特許 7700405 衛星航法システムにおける補正情報の生成方法

(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】2025-06-23

(45)【発行日】2025-07-01

(54)【発明の名称】衛星航法システムにおける補正情報の生成方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/07 20100101AFI20250624BHJP

   G01S 19/41 20100101ALI20250624BHJP

【ＦＩ】

G01S19/07

G01S19/41

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2024233326

(22)【出願日】2024-12-25

【審査請求日】2024-12-25

【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】501204525

【氏名又は名称】国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所

(72)【発明者】

【氏名】坂井 丈泰

【審査官】東 治企

(56)【参考文献】

【文献】特許第７５５０４２６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特許第７３２６６５０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１５－１６９５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１１６８２０（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】

測位信号を送信する複数の航法衛星と，
前記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ユーザ局と，
地上に固定された受信機により前記航法衛星の各々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基準局と，
前記基準局が測定した距離の情報から前記航法衛星の各々に対応する補正値を生成し，これらを前記複数の航法衛星についてまとめて補正情報として前記ユーザ局に提供する補正局を備え，
前記ユーザ局には前記基準局の公称の基準局位置が提供される衛星航法システムにおいて，
前記補正局は，前記航法衛星の各々について，
前記基準局の正確な位置より計算される本来測定されるべき距離から，前記基準局が測定した距離を差し引くことで，前記基準局に対応する補正値を生成し，
前記基準局の正確な位置における対流圏伝搬遅延量を計算して，この計算により得た対流圏伝搬遅延量を前記補正値に加えることで，前記基準局における対流圏伝搬遅延の成分を含まない補正値を得て，
前記公称の基準局位置における対流圏伝搬遅延量を計算して，この計算により得た対流圏伝搬遅延量を，前記対流圏伝搬遅延の成分を含まない補正値から差し引くことで，新たな補正値を生成し，
この新たな補正値を前記複数の航法衛星についてまとめて前記補正情報として前記ユーザ局に提供することを特徴とする，衛星航法システムにおける補正情報の生成方法。

【請求項2】

測位信号を送信する複数の航法衛星と，
前記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ユーザ局と，
地上に固定された受信機により前記航法衛星の各々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複数の基準局と，
前記複数の基準局が測定した距離の情報から前記航法衛星の各々に対応する補正値を生成し，これらを前記複数の航法衛星についてまとめて補正情報として前記ユーザ局に提供する補正局を備え，
前記ユーザ局には前記複数の基準局を代表する公称の基準局位置が提供される衛星航法システムにおいて，
前記補正局は，前記航法衛星の各々について，
前記基準局の各々の正確な位置より計算される本来測定されるべき距離から，前記基準局の各々が測定した距離を差し引くことで，前記基準局の各々に対応する補正値を生成し，
前記基準局の各々の正確な位置における対流圏伝搬遅延量を計算して，この計算により得た対流圏伝搬遅延量を前記補正値に加えることで，前記基準局の各々における対流圏伝搬遅延の成分を含まない補正値を得て，
前記複数の基準局についてこれらの平均を求め，
前記公称の基準局位置における対流圏伝搬遅延量を計算して，この計算により得た対流圏伝搬遅延量を，前記平均から差し引くことで，新たな補正値を生成し，
この新たな補正値を前記複数の航法衛星についてまとめて前記補正情報として前記ユーザ局に提供することを特徴とする，衛星航法システムにおける補正情報の生成方法。

【請求項5】

前記補正局は，前記重み付き平均を求めるのであるが，このとき，前記基準局の各々について，重み付き平均を求める対象は座標値に対して線形であるとの仮定のもとで，当該基準局の座標値を用いて最小二乗法により決定した重みを用いることを特徴とする，請求項３に記載の衛星航法システムにおける補正情報の生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は，衛星航法システムにおける補正情報の生成方法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受信機により受信し，航法衛星と受信機と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。位置を求めるべき受信機を，ユーザ受信機あるいはユーザ局などと呼ぶ。求められた位置の真の位置に対する誤差を，測位誤差という。

【0003】

一般に，人工衛星が送信する無線信号（測位信号を含む）が，地上に到達するまでの間に，電離圏及び対流圏を通過するが，それぞれの領域を無線信号が通過する際に遅延が生じる。これらの遅延は，それぞれ電離圏伝搬遅延及び対流圏伝搬遅延と呼ばれている。従って，この無線信号を測位信号として用いる場合，これらの電離層伝搬遅延及び対流圏伝搬遅延が測位誤差の要因になっている。距離に換算した電離圏伝搬遅延及び対流圏伝搬遅延の大きさを，それぞれ電離圏伝搬遅延量及び対流圏遅延量という。

