JP2003270318A

JP2003270318A - 多点観測網を利用した測位システム

Info

Publication number: JP2003270318A
Application number: JP2002071947A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Watanabe; 寧渡邊; Katsuo Yui; 勝男由井
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】衛星信号のキャリア位相を利用して、基準局
と複数の観測局との相対位置を得る測位システムにおい
て、基準局と任意の観測局とが共通に捕捉できている航
法衛星が４個未満となった場合にも、測位計算を可能に
する。【解決手段】任意の観測局からのキャリア位相と基準
局からのキャリア位相における衛星毎のキャリア位相差
と、その任意の観測局以外の観測局を仮基準局とし、当
該任意の観測局からのキャリア位相と仮基準局からのキ
ャリア位相における衛星毎のキャリア位相差とを用い
て、当該任意の観測点の測位演算を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星信号のキャリ
ア位相を利用して、相対位置を得るようにした、地すべ
り等の微少変動を観測する測位システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複数の観測点の相対位置を測
位するシステムとして、ＧＰＳ等の航法衛星からの衛星
信号のキャリア位相を利用し、固定の基準点に設けた１
基準局と任意の観測点に設けた観測局との、１対１の基
線解析を行う方法が一般的に用いられている。

【０００３】この衛星測位システムにおいて、基準点と
ある任意の観測点における測位解の変動が生じた場合
に、その測位解の変動が、実際の位置変動によるものな
のか、或いは、観測雑音の影響（例えば、大きいもので
サイクルスリップによる影響、小さいもので衛星信号不
安定追尾等による影響等）によるものなのかを判定する
必要がある。

【０００４】この判定を、従来の衛星測位システムで
は、ｉ）測位計算に用いたキャリア位相差と測位結果か
ら逆算したキャリア位相差との残差をチェックし、その
残差があるしきい値を越えた時に、観測雑音の影響によ
る異常が生じたものとする、或いは、ii）測位結果の位
置変化を利用して、前回の測位位置から、位置がずれた
結果が得られた場合は、観測雑音の影響による異常が生
じたものとしてする、ことにより行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の測位システムで
は、固定の１基準局と任意の観測局との、１対１の基線
解析を行っているから、衛星信号の受信状況により、共
通に捕捉できている航法衛星が４個未満となった場合に
は、測位計算が行えなくなってしまう。特に、基準局に
て、３個未満の航法衛星しか捕捉できない場合には、全
ての観測局に対する測位ができなくなり、測位システム
が機能しなくなる。

【０００６】また、従来の異常を検出する方法では、い
ずれも測位結果の変動から判定するので、測位演算の
際、ある特定の衛星信号で起こった観測雑音の誤差の影
響が平均化されてしまうため、特に微少変動を検出する
測位システムの場合は、異常検出の判定が困難である。

【０００７】また、非常に小さい観測雑音の影響によっ
て、測位解が変動してしまい、ｍｍオーダの微少変動を
検出する場合は、精度上問題となる。

【０００８】そこで、本発明は、衛星信号のキャリア位
相を利用して、基準局と複数の観測局との相対位置を得
る測位システムにおいて、基準局と任意の観測局とが共
通に捕捉できている航法衛星が所定数（４個）未満とな
った場合にも、測位計算を行えるようにすることを目的
とする。

【０００９】また、同システムにおいて、観測雑音によ
る影響をキャリア位相差の段階で検出し、その影響を回
避して、測位計算を行えるようにすることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の多点観測網を
利用した測位システムは、複数の観測点にそれぞれ設置
された観測局衛星受信装置と、基準点に設置された基準
局衛星受信装置と、前記複数の観測局衛星受信装置及び
前記基準局衛星受信装置から伝送される複数の衛星信号
のキャリア位相データを受信し、これら複数の衛星信号
のキャリア位相データに基づいて各観測点の位置を測位
演算する監視局装置とを備える、キャリア位相を利用し
た測位システムであって、前記監視局装置は、任意の観
測局衛星受信装置からのキャリア位相と前記基準局衛星
受信装置からのキャリア位相における衛星毎のキャリア
位相差を求めるキャリア位相差処理手段と、当該任意の
観測局衛星受信装置以外の観測局衛星受信装置を仮基準
局衛星受信装置とし、当該任意の観測局衛星受信装置か
らのキャリア位相と前記仮基準局衛星受信装置からのキ
ャリア位相における衛星毎のキャリア位相差を求める仮
基準点キャリア位相差処理手段と、前記キャリア位相差
処理手段の衛星毎のキャリア位相差、及び／又は前記仮
基準点キャリア位相差処理手段の衛星毎のキャリア位相
差を観測データとして利用可能として、当該任意の観測
点の測位演算を行う測位演算処理手段を、有することを
特徴とする。

【００１１】請求項２の多点観測網を利用した測位シス
テムは、請求項１の多点観測網を利用した測位システム
において、前記監視局装置はさらに、観測データとして
利用される前記キャリア位相差処理手段の衛星毎のキャ
リア位相差及び／又は前記仮基準点キャリア位相差処理
手段の衛星毎のキャリア位相差を、前記仮基準点キャリ
ア位相差処理手段の同一衛星に対する他のキャリア位相
差と比較し、観測データとして利用される前記キャリア
位相差処理手段の衛星毎のキャリア位相差及び／又は前
記仮基準点キャリア位相差処理手段の衛星毎のキャリア
位相差が異常であるかどうかを判定する異常判定手段を
有することを特徴とする。

