特許 7497119 測位装置

(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】2024-05-31

(45)【発行日】2024-06-10

(54)【発明の名称】測位装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/32 20100101AFI20240603BHJP

   G01S 19/51 20100101ALI20240603BHJP

   G01S 19/52 20100101ALI20240603BHJP

   G01S 19/44 20100101ALN20240603BHJP

【ＦＩ】

G01S19/32

G01S19/51

G01S19/52

G01S19/44

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020155411

(22)【出願日】2020-09-16

(65)【公開番号】P2022049286

(43)【公開日】2022-03-29

【審査請求日】2023-09-07

(73)【特許権者】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100141678

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】長保 龍

【審査官】藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０３０３３８２５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１７６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１９８６４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０１６９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７９６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１８５７２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ １９／００－１９／５５

Ｇ０１Ｃ ２１／２６－２１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の衛星から送信される測距信号を基準局および受信機が受信して前記基準局に対する前記受信機の相対位置を計算する測位装置であり、
前記受信機が受信した前記測距信号を用いて最小二乗法を適用した単独測位およびカルマンフィルタを適用した単独測位を実施する第１の測位部と、
前記受信機が受信した前記測距信号および前記基準局が受信した前記測距信号を用いて相対測位を実施する第２の測位部と、を有し、
前記第１の測位部から出力される、前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の速度、前記最小二乗法を適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置と前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置との差、および前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置と前記衛星の位置との間の距離のうちの少なくとも１つを利用して前記第２の測位部が前記相対測位を実施する、
ことを特徴とする測位装置。

【請求項2】

前記第１の測位部が、前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって前記受信機の速度を算出するＫＦ単独測位部を備え、
前記第２の測位部が、前記速度を利用して算出される前記受信機の移動距離を加算することにより、カルマンフィルタの事前推定状態量の前記受信機の３次元位置を更新する事前推定位置更新部を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の測位装置。

【請求項3】

前記第１の測位部が、前記最小二乗法を適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置と前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置との差を算出する位置差算出部を備え、
前記第２の測位部が、前記差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、カルマンフィルタのシステムノイズ共分散行列に前記差を加算することにより、前記システムノイズ共分散行列を更新するシステムノイズ更新部を備える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の測位装置。

【請求項4】

前記第１の測位部が、前記最小二乗法を適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置と前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置との差を算出する位置差算出部を備え、
前記第２の測位部が、前記差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、カルマンフィルタの観測ノイズ共分散行列に所定の増幅係数を乗算することにより、前記観測ノイズ共分散行列を更新する観測ノイズ更新部を備える、
ことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の測位装置。

【請求項5】

前記第１の測位部が、前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置および前記衛星の位置に基づくコード擬似距離と前記測距信号に基づくコード観測量との差を前記複数の衛星それぞれの搬送波ごとに算出する擬似距離残差算出部を備え、
前記第２の測位部が、前記複数の衛星それぞれの搬送波ごとに算出される前記差の絶対値の平均値が所定の閾値以上である場合に、カルマンフィルタの観測ノイズ共分散行列に所定の増幅係数を乗算することにより、前記観測ノイズ共分散行列を更新する観測ノイズ更新部を備える、
ことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の測位装置。

【請求項6】

前記第１の測位部が、
前記最小二乗法を適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置と前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置との位置差を算出する位置差算出部と、
前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置および前記衛星の位置に基づくコード擬似距離と前記測距信号に基づくコード観測量との距離差を前記複数の衛星それぞれの搬送波ごとに算出する擬似距離残差算出部と、を備え、
前記第２の測位部が、
前記位置差の絶対値が所定の閾値以上であり、且つ、
前記複数の衛星それぞれの搬送波ごとに算出される前記距離差の絶対値の平均値が所定の閾値以上である場合に、
カルマンフィルタの観測ノイズ共分散行列に所定の増幅係数を乗算することにより、前記観測ノイズ共分散行列を更新する観測ノイズ更新部を備える、
ことを特徴とする請求項１から３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、測位装置に関し、特に、全球測位衛星システムの衛星から送信される測距信号を受信して観測局側の観測データと基準局側の観測データとを用いて相対測位を実施する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ＧＰＳ（Ｇlobal Ｐositioning Ｓystem の略）などを含む全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇlobal Ｎavigation Ｓatellite Ｓystem の略）は、衛星から発信される電波（具体的には、測距信号）を利用して受信点の位置を算定する仕組みである。全球測位衛星システムを用いて位置や方位などを測定する測位装置は、複数の衛星から送信されたそれぞれの信号に基づいて当該の測位装置の位置や方位などを測定する。

【0003】

ＧＮＳＳを利用して相対測位を実施する従来の技術として、互いに同一の組合せによる複数の衛星から送信された測位情報を用いて測位を行う複数の測位手段を有し、複数の測位手段による測位結果の差分を取ることで複数の測位手段間の距離を求める測位システム、が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－２８７８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ＧＮＳＳ受信機で、例えばカルマンフィルタを適用して測位を実施する場合には、状態更新モデルを構築する必要がある。この状態更新モデルは、一般的には、事前推定位置を前回測位位置と推定した速度量とで表現し、状態モデルでシステムノイズと観測ノイズとを生成して加算し、測位アルゴリズムを解くことで位置を計算する。

【0006】

システムノイズは、一般的には位置や速度に対するノイズをモデル化したパラメータで構成されることが多い。しかしながら、測位環境の変化なども加味したノイズを与える必要があるため、測位環境の変化に沿ったパラメータを適用しないと測位精度が低下する、という問題がある。また、速度量の推定を別の処理で実施する場合（例えば、別の測位モデル、または慣性航法装置などで実施する場合）には、速度量の誤差などを適切に与えることが困難となる。このため、ｃｍ級測位（例えば、相対測位）のように高精度な測位位置を推定する場合は、測位環境の変化や速度量を推定するモデルの信頼度を測位処理へと適切に反映する必要がある。

【0007】

そこでこの発明は、測位環境の変化や速度量の信頼度を測位処理へと適切に反映して高精度な測位位置を推定することが可能な、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】

