特許 7111298 衛星選択装置、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-25

(45)【発行日】2022-08-02

(54)【発明の名称】衛星選択装置、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/28 20100101AFI20220726BHJP

   G01S 19/22 20100101ALN20220726BHJP

【ＦＩ】

G01S19/28

G01S19/22

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019004691

(22)【出願日】2019-01-15

(65)【公開番号】P2020112494

(43)【公開日】2020-07-27

【審査請求日】2021-09-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】下岡 和也

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 徳祥

(72)【発明者】

【氏名】宮島 朗

【審査官】渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１５３０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５１７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１３９２７１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ １９／００ － １９／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体に設置された複数の衛星アンテナの設置箇所とは異なる前記移動体における測位対象箇所の地球上の位置を計算する測位装置で使用する衛星を選択する衛星選択装置であって、
複数の衛星の各々から送信された前記複数の衛星の各々の位置に関する情報、及び前記複数の衛星の各々と前記移動体との間の距離に関する情報を含む衛星情報を取得する衛星情報取得部と、
前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報に基づいて、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所で観測された、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の距離を示す観測疑似距離情報を導出する観測疑似距離導出部と、
前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所と前記測位対象箇所との予め定めた位置関係と、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報とに基づいて、前記複数の衛星の各々と、算出される前記測位対象箇所からの各位置による前記複数の衛星アンテナの各々との間の距離を示す推定疑似距離情報を推定する推定疑似距離算出部と、
前記複数の衛星の各々について、前記複数の衛星アンテナの衛星アンテナ毎に、前記観測疑似距離導出部で導出された前記観測疑似距離情報と、前記推定疑似距離算出部で推定された前記推定疑似距離情報との残差を導出する残差導出部と、
前記複数の衛星アンテナの各々の受信機の時刻誤差の各々の信頼度を判定する信頼度判定部と、
前記信頼度判定部により前記信頼度が高いと判定された場合のみ、前記残差導出部で導出された前記複数の衛星アンテナの各々の前記残差の差分に基づいて、前記使用する衛星から除外する衛星を選択する衛星選択部と、
を含む衛星選択装置。

【請求項2】

前記衛星選択部は、予め定めた閾値以上の前記残差の差分に対応する衛星を、前記使用する衛星から除外する
請求項１に記載の衛星選択装置。

【請求項3】

前記信頼度判定部は、予め定めた所定数の異なる複数の衛星について、前記残差導出部で導出された残差のうち何れか１つの衛星アンテナの残差が、他の衛星アンテナの残差に対して閾値以内の場合に前記受信機の時刻誤差の信頼度が高いと判定する
請求項１又は請求項２に記載の衛星選択装置。

【請求項4】

移動体に設置された複数の衛星アンテナの設置箇所とは異なる前記移動体における測位対象箇所の地球上の速度を計算する速度測定装置で使用する衛星を選択する衛星選択装置であって、
複数の衛星の各々から送信された前記複数の衛星の各々の位置に関する情報、及び前記複数の衛星の各々と前記移動体との間の相対速度に関する情報を含む衛星情報を取得する衛星情報取得部と、
前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報に基づいて、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所で観測された、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の相対速度を示す観測ドップラー周波数情報を導出する観測ドップラー周波数導出部と、
前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所と前記測位対象箇所との速度関係と、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報とに基づいて、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の相対速度を示す推定ドップラー周波数情報を推定する推定ドップラー周波数算出部と、
前記複数の衛星の各々について、前記複数の衛星アンテナの衛星アンテナ毎に、前記観測ドップラー周波数導出部で導出された前記観測ドップラー周波数情報と、前記推定ドップラー周波数算出部で推定された前記推定ドップラー周波数情報との残差を導出する残差導出部と、
前記複数の衛星アンテナの各々の受信機の時刻誤差の変化量の各々の信頼度を判定する信頼度判定部と、
前記信頼度判定部により前記信頼度が高いと判定された場合のみ、前記複数の衛星の各々における前記残差導出部で導出された前記複数の衛星アンテナの各々の前記残差の差分に基づいて、複数の衛星から使用する衛星を選択する衛星選択部と、
を含む衛星選択装置。

【請求項5】

前記衛星選択部は、予め定めた閾値以上の前記残差の差分に対応する衛星を、前記使用する衛星から除外する
請求項４に記載の衛星選択装置。

【請求項6】

前記信頼度判定部は、予め定めた所定数の異なる衛星について、前記残差導出部で導出された残差のうち、前記複数の衛星アンテナのうち何れか１つの衛星アンテナの残差が、他の衛星アンテナの残差に対して閾値以内の場合に、前記受信機の時刻誤差の変化量の信頼度が高いと判定する
請求項４又は請求項５に記載の衛星選択装置。

【請求項7】

移動体に設置された複数の衛星アンテナの設置箇所とは異なる前記移動体における測位対象箇所の地球上の位置を計算する測位装置で使用する衛星を選択するためのプログラムであって、
コンピュータを、
複数の衛星の各々から送信された前記複数の衛星の各々の位置に関する情報、及び前記複数の衛星の各々と前記移動体との間の距離に関する情報を含む衛星情報を取得する衛星情報取得部、
前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報に基づいて、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所で観測された、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の距離を示す観測疑似距離情報を導出する観測疑似距離導出部、
前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所と前記測位対象箇所との予め定めた位置関係と、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報とに基づいて、前記複数の衛星の各々と、算出される前記測位対象箇所からの各位置による前記複数の衛星アンテナの各々との間の距離を示す推定疑似距離情報を推定する推定疑似距離算出部、
前記複数の衛星の各々について、前記複数の衛星アンテナの衛星アンテナ毎に、前記観測疑似距離導出部で導出された前記観測疑似距離情報と、前記推定疑似距離算出部で推定された前記推定疑似距離情報との残差を導出する残差導出部、
前記複数の衛星アンテナの各々の受信機の時刻誤差の各々の信頼度を判定する信頼度判定部、および、
前記信頼度判定部により前記信頼度が高いと判定された場合のみ、前記残差導出部で導出された前記複数の衛星アンテナの各々の前記残差の差分に基づいて、前記使用する衛星から除外する衛星を選択する衛星選択部、
として機能させるためのプログラム。

【請求項8】

移動体に設置された複数の衛星アンテナの設置箇所とは異なる前記移動体における測位対象箇所の地球上の速度を計算する速度測定装置で使用する衛星を選択するためのプログラムであって、
コンピュータを、
複数の衛星の各々から送信された前記複数の衛星の各々の位置に関する情報、及び前記複数の衛星の各々と前記移動体との間の相対速度に関する情報を含む衛星情報を取得する衛星情報取得部、
前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報に基づいて、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所で観測された、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の相対速度を示す観測ドップラー周波数情報を導出する観測ドップラー周波数導出部、
前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所と前記測位対象箇所との速度関係と、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報とに基づいて、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の相対速度を示す推定ドップラー周波数情報を推定する推定ドップラー周波数算出部、
前記複数の衛星の各々について、前記複数の衛星アンテナの衛星アンテナ毎に、前記観測ドップラー周波数導出部で導出された前記観測ドップラー周波数情報と、前記推定ドップラー周波数算出部で推定された前記推定ドップラー周波数情報との残差を導出する残差導出部、
前記複数の衛星アンテナの各々の受信機の時刻誤差の変化量の各々の信頼度を判定する信頼度判定部、および、
前記信頼度判定部により前記信頼度が高いと判定された場合のみ、
前記複数の衛星の各々における前記残差導出部で導出された前記複数の衛星アンテナの各々の前記残差の差分に基づいて、複数の衛星から使用する衛星を選択する衛星選択部、
として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、衛星選択装置、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、複数の衛星からの信号を受信して自己の位置を算出する際に、複数の衛星からの信号のうち、一部の衛星の信号を使用せずに自己の位置を計算する位置検出装置が知られている（特許文献１）。この位置検出装置では、衛星からの信号を受信する受信機と、衛星との相対速度により生じるドップラー周波数について、受信機の静止中に測定した測定値と予測値との差が閾値以上となる衛星からの信号を使用せずに自己の位置を計算している。

【0003】

また、衛星から受信器までの距離を算出して、一部の衛星について算出された距離を使用せずに当該受信機の位置を算出する航法衛星受信機が知られている（特許文献２）。この航法衛星受信機では、衛星から受信器まで予測した距離を近似距離とし、衛星から信号を送信した送信時刻と当該信号を受信した受信機での時刻との時間差に基づき衛星から受信器まで算出した距離を疑似距離として求める。これら疑似距離と近似距離との差（以下、疑似距離残差という。）が閾値を越える衛星に対する近似距離及び疑似距離を使用せずに、当該受信機の位置が算出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－１１８９０３号公報