【００１２】請求項３の多点観測網を利用した測位シス
テムは、請求項２の多点観測網を利用した測位システム
において、前記異常判定手段により異常と判定されたキ
ャリア位相差に代えて、その異常判定に用いた前記仮基
準点キャリア位相差処理手段のキャリア位相差も用い
て、測位演算を行うことを特徴とする。

【００１３】請求項４の多点観測網を利用した測位シス
テムは、請求項２の多点観測網を利用した測位システム
において、前記異常判定手段により異常と判定されたキ
ャリア位相差を近似処理により修正し、この修正された
キャリア位相差も利用して、測位演算を行うことを特徴
とする。

【００１４】請求項５の多点観測網を利用した測位シス
テムは、複数の観測点にそれぞれ設置された観測局衛星
受信装置と、基準点に設置された基準局衛星受信装置
と、前記複数の観測局衛星受信装置及び前記基準局衛星
受信装置から伝送される複数の衛星信号のキャリア位相
データを受信し、これら複数の衛星信号のキャリア位相
データに基づいて各観測点の位置を測位演算する監視局
装置からなる、キャリア位相を利用した測位システムで
あって、前記監視局装置は、任意の観測局衛星受信装置
からのキャリア位相と前記基準局衛星受信装置からのキ
ャリア位相における衛星毎のキャリア位相差を求めるキ
ャリア位相差処理手段と、当該任意の観測局衛星受信装
置以外の少なくとも１つの観測局衛星受信装置を仮基準
局衛星受信装置とし、当該任意の観測局衛星受信装置か
らのキャリア位相と前記仮基準局衛星受信装置からのキ
ャリア位相における衛星毎のキャリア位相差を求める仮
基準点キャリア位相差処理手段と、同一衛星に対する前
記キャリア位相差処理手段のキャリア位相差を前記仮基
準点キャリア位相差処理手段のキャリア位相差と比較
し、前記キャリア位相差処理手段のキャリア位相差が異
常であるかどうかを判定する異常判定手段を有すること
を特徴とする。

【００１５】請求項６の多点観測網を利用した測位シス
テムは、請求項５の多点観測網を利用した測位システム
において、前記異常判定手段により異常と判定されたキ
ャリア位相差以外のキャリア位相差を利用して、測位演
算を行うことを特徴とする。

【００１６】請求項７の多点観測網を利用した測位シス
テムは、請求項５の多点観測網を利用した測位システム
において、前記異常判定手段により異常と判定されたキ
ャリア位相差に代えて、その異常判定に用いた前記仮基
準点キャリア位相差処理手段のキャリア位相差も用い
て、測位演算を行うことを特徴とする。

【００１７】請求項８の多点観測網を利用した測位シス
テムは、請求項５の多点観測網を利用した測位システム
において、前記異常判定手段により異常と判定されたキ
ャリア位相差を近似処理により修正し、この修正された
キャリア位相差も利用して、測位演算を行うことを特徴
とする。

【００１８】請求項９の多点観測網を利用した測位シス
テムは、請求項５の多点観測網を利用した測位システム
において、前記異常判定手段により異常と判定されたキ
ャリア位相差以外のキャリア位相差で測位演算が可能な
ときにはそれらキャリア位相差を利用して、測位演算を
行い、異常と判定されたキャリア位相差以外のキャリア
位相差では測位演算ができないときには、前記異常判定
手段により異常と判定されたキャリア位相差に代えて、
その異常判定に用いた前記仮基準点キャリア位相差処理
手段のキャリア位相差も用いて、測位演算を行うことを
特徴とする。

【００１９】請求項１０の多点観測網を利用した測位シ
ステムは、請求項５の多点観測網を利用した測位システ
ムにおいて、前記異常判定手段により異常と判定された
キャリア位相差以外のキャリア位相差で測位演算が可能
なときにはそれらキャリア位相差を利用して、測位演算
を行い、異常と判定されたキャリア位相差以外のキャリ
ア位相差では測位演算ができないときには、前記異常判
定手段により異常と判定されたキャリア位相差を近似処
理により修正し、この修正されたキャリア位相差も利用
して、測位演算を行うことを特徴とする。

【００２０】請求項１１の多点観測網を利用した測位シ
ステムは、請求項１〜請求項１０の多点観測網を利用し
た測位システムにおいて、衛星毎のキャリア位相差デー
タからその近似曲線を近似し、この近似曲線に基づいて
任意の時刻における衛星毎の近似値のキャリア位相差を
求めて、測位演算に用いることを特徴とする。

【００２１】本発明によれば、任意の観測点の測位演算
を行う際に、当該任意の観測局衛星受信装置と基準局衛
星信号受信装置に共通に捕捉できている航法衛星が所定
数（４個）未満となった場合でも、他の１以上の観測局
を仮基準局として求められる衛星毎のキャリア位相差を
利用して、測位計算を行うことができる。

【００２２】また、真の基準局と他の観測局を仮基準局
として利用して、同一観測局に対する衛星毎のキャリア
位相差変化を算出、比較する事により、測位結果を得る
前に、観測雑音による異常検出が容易に行える。また、
従来の測位システムでは、真の基準局で受信した衛星の
異常検出が行えなかったが、仮基準局を利用することよ
り、異常検出が行える。