【0004】

これに対して，地上に固定された基準局に受信機を設置して，これにより測定した距離から，電離圏伝搬遅延や対流圏伝搬遅延などにより生じる距離の測定誤差に対する補正情報を作成し，これをユーザに対して提供することで，ユーザ局において測定した距離を補正情報に基づいて補正し，ユーザ局における位置の測定精度（「測位精度」と呼ぶ）を改善することが行われている。この方式はディファレンシャルＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＧＰＳ。以下，「ＤＧＰＳ」とする）と呼ばれる。ＤＧＰＳでユーザ局に提供される補正情報には，複数の航法衛星の各々についての距離の補正値が含まれている。

【0005】

ＤＧＰＳでは，基準局の位置における距離の測定誤差から補正情報を作成するのであるから，補正情報による測位精度の改善効果は，基準局に近い場所では高いが，基準局から離れるに従い，改善効果が小さくなることが知られている。このため，ユーザ局においてＤＧＰＳを利用する場合は，基準局から限定された範囲内で利用するか，あるいは複数の基準局を利用できる場合には，最寄りの基準局を選択して利用するのが一般的である。

【0006】

ＤＧＰＳの実用例としては，船舶向け中波ビーコンやＦＭ多重ディジタル放送によるものがあったが，現在ではいずれも廃止された。一方，２０１８年に運用を開始した日本の準天頂衛星システムはＳＬＡＳ（Ｓｕｂｍｅｔｅｒ－Ｌｅｖｅｌ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ）としてＤＧＰＳの補正情報を人工衛星から送信している。ＳＬＡＳサービスでは，単一の人工衛星からの信号を受信することで，日本全国に配置された１３局の基準局における補正情報を一括して得られる特徴がある。ＳＬＡＳサービスを利用するユーザ受信機は，最寄りの基準局の補正情報を選択して利用することとされている。

【0007】

ディファレンシャルＧＰＳの方式には，上に述べた個々の基準局による方式のほかにも，多数の基準局の測定データを統合して広い地理的範囲で有効な広域補正情報を作成する広域ディファレンシャルＧＰＳと呼ばれる方式がある。広域ディファレンシャルＧＰＳのサービスとして，日本のＭＳＡＳや米国のＷＡＡＳが普及したため，複数の基準局による補正情報が提供されるＤＧＰＳは，準天頂衛星システムのＳＬＡＳサービス以外には現状では存在しない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第７３２６６５０号

【非特許文献】

【0009】

【文献】久保信明著，「ＧＰＳによる測定値と誤差要因」，ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｄｅｎｓｈｉ．ｅ．ｋａｉｙｏｄａｉ．ａｃ．ｊｐ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／ｐｄｆ／ｃｏｎｔｅｎｔ／２０１００４．ｐｄｆ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ＤＧＰＳでは一般に基準局から離れるに従い補正情報による補正の効果が小さくなるから，ユーザ局においてＤＧＰＳを利用する場合は，基準局から限定された範囲内で利用するか，あるいは，複数の基準局を利用できる場合には，最寄りの基準局を選択して利用することが行われている。

【0011】

例えば，準天頂衛星システムのＳＬＡＳサービスでは日本全国に配置された１３局の基準局における補正情報が提供され，ユーザ局は最寄りの基準局を選択して利用することとされている。複数の基準局から最寄りの基準局を選択するためには，当該複数の基準局の各々の位置情報が必要となる。このため，ＳＬＡＳサービスでは，基準局の位置情報を，補正情報とあわせて送信している。

【0012】

さらに，ＳＬＡＳサービスの仕様書においては１３局の基準局の位置があらかじめ定義されており，基準局の位置情報を受信する前でもＳＬＡＳサービスを利用できるように配慮されている。これらの，補正情報にあわせて送信される基準局の位置及びＤＧＰＳサービスの仕様書にて定義されている基準局の位置を，基準局の公称の位置という。

【0013】

複数の基準局から最寄りの基準局を選択するために利用される基準局の公称の位置情報については，必ずしも高精度な情報である必要はない。例えば，ＳＬＡＳサービスの場合は経緯度については０．００５度，高度については５０メートルの分解能をもって基準局の位置情報が送信される。従って，この例では，基準局の正確な位置と公称の位置は，経緯度については０．００２５度以内，高度については２５メートル以内の差異がある。

【0014】

一方，基準局設備に対して工事を行う際や災害時その他何らかの事情により，基準局設備（特に受信アンテナ）の位置を一時的にあるいは恒久的に変更することは実用上あり得ることである。このような場合は基準局の正確な位置の変更にあわせて，当該基準局の公称の位置を変更することが考えられる。

【0015】

しかしながら，例えばＳＬＡＳサービスでは，ＳＬＡＳサービスの仕様書において基準局の位置があらかじめ定義されているから，実際の基準局の位置にあわせて変更した公称の位置をユーザ局に送信することにしても，ユーザ局が基準局の位置情報を受信するまでの間は，ユーザ局において使用する基準局の正確な位置と当該基準局の公称の位置との間には想定以上の大きな差異を生じる可能性がある。また，ユーザ受信機によっては，補正情報にあわせて送信される基準局の位置は使用せず，ＳＬＡＳサービスの仕様書にて定義されている基準局の位置を専ら使用する設計もあり得る。