【0008】

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測距信号を基準局および受信機が受信して前記基準局に対する前記受信機の相対位置を計算する測位装置であり、前記受信機が受信した前記測距信号を用いて最小二乗法を適用した単独測位およびカルマンフィルタを適用した単独測位を実施する第１の測位部と、前記受信機が受信した前記測距信号および前記基準局が受信した前記測距信号を用いて相対測位を実施する第２の測位部と、を有し、前記第１の測位部から出力される、前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の速度、前記最小二乗法を適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置と前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置との差、および前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置と前記衛星の位置との間の距離のうちの少なくとも１つを利用して前記第２の測位部が前記相対測位を実施する、ことを特徴とする測位装置である。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の測位装置において、前記第１の測位部が、前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって前記受信機の速度を算出するＫＦ単独測位部を備え、前記第２の測位部が、前記速度を利用して算出される前記受信機の移動距離を加算することにより、カルマンフィルタの事前推定状態量の前記受信機の３次元位置を更新する事前推定位置更新部を備える、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に記載の測位装置において、前記第１の測位部が、前記最小二乗法を適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置と前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置との差を算出する位置差算出部を備え、前記第２の測位部が、前記差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、カルマンフィルタのシステムノイズ共分散行列に前記差を加算することにより、前記システムノイズ共分散行列を更新するシステムノイズ更新部を備える、ことを特徴とする。

【0011】

請求項４に記載の発明は、請求項１から３に記載の測位装置において、前記第１の測位部が、前記最小二乗法を適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置と前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置との差を算出する位置差算出部を備え、前記第２の測位部が、前記差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、カルマンフィルタの観測ノイズ共分散行列に所定の増幅係数を乗算することにより、前記観測ノイズ共分散行列を更新する観測ノイズ更新部を備える、ことを特徴とする。

【0012】

請求項５に記載の発明は、請求項１から３に記載の測位装置において、前記第１の測位部が、前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置および前記衛星の位置に基づくコード擬似距離と前記測距信号に基づくコード観測量との差を前記複数の衛星それぞれの搬送波ごとに算出する擬似距離残差算出部を備え、前記第２の測位部が、前記複数の衛星それぞれの搬送波ごとに算出される前記差の絶対値の平均値が所定の閾値以上である場合に、カルマンフィルタの観測ノイズ共分散行列に所定の増幅係数を乗算することにより、前記観測ノイズ共分散行列を更新する観測ノイズ更新部を備える、ことを特徴とする。

【0013】

請求項６に記載の発明は、請求項１から３に記載の測位装置において、前記第１の測位部が、前記最小二乗法を適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置と前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置との位置差を算出する位置差算出部と、前記カルマンフィルタを適用した前記単独測位によって算出される前記受信機の位置および前記衛星の位置に基づくコード擬似距離と前記測距信号に基づくコード観測量との距離差を前記複数の衛星それぞれの搬送波ごとに算出する擬似距離残差算出部と、を備え、前記第２の測位部が、前記位置差の絶対値が所定の閾値以上であり、且つ、前記複数の衛星それぞれの搬送波ごとに算出される前記距離差の絶対値の平均値が所定の閾値以上である場合に、カルマンフィルタの観測ノイズ共分散行列に所定の増幅係数を乗算することにより、前記観測ノイズ共分散行列を更新する観測ノイズ更新部を備える、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

請求項１ないし請求項６に記載の発明によれば、単独測位を実施する第１の測位部から出力される情報を利用して第２の測位部が相対測位を実施するようにしているので、測位環境の変化や速度量の信頼度を測位処理へと適切に反映することができ、高精度な測位位置を推定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の実施の形態に係る測位装置を含むＧＮＳＳ受信機の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図１のＧＮＳＳ受信機における処理手順を示すフロー図である。

【図3】事前推定位置更新部およびシステムノイズ更新部における処理手順を示すフロー図であり、図２のフロー図におけるステップＳ９の処理の詳細を示すフロー図である。

【図4】観測ノイズ更新部における処理手順を示すフロー図であり、図２のフロー図におけるステップＳ１０の処理の詳細を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態に係る測位装置８を含むＧＮＳＳ受信機１の概略構成を示す機能ブロック図である。図２は、実施の形態に係るＧＮＳＳ受信機１における処理手順を示すフロー図である。図２のフロー図に示す処理手順は、主に測位装置８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（例えば、１秒間隔）で繰り返し実行される。

【0017】

ＧＮＳＳ受信機１は、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇlobal Ｎavigation Ｓatellite Ｓystem の略）によって位置情報を取得するための仕組みである。ＧＮＳＳ受信機１は、ＧＮＳＳアンテナ２と、ＧＮＳＳ受信部３と、データ通信用アンテナ４と、データ受信部５と、衛星情報取得部６と、基準局情報取得部７と、測位装置８と、を有する。ＧＮＳＳ受信機１は、他のＧＮＳＳ受信機に対する自身の相対位置を計算して出力する。

【0018】

上記における他のＧＮＳＳ受信機は、相対位置の計算（即ち、相対測位）において「基準局」と位置づけられる。基準局は、固定的に設置されて設置位置が予め定まっている（即ち、設置位置が既知である）。

【0019】

ＧＮＳＳアンテナ２は、複数の衛星（例えば、ＧＰＳ衛星）のそれぞれから送信される電波（測距信号；具体的には、所定の周波数の搬送波（即ち、キャリア）にＰＲＮ（擬似ランダムノイズ）コードおよび航法メッセージが重畳された信号）を受信してＧＮＳＳ受信部３へと転送する。

【0020】

ここで、全球測位衛星システムを構成する衛星であってＧＮＳＳ受信機１や基準局において受信される電波（測距信号）を送信する複数の衛星を「複数の衛星Ｓx」と表記する。そして、複数の衛星Ｓxの各々を相互に区別するときは（言い換えると、相互に異なる衛星であることを意味する場合には）添字ｘを変えて表記する。具体的には例えば、「衛星Ｓj」と「衛星Ｓk」とは相互に異なる衛星であることを表す。

【0021】

ＧＮＳＳ受信部３は、ＧＮＳＳアンテナ２から転送される測距信号に対して所定の処理を施して衛星情報取得部６において利用可能な形式の信号を出力する。ＧＮＳＳ受信部３は、例えば、ＧＮＳＳアンテナ２から転送される測距信号の周波数を中間周波数に変換するとともにアナログ－デジタル変換処理を行ってデジタル信号を生成し、前記デジタル信号に対して復調処理を施して復調した測距信号を出力する（ステップＳ１）。

【0022】

データ通信用アンテナ４は、基準局から送信されるデータを受信してデータ受信部５へと転送する。ＧＮＳＳ受信機１と基準局との間では、予め定められた所定のフォーマットに従って信号の送受信が行われる。