【００２３】また、観測雑音による異常検出により、異
常と判定されたキャリア位相差以外のキャリア位相差を
利用して測位演算を行うこと、異常と判定されたキャリ
ア位相差に代えて、その異常判定に用いたキャリア位相
差も用いて測位演算を行うこと、異常と判定されたキャ
リア位相差を近似処理により修正し、この修正されたキ
ャリア位相差も利用して測位演算を行うこと、等種々の
異常対策を採用することができるから、測位システムの
利用性を向上することができる。

【００２４】さらに、キャリア位相差データの近似値、
即ち雑音が抑圧された位相差データを観測値として、測
位計算に用いることにより、測位精度を向上することが
できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１〜図７を参照して説明する。

【００２６】図１は本発明に係る測位システムの全体構
成を示す図である。図１において、複数の観測点に、衛
星受信アンテナ１１〜１ｎ、観測局衛星受信装置２１〜
２ｎ、観測局通信装置３１〜３ｎ、通信用アンテナ４１
〜４ｎが各観測局Ｐ１〜Ｐｎとしてそれぞれ設けられ
る。また、基準点に、衛星受信アンテナ５１、基準局衛
星受信装置５２、基準局通信装置５３、通信用アンテナ
５４が基準局Ｒｇとして設けられる。また、所定の場
所、例えば基準点近傍に、通信用アンテナ６１、監視局
通信装置６２、及び監視局装置１００が監視局として設
けられる。

【００２７】各観測局Ｐ１〜Ｐｎは、地すべり等の微少
変動を観測する場所（即ち、観測点）に複数設置され、
航法衛星からの衛星信号を受信する。観測局衛星受信装
置２１〜２ｎでは、衛星Ｓ１〜Ｓｎ毎にキャリア位相を
観測データとして処理する。なお、観測データには、キ
ャリア位相データの他、観測時刻情報，データステータ
ス（衛星毎の観測データの有効・無効を示す）等も含ん
でいるが、以下、観測データを代表してキャリア位相デ
ータと称することがある。

【００２８】そして、時刻ｔにおける衛星毎のキャリア
位相データをデータ系θｐｉ（ｔ）（ｐｉは観測局番
号）として観測局通信装置３１〜３ｎに出力し、観測局
通信装置３１〜３ｎでは、入力されるデ‐タ系列θｐｉ
（ｔ）を、監視局通信装置６２に送信する。

【００２９】基準局Ｒｇは、通常は位置変動が起きない
場所（即ち、基準点）に設置される。基準局衛星受信装
置５２、基準局通信装置５３の動作は、観測局衛星受信
装置等の動作と同じである。基準局Ｒｇからのキャリア
位相データは、観測局Ｐ１〜Ｐｎのものと区別するた
め、時刻ｔにおける衛星毎のキャリア位相データをデー
タ系列θｒｇ（ｔ）とする。

【００３０】監視局通信装置６２では、複数の観測局Ｐ
１〜Ｐｎ及び基準局Ｒｇから送信される衛星Ｓ１〜Ｓｎ
毎のキャリア位相データθｐ１（ｔ）〜θｐｎ（ｔ）、
θｒｇ（ｔ）を順次受信し、監視局装置１００に送信す
る。

【００３１】本発明では、衛星毎に、従来の１つの基準
局Ｒｇだけでなく、他の複数の観測局を仮基準局Ｒｋ
１、Ｒｋ２・・・として設定する。そして、この仮基準
局Ｒｋ１、Ｒｋ２・・・と基準局Ｒｇとは同一観測局Ｐ
ｉとの衛星毎のキャリア位相差を利用する。この仮基準
局Ｒｋ１、Ｒｋ２・・・の位置は、例えば、観測局Ｐ１
〜Ｐｎであり、ほとんど位置が変動しない点である。あ
らかじめ、真の基準点Ｒｇとの基線解析処理によってそ
の位置は求められており、位置精度は、瞬時に得られる
測位位置（ｃｍレベルの位置精度）を平均化処理等する
事により、ｍｍオーダが得られる。

【００３２】図２は、第１の実施の形態に係る監視局装
置１００の構成を示すブロック図である。この監視局装
置１００は、観測データ入力装置１０１、キャリア位相
差処理装置１０２、仮基準点キャリア位相差処理装置１
１０、選択装置１１１、測位演算処理装置１０３で構成
される。従来の監視局装置は、観測データ入力装置１０
１、キャリア位相差処理装置１０２、測位演算処理装置
１０３で構成され、仮基準点キャリア位相差処理装置１
１０、選択装置１１１は設けられていない。

【００３３】観測データ入力処理装置１０１は、監視局
通信装置６２より入力されるキャリア位相データθｐ１
（ｔ）〜θｐｎ（ｔ）、θｒｇ（ｔ）から時刻情報を切
り出し、基準局衛星受信装置５２、観測局衛星受信装置
２１〜２ｎの同時刻の観測データであることを確認す
る。

【００３４】次に、以下の例に示す方法で、キャリア位
相差計算をキャリア位相差処理装置１０２で行うか、ま
たは、仮基準点キャリア位相差処理装置１１０で行うか
決定する。

