特許 7539123 衛星航法受信機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-15

(45)【発行日】2024-08-23

(54)【発明の名称】衛星航法受信機

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/37 20100101AFI20240816BHJP

【ＦＩ】

G01S19/37

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2024109011

(22)【出願日】2024-07-05

【審査請求日】2024-07-05

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、権利譲渡・実施許諾の用意がある。

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】723010371

【氏名又は名称】イエローテイル・ナビゲーション株式会社

(72)【発明者】

【氏名】坂井 丈泰

【審査官】▲高▼場 正光

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２１７０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０５１９１２５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０００－３３７９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９８５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２５８４６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ １９／００ － Ｇ０１Ｓ １９／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の航法衛星が送信する測位信号を受信してそれらとの間の距離を測定する距離測定部と，得られた距離の測定値を用いて自己の位置を計算する計算処理部と，外部と情報を入出力する通信路を備える衛星航法受信機において，
前記距離測定部は単一である一方で，前記計算処理部及び前記通信路は各々複数を備え，
各々の前記計算処理部は，１以上の前記通信路にあらかじめ対応付けられるとともに，前記位置を計算する過程で適用する個別の計算条件をそれぞれ保持し，
この個別の計算条件は，その属する計算処理部が対応する前記通信路のいずれかを介して設定され，
各々の前記計算処理部が，前記距離測定部により得られた一組の距離の測定値に対して，前記個別の計算条件を適用して求めた前記位置の計算結果を，その対応する前記通信路の全てに出力することを特徴とする，衛星航法受信機。

【請求項2】

複数の航法衛星が送信する測位信号を受信してそれらとの間の距離を測定する距離測定部と，得られた距離の測定値を加工する計算処理部と，外部と情報を入出力する通信路を備える衛星航法受信機において，
前記距離測定部は単一である一方で，前記計算処理部及び前記通信路は各々複数を備え，
各々の前記計算処理部は，１以上の前記通信路にあらかじめ対応付けられるとともに，前記距離の測定値を加工する過程で適用する個別の計算条件をそれぞれ保持し，
この個別の計算条件は，その属する計算処理部が対応する前記通信路のいずれかを介して設定され，
各々の前記計算処理部が，前記距離測定部により得られた一組の距離の測定値に対して，前記個別の計算条件を適用して加工して得た新たな距離情報を，その対応する前記通信路の全てに出力することを特徴とする，衛星航法受信機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は，衛星航法の分野における衛星航法受信機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

人工衛星により位置を測定する衛星航法システムはＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）と総称され，その代表例は米国によるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＧＮＳＳは一般に，航法衛星と呼ばれる人工衛星が送信する測位信号を衛星航法受信機（以下，単に「受信機」ともいう）により受信し，航法衛星と受信機の間の距離を測定することで，受信機の位置を計算により求める。求められた位置の真の位置に対する誤差を測位誤差といい，測位誤差の統計的な様子を測位精度という。位置を測定することを測位といい，そのための計算処理を測位計算という。

【0003】

衛星航法受信機の位置を計算するためには測位信号を送信している航法衛星の位置を知る必要があるが，このために必要な航法衛星の軌道情報は航法衛星自身が測位信号に重畳して送信する。軌道情報は予測により作成されていることから，これにより計算される航法衛星の位置は数メートル程度までの誤差を含んでおり，これは航法衛星の位置誤差として受信機の位置の計算の際に測位誤差の要因になる。

【0004】

航法衛星が測位信号を送信するタイミングはあらかじめ決まっており，航法衛星は自身が備える時計の時刻にもとづいて測位信号を送信する。この時計としては高精度な原子時計が使用されるが，ごくわずかな時刻のずれは避けられないため，衛星航法受信機は航法衛星の時計が指す時刻の情報を必要する。この時計の情報は，航法衛星自身が測位信号に重畳して送信する。時計の情報は予測により作成されていることから，これにより計算される測位信号の送信タイミングは距離に換算して数メートル程度までに相当する誤差を含んでおり，これは航法衛星の時計誤差として受信機の位置の計算の際に測位誤差の要因になる。