【文献】特開２００３－５７３２７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、複数の衛星からの信号を受信して自己の位置を算出する場合には、建物等から反射した信号と衛星からの直接信号とが混在するマルチパスの影響を受ける。上記特許文献１では、ドップラー周波数の測定値と予測値との差が閾値以上となった場合には、マルチパスの影響を受けていると判断し、当該衛星からの信号を使用せずに自己の位置を計算する。このとき、移動体の速度に応じて、閾値を設定する手法が提案されている。しかし、移動体の速度とマルチパス環境かどうかは無関係であるため、当該手法では、マルチパスの影響によるドップラー周波数の予測誤差を考慮した適切な閾値を設定することは困難である。例えば、閾値を大きくし過ぎると、マルチパス誤差の大きな衛星を除外できず、閾値が小さ過ぎると、マルチパスの影響を受けていない衛星を除外してしまう可能性がある。

【0006】

また、上記特許文献２では、マルチパスの影響を考慮して受信機の位置を算出することが記載されている。しかし、求めた疑似距離残差に大きな誤差が有る場合、マルチパスの影響を受けた誤差であるか否かの判断が困難であるため、適切な閾値の設定が困難である。

【0007】

ここで、疑似距離には、受信機位置の推定誤差及び受信機時刻ずれの推定誤差により生じる距離誤差が含まれる。受信機時刻ずれの推定誤差を抑制するには、疑似距離残差をそのまま用いるのではなく、最も仰角が高い衛星の疑似距離残差を基準値とし、疑似距離残差の基準値と各衛星の疑似距離残差との差（疑似距離残差の差）に基づき、マルチパスの影響を受けた疑似距離の誤差の大きな衛星を判別することが考えられる。受信機時刻ズレの誤差は各衛星に共通であるため、受信機時刻ずれの誤差の影響を除外することができる。

【0008】

一方、受信機位置の推定誤差は、各衛星との疑似距離残差の算出精度に与える影響が共通ではない。例えば、最も仰角が高い衛星に近づく方向に位置誤差が生じた場合、最も仰角が高い衛星との疑似距離残差は小さくなるのに対して、その他の衛星との疑似距離残差は大きくなる可能性がある。このため、位置推定の精度の影響を小さくすることは困難である。

【0009】

本発明は、上記事実を考慮してなされたもので、移動体の地球上の位置及び速度の少なくとも一方を求める場合に精度よく計算可能な衛星を選択することができる衛星選択装置及びプログラム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】

【0010】

上記目的を達成するために、本開示の第１態様は、移動体に設置された複数の衛星アンテナの設置箇所とは異なる前記移動体における測位対象箇所の地球上の位置を計算する測位装置で使用する衛星を選択する衛星選択装置であって、複数の衛星の各々から送信された前記複数の衛星の各々の位置に関する情報、及び前記複数の衛星の各々と前記移動体との間の距離に関する情報を含む衛星情報を取得する衛星情報取得部と、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報に基づいて、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所で観測された、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の距離を示す観測疑似距離情報を導出する観測疑似距離導出部と、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所と前記測位対象箇所との予め定めた位置関係と、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報とに基づいて、前記複数の衛星の各々と、算出される前記測位対象箇所からの各位置による前記複数の衛星アンテナの各々との間の距離を示す推定疑似距離情報を推定する推定疑似距離算出部と、前記複数の衛星の各々について、前記複数の衛星アンテナの衛星アンテナ毎に、前記観測疑似距離導出部で導出された前記観測疑似距離情報と、前記推定疑似距離算出部で推定された前記推定疑似距離情報との残差を導出する残差導出部と、前記残差導出部で導出された前記複数の衛星アンテナの各々の前記残差の差分に基づいて、前記使用する衛星から除外する衛星を選択する衛星選択部と、を含む衛星選択装置である。

【0011】

本開示の第２態様は、第１態様の衛星選択装置において、前記衛星選択部は、予め定めた閾値以上の前記残差の差分に対応する衛星を、前記使用する衛星から除外する。

【0012】

本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様の衛星選択装置において、前記複数の衛星アンテナの各々の受信機の時刻誤差の各々の信頼度を判定する信頼度判定部をさらに含み、前記衛星選択部は、前記信頼度判定部により前記信頼度が高いと判定された場合のみ、前記複数の衛星アンテナの各々の残差の差分に基づいて、前記使用する衛星から除外する衛星を選択する。

【0013】

本開示の第４態様は、第３態様の衛星選択装置において、前記信頼度判定部は、予め定めた所定数の異なる複数の衛星について、前記残差導出部で導出された残差のうち何れか１つの衛星アンテナの残差が、他の衛星アンテナの残差に対して閾値以内の場合に前記受信機の時刻誤差の信頼度が高いと判定する。

【0014】

本開示の第５態様は、移動体に設置された複数の衛星アンテナの設置箇所とは異なる前記移動体における測位対象箇所の地球上の速度を計算する速度測定装置で使用する衛星を選択する衛星選択装置であって、複数の衛星の各々から送信された前記複数の衛星の各々の位置に関する情報、及び前記複数の衛星の各々と前記移動体との間の相対速度に関する情報を含む衛星情報を取得する衛星情報取得部と、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報に基づいて、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所で観測された、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の相対速度を示す観測ドップラー周波数情報を導出する観測ドップラー周波数導出部と、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所と前記測位対象箇所との速度関係と、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報とに基づいて、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の相対速度を示す推定ドップラー周波数情報を推定する推定ドップラー周波数算出部と、前記複数の衛星の各々について、前記複数の衛星アンテナの衛星アンテナ毎に、前記観測ドップラー周波数導出部で導出された前記観測ドップラー周波数情報と、前記推定ドップラー周波数算出部で推定された前記推定ドップラー周波数情報との残差を導出する残差導出部と、前記複数の衛星の各々における前記残差導出部で導出された前記複数の衛星アンテナの各々の前記残差の差分に基づいて、複数の衛星から使用する衛星を選択する衛星選択部と、を含む衛星選択装置である。

【0015】

本開示の第６態様は、第５態様の衛星選択装置において、前記衛星選択部は、予め定めた閾値以上の前記残差の差分に対応する衛星を、前記使用する衛星から除外する。

【0016】

本開示の第７態様は、第５態様又は第６態様の衛星選択装置において、前記複数の衛星アンテナの各々の受信機の時刻誤差の変化量の各々の信頼度を判定する信頼度判定部をさらに含み、前記衛星選択部は、前記信頼度判定部により前記信頼度が高いと判定された場合のみ、前記複数の衛星アンテナの各々の残差の差分に基づいて、前記使用する衛星から除外する衛星を選択する。

【0017】

本開示の第８態様は、第７態様の衛星選択装置において、前記信頼度判定部は、予め定めた所定数の異なる衛星について、前記残差導出部で導出された残差のうち、前記複数の衛星アンテナの何れか１つの衛星アンテナの残差が、他の衛星アンテナの残差に対して閾値以内の場合に、前記受信機の時刻誤差の変化量の信頼度が高いと判定する。

【0018】

本開示の第９態様は、移動体に設置された複数の衛星アンテナの設置箇所とは異なる前記移動体における測位対象箇所の地球上の位置を計算する測位装置で使用する衛星を選択するためのプログラムであって、コンピュータを、複数の衛星の各々から送信された前記複数の衛星の各々の位置に関する情報、及び前記複数の衛星の各々と前記移動体との間の距離に関する情報を含む衛星情報を取得する衛星情報取得部、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報に基づいて、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所で観測された、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の距離を示す観測疑似距離情報を導出する観測疑似距離導出部、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所と前記測位対象箇所との予め定めた位置関係と、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報とに基づいて、前記複数の衛星の各々と、算出される前記測位対象箇所からの各位置による前記複数の衛星アンテナの各々との間の距離を示す推定疑似距離情報を推定する推定疑似距離算出部、前記複数の衛星の各々について、前記複数の衛星アンテナの衛星アンテナ毎に、前記観測疑似距離導出部で導出された前記観測疑似距離情報と、前記推定疑似距離算出部で推定された前記推定疑似距離情報との残差を導出する残差導出部、および、前記残差導出部で導出された前記複数の衛星アンテナの各々の前記残差の差分に基づいて、前記使用する衛星から除外する衛星を選択する衛星選択部、として機能させるためのプログラムである。

【0019】

本開示の第１０態様は、移動体に設置された複数の衛星アンテナの設置箇所とは異なる前記移動体における測位対象箇所の地球上の速度を計算する速度測定装置で使用する衛星を選択するためのプログラムであって、コンピュータを、複数の衛星の各々から送信された前記複数の衛星の各々の位置に関する情報、及び前記複数の衛星の各々と前記移動体との間の相対速度に関する情報を含む衛星情報を取得する衛星情報取得部、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報に基づいて、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所で観測された、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の相対速度を示す観測ドップラー周波数情報を導出する観測ドップラー周波数導出部、前記複数の衛星アンテナの各々の設置箇所と前記測位対象箇所との速度関係と、前記衛星情報取得部で取得された前記衛星情報とに基づいて、前記複数の衛星の各々と、前記複数の衛星アンテナの各々との間の相対速度を示す推定ドップラー周波数情報を推定する推定ドップラー周波数算出部、前記複数の衛星の各々について、前記複数の衛星アンテナの衛星アンテナ毎に、前記観測ドップラー周波数導出部で導出された前記観測ドップラー周波数情報と、前記推定ドップラー周波数算出部で推定された前記推定ドップラー周波数情報との残差を導出する残差導出部、および、前記複数の衛星の各々における前記残差導出部で導出された前記複数の衛星アンテナの各々の前記残差の差分に基づいて、複数の衛星から使用する衛星を選択する衛星選択部、として機能させるためのプログラムである。