【0016】

ユーザ局において使用する基準局の正確な位置と当該基準局の公称の位置の差異が，実際にどの程度の補正値の変化をもたらすかを考える。一般に，非特許文献１（４６ページ）に述べられているように，ＤＧＰＳユーザ局の測位計算においては，基準局との間に高度差がある場合には対流圏伝搬遅延の取扱いに注意が必要であることが知られている。これは，対流圏伝搬遅延量が受信機の高度（標高）の関数であることから，高度差がない場合は，ある航法衛星に関するユーザ局及び基準局における対流圏伝搬遅延量をほぼ等しいものとみなせば，基準局によるディファレンシャル補正が適切に作用してユーザ局の距離測定誤差を補正できるが，高度差がある場合はユーザ局及び基準局における対流圏伝搬遅延量が異なるから，単純な補正では高度差に起因する成分を取り除けないことによる。

【0017】

図３には，受信局の標高と対流圏伝搬遅延量の関係を表示してある。受信機の東の方向に航法衛星があるものとして，仰角５度，７．５度，１０度のそれぞれの場合について，受信局の標高と対流圏伝搬遅延量の関係をプロットしてある。遅延量の差は航法衛星の仰角が低くなるほど大きく，仰角５度の航法衛星では２５メートルの高度差で遅延量差が７センチメートル程度に達する。すなわち，例えば基準局の正確な位置と公称の位置に２５メートルの高度差があるとき，基準局が生成する補正値には，公称の位置に基準局を設置した場合と比べると最大で７センチメートル程度のずれがある。

【0018】

ＤＧＰＳ基準局とユーザ局の水平面内の位置の違いによる影響は，高度差による対流圏伝搬遅延量の違いに比べると大きくない。しかしながら，基準局の正確な位置と公称の位置の差異が大きくなると，図４に示すように無視できない影響があらわれる。

【0019】

図４には，受信局の経度と対流圏伝搬遅延量の関係を表示してある。受信機の東の方向に航法衛星があるものとして，仰角５度，７．５度，１０度のそれぞれの場合について，受信局の経度（東経１４０度からの相対値）と対流圏伝搬遅延量の関係をプロットしてある。遅延量の差は航法衛星の仰角が低くなるほど大きく，仰角５度の航法衛星では０．１度の経度差（日本付近では１０キロメートル程度の距離に相当する）で遅延量の差が３０センチメートル以上に達する。すなわち，例えば基準局の正確な位置と公称の位置に０．１度の経度差があるとき，基準局が生成する補正値には，公称の位置に基準局を設置した場合と比べると最大で３０センチメートル以上に達する程度のずれがある。

【0020】

一般に，ＤＧＰＳにおいては，基準局が測位信号を受信している航法衛星の各々について，基準局の正確な位置より計算される本来測定されるべき距離から，基準局が（その正確な位置において）実際に測定した当該航法衛星との間の距離を差し引くことで，補正値を生成する。このようにして生成された補正値をユーザ局で適用することで，ユーザ局においては，基準局の正確な位置に対応した補正値が適用されるのであって，基準局の位置は通常のＤＧＰＳの計算処理には明示的にはあらわれない。

【0021】

このため，ＤＧＰＳでは基準局の位置はユーザ局に与えられないことがめずらしくない。基準局の位置がユーザ局に与えられる場合であっても，例えばＳＬＡＳサービスで設定されている基準局の公称の位置の分解能から分かる通り，正確な位置が与えられるとは限らない。すなわち，ＤＧＰＳにおいては，十分な性能で補正可能なユーザ局の地理的範囲を示す目安として基準局の位置を用いる程度であって，従って基準局の位置に関する情報は重要ではないとみなされている。ＤＧＰＳ基準局の正確な位置と公称の位置の差異についても，ＤＧＰＳの補正性能に影響するものとは考えられていなかった。ユーザ局においては基準局の位置は通常のＤＧＰＳの計算処理には明示的にはあらわれないから，そのような差異があることはそもそも意識されていなかった。

【0022】

ただし，上述したように，ＤＧＰＳ基準局の正確な位置と公称の位置の差異により，実際に基準局が生成する補正値は，公称の位置に基準局を設置した場合と比べると無視できない差を生じることがある。本発明の課題は，ＤＧＰＳにおいて基準局の公称の位置に適合する補正情報を生成することで，ＤＧＰＳ基準局の正確な位置と公称の位置の差異による測位計算への影響を除去することである。

【0023】

数式を用いて本発明の課題を説明する。基準局の正確な位置をＰｔ，基準局において測定される複数の航法衛星との間の距離情報をＭ（Ｐｔ），Ｐｔ及びＭ（Ｐｔ）にもとづいて生成された補正情報をＣ（Ｐｔ），測定データＭに対して補正情報Ｃを適用するＤＧＰＳの測位計算を関数ｆ（Ｍ｜Ｃ）とあらわす。雑音による影響を無視すれば，これらの関係は次のように書ける。すなわち，補正情報Ｃ（Ｐｔ）を適用するＤＧＰＳの測位計算により，測定データＭ（Ｐｔ）のもとで正しい位置Ｐｔが求められる。