【0005】

測位信号が地上に到達するまでの間には，上空の大気による伝搬遅延や地上付近における反射波の混入など，さまざまな要因により距離の測定誤差を生じる。これらも全て，衛星航法受信機の位置の計算の際に測位誤差の要因になる。

【0006】

衛星航法受信機は，測位計算の実行に際して一般に多くの計算条件が付随し，それらの計算条件の違いにより，位置出力に差異を生じ，測位誤差や測位精度が異なる。すなわち，１台の受信機であっても，計算条件によってさまざまに異なる計算結果を生じる。

【0007】

衛星航法受信機は，位置の計算結果に代えて，測定された距離をそのまま出力する設定も可能であり，あるいは測定された距離を加工して出力することもある。この加工の際には，例えば平滑化の時定数など，やはりさまざまな計算条件を設定できる。

【0008】

こうした衛星航法受信機の計算条件は，当該受信機の利用者の選択により決める必要がある。例えば，ここでいう計算条件には，位置や測定値を出力する時間間隔が含まれるが，高頻度な位置情報を必要とする利用者があり得る一方で，低頻度でよい代わりに平滑化済みの位置情報を求める利用者もまたあり得る。衛星航法受信機の計算条件は各々の受信機に対して個別に設定するものであるから，異なる計算条件を必要とする利用者の間で，１台の衛星航法受信機を共用することは行われていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特願２０２４－０７７２８３

【非特許文献】

【0010】

【文献】ＴｒｉｍｂｌｅＡｃｃｅｓｓヘルプポータル，衛星情報，２０２４年５月参照（ｈｔｔｐｓ：／／ｈｅｌｐ．ｔｒｉｍｂｌｅｇｅｏｓｐａｔｉａｌ．ｃｏｍ／ＴｒｉｍｂｌｅＡｃｃｅｓｓ／ｌａｔｅｓｔ／ｊａ／ＧＮＳＳ－ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ．ｈｔｍ）

【文献】株式会社ジェノバ，精度を高める測位方式について，２０２４年５月参照（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｅｎｏｂａ．ｊｐ／ｔｅｃｈｎｉｃａｌ／ｇｎｓｓ０４）

【文献】長瀬清ほか，ＧＮＳＳ受信機の実利用環境での性能評価方法の一考察，土木情報学シンポジウム講演集，ｖｏｌ．４０，２０１５年１０月（ｈｔｔｐ：／／ｌｉｂｒａｒｙ．ｊｓｃｅ．ｏｒ．ｊｐ／ｊｓｃｅ／ｏｐｅｎ／０００４５／２０１５／４０－００３６．ｐｄｆ）

【文献】国土地理院，ＧＮＳＳ連続観測システムＧＥＯＮＥＴ，２０２２年１１月（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｓｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｃｏｍｍｏｎ／０００２４８０４９．ｐｄｆ）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

衛星航法受信機の計算条件は当該受信機の利用者の選択により決める必要があるところ，受信機の計算条件は各々の受信機に対して個別に設定するものであるから，異なる計算条件を必要とする利用者の間で，１台の衛星航法受信機を共用することは行われていなかった。本発明の課題は，異なる計算条件を必要とする利用者の間で，１台の衛星航法受信機を共用できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

１台の衛星航法受信機を複数の利用者が共用するには，単に衛星航法受信機の出力のコピーを各利用者に配布することにしてもよいが，これは当該受信機に対して全ての利用者が同一の計算条件を設定しているものと解釈できる。

【0013】

しかしながら，衛星航法受信機の計算条件は，当該受信機の利用者の選択により決める必要がある。従って，計算条件を各々の利用者について個別に設定する必要がある場合について，すなわち異なる計算条件を必要とする利用者の間で，１台の衛星航法受信機を共用することは行われていなかった。

【0014】

非特許文献１においては，衛星航法受信機において使用する航法衛星を選択するための設定方法が説明されている。この説明の如く，使用する航法衛星の選択は，受信機の機種によっては設定できる項目である。