【0023】

基準局から送信されるデータには、複数の衛星Ｓxのそれぞれから送信されて基準局がＧＮＳＳアンテナを介して受信した電波（測距信号；具体的には、所定の周波数の搬送波（即ち、キャリア）にＰＲＮ（擬似ランダムノイズ）コードおよび航法メッセージが重畳された信号）が含まれる。基準局が受信した複数の衛星Ｓxごとの測距信号を含む、基準局から送信されてＧＮＳＳ受信機１のデータ通信用アンテナ４によって受信されるデータのことを「基準局衛星情報」と呼ぶ。基準局衛星情報が、所定の周期ごとに基準局から送信されてＧＮＳＳ受信機１へと供給される（ステップＳ２）。

【0024】

データ受信部５は、データ通信用アンテナ４から転送されるデータ（即ち、基準局衛星情報）に対して所定の処理を施して基準局情報取得部７において利用可能な形式の信号を出力する。

【0025】

衛星情報取得部６、基準局情報取得部７、および測位装置８は、例えばＣＰＵ（Ｃentral Ｐrocessing Ｕnit の略）、メモリ、および入力・出力ポートなどを含む演算ユニット内に構成され、メモリに記憶された制御プログラムや各種データをＣＰＵが参照することによって必要な処理を実行する。

【0026】

衛星情報取得部６は、所定の周期ごとに、ＧＮＳＳ受信部３から出力される測距信号を用いて、必要に応じて前記測距信号に対して従来周知の演算処理を施して、複数の衛星Ｓxごとに、前記測距信号および前記測距信号を送信した衛星に関する情報（「観測局観測データ」と呼ぶ）を取得する（ステップＳ３）。

【0027】

衛星情報取得部６は、複数の衛星Ｓxの各々について、観測局観測データとして、例えば、ＧＮＳＳアンテナ２を介して受信した測距信号の位相（別言すると、搬送波位相）、前記測距信号を送信した衛星とＧＮＳＳ受信機１（特に、ＧＮＳＳアンテナ２）との間の擬似距離（「コード擬似距離」と呼ぶ）、および、前記測距信号を送信した衛星の３次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する。

【0028】

基準局情報取得部７は、所定の周期ごとに、データ受信部５から出力される基準局衛星情報に含まれる、基準局が受信した測距信号に係る情報を用いて、必要に応じて前記測距信号に対して従来周知の演算処理を施して、複数の衛星Ｓxごとに、基準局が受信した測距信号および前記測距信号を送信した衛星に関する情報（「基準局観測データ」と呼ぶ）を取得する（ステップＳ４）。

【0029】

基準局情報取得部７は、基準局が電波（測距信号）を受信した複数の衛星Ｓxの各々について、基準局観測データとして、例えば、基準局が受信した測距信号の位相（別言すると、搬送波位相）、前記測距信号を送信した衛星と基準局（特に、ＧＮＳＳアンテナ）との間の擬似距離（「コード擬似距離」と呼ぶ）、および、前記測距信号を送信した衛星の３次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する。

【0030】

上記の観測局観測データと基準局観測データとは、必要に応じて、必要な項目については、ＧＰＳ時刻などが利用されて同期がとられる。

【0031】

なお、上記の基準局観測データのうちの一部もしくは全部は、基準局において計算されたうえで、基準局衛星情報に含められて基準局からＧＮＳＳ受信機１へと送信されるようにしてもよい。

【0032】

測位装置８は、複数の衛星Ｓxから送信される測距信号に基づいて、当該測位装置８を含むＧＮＳＳ受信機１（別言すると、観測局）と基準局との相対位置（即ち、基準局に対する観測局の相対位置）を計算するための仕組みであり、第１の測位部８１と第２の測位部８２とを有する。

【0033】

この実施の形態に係る測位装置８は、複数の衛星Ｓxから送信される測距信号を基準局およびＧＮＳＳ受信機１が受信して基準局に対するＧＮＳＳ受信機１の相対位置を計算するための機序であり、ＧＮＳＳ受信機１が受信した測距信号を用いて最小二乗法を適用した単独測位およびカルマンフィルタを適用した単独測位を実施する第１の測位部８１と、ＧＮＳＳ受信機１が受信した測距信号（具体的には、観測局観測データ）および基準局が受信した測距信号（具体的には、基準局観測データ）を用いて相対測位を実施する第２の測位部８２と、を有し、第１の測位部８１から出力される、カルマンフィルタを適用した単独測位によって算出されるＧＮＳＳ受信機１の速度、最小二乗法を適用した単独測位によって算出されるＧＮＳＳ受信機１の位置とカルマンフィルタを適用した単独測位によって算出されるＧＮＳＳ受信機１の位置との差、およびカルマンフィルタを適用した単独測位によって算出されるＧＮＳＳ受信機１の位置と衛星の位置との間の距離を利用して第２の測位部８２が相対測位を実施する、ようにしている。

【0034】

第１の測位部８１は、単独測位を実施して第２の測位部８２における測位処理へと提供する情報を生成するための仕組みであり、最小二乗測位部８１１、ＫＦ単独測位部８１２、位置差算出部８１３、および擬似距離残差算出部８１４を備える。

【0035】

最小二乗測位部８１１は、ＧＮＳＳ受信機１が受信した電波（測距信号）を用いて最小二乗法を適用した測位処理（具体的には、単独測位）を実施する（ステップＳ５）。

【0036】

最小二乗法を適用した測位処理（具体的には、単独測位）は、周知の技術であるので詳細の説明はここでは省略するが、概略としては、複数の衛星Ｓxの各衛星の３次元位置を既知変数とするとともにＧＮＳＳ受信機１の３次元位置および時計誤差を未知変数とした、複数の衛星ＳxについてのＧＮＳＳ受信機１との間のコード擬似距離に基づく連立方程式を反復演算によって近似推定的に解いて、ＧＮＳＳ受信機１の３次元位置を算出する処理である。

【0037】

最小二乗測位部８１１は、最小二乗法を適用した測位処理（具体的には、単独測位）によって算出される、ＧＮＳＳ受信機１の３次元位置（「最小二乗測位位置」と呼ぶ）を出力する。