【0024】

【数1】

【0025】

基準局の公称の位置Ｐｎは正確な位置Ｐｔとは異なるから，公称の位置ＰｎにおけるＤＧＰＳによる測位計算の結果はＰｔとＰｎの差異による影響を受け，補正情報Ｃ（Ｐｔ）を適用する限り一般にはＰｎにはならない。この関係は次式のようにあらわされる。

【0026】

【数2】

【0027】

本発明の課題は，基準局の公称の位置Ｐｎに適合する補正情報Ｃ（Ｐｎ）を生成することで，公称の位置ＰｎにおけるＤＧＰＳ測位計算の結果として正しく公称の位置Ｐｎを得られるようにすることである。すなわち，次の関係を得られる補正情報Ｃ（Ｐｎ）を生成することである。

【0028】

【数3】

【0029】

なお，ＤＧＰＳにおいて，基準局の位置としてＰｔに代えてＰｅを設定すると，ＤＧＰＳ測位計算の結果としてＰｔの代わりにＰｅが得られることは知られている。基準局における測定データＭ（Ｐｔ）にもとづいて，基準局の位置をＰｅとして生成した補正情報をＣ（Ｐｔ→Ｐｅ）とあらわすと，この関係は次の通りであり，Ｐｅ＝Ｐｎにした場合でも依然として［数３］の関係は得られない。

【0030】

【数4】

【課題を解決するための手段】

【0031】

基準局が生成する補正値は，基準局の正確な位置における各航法衛星までの距離の測定値にもとづいて生成される。この測定される距離には対流圏伝搬遅延量が含まれているから，生成される補正値には対流圏伝搬遅延量を打ち消す成分が含まれている。この対流圏伝搬遅延量は，基準局の正確な位置に対応していることになる。

【0032】

本発明の課題を達成するには，基準局が生成した補正値に含まれる，基準局の正確な位置に対応している対流圏伝搬遅延量を，基準局の公称の位置に対応する対流圏伝搬遅延量に置き換えることができればよい。衛星航法システムにおける対流圏伝搬遅延量以外の誤差要因については，ＤＧＰＳ基準局の正確な位置と公称の位置の差異による測位計算への影響は大きくないことから，本発明の課題は対流圏伝搬遅延の取扱いにより解決できる。

【0033】

対流圏伝搬遅延量を得るための数式は各種が知られているが，もっとも簡単な数式の一例は次式の通りである。ここで，衛星ｉが送信した測位信号を位置ｘにある受信機で受信した場合に，対流圏伝搬遅延量Ｔ（ｉ，ｘ）を生じるものとし，ＥＬ（ｉ，ｘ）はその際の衛星ｉの仰角，Ｈ（ｘ）は位置ｘの標高である。Ｔ（ｉ，ｘ）及びＨ（ｘ）の単位はメートルとする。

【0034】

【数5】

【0035】

ＤＧＰＳ基準局が航法衛星ｉについて生成した補正値Ｃ（ｉ，Ｐｔ）は，基準局の正確な位置Ｐｔに対応している対流圏伝搬遅延量Ｔ（ｉ，Ｐｔ）を打ち消す成分をもつから，これを基準局の公称の位置Ｐｎに対応する対流圏伝搬遅延量Ｔ（ｉ，Ｐｎ）に置き換えるには，次式のようにして新たな補正値Ｃ（ｉ，Ｐｎ）を生成すればよい。

【0036】

【数6】

【0037】

補正値Ｃ（ｉ，Ｐｔ）を修正して得たこの新たな補正値Ｃ（ｉ，Ｐｎ）をユーザ局に提供すれば，ユーザ局は基準局の公称の位置に対応した補正値を得ることができるから，ＤＧＰＳ基準局の正確な位置と公称の位置の差異による測位計算への影響を除去することができる。対流圏伝搬遅延量は一例として［数５］の計算式により得られるが，これとは異なる計算式を用いる場合も，まったく同様に計算処理を実行できる。

【0038】

複数の基準局がある場合は，それら基準局の各々が生成した補正値から，それらの基準局群を代表する公称の位置における新たな補正値を求めることができる。すなわち，複数の基準局の各々の補正値にそれぞれ対応する対流圏伝搬遅延量を加え，その結果の平均を求めて，これより基準局群を代表する公称の位置に対応する対流圏伝搬遅延量を差し引くことで新たな補正値を生成し，この新たな補正値をユーザ局に提供する。このような方法により，ＤＧＰＳ基準局群の正確な位置と公称の位置の差異による測位計算への影響を除去することができる。