【0015】

非特許文献２においては，衛星航法受信機における測位計算の方式は複数があることが説明されている。受信機によってはこれらのうちのいくつかの方式に対応しているものがあり，測位方式を選択できるようになっている。

【0016】

しかしながら，非特許文献１及び非特許文献２に記載の技術内容は，衛星航法受信機に測位計算の計算条件を設定できること，並びに，衛星航法受信機の測位計算の方式，計算条件又は計算条件にはさまざまな組合せがあることを示しているものに過ぎず，またこれらについて複数の組合せを設定できることとはされていないから，これらには本願発明と対比し得る技術的内容が含まれているわけではない。

【0017】

非特許文献３においては，衛星航法システムが送信した測位信号をそのまま記録できるＲＦレコーダを使用して，これを複数回再生して衛星航法受信機に入力することにより，「同一の条件で受信機の性能を比較することができる」旨が述べられている。同一受信条件下にて異なる計算条件の受信機の性能を比較評価するには，このような方法によるほか，同一のアンテナによる受信信号を複数の受信機に分配して並行して動作させる方法が一般的である。

【0018】

すなわち，異なる計算条件に対応する複数の計算結果を同時に出力する衛星航法受信機は存在しなかった。従って，複数の利用者が衛星航法受信機を共用しようとしても，各々の利用者が異なる計算条件を必要とする場合は，不可能であった。

【0019】

非特許文献３に記載の技術内容は，異なる計算条件による複数の計算結果を得るために１台の衛星航法受信機を繰り返し動作させる手法を述べているものに過ぎず，本発明が解決しようとする課題を解決するものではない。

【0020】

非特許文献４においては，電子基準点と呼ばれる衛星航法受信機による観測データを，中央局にて収集したうえで利用者に配布するＧＥＯＮＥＴと呼ばれるＧＮＳＳ連続観測システムが説明されている。

【0021】

このように，複数の利用者に対して，１台の衛星航法受信機の，同一の計算条件による計算結果や距離情報を提供する装置は知られている。しかしながら，これは異なる計算条件を必要とする利用者の間で１台の衛星航法受信機を共用するものではないから，本発明が解決しようとする課題を解決するものではない。

【0022】

特許文献１においては，複数の測位計算部の各々に個別の計算条件を設定したうえで，全ての測位計算部の計算結果を出力する衛星航法受信機が開示されている。これは，異なる計算条件に対応する複数の計算結果を同時に出力する衛星航法受信機である。

【0023】

しかしながら，特許文献１では具体的な計算条件の設定方法については言及されておらず，複数の利用者がそれぞれの通信路を介して個別に設定することとはされていない。また，複数の計算結果の出力においても，通信路を別にするものとはされていないから，利用者毎に別々に計算結果を得られるわけでもない。すなわち，特許文献１の衛星航法受信機は，複数の利用者が共用することを想定したものではない。

【0024】

本発明は，衛星航法受信機に複数の計算処理部及び複数の通信路を備えたうえでこれらをあらかじめ対応させておき，単一の距離測定部による距離の測定値について，各々の計算処理部が，それぞれ個別の計算条件に従って求めた計算結果をその対応する通信路に出力することとし，更にこの個別の計算条件は各々の計算処理部が対応する通信路を介して設定するようにすることで，前記の課題を解決する。

【0025】

請求項１に係る発明は，複数の航法衛星が送信する測位信号を受信してそれらとの間の距離を測定する距離測定部と，得られた距離の測定値を用いて自己の位置を計算する計算処理部と，外部と情報を入出力する通信路を備える衛星航法受信機において，距離測定部は単一である一方で，計算処理部及び通信路は各々複数を備え，各々の計算処理部は，１以上の通信路にあらかじめ対応付けられるとともに，位置を計算する過程で適用する個別の計算条件をそれぞれ保持し，この個別の計算条件は，その属する計算処理部が対応する通信路のいずれかを介して設定され，各々の計算処理部が，距離測定部により得られた一組の距離の測定値に対して，個別の計算条件を適用して求めた位置の計算結果を，その対応する通信路の全てに出力することを特徴とする，衛星航法受信機である。