【0038】

ＫＦ単独測位部８１２は、ＧＮＳＳ受信機１が受信した電波（測距信号）を用いてカルマンフィルタ（Ｋalman Ｆilter）を適用した測位処理（具体的には、単独測位）を実施する（ステップＳ６）。

【0039】

ここで、ステップＳ６の処理で用いられる測位方程式を以下の数式１のように表す（尚、添字ｉは、単独測位であることを表す）。
（数１） ｙi ＝ Ｈi・ｘi＋ε

【0040】

数式１における、ｙiは各衛星の３次元位置および各衛星とＧＮＳＳ受信機１との間のコード擬似距離を要素に持つ観測ベクトルであり、Ｈiは計画行列であり、さらに、ｘiはＧＮＳＳ受信機１の３次元の位置（未知）および速度（未知）を要素に持つ未知数ベクトルである。また、εは雑音項である。

【0041】

ＫＦ単独測位部８１２は、数式１の未知数ベクトルｘi（具体的には、ＧＮＳＳ受信機１の３次元の位置ベクトルおよび３次元の速度ベクトルを要素に持つ）をカルマンフィルタ（以下の数式２参照）を適用して求める。

【0042】

【数2】

【0043】

数式２における各変数は以下の通りである（尚、「ｘ＾」はｘの直上に＾が付いていることを表す）。
ｎ：時刻
ｘ＾(ｎ｜ｎ－１)：(ｎ－１)時刻までの情報を用いて推定した、ｎ時刻における
事前推定状態量
ｘ＾(ｎ｜ｎ) ：ｎ時刻までの情報を用いて推定した、ｎ時刻における
事後推定状態量
ｙ(ｎ)：観測値
Ｆ(ｎ)：状態推移行列
Ｍ(ｎ)：観測行列
Ｋ(ｎ)：カルマンゲイン
Ｐ(ｎ｜ｎ－１)：事前誤差共分散行列
Ｐ(ｎ｜ｎ) ：事後誤差共分散行列
Ｒε(ｎ)：観測ノイズ共分散行列
Ｒδ(ｎ)：システムノイズ共分散行列
Ｉ：単位行列
Ｔ：転置を表す。

【0044】

数式１と数式２との関係について、数式２における、観測値ｙ(ｎ)は数式１における観測ベクトルｙiに対応し、観測行列Ｍ(ｎ)は数式１における計画行列Ｈiに対応する。

【0045】

数式２により、事後推定状態量ｘ＾(ｎ｜ｎ)は、観測予測誤差にカルマンゲインＫ(ｎ)を乗じたものを事前推定状態量ｘ＾(ｎ｜ｎ－１)に加えることによって計算される。具体的には、ＫＦ単独測位部８１２による処理では、ＧＮＳＳ受信機１の３次元の位置および速度が計算される。

【0046】

ＫＦ単独測位部８１２は、カルマンフィルタを適用した測位処理（具体的には、単独測位）によって算出される、ＧＮＳＳ受信機１の３次元の位置（「ＫＦ単独測位位置」と呼ぶ）および速度（「ＫＦ単独測位速度」と呼ぶ）を出力する。

【0047】

位置差算出部８１３は、最小二乗測位部８１１から出力される最小二乗測位位置とＫＦ単独測位部８１２から出力されるＫＦ単独測位位置との差（言い換えると、前記２つの３次元位置の間の直線距離）を算出して出力する（ステップＳ７）。

【0048】

擬似距離残差算出部８１４は、ＫＦ単独測位部８１２から出力されるＫＦ単独測位位置と観測局観測データに含まれている衛星の３次元位置とを用いてコード擬似距離を算出し、算出したコード擬似距離と、観測局観測データに含まれている衛星とＧＮＳＳ受信機１との間のコード擬似距離（「コード観測量」と呼ぶ）との差を算出して出力する（ステップＳ８）。

【0049】

擬似距離残差算出部８１４は、複数の衛星Ｓxごとに、コード擬似距離を算出するとともに、前記コード擬似距離と観測局観測データに含まれているコード観測量との差（つまり、擬似距離残差＝コード擬似距離－コード観測量）を算出して出力する。擬似距離残差算出部８１４は、また、各衛星から送信されるＬ１波（即ち、周波数が１５７５．４２ＭＨｚの搬送波）に基づくコード擬似距離についてコード観測量との差を算出するとともに、Ｌ２波（即ち、周波数が１２２７．６０ＭＨｚの搬送波）に基づくコード擬似距離についてコード観測量との差を算出する。

【0050】

なお、コード擬似距離は、衛星とＧＮＳＳ受信機１との間の幾何学的距離＋光速×(ＧＮＳＳ受信機１の時計誤差－衛星の時計誤差)＋電離層遅延量＋対流圏遅延量＋雑音 によって算出される。また、コード観測量は、（衛星の発信時刻－ＧＮＳＳ受信機１で受信した時刻）×光速 によって算出される。

【0051】

第２の測位部８２は、相対測位を実施してＧＮＳＳ受信機１の３次元位置を計算するための仕組みであり、事前推定位置更新部８２１、システムノイズ更新部８２２、観測ノイズ更新部８２３、実数解計算部８２４、および整数解計算部８２５を備える。

【0052】

はじめに、第２の測位部８２で用いられる測位方程式について説明する。

【0053】

まず、衛星Ｓsの電波を基準局で受信した際の測距信号の位相（別言すると、搬送波位相：キャリア観測量）φb_s［cycle］は以下の数式３のように表される。
（数３） λsφb_s ＝ ρb_s＋λsＮb_s＋ｃ(dｔb－dＴ_s)－Ｄb_s＋Ｔb_s
ここに、
λs ：衛星Ｓsの搬送波の波長［ｍ］
ρb_s ：基準局と衛星Ｓsとの間の幾何学距離［ｍ］
Ｎb_s ：実数値バイアス［cycle］
dｔb ：基準局の時計誤差［秒］
dＴ_s ：衛星の時計誤差［秒］
Ｄb_s ：基準局と衛星Ｓsとの間における電離層遅延量［ｍ］
Ｔb_s ：基準局と衛星Ｓsとの間における対流圏遅延量［ｍ］
ｃ ：搬送波の速度［ｍ／秒］
添字ｂ：基準局を表す。
添字ｓ：衛星Ｓsを表す。