【0039】

特許文献１には，複数の基準局が生成した補正値の平均を用いるディファレンシャルＧＰＳにおける補正情報の生成方法が説明されている。この方法では，ユーザ局の位置において有効な補正情報を生成するために，対流圏伝搬遅延について［００３８］と類似の取扱いをしたうえで，複数の基準局が生成した補正値の平均を用いている。この方法は，ユーザ局の位置において有効な補正情報を生成するものであるから，ユーザ局にしか実行できない。

【0040】

この計算処理の過程では基準局の位置が明示的に用いられるのであるが，その際には基準局の正確な位置を使用する必要がある。その理由は，基準局の公称の位置を使用した場合は，［００１６］～［００１９］に説明したように，基準局の正確な位置と公称の位置の差異に起因する補正値のずれを生じるからである。しかしながら，一般的なＤＧＰＳの計算処理では基準局の位置は必要ないことから，一般に基準局の正確な位置はユーザ局には与えられない。ＳＬＡＳサービスのように基準局の公称の位置がユーザ局に与えられる場合もあるが，そのような場合でも分解能は粗く抑えられており，基準局位置は重要ではないというのが当業者の共通認識である。

【0041】

しかしながら，基準局の公称の位置がユーザ局に与えられる場合は，本発明の方法を適用して，基準局がその正確な位置において生成した補正情報を当該基準局の公称の位置に適合するように修正した新たな補正情報をユーザ局に提供する構成にすれば，特許文献１の方法を適用する場合にあっても，ユーザ局においては各基準局の公称の位置を用いることにより，適切な補正処理を実行できるようになる。このとき，各基準局の正確な位置をユーザ局に与える必要はない。

【0042】

請求項１に係る発明は，測位信号を送信する複数の航法衛星と，前記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ユーザ局と，地上に固定された受信機により前記航法衛星の各々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基準局と，前記基準局が測定した距離の情報から前記航法衛星の各々に対応する補正値を生成し，これらを前記複数の航法衛星についてまとめて補正情報として前記ユーザ局に提供する補正局を備え，前記ユーザ局には前記基準局の公称の基準局位置が提供される衛星航法システムにおいて，前記補正局は，前記航法衛星の各々について，前記基準局の正確な位置より計算される本来測定されるべき距離から，前記基準局が測定した距離を差し引くことで，前記基準局に対応する補正値を生成し，前記基準局の正確な位置における対流圏伝搬遅延量を計算して，この計算により得た対流圏伝搬遅延量を前記補正値に加えることで，前記基準局における対流圏伝搬遅延の成分を含まない補正値を得て，前記公称の基準局位置における対流圏伝搬遅延量を計算して，この計算により得た対流圏伝搬遅延量を，前記対流圏伝搬遅延の成分を含まない補正値から差し引くことで，新たな補正値を生成し，この新たな補正値を前記複数の航法衛星についてまとめて前記補正情報として前記ユーザ局に提供することを特徴とする，衛星航法システムにおける補正情報の生成方法である。

【0043】

請求項２に係る発明は，測位信号を送信する複数の航法衛星と，前記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ユーザ局と，地上に固定された受信機により前記航法衛星の各々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複数の基準局と，前記複数の基準局が測定した距離の情報から前記航法衛星の各々に対応する補正値を生成し，これらを前記複数の航法衛星についてまとめて補正情報として前記ユーザ局に提供する補正局を備え，前記ユーザ局には前記複数の基準局を代表する公称の基準局位置が提供される衛星航法システムにおいて，前記補正局は，前記航法衛星の各々について，前記基準局の各々の正確な位置より計算される本来測定されるべき距離から，前記基準局の各々が測定した距離を差し引くことで，前記基準局の各々に対応する補正値を生成し，前記基準局の各々の正確な位置における対流圏伝搬遅延量を計算して，この計算により得た対流圏伝搬遅延量を前記補正値に加えることで，前記基準局の各々における対流圏伝搬遅延の成分を含まない補正値を得て，前記複数の基準局についてこれらの平均を求め，前記公称の基準局位置における対流圏伝搬遅延量を計算して，この計算により得た対流圏伝搬遅延量を，前記平均から差し引くことで，新たな補正値を生成し，この新たな補正値を前記複数の航法衛星についてまとめて前記補正情報として前記ユーザ局に提供することを特徴とする，衛星航法システムにおける補正情報の生成方法である。

【0044】

請求項３に係る発明は，前記補正局は，前記平均を求めるのであるが，このとき，前記基準局の各々について，前記公称の基準局位置との相対的位置関係に基づく重みを与えた重み付き平均を用いることを特徴とする，請求項２に記載の衛星航法システムにおける補正情報の生成方法である。

【0045】

請求項４に係る発明は，前記補正局は，前記重み付き平均を求めるのであるが，このとき，前記基準局の各々について，当該基準局と前記公称の基準局位置との間の距離の逆数に比例する重みを用いることを特徴とする，請求項３に記載の衛星航法システムにおける補正情報の生成方法である。