【００３５】即ち、基準局Ｒｇと観測局Ｐｉ（Ｐｉ：観
測局番号）の基線解析を行うものとして、基準局Ｒｇと
観測局Ｐｉにおける共通の測位衛星数が４個以上であれ
ば、測位計算が行えるから、キャリア位相差計算をキャ
リア位相差処理装置１０２で行う。そして、計算された
通常の衛星毎のキャリア位相差が、選択装置１１１を介
して、測位演算処理装置１０３に供給され、観測局Ｐｉ
の測位演算が行われる。

【００３６】基準局Ｒｇと観測局Ｐｉにおける共通の測
位衛星数が４個未満であれば、測位演算が行えなくな
る。この場合は、仮基準点キャリア位相差処理装置１１
０にて、観測局Ｐｉ以外の他の観測局Ｐ１〜Ｐｎ（但
し、Ｐｉは除く）を仮基準局Ｒｋ１、Ｒｋ２・・・とし
て、基準局Ｒｇと観測局Ｐｉにおける共通の測位衛星以
外の共通の測位衛星について、仮基準局Ｒｋ１、Ｒｋ２
・・・と観測局Ｐｉのキャリア位相差デ‐夕を算出す
る。

【００３７】これを具体的に例示すると、基準局Ｒｇに
おいて受信した衛星が、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５であ
り、観測局Ｐｉにおいて受信した衛星が、Ｓ１、Ｓ２、
Ｓ３、Ｓ４であるとすると、この場合、基準局Ｒｇと観
測局Ｐｉで共通に受信した衛星は、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３で
あり、独立したキャリア位相差の組は、つぎの式（１）
〜式（３）に示される３組である。なお、説明を簡単に
するため、一重位相差にて示す。 ▽θｒｇ，ｐｉ，ｓ１（ｔ）＝θｐｉ，ｓ１（ｔ）−θｒｇ，ｓ１（ｔ）式（１） ▽θｒｇ，ｐｉ，ｓ２（ｔ）＝θｐｉ，ｓ２（ｔ）−θｒｇ，ｓ２（ｔ）式（２） ▽θｒｇ，ｐｉ，ｓ３（ｔ）＝θｐｉ，ｓ３（ｔ）−θｒｇ，ｓ３（ｔ）式（３）ただし、▽θｒｇ，ｐｉ，ｓｊ（ｔ）：真の基準局Ｒｇ
と観測局Ｐｉにおける衛星Ｓｊに関するキャリア位相
差、θｐｉ，ｓｊ（ｔ）：観測局Ｐｉにおける時刻ｔの
衛星Ｓｊのキャリア位相観測値、θｒｇ，ｓｊ（ｔ）：
真の基準局Ｒｇにおける時刻ｔの衛星Ｓｊのキャリア位
相観測値。

【００３８】測位計算には、独立したキャリア位相差の
組が、最低４組必要であるが、上記の例の衛星受信状態
では、基準局Ｒｇ側で、衛星Ｓ４を衛星信号を受信して
いないので、このままでは、測位計算が行えない。

【００３９】そこで、観測局Ｐｉ以外の他の観測局Ｐ１
〜Ｐｎ（但し、Ｐｉを除く）において、衛星Ｓ４の衛星
信号を受信していれば、その観測局を仮基準局Ｒｋ１と
して、衛星Ｓ４に関するキャリア位相差を求めることが
できる。この仮基準局Ｒｋ１の位置は、基準局Ｒｇの位
置に対して予め正確に測定され基線解析も行われてい
る。したがって、この仮基準局Ｒｋ１の衛星Ｓ４に関す
るキャリア位相を、オフセットを考慮することにより、
真の基準局Ｒｇでの衛星Ｓ４に関するキャリア位相の代
わりに利用することができる。

【００４０】この場合に、仮基準局Ｒｋ１と観測局Ｐｉ
で共通に受信した衛星Ｓ４の独立したキャリア位相差の
組は、つぎの式（４）に示される。 ▽θｒｋ１，ｐｉ，ｓ４（ｔ）＝θｐｉ，ｓ４（ｔ）−θｒｋ１，ｓ４（ｔ）式（４）ただし、▽θｒｋ１，ｐｉ，ｓｊ（ｔ）：仮基準局ｒｋ
１と観測局ｐｉにおける衛星Ｓｊに関する位相差、θｒ
ｋ１，ｓｊ（ｔ）：仮基準局における時刻ｔの衛星Ｓｊ
によるキャリア位相観測値。

【００４１】これにより、式（１）−式（４）の衛星毎
のキャリア位相差の組が４つ得られるので、観測局ｐｉ
における測位計算が行える。

【００４２】そして、測位演算装置では、キャリア位相
差処理装置１０２または仮基準点キャリア位相差処理装
置１１０より出力されるキャリア位相差データを選択装
置１１１により選択的に切り替えて、測位演算処理装置
１０３に供給して、観測点Ｐｉの位置を計算する。

【００４３】この第１の実施の形態によれば、任意の観
測点Ｐｉ（例えば、Ｐ１）の測位演算を行う際に、当該
任意の観測局衛星受信装置２１と基準局衛星信号受信装
置５２に共通に捕捉できている航法衛星が所定数（４
個）未満となった場合でも、他の１以上の観測局を仮基
準局Ｒｋ１，Ｒｋ２・・・として求められる衛星毎のキ
ャリア位相差を利用して、測位計算を行うことができ
る。