【0020】

なお、本開示のプログラムを記憶する記憶媒体は、特に限定されず、ハードディスクであってもよいし、ＲＯＭであってもよい。また、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤディスク、光磁気ディスクやＩＣカードであってもよい。更にまた、該プログラムを、ネットワークに接続されたサーバ等からダウンロードするようにしてもよい。

【発明の効果】

【0021】

本開示によれば、移動体の地球上の位置及び速度の少なくとも一方を求める場合に精度よく計算可能な衛星を選択することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】第１の実施形態に係る測位装置を示すブロック図である。

【図2】測位対象箇所を車両中心とし、２つのＧＰＳアンテナを設置した場合の例を示す図である。

【図3】ある時刻における車両の姿勢角算出結果の例を示す図である。

【図4】ＥＮＵ座標系における、測位対象箇所とアンテナ設置箇所との位置関係算出手法を説明するための図である。

【図5】第１の実施形態に係る測位装置のコンピュータにおける測位処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。

【図6】第２の実施形態に係る測位装置を示すブロック図である。

【図7】第２の実施形態に係る測位装置のコンピュータにおける測位処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。

【図8】第３の実施形態に係る速度測定装置を示すブロック図である。

【図9】ある時刻における車両の角速度及び姿勢角算出結果の例を示す図である。

【図10】ＥＮＵ座標系における、測位対象箇所とアンテナ設置箇所との速度関係算出手法を説明するための図である。

【図11】第３の実施形態に係る速度測定装置のコンピュータにおける速度測定処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。

【図12】第４の実施形態に係る速度測定装置を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照して本開示の技術を実現する実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では、車両に搭載され、ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ情報を取得して測位を行う測位装置に、本開示の技術を適用した場合を一例として説明する。

【0024】

＜本実施形態の概要＞
複数のＧＮＳＳアンテナを用いて測位を行う場合、測位対象箇所と、観測値が得られるＧＮＳＳアンテナ設置箇所とは一致せず、ＧＮＳＳアンテナ設置箇所でマルチパス誤差の影響を受けると、マルチパス誤差の影響を受けた衛星からの衛星情報により算出される位置、および速度の精度はマルチパス誤差の影響を受けないものより低精度になる。

【0025】

本実施形態では、測位対象箇所と各ＧＮＳＳアンテナ設置箇所との位置関係や速度関係を適切に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けた衛星を事前に除外することで、誤差の少ない衛星からの衛星情報のみを用いて、高精度に、測位対象箇所の位置、および速度の算出が可能となる。

【0026】

＜第１の実施形態＞
図１に、第１の実施形態に係る測位装置の構成の一例を示す。
図１に示すように、第１の実施形態に係る測位装置１０は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するための複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂと、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２ＢによってＧＰＳ衛星からの受信信号を取得する複数の受信機１４Ａ、１４Ｂと、姿勢角センサ１６と、複数の受信機１４Ａ、１４Ｂによって受信されたＧＰＳ衛星からの受信信号、及び姿勢角センサ１６の検出値に基づいて、使用するＧＰＳ衛星を選択する衛星選択装置１８と、自車両の位置を推定する測位処理を実行する位置導出部４０とを備えている。衛星選択装置１８は、測位対象箇所の位置を導出するために用いるＧＰＳ衛星を選択する衛星選択処理を実行するコンピュータ３０と、出力部２０とを備えている。

【0027】

図２に、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置個所の一例を示す。
複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂは、例えば、図２に示すように、自車両５０の車室内に設置されており、測位対象箇所とは異なる箇所に設置されている。本実施形態では、測位対象箇所を車両中心とし、２台のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、および受信機１４Ａ、１４Ｂを、それぞれ図１に示す位置に設置した場合の一例を考える。ここで、それぞれのＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの、測位対象箇所（車両中心）からの距離については、人手により測定することで、正確に把握できているものとする。

【0028】

受信機１４Ａ、１４Ｂは、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に設けられており、受信機１４Ａ、１４Ｂは、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂを介して複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して、受信した全てのＧＰＳ衛星からの受信信号から、ＧＰＳ衛星の情報として、ＧＰＳ衛星の衛星番号、ＧＰＳ衛星の軌道情報（エフェメリス）、ＧＰＳ衛星が電波を送信した時刻、受信信号の強度、周波数などを取得し、コンピュータ３０に出力する。
姿勢角センサ１６は、一例として、地磁気センサであり、地磁気を検出する。

【0029】

衛星選択装置１８におけるコンピュータ３０は、ＣＰＵ、後述する処理を実現するためのプログラムを記憶したＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、及びＨＤＤ等の記憶装置で構成されている。

【0030】

コンピュータ３０を機能ブロックで表すと、図１に示すように、衛星情報取得部３１、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２、推定疑似距離算出部３４、疑似距離残差算出部３５、及び除外衛星判別部３７を備えている。第１実施形態に係る衛星情報取得部３１は、本開示の衛星情報取得部及び観測疑似距離導出部の一例である。推定疑似距離算出部３４は、本開示の推定疑似距離導出部の一例である。疑似距離残差算出部３５は、本開示の残差導出部の一例である。除外衛星判別部３７は、本開示の衛星選択部の一例である。

【0031】

衛星情報取得部３１は、電波を受信した全てのＧＰＳ衛星について、ＧＰＳ衛星の情報を取得すると共に、ＧＰＳ疑似距離データ、ドップラー周波数、及びＧＰＳ衛星の位置座標を算出して取得する。具体的には、衛星情報取得部３１は、各受信機１４Ａ、１４Ｂから、電波を受信した全てのＧＰＳ衛星について、ＧＰＳ衛星の情報を取得すると共に、ＧＰＳ衛星が電波を送信した時刻及び自車両で電波を受信した時刻に基づいて、ＧＰＳ疑似距離データを算出する。また、衛星情報取得部３１は、各ＧＰＳ衛星から送信される信号の既知の周波数と、各ＧＰＳ衛星から受信した受信信号の周波数とに基づいて、各ＧＰＳ衛星からの受信信号のドップラー周波数を各々算出する。なお、ドップラー周波数は、ＧＰＳ衛星と自車両との相対速度による、搬送波周波数のドップラーシフト量を観測したものである。また、衛星情報取得部３１は、ＧＰＳ衛星の軌道情報及びＧＰＳ衛星が電波を送信した時刻に基づいて、ＧＰＳ衛星の位置座標を各々算出する。

【0032】

アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２は、自車両の姿勢角に基づき計算されるＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の地球上における設置箇所と測位対象箇所との位置関係、及び取得した衛星情報を用いて定まる測位対象箇所の位置に基づいて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の位置、及び受信機１４Ａ、１４Ｂの時刻誤差を計算する。

【0033】

具体的には、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２は、第１工程として、姿勢角センサ１６の検出値から自車両の姿勢角を算出する。本実施形態では、自車両の姿勢角として、姿勢角センサ１６の検出値を用いることにより、当該時刻の自車両の姿勢角が算出される。なお、本実施形態では、姿勢角センサ１６として地磁気センサを用いて自車両の姿勢角を算出する場合を例に説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ドップラー周波数に基づいて算出される車両の速度ベクトルや、６軸ジャイロセンサから検出される車両の加速度及び角速度などを用いて、自車両の姿勢角を算出してもよい。

【0034】

図３に、ある時刻における自車両５０の姿勢角の一例を示す。図３（Ａ）は路面に対する真上からの自車両５０の姿勢角を示し、図３（Ｂ）は路面に対する真横からの自車両５０の姿勢角を示している。以降では、図３に示すように、ある時刻における自車両５０の姿勢角が、ヨー角=θ（真北をゼロとして時計回りを正）、ピッチ角＝α、ロール角＝ゼロであったとする。

【0035】

次に、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２は、第２工程として、算出された自車両の姿勢角に基づいて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々について、地球上におけるＧＰＳアンテナの設置箇所と、測位対象箇所との位置関係を計算する。具体的には、まず、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２は、予め求められた、地球上における各ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所と、測位対象箇所との間の距離と、各ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所の角度と、検出された自車両の姿勢角とに基づいて、測位対象箇所（車両中心）と各ＧＰＳアンテナの設置箇所との、地球上における絶対位置の関係を算出する。具体的には、以下の手順で算出する。なお、ここでは、ＧＰＳアンテナ１２Ａを対象とした場合について説明する。