【0054】

数式３に倣って表される測距信号の位相について、観測局観測データおよび基準局観測データを利用した相対測位を実施する際のＧＮＳＳ受信機１（観測局）と基準局とにおける、衛星Ｓu（基準衛星とする）と衛星Ｓkとに関する測距信号の位相の二重差（二重位相差）φrb_ukを計算すると以下の数式４のようになる。
（数４） λφrb_uk ＝ ρrb_uk＋λＮrb_uk
ここに、
λ ：衛星Ｓu，Ｓkの搬送波（例えば、Ｌ１波やＬ２波）の波長
ρrb_uk：幾何学距離の二重差
Ｎrb_uk：実数値バイアスの二重差
添字ｒ ：ＧＮＳＳ受信機１（観測局）を表す。
添字ｂ ：基準局を表す。
添字ｕ ：衛星Ｓu（基準衛星）を表す。
添字ｋ ：衛星Ｓkを表す。

【0055】

数式４から分かるように、観測量の二重差を計算することにより、観測データに重畳しているＧＮＳＳ受信機１（観測局）と基準局の時計誤差、衛星の時計誤差、電離層遅延量、および対流圏遅延量が相殺される。

【0056】

また、相対測位を実施する際のＧＮＳＳ受信機１（観測局）と基準局とにおける、衛星Ｓu（基準衛星とする）と衛星Ｓkとに関する測距信号の位相（別言すると、搬送波位相）の二重差φrb_ukは以下の数式５のように求められる。
（数５） φrb_uk ＝ [φr_u－φb_u]－｛φr_k－φb_k｝
ここに、
φr_u ：ＧＮＳＳ受信機１で受信した衛星Ｓu（基準衛星）の測距信号の位相
φb_u ：基準局で受信した衛星Ｓu（基準衛星）の測距信号の位相
φr_k ：ＧＮＳＳ受信機１で受信した衛星Ｓkの測距信号の位相
φb_k ：基準局で受信した衛星Ｓkの測距信号の位相
添字ｒ：ＧＮＳＳ受信機１（観測局）を表す。
添字ｂ：基準局を表す。
添字ｕ：衛星Ｓu（基準衛星）を表す。
添字ｋ：衛星Ｓkを表す。

【0057】

なお、数式４における幾何学距離の二重差ρrb_ukは ρrb_uk ＝ [ρr_u－ρb_u]－[ρr_k－ρb_k] のように表され、基準局から衛星Ｓu（基準衛星）までの幾何学距離ρb_uおよび基準局から衛星Ｓkまでの幾何学距離ρb_kは、衛星軌道情報（別言すると、エフェメリス）を基に算出される衛星Ｓu，Ｓkそれぞれの３次元位置と、既知の基準局の３次元位置とから求められる。また、ＧＮＳＳ受信機１から衛星Ｓu（基準衛星）までの幾何学距離ρr_uおよびＧＮＳＳ受信機１から衛星Ｓkまでの幾何学距離ρr_kは、衛星軌道情報を基に算出される衛星Ｓu，Ｓkそれぞれの３次元位置と、ＧＮＳＳ受信機１の概略３次元位置とから求める。ＧＮＳＳ受信機１の概略３次元位置を基点にした、ＧＮＳＳ受信機１の正確な３次元位置までの位置の差分量は未知であるため、測位方程式で未知数として求めることになり、未知数が求まることでＧＮＳＳ受信機１の正確な３次元位置が求められる。

【0058】

また、数式４における実数値バイアスの二重差Ｎrb_ukは、ＧＮＳＳ受信機１と衛星Ｓuとの間における実数値バイアスＮr_u，基準局と衛星Ｓuとの間における実数値バイアスＮb_u，ＧＮＳＳ受信機１と衛星Ｓkとの間における実数値バイアスＮr_k，および基準局と衛星Ｓkとの間における実数値バイアスＮb_kを用いて、Ｎrb_uk ＝ [Ｎr_u－Ｎb_u]－[Ｎr_k－Ｎb_k] のように表される。

【0059】

そして、数式５に従って求められる位相の二重差φrb_ukを観測量とする測位方程式（即ち、第２の測位部８２で用いられる測位方程式）を以下の数式６のように表す（尚、添字ｒは、相対測位であることを表す）。
（数６） ｙr ＝ Ｈr・ｘr＋ε

【0060】

数式６における、ｙrは数式５に従って求められる位相の二重差φrb_ukを要素に持つ観測ベクトルであり、Ｈrは計画行列であり、さらに、ｘrはＧＮＳＳ受信機１の３次元位置（未知）および数式４における実数値バイアスの二重差Ｎrb_uk（未知）を要素に持つ未知数ベクトルである。また、εは雑音項である。

【0061】

第２の測位部８２は、数式６の未知数ベクトルｘr（具体的には、ＧＮＳＳ受信機１の３次元位置および実数値バイアスの二重差Ｎrb_ukを要素に持つ）をカルマンフィルタ（上記の数式２参照）を適用して求める。

【0062】

数式６と数式２との関係について、数式２における、観測値ｙ(ｎ)は数式６における観測ベクトルｙrに対応し、観測行列Ｍ(ｎ)は数式６における計画行列Ｈrに対応する。

【0063】

第２の測位部８２による処理では、実数値バイアス（言い換えると、整数値バイアスの実数解）が計算されるとともに、前記実数値バイアスが整数化されて整数値バイアスの整数解が求められる。

【0064】

事前推定位置更新部８２１はカルマンフィルタ（数式２参照）の事前推定状態量ｘ＾(ｎ｜ｎ－１)を更新し、そして、システムノイズ更新部８２２はカルマンフィルタのシステムノイズ共分散行列Ｒδ(ｎ)を更新する（ステップＳ９）。図３は、事前推定位置更新部８２１およびシステムノイズ更新部８２２における処理手順を示すフロー図であり、図２のフロー図におけるステップＳ９の処理の詳細を示すフロー図である。

【0065】

事前推定位置更新部８２１は、ＫＦ単独測位部８１２から出力されるＫＦ単独測位速度（具体的には、３次元の速度ベクトル）に第２の測位部８２による前回の相対測位の処理から今回の相対測位の処理までの経過時間を乗じることにより、ＧＮＳＳ受信機１の３次元の移動距離（「推定移動距離」と呼ぶ）を算出する。

