。

【0060】

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から送信されるＧＮＳＳ信号には異常信号の疑いがあると判定する。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

そして、異常信号判定部５１は、異常信号の疑いがあると判定したＧＮＳＳ信号を送信しているＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉに関する情報、すなわち、異常信号の送信源に関する情報を第１の判定情報として、異常衛星判定部５２および測位部６へと出力する。

【0064】

（異常衛星判定部の処理内容）
異常信号判定部５１にて用いる行路差一致検出は、受信環境が悪く、少数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉからのＧＮＳＳ信号しか受信できない場合には比較できる行路差の数が少ないため、異常信号の判定が難しくなる。また、ＱＺＳＳは、少数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉによって構築されているため、やはり比較できる行路差の数が少なく、行路差一致検出による異常信号の判定は難しい。さらに、ＧＬＯＮＡＳＳは、ＧＮＳＳ信号の周波数がＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉごとに異なり、ＧＮＳＳ受信装置における位相遅延の推定が難しいため、やはり行路差一致検出による異常信号の判定は難しい。さらに、行路差一致検出は、複数のＧＮＳＳ受信器を用いてＧＮＳＳ信号を受信するが、複数のＧＮＳＳ受信器のうち、一つの受信器にしか受信割り当てされていないＧＮＳＳがある場合、そのＧＮＳＳ受信機は他のＧＮＳＳ受信機との間に基線が得られないため、行路差一致検出を行なうことはできない。そのため、異常衛星判定部５２は、異常信号判定部５１にて判定された異常信号の送信時刻を基準として他の衛星の異常を判定する。

【0065】

正常なＧＮＳＳ信号を送信するＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉは地球の周りを楕円軌道で周回しており、周回位置によってＧＮＳＳ受信装置との距離が変化するため、複数のＧＮＳＳ信号を同時刻に受信した場合、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉの周回位置によってその送信時刻は異なったものとなる。例えば、ＧＮＳＳ受信装置の天頂方向に位置するＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉから送信されたＧＮＳＳ信号と、ＧＮＳＳ受信装置の水平方向に位置するＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉから送信されたＧＮＳＳ信号とをＧＮＳＳ受信装置で同時刻に受信した場合、これらの２つのＧＮＳＳ信号の送信時刻には所定の時刻差が生じる。この時刻差は、例えばＧＰＳのＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉ同士では最大で２５ｍｓとなり、ＧＰＳのＧＮＳＳ衛星とＱＺＳＳのＧＮＳＳ衛星とでは最大で９６ｍｓとなる。

【0066】

これに対し、複数の異常信号は、同一の送信源から送信されているとともに、その送信源では、正常なＧＮＳＳ信号を送信するＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉとは異なる基準時刻を用いて異常信号を送信している。具体的には、正常なＧＮＳＳ信号を送信するＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉは、原子時計に基づいて送信時刻を規定しているのに対し、異常信号の送信源では、原子時計以外の基準時刻を用いている。そのため、正常なＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉから受信した正常なＧＮＳＳ信号と、前記の異常信号の送信源から受信した異常信号とを同時刻に受信すると、両者の送信時刻には差が生じる。また、同一の異常信号の送信源から送信される複数の異常信号は、衛星の種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差程度に送信時刻が近いことも分かっている。

【0067】

本発明の発明者は、これらの知見に基づき、異常衛星判定部５２は次の（１）～（５）の手順によって衛星の異常、すなわち異常信号の送信源を判定する。異常衛星判定部５２によって行われる処理を「送信時刻差判定」ともいう。
（１）異常信号判定部５１によって異常信号の送信源と判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉを基準衛星とする。
（２）基準衛星Ｓ_ｉから送信されるＧＮＳＳ信号の送信時刻を基準送信時刻とする。
（３）異常信号判定部５１にて上記の理由により判定対象外となったＧＮＳＳ信号のうち、基準衛星Ｓ_ｉのＧＮＳＳ信号と同時刻に受信したＧＮＳＳ信号を判定対象信号とする。
（４）基準送信時刻と判定対象信号の送信時刻との差を送信時刻差として算出する。
（５）算出した送信時刻差が、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉの種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差をもとに決定される閾値未満である場合に、判定対象信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉは異常信号の送信源であると判定する。

【0068】

なお、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉの種別ごとの周回軌道から算出した電波到来時間の差をもとに決定される閾値とは、上述したＧＮＳＳ衛星の周回位置におけるＧＮＳＳ信号の送信時刻の時刻差である。この閾値は、例えば、制御ユニット２が備える記憶装置などに予め記憶されている。