【0046】

請求項５に係る発明は，前記補正局は，前記重み付き平均を求めるのであるが，このとき，前記基準局の各々について，重み付き平均を求める対象は座標値に対して線形であるとの仮定のもとで，当該基準局の座標値を用いて最小二乗法により決定した重みを用いることを特徴とする，請求項３に記載の衛星航法システムにおける補正情報の生成方法である。

【発明の効果】

【0047】

請求項１に係る発明は，上記のように構成したので，ＤＧＰＳにおいて基準局の公称の位置に適合する補正情報を生成でき，もってＤＧＰＳ基準局の正確な位置と公称の位置の差異による測位計算への影響を除去することができる。

【0048】

請求項２～５に係る発明は，上記のように構成したので，複数のＤＧＰＳ基準局がある場合に，それら基準局の各々が生成した補正値から，それらの基準局群を代表する公称の位置に適合する補正情報を生成でき，もってＤＧＰＳ基準局群の正確な位置と公称の位置の差異による測位計算への影響を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0049】

【図1】この発明の実施例を示すもので，この発明の請求項１に係る衛星航法システムにおける補正情報の生成方法を説明するための模式図である。

【図2】この発明の実施例を示すもので，この発明の請求項２～５に係る衛星航法システムにおける補正情報の生成方法を説明するための模式図である。

【図3】この発明の実施例における発明の効果を説明するための図で，東の方向に航法衛星がある場合について，受信局の高度と対流圏伝搬遅延量の関係を表示してある。

【図4】この発明の実施例における発明の効果を説明するための図で，東の方向に航法衛星がある場合について，受信局の経度と対流圏伝搬遅延量の関係を表示してある。

【発明を実施するための形態】

【0050】

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。

【実施例1】

【0051】

この発明の第一の実施例を，図１に基づいて詳細に説明する。図１は，この発明の第一の実施例を示すもので，この発明の請求項１に係る衛星航法システムにおける補正情報の生成方法を説明するための模式図である。

【0052】

航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）は，それぞれ測位信号を送信する。

【0053】

基準局３（３ａ，３ｂ・・・）は，地上に固定されており，航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）が送信した測位信号を受信して航法衛星から基準局までの距離を測定する機能を有する。基準局３の公称の位置５は，基準局３の正確な位置とは差異１１がある。

【0054】

ユーザ局７は，航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）が送信した測位信号を受信し，航法衛星からユーザ局までの距離を測定する機能を有する。

【0055】

図１の符号２は対流圏伝搬遅延量の分布を模式的にあらわしている。図１においては，左側では対流圏伝搬遅延量が大きく，右側では対流圏伝搬遅延量が小さいことをあらわしているが，これは例示であり，対流圏伝搬遅延が必ずこのような分布を示すことをあらわしているわけではない。

【0056】

図１の符号４は，基準局３が受信する測位信号の対流圏伝搬遅延の大きさを矢印の長さであらわしている。同様に，符号８は，ユーザ局７が受信する測位信号の対流圏伝搬遅延の大きさを，矢印の長さであらわしている。

【0057】

補正局９は，基準局３から，基準局３が測定した航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）と基準局３との間の距離１０を受け取り，航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）の各々について，基準局３の正確な位置より計算される本来測定されるべき距離から，この基準局３が測定した距離を差し引くことで，補正値を生成する。この補正値には，基準局３の正確な位置に対応して対流圏伝搬遅延量４を打ち消す成分が含まれている。補正局９は，この補正値に基準局３の正確な位置に対応する対流圏伝搬遅延量４を加え，基準局３の公称の位置５に対応する対流圏伝搬遅延量６を差し引くことで，新たな補正値１２を生成する。補正局９は，この新たな補正値１２をユーザ局９に提供する。

【0058】

ユーザ局７は，補正局９から提供された新たな補正値１２を用いて測定した距離の補正を行い，自己の位置を計算する。

【0059】

次に，作用動作について説明する。

【0060】

図３には，受信局の標高と対流圏伝搬遅延量の関係を表示してある。受信機の東の方向に衛星があるものとして，仰角５度，７．５度，１０度のそれぞれの場合について，受信局の標高と対流圏伝搬遅延量の関係をプロットしてある。遅延量の差は航法衛星の仰角が低くなるほど大きく，仰角５度の航法衛星では２５メートルの高度差で遅延量差が７センチメートル程度に達する。すなわち，例えば基準局の正確な位置と公称の位置に２５メートルの高度差があるとき，本発明によらない基準局が生成する補正値には，公称の位置に基準局を設置した場合と比べると最大で７センチメートル程度のずれがある。