【0066】

事前推定位置更新部８２１は、次に、カルマンフィルタ（数式２参照）の事前推定状態量ｘ＾(ｎ｜ｎ－１)に要素として含まれているＧＮＳＳ受信機１の３次元位置（つまり、事前推定位置）を、第２の測位部８２による前回の相対測位の処理によって求められたＧＮＳＳ受信機１の３次元位置に対して推定移動距離を加算することにより、更新する（ステップＳ９－１）。なお、第２の測位部８２による前回の相対測位の処理が行われていない初期においては、ＧＮＳＳ受信機１の３次元位置の初期値として、例えば、ＫＦ単独測位部８１２から出力されるＫＦ単独測位位置が用いられるようにしてもよい。

【0067】

第２の測位部８２における測位処理（具体的には、相対測位）において、第１の測位部８１による測位処理（具体的には、単独測位）によって得られるＫＦ単独測位速度を利用して更新したＧＮＳＳ受信機１の３次元位置を用いることにより、演算量の削減を図ることができる。また、第２の測位部８２における測位処理では速度の推定を行わないようにすることにより、高精度であるものの負荷が大きい相対測位の処理の演算量の軽減を図ることができる。

【0068】

システムノイズ更新部８２２は、位置差算出部８１３から出力される、最小二乗測位位置とＫＦ単独測位位置との差の絶対値（「測位位置差ΔＰlk」と呼ぶ）が位置差閾値Ｔpd以上であるか否かを判断する（ステップＳ９－２）。

【0069】

位置差閾値Ｔpdは、ＧＮＳＳ受信機１の測位に纏わる、現時刻における測位環境が良好であるか不良であるかを判断するための閾値である。位置差閾値Ｔpdは、特定の値に限定されるものではなく、前記の判断が適切に行われ得ることや単独測位において通常想定される誤差の大きさ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。位置差閾値Ｔpdは、例えば、３～１０ｍ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、特に５ｍ程度の値に設定されることが考えられる。

【0070】

そして、測位位置差ΔＰlkが位置差閾値Ｔpd以上である場合には（ステップＳ９－２：Ｙｅｓ）、システムノイズ更新部８２２は、測位位置差ΔＰlkをカルマンフィルタ（数式２参照）のシステムノイズ共分散行列Ｒδ(ｎ)に加算することにより、システムノイズ共分散行列Ｒδ(ｎ)を更新する（ステップＳ９－３）。

【0071】

ここで、最小二乗測位位置とＫＦ単独測位位置との差の絶対値（即ち、測位位置差ΔＰlk）が大きいということは、測位環境が不良であり、したがってＫＦ単独測位速度の誤差も大きくなると考えられるため、速度誤差として、カルマンフィルタ（数式２参照）のシステムノイズ共分散行列Ｒδ(ｎ)を測位位置差ΔＰlkの大きさに応じた分だけ増幅する。これにより、測位環境の変化や速度量の信頼度が測位処理へと適切に反映される。特に、瞬時推定である最小二乗法による測位と逐次推定であるカルマンフィルタによる測位との間における差異に着目することにより、推定精度が低下し易い場合が的確に判断されてその判断結果が測位処理へと適切に反映され得る。

【0072】

測位位置差ΔＰlkが位置差閾値Ｔpd以上である場合には、システムノイズ更新部８２２は、具体的には、以下の数式７に示すように、測位位置差ΔＰlkをカルマンフィルタ（数式２参照）のシステムノイズ共分散行列Ｒδ(ｎ)に加算することにより、システムノイズ共分散行列Ｒδ(ｎ)を更新する。

【数7】

【0073】

数式７における各変数（尚、スカラー値）は以下のとおりである。
Ｒδ_x(ｎ)：ＥＣＥＦ座標系のｘ座標位置に対するシステムノイズ共分散値
（尚、ＥＣＥＦ：Ｅarth Ｃentered，Ｅarth Ｆixed の略）
Ｒδ_y(ｎ)：ＥＣＥＦ座標系のｙ座標位置に対するシステムノイズ共分散値
Ｒδ_z(ｎ)：ＥＣＥＦ座標系のｚ座標位置に対するシステムノイズ共分散値
Ｒδ_Sk(ｎ)：衛星Ｓkに対するシステムノイズ共分散値（但し、ｋ＝１，２，３，…）
ΔＰlk(ｎ)：第１の測位部の処理による、最小二乗測位位置とＫＦ単独測位位置との差の絶対値（即ち、測位位置差）
β：係数（具体的には例えば、０．００１，０．０００１など）
ｎ：時刻

【0074】

そして、システムノイズ更新部８２２は、相対測位の処理手順をステップＳ１０の処理へとすすめる。

【0075】

一方、測位位置差ΔＰlkが位置差閾値Ｔpd未満である場合には（ステップＳ９－２：Ｎｏ）、システムノイズ更新部８２２は、相対測位の処理手順をステップＳ１０の処理へとすすめる。

【0076】

観測ノイズ更新部８２３は、カルマンフィルタ（数式２参照）の観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)を更新する（ステップＳ１０）。図４は、観測ノイズ更新部８２３における処理手順を示すフロー図であり、図２のフロー図におけるステップＳ１０の処理の詳細を示すフロー図である。

【0077】

観測ノイズ更新部８２３は、擬似距離残差算出部８１４から出力される、コード擬似距離と観測局観測データのコード観測量との差の絶対値の平均値（「擬似距離残差平均値ΔＤavg」と呼ぶ）が距離差閾値Ｔdd以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０－１）。

【0078】

観測ノイズ更新部８２３は、具体的には、複数の衛星Ｓxごとの、Ｌ１波に基づくコード擬似距離についてのコード観測量との差の絶対値と、Ｌ２波に基づくコード擬似距離についてのコード観測量との差の絶対値と、の平均値（つまり、すべての衛星のすべての搬送波に関する平均値）を擬似距離残差平均値ΔＤavgとして、距離差閾値Ｔdd以上であるか否か判断する。

【0079】

距離差閾値Ｔddは、ＧＮＳＳ受信機１の測位に纏わる、現時刻における測位環境が良好であるか不良であるかを判断するための閾値である。距離差閾値Ｔddは、特定の値に限定されるものではなく、前記の判断が適切に行われ得ることや単独測位において通常想定される誤差の大きさ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。距離差閾値Ｔddは、例えば、１～５ｍ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、特に２ｍ程度の値に設定されることが考えられる。

【0080】

そして、擬似距離残差平均値ΔＤavgが距離差閾値Ｔdd以上である場合には（ステップＳ１０－１：Ｙｅｓ）、観測ノイズ更新部８２３は、続いて、位置差算出部８１３から出力される、最小二乗測位位置とＫＦ単独測位位置との差の絶対値（即ち、測位位置差ΔＰlk）が位置差閾値Ｔpd以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０－２）。