【0036】

（手順１） 以下に示す式（１）により、ENU（East-North-Up）座標系における位置関係を算出する。
図４に、測位対象箇所（車両中心）とＧＰＳアンテナ１２Ａの設置箇所との位置関係の一例を示す、図４（Ａ）は路面に対して真上から見た位置関係を示し、図４（Ｂ）は路面に対して真横から見た位置関係を示し、図４（Ｃ）は地表面（ＥＮ座標面）に投影された位置関係を示す。

【0037】

【数1】

（１）

【0038】

（手順２） 以下に示す式（２）により、ENU座標系からECEF（Earth-Centered Earth-Fixed）座標系に変換することにより、地球上における絶対位置の関係を算出する。同様に、ＧＰＳアンテナ１２Ｂの設置箇所についても、測位対象箇所との位置関係を算出する。以降では、このようにして得られた位置関係の算出結果を、「ＧＰＳアンテナ１２Ａの設置箇所＝F_A(測位対象箇所)」のように表記する。

【0039】

【数2】

（２）

【0040】

ここで、

【0041】

また、αは地球の長半径[ｍ]であり、ｆは扁平率である。

【0042】

そして、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２は、第３工程として、計算された位置関係と、取得した衛星情報とを用いて、地球上における測位対象箇所の位置、および、各受信機の時刻誤差を計算する。具体的には、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２は、測位対象箇所の位置、及び複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の時刻誤差を未知数とし、測位対象箇所の位置、及び測位対象箇所（車両中心）と各アンテナ設置箇所との、地球上における絶対位置の関係を用いて、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所の位置を記述した方程式と、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々により、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の設置箇所で観測された疑似距離とに基づいて、測位対象箇所の位置、および、各受信機の時刻誤差を算出する。この疑似距離は、上記ＧＰＳ疑似距離データによるＧＰＳ衛星とＧＰＳアンテナとの間の距離である。

【0043】

より具体的には、測位対象箇所のECEF座標系における３次元位置ベクトル(x, y, z)、および、２台の受信機１４Ａ、１４Ｂの時刻誤差（以降、クロックバイアスとも表記）の合計５個を未知数とし、各ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所のECEF座標系における３次元位置ベクトルをF_A(x, y, z)、およびF_B(x, y, z)とした上で、従来（１台のＧＰＳアンテナによる測位）と同様、各ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎及び衛星毎に式（３）を立式することにより（ここでは、ＧＰＳアンテナ１２Ａについてのみ記載。ＧＰＳアンテナ１２Ｂについても同様）、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの合計５個以上の衛星による観測結果を用いて、測位対象箇所の位置(x, y, z)を算出する。また、受信機１４Ａ、１４Ｂの各々の時刻誤差も算出する。なお、設置されたＧＰＳアンテナがＮ個である場合には、合計（Ｎ＋３）個以上の衛星による観測結果を用いて、測位対象箇所の位置(x, y, z)を算出する。

【0044】

【数3】

・・・（３）

【0045】

ここで、ＧＰＳアンテナ１２Ａの位置は以下の式で表される。

【0046】

また、（ｘ，ｙ，ｚ）は測位対象箇所の位置であり、Ｃｂ_Aは、ＧＰＳアンテナ１２Ａの受信機１４Ａのクロックバイアス[ｍ]（光速をかけて距離に換算したもの）である。また、ＰＲ_iは、衛星ｉについて観測された疑似距離[ｍ]であり、（Ｘ_si，Ｙ_si，Ｚ_si）は、衛星ｉの位置である。

【0047】

このように、測位対象箇所とアンテナ設置箇所との位置関係を適切に考慮することにより、測位対象箇所とは異なる位置で観測された疑似距離を用いても、高精度に、測位対象箇所の位置を算出することが可能となる。

【0048】

次に、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２は、第４工程として、上述のようにして求めたＧＰＳアンテナの設置箇所と測位対象箇所との位置関係、及び測位対象箇所の位置を用いて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の位置を導出する。すなわち、第２工程で算出されたＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の設置箇所と測位対象箇所との位置関係に、第３工程で算出された地球上における測位対象箇所の位置を適用することで、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の位置を導出する。

【0049】

推定疑似距離算出部３４は、電波を受信した全てのＧＰＳ衛星のうち、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星の各々について、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に、推定される疑似距離（以下、推定疑似距離という。）を算出する。具体的には、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２で導出されたＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の位置、および受信機１４Ａ、１４Ｂの各々の時刻誤差を、式（３）に代入することにより、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に推定疑似距離を算出する。

【0050】

疑似距離残差算出部３５は、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に、観測された疑似距離（以下、観測疑似距離という。）と、推定された推定疑似距離との差分（以下、疑似距離の残差という。）を算出する。具体的には、電波を受信した全てのＧＰＳ衛星のうち、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星の各々について、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に、式（４）により、疑似距離の残差を算出する。
（疑似距離の残差）＝｜（観測疑似距離）－（推定疑似距離）｜ ・・・（４）

【0051】

除外衛星判別部３７は、疑似距離残差算出部３５で算出された全ＧＰＳ衛星各々のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの疑似距離残差の差に基づいて、自車両の位置を推定する際に使用するＧＰＳ衛星とから除外する除外対象のＧＰＳ衛星を判別する。具体的には、除外衛星判別部３７は、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星の各々について、疑似距離残差算出部３５で算出された、ＧＰＳアンテナ１２Ａの疑似距離残差と、ＧＰＳアンテナ１２Ｂの疑似距離残差との差分（以下、疑似距離残差の差という。）を計算する。そして、ＧＰＳ衛星毎に計算された疑似距離残差の差の絶対値が閾値以上となるＧＰＳアンテナのＧＰＳ衛星を、共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星から除外する除外対象のＧＰＳ衛星として判別する。このようにして、測位対象箇所と各ＧＮＳＳアンテナ設置箇所との位置関係や速度関係を適切に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けた衛星を事前に除外することが可能となる。

【0052】

位置導出部４０は、ＧＰＳ衛星の情報を用いて地球上における測位対象箇所の位置を導出する。具体的には、例えば、除外対象のＧＰＳ衛星を除くＧＰＳ衛星からの衛星情報を用いて、測位対象箇所の位置を算出する。なお、位置導出部４０における測位対象箇所の位置の導出は、例えば、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２における第１工程から第３工程による算出と同様の処理によって導出可能であるため、詳細な説明を省略する。

【0053】

以上のようにして、測位対象箇所と各ＧＮＳＳアンテナ設置箇所との位置関係や速度関係を適切に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けた衛星を事前に除外することで、誤差の少ない衛星からの衛星情報のみを用いて、高精度に、測位対象箇所の位置、および速度の算出が可能となる。

【0054】

次に、第１の実施形態に係る測位装置１０の作用について説明する。
図５に、測位装置における衛星選択装置１８のコンピュータにおける衛星選択処理ルーチンの内容の一例を示す。

【0055】

姿勢角センサ１６によって地磁気を検出すると共に、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、受信機１４Ａ、１４Ｂによって、複数のＧＰＳ衛星から電波を受信しているときに、衛星選択装置１８のコンピュータ３０において、図５に示す測位処理ルーチンが繰り返し実行される。

【0056】

ステップＳ１００で、ＧＰＳ受信機１４Ａ、１４Ｂから複数のＧＰＳ衛星の情報を取得すると共に、複数のＧＰＳ衛星のＧＰＳ疑似距離データ、ドップラー周波数、ＧＰＳ衛星の位置座標を算出して取得する。同一時刻に取得された複数のＧＰＳ衛星分のＧＰＳ情報を、ＧＰＳ情報群として取得する。

【0057】

次に、ステップＳ１０２で、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の設置箇所の位置、及び受信機１４Ａ、１４Ｂの時刻誤差を算出する。

【0058】

具体的には、第１段階で、姿勢角センサ１６からの検出値に基づいて、自車両の姿勢角を算出する。次に、第２段階で、予め求められた、地球上における各ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所と、測位対象箇所との間の距離と、各ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所の角度と、検出された自車両の姿勢角とに基づいて、測位対象箇所（車両中心）と各アンテナ設置箇所との、ＥＣＥＦ座標系における位置関係を算出する。そして、第３段階では、測位対象箇所の位置、及び複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂに対応する各々の受信機１４Ａ、１４Ｂの時刻誤差を未知数とし、測位対象箇所の位置、及び測位対象箇所（車両中心）と各アンテナ設置箇所とのＥＣＥＦ座標系における位置関係を用いて、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所の位置を記述した方程式と、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々により、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の設置箇所で観測された疑似距離とに基づいて、測位対象箇所の位置を計算する。また、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の受信機１４Ａ、１４Ｂの時刻誤差を計算する。次に、第４段階で、第２段階で算出されたＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の設置箇所と測位対象箇所との位置関係に、第３段階で算出された地球上における測位対象箇所の位置を適用することで、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の位置を導出する。