【００４４】なお、以上の第１の実施の形態では、真の
基準局Ｒｇで求めたキャリア位相差データ▽θｒｇ，ｐ
ｉ，ｓｊ（ｔ）と、仮基準局Ｒｋ１・・より求めたキャ
リア位相差データ▽θｒｋ１，ｐｉ，ｓｊ（ｔ）から、
独立したキャリア位相差の組を４つ求め、測位計算をす
る例を示したが、仮基準局Ｒｋ１・・・と観測局Ｐｉの
共通衛星が４個以上あれば、仮基準局Ｒｋ１・・・と観
測局間Ｐｉで求まる４組のキャリア位相差デ‐タ▽θｒ
ｋ１，ｐｉ，ｓｊ（ｔ）のみで、測位計算をしても良
い。

【００４５】次に、第２の実施の形態について、図３の
監視局装置１００の構成を示すブロック図、及び図４の
観測局、真の基準局、仮基準局間の基線関係を示す図、
図５の仮基準局を利用したキャリア位相差変動検出の概
念図を参照して説明する。この第２の実施の形態では、
仮基準局Ｒｋ１、Ｒｋ２・・・を利用して、同一観測局
Ｐｉに対する衛星Ｓ１、Ｓ２・・・毎のキャリア位相差
変化より、観測雑音の影響によるキャリア位相差の異常
検出と異常データ修正を行う。

【００４６】この第２の実施の形態では、図３に示すよ
うに、図２の第１の実施の形態に比べて、選択装置１１
１を削除し、新たに異常判定装置１２１及び異常データ
修正装置１２２を設けている。その他の構成は、図２と
基本的には同様である。

【００４７】まず、異常判定装置１２１の作用を、図４
及び図５を参照して説明する。観測局Ｐ１の測位を、真
の基準局Ｒｇとの間のキャリア位相差▽θｒｇ，ｐ１，
ｓｊ（ｔ）を利用して求める場合を想定する。このと
き、図４に示されるように、観測局Ｐ２を仮基準局Ｒｋ
１とし、観測局Ｐ３を仮基準局Ｒｋ２と設定する。

【００４８】このとき、キャリア位相差処理装置１０２
より入力されるキャリア位相差▽θｒｇ，ｐ１，ｓｊ
（ｔ）と，仮基準点キャリア位相差処理装置１１０より
入力されるキャリア位相差▽θｒｋ１，ｐ１，ｓｊ
（ｔ）、▽θｒｋ２，ｐ１，ｓｊ（ｔ）の時間変化は、
オフセット分の違いはあるが、同一観測局Ｐ１に対す
る、同じ衛星Ｓｊについてのキャリア位相差であるの
で、観測雑音の影響がなければ、全て同様な変動をす
る。ところが、観測雑音の影響が、ある特定の基線に及
ぼされると、その基線に関する時間変化量のみが、他の
基線とは異なる変動になる。

【００４９】この状態を、図５の仮基準局を利用した、
同一観測局Ｐ１、同一衛星Ｓｊに対するキャリア位相差
変動の概念図に示している。

【００５０】この図５を参照すると分かるように、観測
局Ｐ１−真の基準局Ｒｇ、観測局Ｐ１−観測局Ｐ２（仮
基準局Ｒｋ１）、観測局Ｐ１−観測局Ｐ３（仮基準局Ｒ
ｋ２）の基線について、衛星毎のキャリア位相差を計算
する。観測雑音の影響がなければ、図５中の異常なし：
Ａのようにそれぞれのキャリア位相差は、全て同様な変
動をする。

【００５１】しかし、例えば観測雑音の影響が観測局Ｐ
１−真の基準局Ｒｇの基線で発生すると、図の異常有
り：Ｂのように、他の基線とは異なる変動になる。この
ように、観測雑音がないときには、同一の変動をする少
なくとも２つ以上の基線のキャリア位相を監視し、キャ
リア位相の変化を例えば多数決で見ることにより、異常
が発生したと判断することができる。この例では、真の
基準局Ｒｇ側で受信した衛星信号で、異常が発生したこ
とが判定される。

【００５２】異常判定装置１２１での異常判定の結果、
異常がなければ、通常通り、測位演算処理装置１０３に
て測位計算が行われ、測位結果や、基準局情報などが出
力される。

【００５３】しかし、異常判定装置１２１での異常判定
の結果、異常ありと判定された場合には、その測位シス
テムの測位状況に応じて、次のような対応ｉ〜iiiをと
ることになる。

【００５４】対応ｉとしては、観測局１と真の基準局Ｒ
ｇとが５つ以上の共通の衛星信号を受信しているときに
は、異常判定装置１２１により異常と判定されたキャリ
ア位相差を除外してもそれ以外の４つ以上のキャリア位
相差が利用できる場合には、その異常と判定されたキャ
リア位相差を除外し、異常でない４つ以上のキャリア位
相差をそのまま利用して測位演算を行う。

【００５５】対応iiとしては、異常判定装置１２１で異
常と判定されたキャリア位相差を、異常データ修正装置
１２２で近似処理により修正する。この異常データ修正
装置１２２では、異常判定装置１２１にて、異常検出さ
れた衛星信号のキャリア位相差データを修正する。修正
する方法は、例えば、キャリア位相差のデータ（異常値
は除く）より求まる近似曲線から、近似値を計算し、そ
の値を修正値とすることがよい。そして、この修正され
たキャリア位相差と、異常でないキャリア位相差とを利
用して測位演算を行う。