【0069】

図４は、ＧＰＳのＧＮＳＳ衛星Ｓ_１、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_２、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_３、およびＧＮＳＳ衛星Ｓ_４について、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_１のＧＮＳＳ信号ＧＳ_１と、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_３のＧＮＳＳ信号ＧＳ_３とが、異常信号判定部５１によって行路差が一致している（すなわち、異常信号の送信源である）と判定された状態を示している。なお、図４では、右側の濃く着色された領域を異常信号の送信源が存在する領域とし、左側の薄く着色された領域を正常なＧＮＳＳ衛星が存在する領域として描いている。

【0070】

この場合、異常衛星判定部５２は、（１）異常信号判定部５１によって異常信号の送信源であると判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_１を基準衛星とし、（２）基準衛星Ｓ_１から送信されるＧＮＳＳ信号ＧＳ_１の送信時刻を基準送信時刻とする。

【0071】

また、異常衛星判定部５２は、（３）異常信号判定部５１による行路差一致検出が未判定（対象外）で、かつ、基準衛星Ｓ_１のＧＮＳＳ信号ＧＳ_１と同時刻に受信したＧＮＳＳ信号ＧＳ_２およびＧＮＳＳ信号ＧＳ_４を判定対象信号とする。この送信時刻について、基準送信時刻との差を送信時刻差ｄｔ_２および送信時刻差ｄｔ_４として算出する。

【0072】

また、異常衛星判定部５２は、（４）基準送信時刻と、ＧＮＳＳ信号ＧＳ_２およびＧＮＳＳ信号ＧＳ_４の送信時刻との差を送信時刻差ｄｔ_２および送信時刻差ｄｔ_４として算出する。そして、（５）異常衛星判定部５２は、ＧＮＳＳ信号ＧＳ_２の送信時刻差ｄｔ_２がＧＰＳの閾値（２５ｍｓ）未満であるため、ＧＮＳＳ信号ＧＳ_２は異常信号の疑いがあると判定し、ＧＮＳＳ信号ＧＳ_２を送信したＧＮＳＳ衛星Ｇ_２は異常信号の送信源であると判定する。また、異常衛星判定部５２は、ＧＮＳＳ信号ＧＳ_４の送信時刻差ｄｔ_４がＧＰＳの閾値（２５ｍｓ）以上であるため、ＧＮＳＳ信号ＧＳ_４は正常な実波信号であると判定し、ＧＮＳＳ信号ＧＳ_４を送信したＧＮＳＳ衛星Ｇ_４は正常なＧＮＳＳ衛星であると判定する。

【0073】

そして、異常衛星判定部５２は、異常信号の疑いがあると判定したＧＮＳＳ信号を送信しているＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉに関する情報、すなわち、異常信号の送信源に関する情報を第２の判定情報として測位部６へと出力する。

【0074】

上記の各判定処理において異常信号の送信源と判定された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。

【0075】

異常信号の送信源と判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉは（言い換えると、正常でないと判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉ）は、所定の時間だけ異常信号の送信源だという判定結果を維持する（そして、異常信号の送信源だという判定結果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。

【0076】

判定結果の維持時間は、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。判定結果の維持時間は、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ごとの行路差一致検出および送信時刻差判定の処理は、異常信号の判定処理を実行するたびに毎回行われる。

【0077】

また、複数のＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉが異常信号判定部５１によって異常信号の送信源と判定されている状態で、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が異常信号の送信源であるとの判定が解除されるようにしてもよい。

【0078】

また、その際には、異常信号の送信源であるとの判定から解除されるＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉとの送信時刻差に基づいて、異常衛星判定部５２にて異常信号の送信源であると判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉについても、異常信号の送信源であるとの判定から解除されるようにしてもよい。例えば、図４に示すＧＮＳＳ衛星Ｓ_１から送信されるＧＮＳＳ信号が異常信号であると異常信号判定部５１により判定され、このＧＮＳＳ衛星Ｓ_１の異常信号との送信時刻差に基づいてＧＮＳＳ衛星Ｓ_２およびＧＮＳＳ衛星Ｓ_３が異常信号の送信源であると異常衛星判定部５２により判定されていたとする。このような状況において、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_１のＧＮＳＳ信号が正常な受信信号であると異常信号判定部５１により再判定された場合には、ＧＮＳＳ衛星Ｓ_２およびＧＮＳＳ衛星Ｓ_３が異常信号の送信源であるとの判定から解除されるようにする。これにより、ＧＮＳＳ衛星の異常の再判定を簡略化することができる。