【0059】

そして、ＧＰＳ情報群、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の位置、及びＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂに対応する各々の受信機１４Ａ、１４Ｂの時刻誤差に基づいて、共通に受信しているＧＰＳ衛星のうち、除外対象のＧＰＳ衛星を設定する。

【0060】

具体的には、ステップＳ１０６で、ＧＰＳ衛星からの電波を、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に受信している全てのＧＰＳ衛星（例えばｎ個）のうち何れか１つのＧＰＳ衛星（ｉ＝１）を設定し、次のステップＳ１０８で、ステップＳ１０２において導出されたＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の位置、および受信機１４Ａ、１４Ｂの各々の時刻誤差を用いて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の推定疑似距離を算出する。次にステップＳ１１０では、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に、観測された疑似距離である観測疑似距離からステップＳ１１２で算出された推定疑似距離を減算した絶対値を算出することで、疑似距離の残差を算出する（式（４）参照）。

【0061】

次のステップＳ１１２では、該当するＧＰＳ衛星について算出されたＧＰＳアンテナ１２Ａの疑似距離残差と、ＧＰＳアンテナ１２Ｂの疑似距離残差との差分である疑似距離残差の差を計算する。そして、次のステップＳ１１４では、疑似距離残差の差の絶対値が閾値以上か否かを判断し、肯定判断の場合は、ステップＳ１１６で、現在設定されているＧＰＳアンテナのＧＰＳ衛星を、共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星から除外する除外対象のＧＰＳ衛星として設定し、出力部２０により出力する。これによって、測位対象箇所と各ＧＮＳＳアンテナ設置箇所との位置関係や速度関係を適切に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けた衛星を事前に除外することが可能となる。

【0062】

一方、ステップＳ１１４で否定判断の場合は、ステップＳ１１８へ処理を移行する。ステップＳ１１８では、上記処理を未実行のＧＰＳ衛星が残存するか否かを判別することで、全ＧＰＳ衛星に対して上記処理が終了した（ｉ≧ｎ）かを判断する。上記処理を未実行のＧＰＳ衛星が残存する場合は、ステップＳ１１８で否定され、ステップＳ１２０で、次のＧＰＳ衛星（ｉ＝ｉ＋１）を設定した後に、上記ステップＳ１０８へ戻る。一方、全てのＧＰＳ衛星について上記処理の実行が終了した場合は、ステップＳ１１８で肯定され、上記ステップＳ１００へ戻る。

【0063】

本実施形態に係る測位装置１０では、上記のようにして、除外対象のＧＰＳ衛星が選択されると、位置導出部４０は、選択された除外対象のＧＰＳ衛星を除くＧＰＳ衛星からの衛星情報を用いて、測位対象箇所の位置を算出する。これによって、車両における複数のＧＰＳアンテナの設置箇所とは異なる測位対象箇所について、マルチパス誤差の影響を受けたと推定されるＧＰＳ衛星を事前に除外することで、地球上の位置を精度よく計算することができる。

【0064】

以上説明したように、第１の実施形態に係る測位装置によれば、衛星選択装置１８によって、測位対象箇所と各ＧＰＳアンテナ設置箇所との位置関係を適切に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けたと推定されるＧＰＳ衛星を事前に除外することにより、車両における測位対象箇所について、地球上の位置を精度よく計算することができる。

【0065】

また、測位対象箇所が、各ＧＰＳアンテナ設置箇所の重心ではない場合、あるいは、測位対象箇所と各ＧＰＳアンテナ設置箇所が離れている場合であっても、高精度に、測位対象箇所の位置の算出が可能である。

【0066】

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態の測位装置について、第１の実施形態の測位装置１０と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0067】

第２の実施形態では、算出される受信機１４Ａ、１４Ｂの時刻誤差の信頼度が高い場合にのみ、マルチパス誤差の影響を受けたと推定されるＧＰＳ衛星を事前に除外する点が、第１の実施形態と主に異なっている。

【0068】

図６に、第２の実施形態に係る測位装置の構成の一例を示す。
図６に示すように、第２の実施形態に係る測位装置２１０における衛星選択装置２１８のコンピュータ２３０は、衛星情報取得部３１、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２、推定疑似距離算出部３４、疑似距離残差算出部３５、受信機時刻誤差信頼度判定部２３２、および除外衛星判別部２３７を備えている。受信機時刻誤差信頼度判定部２３２は、本開示の信頼度判定部の一例である。

【0069】

受信機時刻誤差信頼度判定部２３２は、アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部３２によって算出された受信機の時刻誤差の信頼度を判定する。具体的には、ＧＰＳアンテナにおける疑似距離残差の変動に応じて受信機の時刻誤差の信頼度を判定すればよい。例えば、受信機の時刻誤差に誤りが生じた場合、全ＧＰＳ衛星の各々の疑似距離残差に対して共通に影響する。このため、全ＧＰＳ衛星についての疑似距離残差が一定以上大きくなっているということは、当該受信機の時刻誤差算出が誤っている可能性が高い、すなわち、信頼度が低いと考えられる。一方、全ＧＰＳ衛星についての疑似距離残差が一定未満であることは、当該受信機の時刻誤差算出が誤っている可能性が低い、すなわち、信頼度が高いと考えられる。

【0070】

より具体的には、受信機時刻誤差信頼度判定部２３２は、疑似距離残差算出部３５で算出された疑似距離残差を用いて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に受信している全てのＧＰＳ衛星について、各ＧＰＳアンテナ毎に、疑似距離残差を算出する。次に、共通に受信している全てのＧＰＳ衛星について、一方のＧＰＳアンテナの疑似距離残差が、他方のＧＰＳアンテナの疑似距離残差より予め定めた閾値以上大きい場合は、疑似距離残差が大きい方のＧＰＳアンテナに接続されている受信機の時刻誤差の信頼度が低いと判定する。これは、受信機の時刻誤差の算出の誤りは、共通に受信している全てのＧＰＳ衛星各々の疑似距離残差に対して共通に影響するため、全てのＧＰＳ衛星についての疑似距離残差が一定以上大きくなっているということは、当該受信機の時刻誤差算出が誤っている可能性が高いと考えられるためである。また、一方のＧＰＳアンテナの疑似距離残差が、他方のＧＰＳアンテナの疑似距離残差に対して閾値未満の場合は、当該ＧＰＳアンテナに接続されている受信機の時刻誤差の信頼度が高いと判定する。

【0071】

除外衛星判別部２３７は、受信機時刻誤差信頼度判定部２３２によって判定された受信機の時刻誤差の信頼度に基づいて、疑似距離残差算出部３５で算出された全ＧＰＳ衛星各々のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの疑似距離残差の差から自車両の位置を推定する際に使用するＧＰＳ衛星とから除外する除外対象のＧＰＳ衛星を判別する。

【0072】

具体的には、全てのＧＰＳ衛星についての疑似距離残差が閾値未満で、受信機時刻誤差信頼度判定部２３２によって受信機の時刻誤差の信頼度が高いと判定された場合には、上記第１の実施形態と同様に、全ＧＰＳ衛星各々のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの疑似距離残差の差に基づいて、除外対象のＧＰＳ衛星を判別する。

【0073】

一方、全てのＧＰＳ衛星についての疑似距離残差が閾値以上で、受信機時刻誤差信頼度判定部２３２によって受信機の時刻誤差の信頼度が低いと判定された場合には、除外対象のＧＰＳ衛星を判別することを実施しない。例えば、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの何れのＧＰＳアンテナで受信されたＧＰＳ衛星を、除外対象のＧＰＳ衛星することなく出力する。

【0074】

このように、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の受信機ともに、時刻誤差の信頼度が高いと判定された場合についてのみ、上記第１実施形態と同様の衛星選択を行う。これによって、全てのＧＰＳ衛星についての疑似距離残差に基づき判定された受信機の時刻誤差の信頼度に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けた衛星を事前に除外することが可能となる。

【0075】

次に、第２の実施形態に係る測位装置２１０の作用について説明する。なお、第１の実施形態と同様の処理となる部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図７に、第２の実施形態に係る測位装置における主な処理として、衛星選択装置１８のコンピュータにおける衛星選択処理ルーチンの内容の一例を示す。

【0076】

ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、受信機１４Ａ、１４Ｂによって、複数のＧＰＳ衛星から電波を受信しているときに、コンピュータ２３０において、図７に示す測位処理ルーチンが繰り返し実行される。

【0077】

ステップＳ１００で、ＧＰＳ受信機１４Ａ、１４Ｂから複数のＧＰＳ衛星の情報を取得すると共に、複数のＧＰＳ衛星のＧＰＳ疑似距離データ、ドップラー周波数、ＧＰＳ衛星の位置座標を算出して取得する。同一時刻に取得された複数のＧＰＳ衛星分のＧＰＳ情報を、ＧＰＳ情報群として取得する。

【0078】

次に、上記と同様にして、ステップＳ１０２で、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の設置箇所の位置、及びＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の受信機１４Ａ、１４Ｂの時刻誤差を計算する。そして、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々で共通に受信しているＧＰＳ衛星のうち、除外対象のＧＰＳ衛星を設定する。