【００５６】対応iiiとしては、異常判定装置１２１に
より異常と判定されたキャリア位相差以外のキャリア位
相差で測位演算が可能なときにはそれらキャリア位相差
を利用して、測位演算を行う。そして、異常と判定され
たキャリア位相差以外のキャリア位相差だけでは測位演
算ができないときには、異常判定装置１２１により異常
と判定されたキャリア位相差を近似処理により修正し、
この修正されたキャリア位相差も利用して、測位演算を
行う。

【００５７】この第２の実施の形態によれば、真の基準
局Ｒｇと他の観測局Ｐｉを仮基準局Ｒｋ１、Ｒｋ２・・
・として利用して、同一観測局に対する衛星Ｓ１〜Ｓｎ
毎のキャリア位相差変化を算出、比較する事により、測
位結果を得る前に、観測雑音による異常検出が容易に行
える。また、従来、真の基準局Ｒｇで受信した衛星信号
の異常検出が行えなかったが、仮基準局Ｒｋ１、Ｒｋ２
・・・を利用することより、異常検出が行える。

【００５８】また、観測雑音による異常検出により、異
常と判定されたキャリア位相差以外のキャリア位相差を
利用して測位演算を行うこと、異常と判定されたキャリ
ア位相差を近似処理により修正し、この修正されたキャ
リア位相差も利用して測位演算を行うこと等種々の異常
対策を採用することができるから、測位システムの利用
性が向上する。

【００５９】次に、第３の実施の形態について、図６を
参照して説明する。この第３の実施の形態は、異常判定
装置１２１で異常判定を行う点までは図３の第２の実施
の形態と同様である。したがって、異常判定以後につい
てのみ説明する。

【００６０】異常判定装置１２１での異常判定の結果、
異常がなければ、図３の第２の実施の形態におけると同
様に、測位演算処理装置１０３にて測位計算が行われ、
測位結果や、基準局情報などが出力される。

【００６１】しかし、異常判定装置１２１での異常判定
の結果、異常ありと判定された場合には、その測位シス
テムの測位状況に応じて、次のような対応ｉ〜iiiをと
ることになる。

【００６２】対応ｉとしては、観測局１と真の基準局Ｒ
ｇとが５つ以上の共通の衛星信号を受信しているときに
は、異常判定装置１２１により異常と判定されたキャリ
ア位相差を除外してもそれ以外の４つ以上のキャリア位
相差が利用できる場合には、その異常と判定されたキャ
リア位相差を除外し、異常でない４つ以上のキャリア位
相差をそのまま利用して測位演算を行う。

【００６３】対応iiとしては、異常判定装置１２１で異
常と判定されたキャリア位相差に代えて、その異常判定
に用いた仮基準点キャリア位相差処理装置１１０のキャ
リア位相差を採用し、この仮基準点キャリア位相差処理
装置１１０のキャリア位相差と、キャリア位相差処理装
置１０２の異常でないキャリア位相差とを用いて測位演
算を行う。

【００６４】対応iiiとしては、異常判定装置１２１に
より異常と判定されたキャリア位相差以外のキャリア位
相差で測位演算が可能なときにはそれらキャリア位相差
を利用して、測位演算を行う。そして、異常と判定され
たキャリア位相差以外のキャリア位相差だけでは測位演
算ができないときには、異常判定装置１２１により異常
と判定されたキャリア位相差に代えて、その異常判定に
用いた仮基準点キャリア位相差処理装置１１０のキャリ
ア位相差も用いて、測位演算を行う。

【００６５】この第３の実施の形態によれば、第２の実
施の形態と同様に、観測雑音による異常検出が容易に行
える。

【００６６】また、観測雑音による異常検出により、異
常と判定されたキャリア位相差以外のキャリア位相差を
利用して測位演算を行うこと、異常と判定されたキャリ
ア位相差に代えて、その異常判定に用いたキャリア位相
差も用いて測位演算を行うこと等種々の異常対策を採用
することができるから、測位システムの利用性が向上す
る。

【００６７】次に、第４の実施の形態について、図７を
参照して説明する。この第４の実施の形態は、図２の第
１の実施の形態の測位システムに、図３の第２の実施の
形態の測位システムの考えを組み合わせ、さらにこの実
施の形態におけるキャリア位相差近似処理装置１４１を
付加したものである。

【００６８】まず、監視局装置１００が、観測データ入
力装置１０１、キャリア位相差処理装置１０２、仮基準
点キャリア位相差処理装置１１０、選択装置１１１、測
位演算処理装置１０３を有する点は、図２の第１の実施
の形態と同様であり、同様の作用を行う。また、異常判
定装置１２１、異常データ修正装置１２２による、異常
判定及び異常データの修正は、図３の第２の実施の形態
と同様であり、同様の作用を行う。そして、これらを組
み合わせた作用及び効果も、第１及び第２の実施の形態
における作用・効果を重畳したものとなる。

【００６９】そして、この第４の実施の形態では、キャ
リア位相差近似処理装置１４１を設けて、キャリア位相
差データに含まれる、非常に小さい雑音を抑圧するため
に、入力される衛星毎のキャリア位相差データから近似
曲線を決定し、近似曲線より任意の時刻におけるキャリ
ア位相差の近似値を演算する。そして、この近似された
キャリア位相差データを用いて、測位演算を行うから、
観測雑音が抑圧された近似値を測位演算の観測パラメー
タとして用いることができ、測位精度を向上することが
できる。