【0081】

なお、このステップＳ１０－２の処理では、上述のステップＳ９－２の処理における位置差閾値Ｔpdと異なる値が位置差閾値として用いられるようにしてもよい。

【0082】

そして、測位位置差ΔＰlkが位置差閾値Ｔpd以上である場合には（ステップＳ１０－２：Ｙｅｓ）、観測ノイズ更新部８２３は、観測ノイズ増幅係数を、擬似距離残差平均値ΔＤavgと測位位置差ΔＰlkとに基づく値に設定する（ステップＳ１０－３）。

【0083】

ここで、コード擬似距離とコード観測量との差の絶対値の平均値（即ち、擬似距離残差平均値ΔＤavg）が大きいということは、測位環境が不良であると考えられるため、カルマンフィルタ（数式２参照）の観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)を増幅する。これにより、測位環境の変化が測位処理へと適切に反映される。

【0084】

また、最小二乗測位位置とＫＦ単独測位位置との差の絶対値（即ち、測位位置差ΔＰlk）が大きいということは、測位環境が不良であると考えられるため、カルマンフィルタ（数式２参照）の観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)を増幅する。これにより、測位環境の変化が測位処理へと適切に反映される。特に、瞬時推定である最小二乗法による測位と逐次推定であるカルマンフィルタによる測位との間における差異に着目することにより、推定精度が低下し易い場合が的確に判断されてその判断結果が測位処理へと適切に反映され得る。

【0085】

擬似距離残差平均値ΔＤavgが距離差閾値Ｔdd以上であり且つ測位位置差ΔＰlkが位置差閾値Ｔpd以上である場合には、観測ノイズ更新部８２３は、具体的には、観測ノイズ増幅係数の値を、擬似距離残差平均値ΔＤavgと測位位置差ΔＰlkとの和とする（つまり、観測ノイズ増幅係数α＝擬似距離残差平均値ΔＤavg＋測位位置差ΔＰlk；但し、観測ノイズ増幅係数は１．０以上）。

【0086】

そして、観測ノイズ更新部８２３は、相対測位の処理手順をステップＳ１０－５の処理へとすすめる。

【0087】

一方、擬似距離残差平均値ΔＤavgが距離差閾値Ｔdd未満である場合（ステップＳ１０－１：Ｎｏ）、また、測位位置差ΔＰlkが位置差閾値Ｔpd未満である場合には（ステップＳ１０－２：Ｎｏ）、観測ノイズ更新部８２３は、観測ノイズ増幅係数を１．０に設定する（ステップＳ１０－４）。そして、観測ノイズ更新部８２３は、相対測位の処理手順をステップＳ１０－５の処理へとすすめる。

【0088】

観測ノイズ更新部８２３は、次に、観測ノイズ増幅係数をカルマンフィルタ（数式２参照）の観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)に乗じることにより、観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)を更新する（ステップＳ１０－５）。

【0089】

観測ノイズ更新部８２３は、ステップＳ１０－５の処理を、第２の測位部８２における相対測位の処理に用いるすべての衛星のそれぞれに対して、また、各衛星から送信されるＬ１波とＬ２波とのそれぞれに対して行う。つまり、観測ノイズ更新部８２３は、カルマンフィルタ（数式２参照）の観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)に含まれている、衛星それぞれのＬ１波に関する観測ノイズ要素およびＬ２波に関する観測ノイズ要素に対して観測ノイズ増幅係数を乗じる。

【0090】

観測ノイズ更新部８２３は、具体的には、以下の数式８に示すように、観測ノイズ増幅係数をカルマンフィルタ（数式２参照）の観測ノイズ分散値に乗算することにより、観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)を更新する。

【数8】

【0091】

数式８における各変数（尚、スカラー値）は以下のとおりである。
Ｒ_u1(ｎ)：衛星Ｓu（基準衛星）のＬ１波の測距信号の観測ノイズ分散値
Ｒ_u2(ｎ)：衛星Ｓu（基準衛星）のＬ２波の測距信号の観測ノイズ分散値
Ｒ_j1(ｎ)：衛星Ｓj（基準衛星以外）のＬ１波の測距信号の観測ノイズ分散値
Ｒ_j2(ｎ)：衛星Ｓj（基準衛星以外）のＬ２波の測距信号の観測ノイズ分散値
α(ｎ)：(ΔＤavg＋ΔＰlk)で表される観測ノイズ増幅係数
ｎ：時刻
但し、ｊ＝１，２，３，・・・，ｍ

【0092】

ここで、上記の数式８では基準衛星以外の衛星Ｓjの観測ノイズ分散値Ｒ_j1(ｎ)，Ｒ_j2(ｎ)に対して観測ノイズ増幅係数α(ｎ)を乗じるようにしているが、観測ノイズ増幅係数α(ｎ)を乗じる処理は、基準衛星以外の衛星への処理に限定されるものではなく、例えば、基準衛星ＳuのＬ１波の測距信号の観測ノイズ分散値Ｒ_u1(ｎ)や基準衛星ＳuのＬ２波の測距信号の観測ノイズ分散値Ｒ_u2(ｎ)に対して乗じるようにしてもよい。

【0093】

また、上記の数式８では観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)の対角要素のみに対して観測ノイズ増幅係数α(ｎ)を乗じるようにしているが、観測ノイズ増幅係数α(ｎ)を乗じる対象は、対角要素に限定されるものではなく、対角要素以外の要素に対しても観測ノイズ増幅係数α(ｎ)を乗じるようにしてもよい。

【0094】

さらに、上記の数式８では観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)に対して観測ノイズ増幅係数α(ｎ)として擬似距離残差平均値ΔＤavgと測位位置差ΔＰlkとの和をそのまま乗じるようにしているが、観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)に対して乗じる値（即ち、観測ノイズ増幅係数α(ｎ)）は、擬似距離残差平均値ΔＤavgと測位位置差ΔＰlkとの和そのものに限定されるものではなく、例えば、擬似距離残差平均値ΔＤavgや測位位置差ΔＰlkの大きさに応じて変化する値（言い換えると、擬似距離残差平均値ΔＤavgおよび測位位置差ΔＰlkに基づく値）であってもよく、具体的には例えば、擬似距離残差平均値ΔＤavgおよび測位位置差ΔＰlkを変数とする関数によって計算される値や、擬似距離残差平均値ΔＤavgと測位位置差ΔＰlkとの和の範囲ごとに予め定められる値であってもよい。