【0079】

まず、ステップＳ１０６で、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に電波を受信している全てのＧＰＳ衛星のうち何れか１つのＧＰＳ衛星を設定する。そして、ステップＳ１０８で、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の推定疑似距離を算出し、ステップＳ１１０で、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に、疑似距離の残差を算出する。

【0080】

ステップＳ２００では、推定疑似距離、および疑似距離の残差の算出処理を未実行のＧＰＳ衛星が残存するか否かを判別することで、全ＧＰＳ衛星に対して上記処理が終了したかを判断する。上記処理を未実行のＧＰＳ衛星が残存する場合は、ステップＳ２００で否定され、ステップＳ２０２で、次のＧＰＳ衛星を設定した後に、上記ステップＳ２００へ戻る。一方、全てのＧＰＳ衛星について上記処理の実行が終了した場合は、ステップＳ２００で肯定され、ステップＳ２０４へ処理を移行する。

【0081】

ステップＳ２０４では、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に受信している全てのＧＰＳ衛星に対する、各ＧＰＳアンテナ毎の疑似距離残差のうち、閾値以上の疑似距離残差のＧＰＳアンテナが存在するかを判断する。疑似距離残差が閾値以上のＧＰＳアンテナが存在する場合はステップＳ２０４で肯定され、後述する除外対象のＧＰＳ衛星を選択する処理を実行することなく、ステップＳ１００へ戻る。一方、疑似距離残差が全て閾値未満である場合はステップＳ２０４で否定され、除外対象のＧＰＳ衛星を選択する処理を実行するために、ステップＳ２０６へ処理を移行する。

【0082】

ステップＳ２０６では、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に電波を受信している全てのＧＰＳ衛星のうち何れか１つのＧＰＳ衛星を設定する。そして、ステップＳ１０８で、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の推定疑似距離を算出し、ステップＳ１１０で、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に、疑似距離の残差を算出する。

【0083】

次のステップＳ２０８では、ＧＰＳアンテナ１２Ａの疑似距離残差と、ＧＰＳアンテナ１２Ｂの疑似距離残差との差分である疑似距離残差の差を計算する。次のステップＳ２１０では、疑似距離残差の差の絶対値が閾値以上か否かを判断し、肯定判断の場合は、ステップＳ２１２で、現在設定されているＧＰＳ衛星を、共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星から除外する除外対象のＧＰＳ衛星として設定し、出力部２０により出力する。これによって、受信機の時刻誤差の信頼度を考慮して、マルチパス誤差の影響を受けた衛星を事前に除外することが可能となる。

【0084】

一方、ステップＳ２１０で否定判断の場合は、ステップＳ２１４へ処理を移行する。ステップＳ２１４では、上記処理を未実行のＧＰＳ衛星が残存するか否かを判別することで、全ＧＰＳ衛星に対して上記処理が終了したかを判断する。上記処理を未実行のＧＰＳ衛星が残存する場合は、ステップＳ２１４で否定され、ステップＳ２１６で、次のＧＰＳ衛星を設定した後に、ステップＳ２０８へ戻る。一方、全てのＧＰＳ衛星について上記処理の実行が終了した場合は、ステップＳ２１４で肯定され、上記ステップＳ１００へ戻る。

【0085】

以上説明したように、第２の実施形態に係る測位装置によれば、衛星選択装置１８によって、ＧＰＳアンテナに接続されている受信機の時刻誤差の信頼度が高い場合にのみ、測位対象箇所と各ＧＰＳアンテナ設置箇所との位置関係を適切に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けたと推定されるＧＰＳ衛星を事前に除外することにより、車両における測位対象箇所について、地球上の位置を精度よく計算することができる。

【0086】

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、自車両の速度を算出する速度測定装置に、本開示の技術を適用した場合を例に説明する。なお、第３の実施形態の速度測定装置について、第１の実施形態の測位装置１０と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0087】

図８に、第３の実施形態に係る速度測定装置の構成の一例を示す。
図８に示すように、第３の実施形態に係る速度測定装置３１０は、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂと、複数の受信機１４Ａ、１４Ｂと、姿勢角センサ１６と、ジャイロセンサ３１６と、複数の受信機１４Ａ、１４Ｂによって受信されたＧＰＳ衛星からの受信信号、及び姿勢角センサ１６、ジャイロセンサ３１６の検出値に基づいて、使用するＧＰＳ衛星を選択する衛星選択装置３１８と、自車両の速度を導出する速度導出処理を実行する速度導出部３４０とを備えている。衛星選択装置３１８は、自車両の速度を導出するために用いるＧＰＳ衛星を選択する衛星選択処理を実行するコンピュータ３３０と、出力部２０とを備えている。

【0088】

コンピュータ３３０を機能ブロックで表すと、図８に示すように、衛星情報取得部３１と、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２と、推定ドップラー周波数算出部３３４と、ドップラー周波数残差算出部３３５と、除外衛星判別部３３７を備えている。第３実施形態に係る衛星情報取得部３１は、本開示の衛星情報取得部及び観測ドップラー周波数導出部の一例である。推定ドップラー周波数算出部３３４は、本開示の推定ドップラー周波数導出部の一例である。ドップラー周波数残差算出部３３５は、本開示の残差導出部の一例である。除外衛星判別部３３７は、本開示の衛星選択部の一例である。

【0089】

アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２は、自車両の姿勢角に基づき計算されるＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の地球上における設置箇所と測位対象箇所との速度関係、及び取得した衛星情報を用いて定まる測位対象箇所の速度に基づいて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の速度を計算する。また、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の受信機１４Ａ、１４Ｂの時刻誤差の変化量（以降、クロックドリフトと表記する。）を計算する。

【0090】

具体的には、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２は、第１工程として、ジャイロセンサ３１６の検出値を用いることにより、当該時刻の自車両の角速度を算出する。次に、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２は、第２工程として、姿勢角センサ１６の検出値から自車両の姿勢角を算出する。
図９に、ある時刻における自車両５０の姿勢角の一例を示す。図９（Ａ）は路面に対する真上からの自車両５０の姿勢角を示し、図９（Ｂ）は路面に対する真横からの自車両５０の姿勢角を示している。以降では、図９に示すように、ある時刻における角速度が、ヨーレート=ω、ピッチレート=ゼロ、ロールレート＝ゼロ、また、姿勢角が、ヨー角=θ（真北をゼロとして時計回りを正）、ピッチ角＝α、ロール角＝ゼロであったとする。

【0091】

次に、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２は、第３工程として、算出された自車両の姿勢角、および各ＧＰＳ衛星からの受信信号のドップラー周波数に基づいて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々について、地球上におけるＧＰＳアンテナの設置箇所と、測位対象箇所との速度関係を計算する。
具体的には、まず、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２は、予め求められた、地球上における各ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所と、測位対象箇所との間の距離と、各ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所の角度と、検出された自車両の姿勢角及び角速度とに基づいて、測位対象箇所（車両中心）と各ＧＰＳアンテナ設置箇所との、地球上における速度関係を算出する。より具体的には、次の手順で算出する。なお、ここでは、ＧＰＳアンテナ１２Ａを対象とした場合について説明する。

【0092】

（手順１） 以下に示す式（５）により、ENU（East-North-Up）座標系における速度関係を算出する。
図１０に、測位対象箇所（車両中心）とＧＰＳアンテナ１２Ａの設置箇所との速度関係の一例を示す、図１０（Ａ）は路面に対して真上から見た場合の速度関係を示し、図１０（Ｂ）は路面に対して真横から見た場合の速度関係を示し、図１０（Ｃ）は地表面（ＥＮ座標面）に投影された状態を見た場合の速度関係を示す。

【0093】

【数4】

（５）

【0094】

（手順２） 以下に示す式（６）により、ENU座標系からECEF（Earth-Centered Earth-Fixed）座標系に変換することにより、地球上における速度関係を算出する。同様に、ＧＰＳアンテナ１２Ｂの設置箇所についても、測位対象箇所との速度関係を算出する。以降では、このようにして得られた速度関係の算出結果を、「ＧＰＳアンテナ１２Ａの設置箇所の速度＝G_A(測位対象箇所の速度)」のように表記する。

【0095】

【数5】

（６）

【0096】

ここで、

【0097】

また、αは地球の長半径[ｍ]であり、ｆは扁平率である。

【0098】

そして、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２は、第４工程として、計算された速度関係と、取得した衛星情報とを用いて、地球上における測位対象箇所の速度、および、複数のＧＰＳアンテナの各々の受信機のクロックドリフトを計算する。
具体的には、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２は、測位対象箇所の速度、及び複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の時刻誤差を未知数とし、測位対象箇所の速度、及び測位対象箇所（車両中心）と各アンテナ設置箇所との、地球上における速度関係を用いて、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所の速度を記述した方程式と、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々により、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の設置箇所で観測されたドップラー周波数から得られる衛星との相対速度とに基づいて、測位対象箇所の速度、および、各受信機のクロックドリフトを算出する。