【００７０】このキャリア位相差近似処理装置１４１を
設けて、観測雑音が抑圧された近似値を測位演算の観測
パラメータとして用いることは、第４の実施の形態に限
ることではなく、他の全ての実施の形態に同様に適用す
ることができる。

【００７１】また、この第４の実施の形態における、図
３の第２の実施の形態の測位システムの考え方（即ち、
異常判定装置１２１、異常データ修正装置１２２によ
る、異常判定及び異常データの修正）の適用に代えて、
同様に図６の第３の実施の形態の測位システムの考え方
（即ち、異常判定装置１２１、仮基準点キャリア位相差
選択装置１３１による、異常判定及び仮基準点キャリア
位相差の利用）を適用することができる。この場合の作
用及び効果も、それらの実施の形態におけると同様の作
用・効果を得ることができる。

【００７２】また、上記各実施の形態において、仮基準
局Ｒｋ１、Ｒｋ２・・・と観測局Ｐｉについてのキャリ
ア位相差は、観測局の設置数Ｎ（真の基準局は除く）と
すると、（Ｎ−１）個分だけ得られることになるが、実
用上、判定時間を早くするために、比較のための仮基準
局による位相差を１−３個程度の計算にとどめても良
い。この場合、各観測局Ｐｉに対応する仮基準局Ｒｋ
１、Ｒｋ２・・・として、予め適切な観測局を選択して
おくことがよい。

【００７３】さらに、観測局通信装置３１〜３ｎ、基準
局通信装置５３、監視局通信装置６２間を無線接続とし
たが、有線接続としても良い。また、観測局Ｐ１〜Ｐｎ
や基準局Ｒｇの各衛星受信装置、通信装置の動作は、連
続動作としているが、省電力化のために間欠動作として
も良い。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、任意の観測点の測位演
算を行う際に、当該任意の観測局衛星受信装置と基準局
衛星信号受信装置に共通に捕捉できている航法衛星が所
定数（４個）未満となった場合でも、他の１以上の観測
局を仮基準局として求められる衛星毎のキャリア位相差
を利用して、測位計算を行うことができる。

【００７５】また、真の基準局と他の観測局を仮基準局
として利用して、同一観測局に対する衛星毎のキャリア
位相差変化を算出、比較する事により、測位結果を得る
前に、観測雑音による異常検出が容易に行える。また、
従来の測位システムでは、真の基準局で受信した衛星の
異常検出が行えなかったが、仮基準局を利用することよ
り、異常検出が行える。

【００７６】また、観測雑音による異常検出により、異
常と判定されたキャリア位相差以外のキャリア位相差を
利用して測位演算を行うこと、異常と判定されたキャリ
ア位相差に代えて、その異常判定に用いたキャリア位相
差も用いて測位演算を行うこと、異常と判定されたキャ
リア位相差を近似処理により修正し、この修正されたキ
ャリア位相差も利用して測位演算を行うこと、等種々の
異常対策を採用することができるから、測位システムの
利用性を向上することができる。

【００７７】さらに、キャリア位相差データの近似値、
即ち雑音が抑圧された位相差データを観測値として、測
位計算に用いることにより、測位精度を向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る測位システムの全体構成を示す
図。