【0095】

そして、観測ノイズ更新部８２３は、相対測位の処理手順をステップＳ１１の処理へとすすめる。

【0096】

実数解計算部８２４は、カルマンフィルタ（数式２参照）を適用した相対測位の実施として、ステップＳ９，Ｓ１０の処理においてシステムノイズ共分散行列Ｒδ(ｎ)および観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)が更新されたカルマンフィルタを適用して測位方程式（数式６参照）を解くことにより、実数値バイアス（言い換えると、整数値バイアスの実数解）を計算する（ステップＳ１１）。

【0097】

整数解計算部８２５は、引き続きカルマンフィルタ（数式２参照）を適用した相対測位の実施として、ステップＳ１１の処理によって計算される実数値バイアスを整数化する（言い換えると、整数値バイアスの実数解に基づいて整数値バイアスの整数解を求める）（ステップＳ１２）。

【0098】

整数解計算部８２５は、例えば、ステップＳ１１の処理によって計算される実数値バイアス（実数解）に対して誤差が最も小さい整数値バイアス（整数解；即ち、波数）を第１候補として求め、誤差が次に小さい整数値バイアス（整数解；即ち、波数）を第２候補として求める。誤差が小さい整数解を特定する手法は、特定の手法には限定されないものの、例えば整数最小二乗法が用いられ、特に、整数値バイアスの無相関化をはかって整数解の探索空間を狭めて解を特定するＬＡＭＢＤＡ法が用いられ得る。

【0099】

整数解計算部８２５は、続いて、上記で特定された整数解をｆｉｘするか否かを判定する。具体的には、上記で特定された整数解の信頼性を判断し、信頼性の高い整数解が得られた場合には、当該の整数解をｆｉｘする。そして、ｆｉｘされた整数解が用いられて相対測位が実施される。整数値バイアス（言い換えると、整数値バイアスの整数解、即ち波数）が用いられて計算されるＧＮＳＳ受信機１の３次元位置を「ｆｉｘ解」と呼ぶ。

【0100】

整数解の信頼性を判定する手法は、特定の手法には限定されないものの、例えばレシオテストが用いられ得る。レシオテストで使用される指標であるレシオは、実数値バイアス（言い換えると、整数値バイアスの実数解）と整数値バイアス（言い換えると、整数値バイアスの整数解）の第１候補との間の距離（「ノルム」と呼ばれる）に対する、実数値バイアスと整数値バイアスの第２候補との間の距離の比である。レシオは、一般的に、高い値であるほど整数値バイアスの第１候補の信頼度が高いことを表す。そこで、閾値を適当に設定して、レシオが閾値よりも大きい場合に、整数値バイアスの信頼性が高いと判定して、整数値バイアスの第１候補を採用するようにすることが考えられる。

【0101】

上記のような測位装置８によれば、単独測位を実施する第１の測位部８１から出力される情報を利用して第２の測位部８２が相対測位を実施するようにしているので、測位環境の変化や速度量の信頼度を測位処理へと適切に反映することができ、高精度な測位位置を推定することが可能となる。

【0102】

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。

【0103】

例えば、上記の実施の形態では下記のア）ないしエ）の処理を行うようにしているが、下記のア）ないしエ）の処理をすべて行うことはこの発明において必須の構成ではなく、下記のア）ないしエ）の処理のうちの少なくとも１つが行われるようにしてもよい。
ア）カルマンフィルタを適用した単独測位によってＧＮＳＳ受信機１の速度であるＫＦ単独測位速度を算出し（ステップＳ６）、ＫＦ単独測位速度を利用して算出されるＧＮＳＳ受信機１の移動距離である推定移動距離を加算することにより、カルマンフィルタの事前推定状態量のＧＮＳＳ受信機１の３次元位置を更新する（ステップＳ９－１）。
イ）最小二乗測位位置とＫＦ単独測位位置との差を算出し（ステップＳ７）、前記差の絶対値である測位位置差ΔＰlkが位置差閾値Ｔpd以上である場合に（ステップＳ９－２：Ｙｅｓ）、カルマンフィルタのシステムノイズ共分散行列Ｒδ(ｎ)に測位位置差ΔＰlkを加算することにより、カルマンフィルタのシステムノイズ共分散行列Ｒδ(ｎ)を更新する（ステップＳ９－３）。
ウ）最小二乗測位位置とＫＦ単独測位位置との差を算出し（ステップＳ７）、前記差の絶対値である測位位置差ΔＰlkが位置差閾値Ｔpd以上である場合に（ステップＳ１０－２：Ｙｅｓ）、カルマンフィルタの観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)を増幅する（ステップＳ１０－３）。
エ）ＫＦ単独測位位置と衛星の３次元位置とから算出されるコード擬似距離とコード観測量との差を算出し（ステップＳ８）、前記差の絶対値の平均値である擬似距離残差平均値ΔＤavgが距離差閾値Ｔdd以上である場合に（ステップＳ１０－１：Ｙｅｓ）、カルマンフィルタの観測ノイズ共分散行列Ｒε(ｎ)を増幅する（ステップＳ１０－３）。

【0104】

また、この発明の要点は、上記のア）ないしエ）の処理のうちの少なくとも１つが行われることであり、ＧＮＳＳ受信機１や測位装置８の具体的な構成は図１に示す例に限定されるものではなく、また、前記要点以外の処理内容は上記の実施の形態における処理内容には限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0105】

この発明は、例えば、車載用ナビゲーションシステムの分野や、車両の制御や自動運転システムの分野に適用され得る。

【符号の説明】

【0106】

１ ＧＮＳＳ受信機
２ ＧＮＳＳアンテナ
３ ＧＮＳＳ受信部
４ データ通信用アンテナ
５ データ受信部
６ 衛星情報取得部
７ 基準局情報取得部
８ 測位装置
８１ 第１の測位部
８１１ 最小二乗測位部
８１２ ＫＦ単独測位部
８１３ 位置差算出部
８１４ 擬似距離残差算出部
８２ 第２の測位部
８２１ 事前推定位置更新部
８２２ システムノイズ更新部
８２３ 観測ノイズ更新部
８２４ 実数解計算部
８２５ 整数解計算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】