【0061】

図４には，受信局の経度と対流圏伝搬遅延量の関係を表示してある。受信機の東の方向に衛星があるものとして，仰角５度，７．５度，１０度のそれぞれの場合について，受信局の経度（東経１４０度からの相対値）と対流圏伝搬遅延量の関係をプロットしてある。遅延量の差は航法衛星の仰角が低くなるほど大きく，仰角５度の航法衛星では０．１度の経度差（日本付近では１０キロメートル程度の距離に相当する）で遅延量の差が２５センチメートル程度に達する。すなわち，例えば基準局の正確な位置と公称の位置に０．１度の経度差があるとき，本発明によらない基準局が生成する補正値には，公称の位置に基準局を設置した場合と比べると最大で３０センチメートル以上に達する程度のずれがある。

【0062】

本発明では，補正局が生成した補正値に含まれる，基準局の正確な位置に対応している対流圏伝搬遅延量を，基準局の公称の位置に対応する対流圏伝搬遅延量に置き換えることで，こうしたずれを解消する。

【0063】

対流圏伝搬遅延量を得るための数式は各種が知られているが，もっとも簡単な数式の一例は［００３４］の［数５］の通りである。

【0064】

補正局９が基準局３及び航法衛星ｉについて生成した補正値Ｃ（ｉ，Ｐｔ）は，基準局の正確な位置Ｐｔに対応している対流圏伝搬遅延量Ｔ（ｉ，Ｐｔ）を打ち消す成分をもつから，これを基準局の公称の位置Ｐｎに対応する対流圏伝搬遅延量Ｔ（ｉ，Ｐｎ）に置き換えるには，［００３６］の［数６］のようにして新たな補正値Ｃ（ｉ，Ｐｎ）を生成すればよい。

【0065】

この新たな補正値Ｃ（ｉ，Ｐｎ）をユーザ局に提供すれば，ユーザ局は基準局の公称の位置に適合した補正値を得ることになり，もってＤＧＰＳ基準局の正確な位置と公称の位置の差異による測位計算への影響が除去される作用を得られる。対流圏伝搬遅延量は一例として［００３４］の［数５］の計算式により得られるが，これとは異なる計算式を用いる場合も，まったく同様に計算処理を実行できる。

【0066】

なお，この実施例では補正局９が補正値を生成することとしているが，基準局３が補正値を生成し，補正局９にてこれを公称の基準局位置に適合するように修正して新たな補正値を生成する構成とすることも可能である。あるいは，物理的な補正局を置かず，基準局３の内部において本発明における補正局９が行うべき処理を実行する構成とすることも可能である。

【実施例2】

【0067】

この発明の第二の実施例を，図２に基づいて詳細に説明する。図２は，この発明の第二の実施例を示すもので，この発明の請求項２～５に係る衛星航法システムにおける補正情報の生成方法を説明するための模式図である。

【0068】

航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）は，それぞれ測位信号を送信する。

【0069】

基準局３（３ａ，３ｂ・・・）は，地上に固定されており，航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）が送信した測位信号を受信して航法衛星から基準局までの距離を測定する機能を有する。基準局３（３ａ，３ｂ・・・）を代表する公称の位置５は，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）の正確な位置とは差異１１がある（差異は基準局ごとに異なるが，ここではその全てを図示することはしていない）。

【0070】

ユーザ局７は，航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）が送信した測位信号を受信し，航法衛星からユーザ局までの距離を測定する機能を有する。

【0071】

図２の符号２は対流圏伝搬遅延量の分布を模式的にあらわしている。図２においては，左側では対流圏伝搬遅延量が大きく，右側では対流圏伝搬遅延量が小さいことをあらわしているが，これは例示であり，対流圏伝搬遅延が必ずこのような分布を示すことをあらわしているわけではない。

【0072】

図２の符号４（４ａ，４ｂ・・・）は，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）が受信する測位信号の対流圏伝搬遅延の大きさを矢印の長さであらわしている。同様に，符号８は，ユーザ局７が受信する測位信号の対流圏伝搬遅延の大きさを，矢印の長さであらわしている。

【0073】

補正局９は，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）から，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）の各々が測定した航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）と当該基準局との間の距離１０を受け取り，航法衛星１（１ａ，１ｂ・・・）の各々について，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）の各々の正確な位置より計算される本来測定されるべき距離から，当該基準局が測定した距離を差し引くことで，補正値を生成する。この補正値には，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）の各々の正確な位置に対応して対流圏伝搬遅延量４を打ち消す成分が含まれている。補正局９は，この補正値に基準局３（３ａ，３ｂ・・・）の各々の正確な位置に対応する対流圏伝搬遅延量４を加え，その結果の平均を求め，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）を代表する公称の位置５に対応する対流圏伝搬遅延量６をこの平均から差し引くことで，新たな補正値１２を生成する。補正局９は，この新たな補正値１２をユーザ局９に提供する。

【0074】

補正局９は，前記平均を求める際に，複数の基準局の各々に重みＷ１，Ｗ２・・・を乗じたうえで，それらの和を得る機能を有する。基準局の数をＮとしたとき，すべての基準局について重みを１／Ｎにすると，この和は単純平均を意味する。各基準局について異なる重みを設定した場合，この和は重み付き平均を意味する。