【図２】第１の実施の形態に係る監視局装置の構成を示
すブロック図。

【図３】観測局、真の基準局、仮基準局間の基線関係を
示す図。

【図４】仮基準局を利用したキャリア位相差変動検出の
概念図。

【図５】第２の実施の形態に係る監視局装置の構成を示
すブロック図。

【図６】第３の実施の形態に係る監視局装置の構成を示
すブロック図。

【図７】第４の実施の形態に係る監視局装置の構成を示
すブロック図。

【符号の説明】

Ｐ１〜Ｐｎ観測局（観測点）Ｒｇ基準局（基準点）Ｒｋ１、Ｒｋ２仮基準局１１，１ｎ衛星受信アンテナ２１，２ｎ観測局衛星受信装置３１，３ｎ観測局通信装置４１，４ｎ通信用アンテナ５１衛星受信アンテナ５２基準局衛星受信装置５３基準局通信装置５４通信用アンテナ６１通信用アンテナ６２監視局通信装置１００監視局装置１０１観測データ入力処理装置１０２キャリア位相差処理装置１０３測位演算処理装置１１０仮基準点キャリア位相差処理装置１１１選択装置１２１異常判定装置１２２異常データ修正装置１３１仮基準点キャリア位相差処理装置１４１キャリア位相差近似処理装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の観測点にそれぞれ設置された観測
局衛星受信装置と、基準点に設置された基準局衛星受信
装置と、前記複数の観測局衛星受信装置及び前記基準局
衛星受信装置から伝送される複数の衛星信号のキャリア
位相データを受信し、これら複数の衛星信号のキャリア
位相データに基づいて各観測点の位置を測位演算する監
視局装置とを備える、キャリア位相を利用した測位シス
テムであって、前記監視局装置は、任意の観測局衛星受信装置からのキャリア位相と前記基
準局衛星受信装置からのキャリア位相における衛星毎の
キャリア位相差を求めるキャリア位相差処理手段と、当該任意の観測局衛星受信装置以外の観測局衛星受信装
置を仮基準局衛星受信装置とし、当該任意の観測局衛星
受信装置からのキャリア位相と前記仮基準局衛星受信装
置からのキャリア位相における衛星毎のキャリア位相差
を求める仮基準点キャリア位相差処理手段と、前記キャリア位相差処理手段の衛星毎のキャリア位相
差、及び／又は前記仮基準点キャリア位相差処理手段の
衛星毎のキャリア位相差を観測データとして利用可能と
して、当該任意の観測点の測位演算を行う測位演算処理
手段を、有することを特徴とする多点観測網を利用した
測位システム。
【請求項２】前記監視局装置はさらに、観測データと
して利用される前記キャリア位相差処理手段の衛星毎の
キャリア位相差及び／又は前記仮基準点キャリア位相差
処理手段の衛星毎のキャリア位相差を、前記仮基準点キ
ャリア位相差処理手段の同一衛星に対する他のキャリア
位相差と比較し、観測データとして利用される前記キャ
リア位相差処理手段の衛星毎のキャリア位相差及び／又
は前記仮基準点キャリア位相差処理手段の衛星毎のキャ
リア位相差が異常であるかどうかを判定する異常判定手
段を有することを特徴とする請求項１記載の多点観測網
を利用した測位システム。
【請求項３】前記異常判定手段により異常と判定され
たキャリア位相差に代えて、その異常判定に用いた前記
仮基準点キャリア位相差処理手段のキャリア位相差も用
いて、測位演算を行うことを特徴とする請求項２記載の
多点観測網を利用した測位システム。
【請求項４】前記異常判定手段により異常と判定され
たキャリア位相差を近似処理により修正し、この修正さ
れたキャリア位相差も利用して、測位演算を行うことを
特徴とする請求項２記載の多点観測網を利用した測位シ
ステム。
【請求項５】複数の観測点にそれぞれ設置された観測
局衛星受信装置と、基準点に設置された基準局衛星受信
装置と、前記複数の観測局衛星受信装置及び前記基準局
衛星受信装置から伝送される複数の衛星信号のキャリア
位相データを受信し、これら複数の衛星信号のキャリア
位相データに基づいて各観測点の位置を測位演算する監
視局装置からなる、キャリア位相を利用した測位システ
ムであって、前記監視局装置は、任意の観測局衛星受信装置からのキャリア位相と前記基
準局衛星受信装置からのキャリア位相における衛星毎の
キャリア位相差を求めるキャリア位相差処理手段と、当該任意の観測局衛星受信装置以外の少なくとも１つの
観測局衛星受信装置を仮基準局衛星受信装置とし、当該
任意の観測局衛星受信装置からのキャリア位相と前記仮
基準局衛星受信装置からのキャリア位相における衛星毎
のキャリア位相差を求める仮基準点キャリア位相差処理
手段と、同一衛星に対する前記キャリア位相差処理手段のキャリ
ア位相差を前記仮基準点キャリア位相差処理手段のキャ
リア位相差と比較し、前記キャリア位相差処理手段のキ
ャリア位相差が異常であるかどうかを判定する異常判定
手段を有することを特徴とする多点観測網を利用した測
位システム。
【請求項６】前記異常判定手段により異常と判定され
たキャリア位相差以外のキャリア位相差を利用して、測
位演算を行うことを特徴とする請求項５記載の多点観測
網を利用した測位システム。
【請求項７】前記異常判定手段により異常と判定され
たキャリア位相差に代えて、その異常判定に用いた前記
仮基準点キャリア位相差処理手段のキャリア位相差も用
いて、測位演算を行うことを特徴とする請求項５記載の
多点観測網を利用した測位システム。
【請求項８】前記異常判定手段により異常と判定され
たキャリア位相差を近似処理により修正し、この修正さ
れたキャリア位相差も利用して、測位演算を行うことを
特徴とする請求項５記載の多点観測網を利用した測位シ
ステム。
【請求項９】前記異常判定手段により異常と判定され
たキャリア位相差以外のキャリア位相差で測位演算が可
能なときにはそれらキャリア位相差を利用して、測位演
算を行い、異常と判定されたキャリア位相差以外のキャリア位相差
では測位演算ができないときには、前記異常判定手段に
より異常と判定されたキャリア位相差に代えて、その異
常判定に用いた前記仮基準点キャリア位相差処理手段の
キャリア位相差も用いて、測位演算を行うことを特徴と
する請求項５記載の多点観測網を利用した測位システ
ム。
【請求項１０】前記異常判定手段により異常と判定さ
れたキャリア位相差以外のキャリア位相差で測位演算が
可能なときにはそれらキャリア位相差を利用して、測位
演算を行い、異常と判定されたキャリア位相差以外のキャリア位相差
では測位演算ができないときには、前記異常判定手段に
より異常と判定されたキャリア位相差を近似処理により
修正し、この修正されたキャリア位相差も利用して、測
位演算を行うことを特徴とする請求項５記載の多点観測
網を利用した測位システム。
【請求項１１】衛星毎のキャリア位相差データからそ
の近似曲線を近似し、この近似曲線に基づいて任意の時
刻における衛星毎の近似値のキャリア位相差を求めて、
測位演算に用いることを特徴とする請求項１〜請求項１
０のいずれかに記載の多点観測網を利用した測位システ
ム。