【0026】

請求項２に係る発明は，複数の航法衛星が送信する測位信号を受信してそれらとの間の距離を測定する距離測定部と，得られた距離の測定値を加工する計算処理部と，外部と情報を入出力する通信路を備える衛星航法受信機において，距離測定部は単一である一方で，計算処理部及び通信路は各々複数を備え，各々の計算処理部は，１以上の通信路にあらかじめ対応付けられるとともに，距離の測定値を加工する過程で適用する個別の計算条件をそれぞれ保持し，この個別の計算条件は，その属する計算処理部が対応する通信路のいずれかを介して設定され，各々の計算処理部が，距離測定部により得られた一組の距離の測定値に対して，個別の計算条件を適用して加工して得た新たな距離情報を，その対応する通信路の全てに出力することを特徴とする，衛星航法受信機である。

【発明の効果】

【0027】

本発明の衛星航法受信機は，複数の計算処理部及び複数の通信路を備えたうえでこれらをあらかじめ対応させておき，単一の距離測定部による距離の測定値について，各々の計算処理部が，それぞれ個別の計算条件に従って求めた計算結果をその対応する通信路に出力することとし，更にこの個別の計算条件は各々の計算処理部が対応する通信路を介して設定するので，異なる計算条件を必要とする利用者の間で，１台の衛星航法受信機を共用できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】この発明の実施例を示すもので，この発明に係る衛星航法受信機の動作を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下，本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は，この実施例の衛星航法受信機の動作を説明するための模式図である。

【0030】

図１において，航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）は，それぞれ測位信号を送信する。

【0031】

衛星航法受信機２は航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）が送信した測位信号をアンテナ３により受信し，単一の距離測定部４により各航法衛星との間の距離を測定する。

【0032】

衛星航法受信機２が備える計算処理部６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は，各々に対応して用意されている計算条件５（５ａ，５ｂ，５ｃ）に従って，距離測定部４が得た距離の測定値を用いて測位計算を実行する。なお，ここでは計算処理部及び計算条件が３の場合を例示しているが，これらは３に限られるわけではなく，２以上の任意の数としてよい。

【0033】

計算処理部６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は，利用者８（８ａ，８ｂ，８ｃ）の各々が使用する通信路７（７ａ，７ｂ，７ｃ）にあらかじめ対応付けられている。従って，利用者８ａには計算条件５ａ及び計算処理部６ａ並びに通信路７ａが対応し，利用者８ｂには計算条件５ｂ及び計算処理部６ｂ並びに通信路７ｂが対応し，利用者８ｃには計算条件５ｃ及び計算処理部６ｃ並びに通信路７ｃが対応する。

【0034】

計算条件５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は，利用者８（８ａ，８ｂ，８ｃ）の各々が通信路７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を介してそれぞれ設定する。

【0035】

計算処理部６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は，各々の計算結果を，通信路７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を介して利用者８（８ａ，８ｂ，８ｃ）に出力する。これにより，計算条件５ａに対応する計算結果は利用者８ａに，計算条件５ｂに対応する計算結果は利用者８ｂに，計算条件５ｃに対応する計算結果は利用者８ｃに，それぞれ出力される。

【0036】

ここで，計算処理部６（６ａ，６ｂ，６ｃ）の各々を，複数の通信路７（７ａ，７ｂ，７ｃ）に対応付けることも可能である。この場合は，計算条件５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は，その属する計算処理部が対応する通信路のいずれかを介してそれぞれ設定することとしてよい。また，計算処理部は，各々の計算結果を，その対応する通信路の全てに出力することとしてよい。

【0037】

また，衛星航法受信機２は，距離の測定値を加工して出力することも可能である。この際も，距離測定部４が得た距離の測定値を，計算条件５（５ａ，５ｂ，５ｃ）に従って加工して得られた距離情報を，対応する利用者８（８ａ，８ｂ，８ｃ）の各々に提供することにしてよい。