【0099】

より具体的には、測位対象箇所のＥＣＥＦ座標系における３次元速度ベクトル(Ｖx,Ｖy,Ｖz）、および、２台の受信機１４Ａ、１４Ｂのクロックバイアスの変化量であるクロックドリフトの合計５個を未知数とし、各ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの設置箇所のECEF座標系における３次元速度ベクトルをG_A(Vx, Vy, Vz)、およびG_B(Vx, Vy, Vz)とした上で、周知の方法（例えば、１台のＧＰＳアンテナによる速度算出）と同様に、各ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎及び衛星毎に式（７）を立式することにより（ここでは、ＧＰＳアンテナ１２Ａについてのみ記載。ＧＰＳアンテナ１２Ｂについても同様）、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの合計５個以上の衛星による観測結果を用いて、測位対象箇所の速度(Vx, Vy, Vz)を算出する。１台のＧＰＳアンテナによる速度算出の一例は、文献（Y. Kojima, “Proposal for a new localization method using tightly coupled integration based on a precise estimation of trajectory from GPS Doppler", Proceedings of AVEC2010, Laughborough UK, 2010.）に記載された技術が挙げられる。なお、設置されたＧＰＳアンテナがＮ個である場合には、合計（Ｎ＋３）個以上の衛星による観測結果を用いて、測位対象箇所の速度(Vx, Vy, Vz)、およびクロックドリフトを算出する。

【0100】

【数6】

・・・（７）

【0101】

ここで、ＧＰＳアンテナ１２Ａの速度は以下の式で表される。

【0102】

また、（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）は測位対象箇所の速度であり、Ｃｂｖ_Aは、ＧＰＳアンテナ１２Ａの受信機１４Ａのクロックドリフト[ｍ／ｓ]（光速をかけて速度に換算したもの）である。（ｘ_A，ｙ_A，ｚ_A）は、ＧＰＳアンテナ１２Ａの位置である。また、Ｄ_iは、衛星ｉについて観測されたドップラー周波数[Ｈｚ]であり、（Ｘ_si，Ｙ_si，Ｚ_si）は、衛星ｉの位置であり、ｒ_iは、以下の式で表わされる。

【0103】

また、ｆ₁は、搬送波周波数（1575.42×10⁶）[Ｈｚ]であり、Ｃは光速（2.99792458×10⁸）[ｍ／ｓ]であり、（Ｖ_xsi，Ｖ_ysi，Ｖ_zsi）は、衛星ｉの速度である。

【0104】

このように、測位対象箇所とアンテナ設置箇所との速度関係を適切に考慮することにより、測位対象箇所とは異なる位置で観測されたドップラー周波数を用いても、高精度に、測位対象箇所の速度を算出することが可能となる。

【0105】

次に、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２は、第５工程として、上述のようにして求めたＧＰＳアンテナの設置箇所と測位対象箇所との速度関係、及び測位対象箇所の位置を用いて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の速度を導出する。すなわち、第３工程で算出されたＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の設置箇所と測位対象箇所との速度関係に、第４工程で算出された地球上における測位対象箇所の速度を適用することで、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の速度を導出する。

【0106】

推定ドップラー周波数算出部３３４は、電波を受信した全てのＧＰＳ衛星のうち、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星の各々について、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に、推定されるドップラー周波数（以下、推定ドップラー周波数という。）を算出する。具体的には、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２で導出されたＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の速度、および受信機１４Ａ、１４Ｂの各々のクロックドリフトを、式（７）に代入することにより、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に推定ドップラー周波数を算出する。

【0107】

ドップラー周波数残差算出部３３５は、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に、観測されたドップラー周波数（以下、観測ドップラー周波数という。）と、推定された推定ドップラー周波数との差分（以下、ドップラー周波数残差という。）を算出する。具体的には、電波を受信した全てのＧＰＳ衛星のうち、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星の各々について、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に、式（８）により、ドップラー周波数の残差を算出する。
（ドップラー周波数残差）＝｜（観測ドップラー周波数）－（推定ドップラー周波数）｜
・・・（８）

【0108】

除外衛星判別部３３７は、ドップラー周波数残差算出部３３５で算出された全ＧＰＳ衛星各々のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂのドップラー周波数残差の差に基づいて、自車両の速度を推定する際に使用するＧＰＳ衛星とから除外する除外対象のＧＰＳ衛星を判別する。具体的には、除外衛星判別部３３７は、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星の各々について、ドップラー周波数残差算出部３３５で算出された、ＧＰＳアンテナ１２Ａのドップラー周波数残差と、ＧＰＳアンテナ１２Ｂのドップラー周波数残差との差分（以下、ドップラー周波数残差の差という。）を計算する。そして、ＧＰＳ衛星毎に計算されたドップラー周波数残差の差の絶対値が閾値以上となるＧＰＳアンテナのＧＰＳ衛星を、共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星から除外する除外対象のＧＰＳ衛星として判別する。このようにして、測位対象箇所と各ＧＮＳＳアンテナ設置箇所との速度関係を適切に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けた衛星を事前に除外することが可能となる。

【0109】

速度導出部３４０は、ＧＰＳ衛星の情報を用いて地球上における測位対象箇所の速度を導出する。具体的には、例えば、除外対象のＧＰＳ衛星を除くＧＰＳ衛星からの衛星情報を用いて、測位対象箇所の速度を算出する。なお、速度導出部３４０における測位対象箇所の速度の導出は、例えば、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２における第１工程から第４工程による算出と同様の処理によって導出可能であるため、詳細な説明を省略する。

【0110】

以上のようにして、測位対象箇所と各ＧＮＳＳアンテナ設置箇所との速度関係を適切に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けた衛星を事前に除外することで、誤差の少ない衛星からの衛星情報のみを用いて、高精度に、測位対象箇所の位置、および速度の算出が可能となる。

【0111】

次に、第３の実施形態に係る速度測定装置３１０の作用について説明する。
図１１に、速度測定装置における衛星選択装置３１８のコンピュータにおける衛星選択処理ルーチンの内容の一例を示す。

【0112】

姿勢角センサ１６によって地磁気を検出し、ジャイロセンサ３１６によって角加速度を検出すると共に、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ、受信機１４Ａ、１４Ｂによって、複数のＧＰＳ衛星から電波を受信しているときに、衛星選択装置３１８のコンピュータ３３０において、図１１に示す速度測定処理ルーチンが繰り返し実行される。

【0113】

ステップＳ３００で、ＧＰＳ受信機１４Ａ、１４Ｂから複数のＧＰＳ衛星の情報を取得すると共に、複数のＧＰＳ衛星のＧＰＳ疑似距離データ、ドップラー周波数、ＧＰＳ衛星の位置座標を算出して取得する。同一時刻に取得された複数のＧＰＳ衛星分のＧＰＳ情報を、ＧＰＳ情報群として取得する。

【0114】

次に、ステップＳ３０２で、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の設置箇所の速度を算出する。具体的には、第１段階で、ジャイロセンサ３１６の検出値を用いることにより、当該時刻の自車両の角速度を算出し、第２段階で、姿勢角センサ１６の検出値から自車両の姿勢角を算出する。次の第３段階で、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々について、地球上におけるＧＰＳアンテナの設置箇所と、測位対象箇所との速度関係を計算する。次の第４段階で、計算された速度関係と、取得した衛星情報とを用いて、地球上における測位対象箇所の速度を計算する。また、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の受信機１４Ａ、１４Ｂのクロックドリフトを計算する。そして、第５段階で、求めたＧＰＳアンテナの設置箇所と測位対象箇所との速度関係、及び測位対象箇所の位置を用いて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の速度を導出する。

【0115】

そして、ＧＰＳ情報群、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の位置、及びＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂに対応する各々の受信機１４Ａ、１４Ｂのクロックドリフトに基づいて、共通に受信しているＧＰＳ衛星のうち、除外対象のＧＰＳ衛星を設定する。

【0116】

具体的には、ステップＳ３０６で、複数のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２ＢにおいてＧＰＳ衛星からの電波を共通に受信している全てのＧＰＳ衛星（例えばｎ個）のうち何れか１つのＧＰＳ衛星（ｉ＝１）を設定し、次のステップＳ３０８で、ステップＳ３０４において導出されたＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の速度、および受信機１４Ａ、１４Ｂの各々のクロックドリフトを用いて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の推定ドップラー周波数を算出する。次にステップＳ３１０では、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂ毎に、観測されたドップラー周波数である観測ドップラー周波数からステップＳ３０８で算出された推定ドップラー周波数を減算した絶対値を算出することで、ドップラー周波数の残差を算出する（式（８）参照）。