【0079】

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、異常信号の送信源が判定されたことが、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）に対して異常信号の送信源が判定されたことが通知されるようにしてもよい。

【0080】

異常信号の送信源であると判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉの数が多く、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、前記の異常信号の送信源であると判定されたＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉが、異常信号の送信源であるとの判定から解除されて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、異常信号の送信源であると判定された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。

【0081】

以上で説明したように、本実施の形態１に係るＧＮＳＳコンパス１によれば、異常信号判定部５１にて異常であると判定されたＧＮＳＳ信号を送信した衛星を基準衛星とし、異常衛星判定部５２は、この基準衛星に基づいて他の衛星の異常を判定するようにしたので、ＧＮＳＳの種類や構成、受信環境の影響、受信機の構成などによって比較可能なＧＮＳＳ衛星の数が少ないような状況であっても、少なくとも１つ異常な受信信号を検出すれば、その異常な受信信号を基準にして他の衛星の異常を検出することができるので、異常な衛星の検出確度が格段に向上する。また、異常衛星判定部５２は、送信時刻差という非常に簡単な指標に基づいて他の衛星の異常を検出するので、衛星の異常判定にかかる処理負荷を大幅に低減することが可能である。

【0082】

また、本実施の形態１に係るＧＮＳＳコンパス１によれば、異常信号判定部５１により異常であると判定されたＧＮＳＳ信号が正常なＧＮＳＳ信号であると再判定された場合に、異常衛星判定部５２は、異常信号判定部５１にて異常であると判定されたＧＮＳＳ信号の送信時刻に基づき異常であると判定された送信源を正常なＧＮＳＳ信号を送信するＧＮＳＳ衛星であると再判定するようにしたので、衛星の異常の再判定を簡略化することができ、処理負荷を大幅に低減することが可能である。

【0083】

さらに、本実施の形態１に係るＧＮＳＳコンパス１によれば、異常信号判定部５１は、ＧＮＳＳ信号を送信したＧＮＳＳ衛星Ｓ_ｉから複数のアンテナ３各々までの行路の差を表す行路差指標に基づいてＧＮＳＳ信号が異常信号であるか否かを判定するので、本発明の衛星の異常判定装置を本実施の形態に係るＧＮＳＳコンパス１に比較的簡単に適用することが可能であり、適用コストを低減することが可能である。

【0084】

（実施の形態２）
上記の実施の形態１では、異常信号判定部５１における異常信号の判定手法として行路差一致検出を用いるようにしたが、その他の手法を用いてもよい。図５は、実施の形態２に係るＧＮＳＳコンパス１Ａを示しており、実施の形態１に係るＧＮＳＳコンパス１と同一の構成については、同一の符号を用いて詳しい説明を省略する。

【0085】

本実施の形態に係るＧＮＳＳコンパス１Ａは、ＧＮＳＳコンパス１Ａが搭載された移動体に慣性運動を計測して移動体の位置を検出する慣性航法装置（図示せず）が搭載されている。ＧＮＳＳコンパス１Ａの異常信号判定部５１Ａは、ＧＮＳＳ信号に基づいて検出した移動体の位置と、慣性航法装置により検出した移動体の位置との差に基づいてＧＮＳＳ信号に異常信号の疑いがあるか否かを判定する。

【0086】

本実施の形態２に係るＧＮＳＳコンパス１Ａによれば、ＧＮＳＳの種類や構成、受信環境の影響、受信機の構成などによって比較可能なＧＮＳＳ衛星の数が少ないような状況であっても、異常信号を判定することが可能である。

【0087】

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。

【0088】

例えば、上記の実施の形態１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）であるとして異常信号の送信源に分類された衛星（以下、「行路差異常に分類された衛星」とも言う。）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。

【0089】

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。

【0090】

図６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。異常信号判定部５１は、具体的には、当該の処理時点における、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。

【0091】

異常信号判定部５１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）。

【0092】

異常信号判定部５１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）。

【0093】

異常信号判定部５１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）。

【0094】

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）。

【0095】

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）。

【0096】

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。

【0097】

このように、異常信号判定部５１による行路差一致検出において、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。

【0098】

また、上記の実施の形態１の異常信号判定部５１では、異常信号の判定手法として行路差一致検出を用い、実施の形態２の異常信号判定部５１Ａでは、異常信号の判定手法として慣性航法装置との位置情報の比較を用いたが、これら以外の手法を用いてもよい。

【0099】

１、１Ａ 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 衛星の異常判定部（衛星の異常判定装置）
５１、５１Ａ 異常信号判定部
５２ 異常衛星判定部
６ 測位部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】