【0038】

なお，本実施例では複数の計算処理部６（６ａ，６ｂ，６ｃ）をそれぞれ計算条件５（５ａ，５ｂ，５ｃ）に対応させているが，単一の計算処理部が各計算条件に対応する処理を順次実行する構成もあり得る。この場合は，計算条件５（５ａ，５ｂ，５ｃ）に対応するそれぞれの計算結果を，計算条件が対応する通信路７（７ａ，７ｂ，７ｃ）に出力する。

【0039】

次に，作用動作について図１に基づいて説明する。

【0040】

衛星航法受信機２が備える計算処理部６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は，各々に対応して用意されている計算条件５（５ａ，５ｂ，５ｃ）に従って，距離測定部４が得た距離の測定値を用いて測位計算を実行する。

【0041】

計算条件５（５ａ，５ｂ，５ｃ）については，利用者８（８ａ，８ｂ，８ｃ）の各々が使用する通信路７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を介してそれぞれ設定するので，利用者自身がそれぞれの必要に応じて個別の計算条件を設定できる。

【0042】

計算条件５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は，利用者８（８ａ，８ｂ，８ｃ）の各々が使用する通信路７（７ａ，７ｂ，７ｃ）にあらかじめ対応付けられているのであるから，各々の利用者の必要に応じた計算条件に従う計算結果が，対応する利用者に出力される。この作用により，異なる計算条件を必要とする利用者の間で，１台の衛星航法受信機を共用できる効果を得られる。

【0043】

ここで，計算処理部６（６ａ，６ｂ，６ｃ）の各々を，複数の通信路７（７ａ，７ｂ，７ｃ）に対応付けることにすれば，１の計算処理部及び計算条件を，複数の利用者が共用することができる。これにより，同一の計算条件を必要とする利用者の間で，計算条件の設定操作を一度で済ませられる効果を得られる。

【0044】

また，距離測定部４が得た距離の測定値を，計算条件５（５ａ，５ｂ，５ｃ）に従って加工して得られた距離情報を，対応する利用者８（８ａ，８ｂ，８ｃ）の各々に出力することにすれば，距離の測定値について，異なる計算条件を必要とする利用者の間で，１台の衛星航法受信機を共用できる効果を得られる。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明の衛星航法受信機を利用することにより，異なる計算条件を必要とする利用者の間で，１台の衛星航法受信機を共用できる。このことは，高価な衛星航法受信機の効率的な利用に資するほか，設置環境の制約により多数の受信機を設置できない場合に対応でき，あるいは多数の計算条件による計算結果の比較を一時に行えるといった利点がある。従前は，異なる計算条件を必要とする利用者の間で衛星航法受信機を共用することは行われていなかった。

【符号の説明】

【0046】

１（１ａ，１ｂ・・・） 航法衛星
２ 衛星航法受信機
３ アンテナ
４ 距離測定部
５（５ａ，５ｂ，５ｃ） 計算条件
６（６ａ，６ｂ，６ｃ） 計算処理部
７（７ａ，７ｂ，７ｃ） 通信路
８（８ａ，８ｂ，８ｃ） 利用者

【要約】

【課題】 衛星航法受信機を複数の利用者が共用する。
【解決手段】 米国によるＧＰＳや日本の準天頂衛星システムを含む衛星航法システムにより自己の位置を測定する衛星航法受信機について，複数の計算処理部及び複数の通信路を備え付け，この計算処理部のそれぞれを１以上の各通信路にあらかじめ対応させておいたうえで，計算処理部の各々は測位計算に用いる個別の計算条件をそれぞれ保持し，計算処理部の各々が，単一の距離測定部により得られた一組の距離の測定値を用いてそれぞれ個別の計算条件を適用して求めた位置の計算結果を，その対応する通信路の全てに出力することとし，更にこの個別の計算条件は各々の計算処理部が対応する通信路のいずれかを介して設定するようにすることで，それぞれ異なる計算条件を必要とする複数の利用者の間での衛星航法受信機の共用を可能にする。
【選択図】 図１

【図1】