【0117】

次のステップＳ３１２では、該当するＧＰＳ衛星について算出されたＧＰＳアンテナ１２Ａのドップラー周波数の残差と、ＧＰＳアンテナ１２Ｂのドップラ＾周波数の残差との差分であるドップラー周波数残差の差を計算する。そして、次のステップＳ３１４では、ドップラー周波数残差の差の絶対値が閾値以上か否かを判断し、肯定判断の場合は、ステップＳ３１６で、現在設定されているＧＰＳアンテナのＧＰＳ衛星を、共通に電波を受信した全てのＧＰＳ衛星から除外する除外対象のＧＰＳ衛星として設定し、出力部２０により出力する。これによって、測位対象箇所と各ＧＮＳＳアンテナ設置箇所との位置関係や速度関係を適切に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けた衛星を事前に除外することが可能となる。

【0118】

一方、ステップＳ３１４で否定判断の場合は、ステップＳ３１８へ処理を移行する。ステップＳ３１８では、上記処理を未実行のＧＰＳ衛星が残存するか否かを判別することで、全ＧＰＳ衛星に対して上記処理が終了した（ｉ≧ｎ）かを判断する。上記処理を未実行のＧＰＳ衛星が残存する場合は、ステップＳ３１８で否定され、ステップＳ３２０で、次のＧＰＳ衛星（ｉ＝ｉ＋１）を設定した後に、上記ステップＳ３０８へ戻る。一方、全てのＧＰＳ衛星について上記処理の実行が終了した場合は、ステップＳ３１８で肯定され、上記ステップＳ３００へ戻る。

【0119】

本実施形態に係る速度測定装置３１０では、上記のようにして、除外対象のＧＰＳ衛星が選択されると、速度導出部３４０は、選択された除外対象のＧＰＳ衛星を除くＧＰＳ衛星からの衛星情報を用いて、測位対象箇所の速度を算出する。これによって、車両における複数のＧＰＳアンテナの設置箇所とは異なる測位対象箇所について、マルチパス誤差の影響を受けたと推定されるＧＰＳ衛星を事前に除外することで、地球上の速度を精度よく計算することができる。

【0120】

以上説明したように、第３の実施形態に係る速度測定装置によれば、衛星選択装置３１８によって、測位対象箇所と各ＧＰＳアンテナ設置箇所との速度関係を適切に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けたと推定されるＧＰＳ衛星を事前に除外することにより、車両における測位対象箇所について、地球上の速度を精度よく計算することができる。

【0121】

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。なお、第４の実施形態の速度測定装置について、第３の実施形態の速度測定装置３１０と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0122】

第４の実施形態では、算出される受信機各々のクロックドリフトの信頼度が高い場合にのみ、マルチパス誤差の影響を受けたと推定されるＧＰＳ衛星を事前に除外する点が、第３の実施形態と主に異なっている。

【0123】

図１２に、第４の実施形態に係る速度測定装置の構成の一例を示す。
図１２に示すように、第４の実施形態に係る速度測定装置４１０における衛星選択装置４１８のコンピュータ４３０は、衛星情報取得部３１と、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２と、推定ドップラー周波数算出部３３４と、ドップラー周波数残差算出部３３５と、受信機クロックドリフト信頼度判定部４３６と、除外衛星判別部４３７を備えている。受信機クロックドリフト信頼度判定部４３６は、本開示の信頼度判定部の一例である。

【0124】

受信機クロックドリフト信頼度判定部４３６は、アンテナ速度・受信機時刻誤差変化量算出部３３２によって算出された受信機のクロックドリフトの信頼度を判定する。具体的には、ＧＰＳアンテナにおけるドップラー周波数残差の変動に応じて受信機のクロックドリフトの信頼度を判定すればよい。例えば、受信機のクロックドリフトに誤りが生じた場合、全ＧＰＳ衛星の各々のドップラー周波数残差に対して共通に影響する。このため、全ＧＰＳ衛星についてのドップラー周波数残差が一定以上大きくなっているということは、当該受信機のクロックドリフトの算出が誤っている可能性は高い、すなわち、信頼度が低いと考えられる。一方、全ＧＰＳ衛星についてのドップラー周波数の残差が一定未満であることは、当該受信機のクロックドリフトの算出が誤っている可能性は低い、すなわち、信頼度が高いと考えられる。

【0125】

より具体的には、受信機クロックドリフト信頼度判定部４３６は、ドップラー周波数残差算出部３３５で算出されたドップラー周波数残差を用いて、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂで共通に受信している全てのＧＰＳ衛星について、各ＧＰＳアンテナ毎に、ドップラー周波数の残差を算出する。次に、共通に受信している全てのＧＰＳ衛星について、一方のＧＰＳアンテナのドップラー周波数の残差が、他方のＧＰＳアンテナのドップラー周波数の残差より予め定めた閾値以上大きい場合は、ドップラー周波数の残差が大きい方のＧＰＳアンテナに接続されている受信機のクロックドリフトの信頼度が低いと判定する。これは、受信機のクロックドリフトの算出の誤りは、共通に受信している全てのＧＰＳ衛星各々のドップラー周波数の残差に対して共通に影響するため、全てのＧＰＳ衛星についての疑似距離残差が一定以上大きくなっているということは、当該受信機のクロックドリフトの算出が誤っている可能性が高いと考えられるためである。また、一方のＧＰＳアンテナのドップラー周波数の残差が、他方のＧＰＳアンテナのドップラー周波数の残差に対して閾値未満の場合は、当該ＧＰＳアンテナに接続されている受信機のクロックドリフトの信頼度が高いと判定する。

【0126】

除外衛星判別部４３７は、受信機クロックドリフト信頼度判定部４３６によって判定された受信機のクロックドリフトの信頼度に基づいて、ドップラー周波数残差算出部３３５で算出された全ＧＰＳ衛星各々のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂのドップラー周波数残差の差から自車両の速度を推定する際に使用するＧＰＳ衛星とから除外する除外対象のＧＰＳ衛星を判別する。

【0127】

具体的には、全てのＧＰＳ衛星についてのドップラー周波数残差が閾値未満で、受信機クロックドリフト信頼度判定部４３６によって受信機のクロックドリフトの信頼度が高いと判定された場合には、上記第３の実施形態と同様に、全ＧＰＳ衛星各々のＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂのドップラー周波数残差の差に基づいて、除外対象のＧＰＳ衛星を判別する。

【0128】

一方、全てのＧＰＳ衛星についてのドップラー周波数残差が閾値以上で、受信機クロックドリフト信頼度判定部４３６によって受信機のクロックドリフトの信頼度が低いと判定された場合には、除外対象のＧＰＳ衛星を判別することを実施しない。例えば、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの何れのＧＰＳアンテナで受信されたＧＰＳ衛星を、除外対象のＧＰＳ衛星することなく出力する。

【0129】

このように、ＧＰＳアンテナ１２Ａ、１２Ｂの各々の受信機ともに、クロックドリフトの信頼度が高いと判定された場合についてのみ、上記第３実施形態と同様の衛星選択を行う。これによって、全てのＧＰＳ衛星についてのドップラー周波数残差に基づき判定された受信機のクロックドリフトの信頼度に考慮して、マルチパス誤差の影響を受けた衛星を事前に除外することが可能となる。

【0130】

なお、第４の実施形態に係る速度測定装置４１０の他の構成及び作用については、第２の実施形態、第３の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【0131】

以上説明したように、第４の実施形態に係る速度測定装置によれば、検出された自車両の受信機のクロックドリフトの信頼度が高い場合にのみ、地球上における測位対象箇所の速度を計算することにより、測位対象箇所について、地球上の速度を安定して計算することができる。

【0132】

なお、上記の実施形態において、車両に搭載される測位装置又は速度測定装置に、本開示の技術を適用する場合を例に説明したが、本開示の測位装置又は速度測定装置が搭載される移動体は車両に限定されない。例えば、測位装置又は速度測定装置をロボットに搭載してもよい。

【0133】

また、上記の実施形態では、車両に搭載される測位装置又は速度測定装置に、本開示の技術を適用する場合を例に説明したが、本開示の測位装置および速度測定装置を搭載し、測位および速度を導出する場合に本開示の技術を適用してもよい。

【0134】

また、衛星航法システムとしてＧＰＳを用いた場合を例に説明したが、他の衛星測位システム（ＧＬＯＮＡＳＳ，ＢｅｉＤｏｕ，Ｇａｌｉｌｅｏ，ＱＺＳＳ）を用いてもよいし、これらを併用してもよい。

【符号の説明】

【0135】

１０、２１０ 測位装置
１２Ａ、１２Ｂ ＧＰＳアンテナ
１４Ａ、１４Ｂ 受信機
１６ 姿勢角センサ
１８、２１８、３１８、４１８ 衛星選択装置
２０ 出力部
３０、２３０、３３０、３４０ コンピュータ
３１ 衛星情報取得部
３２ アンテナ位置・受信機時刻誤差算出部
３４ 推定疑似距離算出部
３５ 疑似距離残差算出部
３７ 除外衛星判別部
４０ 位置導出部
３１０、４１０ 速度測定装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】