【0075】

Ｎ局の基準局を利用できる場合について，重みＷ１，Ｗ２・・・の具体的な計算方法を述べる。まず，各々の基準局における補正値の平均を求める場合は，各基準局の重みＷｋは，次式により計算できる。

【0076】

【数7】

【0077】

また，各々の基準局における補正値の重み付き平均を求める場合について，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）の各々と公称の位置５の間の距離の逆数に比例する重みを用いる場合，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）の各々と公称の位置５の間の距離をＲｋとすると，各基準局の重みＷｋは，次式により計算できる。

【0078】

【数8】

【0079】

さらに，各々の基準局における補正値の重み付き平均を求める場合について，各々の基準局の座標値を用いて最小二乗法により決定した重みを用いる場合，各々の基準局の経度をＸｋ，緯度をＹｋ，公称の位置の経度をＸｕ，緯度をＹｕとすると，各基準局の重みＷｋは，次式により計算できる。

【0080】

【数9】

【0081】

この式中の上付きのＴは行列の転置，また上付きの－１は逆行列をあらわし，各々の基準局の経緯度を保持するＮ×３行列Ｇは次式の通りである。

【0082】

【数10】

【0083】

なお，ここでは各基準局及び公称の位置を経緯度により表現しているが，直交座標系を用いる場合もまったく同様に定式化できる。

【0084】

ユーザ局７は，補正局９から提供された新たな補正値１２を用いて測定した距離の補正を行い，自己の位置を計算する。

【0085】

次に，作用動作について説明する。

【0086】

基準局３（３ａ，３ｂ・・・）の各々に着目すると，本発明では，補正局が生成した補正値に含まれる，基準局の正確な位置に対応している対流圏伝搬遅延量を，基準局の公称の位置に対応する対流圏伝搬遅延量に置き換えるのは，実施例１と同様である。

【0087】

複数の基準局について生成された補正値の平均を用いることにより，対流圏伝搬遅延以外の誤差要因については平均処理の対象になる。これにより，特に基準局の位置に対して線形な変化をする誤差要因については除去されるから，新たに生成される補正値は，基準局群の公称の位置により適合する性質を有することになる。この新たな補正値をユーザ局に提供すれば，ユーザ局は基準局の公称の位置により適合した補正値を得ることになり，もってＤＧＰＳ基準局群の正確な位置と公称の位置の差異による測位計算への影響がより効果的に除去される作用を得られる。

【0088】

なお，この実施例では補正局９が補正値を生成することとしているが，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）の各々が補正値を生成し，補正局９にてこれを公称の基準局位置に適合するように修正して新たな補正値を生成する構成とすることも可能である。あるいは，物理的な補正局を置かず，基準局３（３ａ，３ｂ・・・）のいずれかの内部において本発明における補正局９が行うべき処理を実行する構成とすることも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0089】

本発明の衛星航法システムにおける補正情報の生成方法は，移動体の測位システム，誘導システム等に利用可能である。特に，日本の準天頂衛星システムにおけるＳＬＡＳサービスでは基準局の公称の位置の分解能が十分ではないが，本発明を適用することで，基準局の公称の位置に適合する補正情報を生成でき，もって基準局の正確な位置と公称の位置の差異による影響を除去できる。また，基準局設備に対して工事を行う際や災害時その他何らかの事情により基準局の位置を一時的にあるいは恒久的に変更する場合にあっても，本発明を適用すれば，基準局の公称の位置を変更しなくてよい。

【符号の説明】

【0090】

１（１ａ，１ｂ・・・） 航法衛星
２ 対流圏伝搬遅延量の分布
３（３ａ，３ｂ・・・） 基準局
４（４ａ，４ｂ・・・） 基準局の正確な位置に対応する対流圏伝搬遅延量
５ 基準局の公称の位置
６ 公称の位置に対応する対流圏伝搬遅延量
７ ユーザ局
８ ユーザ局の位置に対応する対流圏伝搬遅延量
９ 補正局
１０（１０ａ，１０ｂ・・・） 基準局が生成した補正値
１１ 基準局の正確な位置と公称の位置の差異
１２ ユーザ局が測位計算に使用する補正値

【要約】

【課題】 ディファレンシャルＧＰＳにおいて基準局の公称の位置に適合する補正情報を生成する。
【解決手段】 ユーザ局と基準局を備えるディファレンシャルＧＰＳ方式による衛星測位システムにおいて，ユーザ局には基準局についての公称の基準局位置が提供されるところ，基準局が各々の航法衛星について生成した補正値に，基準局の正確な位置における対流圏伝搬遅延量を計算してこれを加え，基準局の公称の位置における対流圏伝搬遅延量を計算してこれを差し引くことで，新たな補正値を作成し，この基準局の公称の位置に適合する新たな補正値を複数の航法衛星についてまとめて補正情報としてユーザ局に提供することで，基準局の正確な位置と公称の位置の差異による測位計算への影響を除去する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】