JPH03134513A - 自動車用航法装置 - Google Patents

自動車用航法装置

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JPH03134513A
JPH03134513A JP27326989A JP27326989A JPH03134513A JP H03134513 A JPH03134513 A JP H03134513A JP 27326989 A JP27326989 A JP 27326989A JP 27326989 A JP27326989 A JP 27326989A JP H03134513 A JPH03134513 A JP H03134513A
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JP
Japan
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gps
fixed station
satellite
gps satellites
radio waves
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JP27326989A
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English (en)
Inventor
Sumitaka Shima
純孝 嶋
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、複数のG P S (Grobal Pos
itioningSystem )衛星からの衛星電波
を受信して、自動車の位置を演算し表示する自動車用航
法装置に関する。
[従来の技術] 従来より、複数のGPS衛星から衛星電波を受信して自
動車の位置を演算し表示する自動車用航法装置が開発さ
れている。
例えば、複数のGPS衛星から衛星電波をそれぞれ受信
し、GPS衛星の軌道データ等から自動車の位置を演算
し表示する自動車用航法装置は、自動車の走行時に現在
走行している位置を随時自動車の運転者等に報知する上
で有意である。
また、従来、自動車用航法装置としては、■単独航法型
GPSによる自動車用航法装置、■ディファレンシャル
GPSによる自動車用航法装置、の2種類があった。
このうち、単独航法型のGPSによる自動車用航法装置
は、複数のGPS衛星からの衛星電波を受信した後にこ
の衛星電波を用いて複数のGPS衛星との距離を演算し
、更に自らが搭載された自動車の走行位置を演算する機
能を有している。
例えば、特開昭61−138113号公報に1”GPS
航法装置」として開示されている装置は、GPS受信機
用アンテナ及びGPS受信機を備え、GPS衛星の衛星
電波を受信しδ11位するとともに、GPS衛星の衛星
電波が受信不能の時に、磁気方位計及び距離計により得
られる方位データ及び距離データにより測位を行う機能
を有している。
しかしながら、この単独航法型GPSによる自動車用航
法装置においては、演算された距離に含まれる誤差、例
えば衛星電波の電離層遅延、大気屈折等による誤差が発
生し、十分な位置演算精度を得られないという問題点が
あった。
このような問題点を解決するために、先に項目的に掲げ
たディファレンシャルGPSによる自動車用航法装置が
提案されている。
第4図には、ディファレンシャルGPS (以下、D−
GPSと略す)のシステム構成が示されている。
この図においては、所定の軌道で地球を周回する複数の
(この図においては3個の)GPS衛星10が示されて
いる。
一方で、この図においては、地上に固定的に設けられた
固定局12と、地上を移動する自動車14と、が示され
ている。
すなわち、複数個のGPS衛星10からは、所定の衛星
電波16がそれぞれ送信される。この衛星電波16は、
固定局12に設けられたGPSアンテナ18と、自動車
14に設けられたGPSアンテナ20とに、共に受信さ
れる。
前記固定局12においては、GPSアンテナ18により
受信された衛星電波16により、それぞれのGPS衛星
10と固定局12との距離(いわゆる実測値)が演算さ
れるとともに、前記GPS衛星10の既知の軌道等の情
報により、それぞれのGPS衛星10と固定局12との
距離(いわゆる理論値)が演算される。さらに、前記固
定局12においては、前記実測値と理論値の差、いわゆ
る誤差が演算され、誤差情報として固定局12に設けら
れたアンテナ22から、固定局電波24により前記自動
車14に供給される。
前記自動車14においては、この固定局電波24がアン
テナ26により受信され、前記誤差情報が抽出される。
一方で、この自動車14においては、前記衛星電波16
に基づいて、前記GPS衛星10と自動車14との距離
(実711値)が演算され、さらに、前記誤差情報によ
りこの距離が補正される。
このとき、前記固定局12と自動車14との間の距離が
数百kmのオーダーに留まる距離であれば、衛星電波1
6に基づいて演算される固定局12とGPS衛星10の
距離(実測値)と、同様に衛星電波16に基づいて演算
される自動車14とGPS衛星10との距離(実測値)
には、はぼ大きさの等しい共通誤差が含まれている。こ
の共通誤差は、例えば衛星電波16の電離層遅延、衛星
電波16の大気屈折、自動車用航法装置の分解能/雑音
等に起因する誤差である。従って、この誤差情報により
補正された距離によって自動車14の位置座標を決定す
ることにより、かかる補正を行わない場合と比べ、より
好適な自動車14の位置情報が得られる。
第5図には、第4図に示されるD−GPSにおける固定
局12の構成が示されている。
前記固定局12には、前述のように衛星電波16を受信
するためのGPSアンテナ18と、前記固定局電波24
を送信するためのアンテナ22と、が設けられている。
更に、この図においては、前記GPSアンテナ18によ
り受信された衛星電波16を復調して前記誤差情報を生
成するGPS受信部28と、この誤差情報を固定局電波
24として送出する送信部30と、が設けられている。
すなわち、前記GPS受信部28においては、前記衛星
電波16に基づきそれぞれのGPS衛星10との間の距
離が演算される。一方でこのGPS受信部28において
は、予め与えられている前記GPS衛星10の軌道情報
により、それぞれのGPS衛星10と固定局12との距
離の理論値が演算され、この理論値と前記衛星電波16
に基づく実測値とにより、それぞれのGPS衛星10と
の距離の誤差が求められる。更にこの誤差に係る情報、
すなわち誤差情報は、前記送信部30から固定局電波2
4として前記自動車14に送信される。なお、この固定
局12の位置は既知であって前記GPS衛星12からの
衛星電波16が常に良好に受信可能な地点に設けられて
いる。
また、前記送信部30としては、GPSi星10星回0
局12との距離演算に係る誤差情報を送信可能な送信機
を用いればよい。このような送信機としては、例えばM
CA、テレターミナル、FM多重放送等の装置がある。
第6図には、前記自動車14に搭載され、D−GPSを
構成する自動車14側の装置である自動車用航法装置3
2の一構成例が示されている。
前記衛星電波16を受信するGPSアンテナ18は、前
記衛星電波16を復調してそれぞれのGPS衛星10と
の距離PRを演算するGPS受信部34に接続されてい
る。
すなわち、i番目のGPS衛星10−1からの衛星電波
16−1が前記GPSアンテナ18により受信されると
、前記GPS受信部34は、衛星電波16−1を復調し
、i番目のGPS衛星101と自動車14との距離PR
iを演算する。
また、前記固定局電波24を受信するアンテナ26は、
この固定局電波24を復調して誤差ΔRiを抽出する受
信部36に接続されている。
すなわち、前記固定局電波24が前記アンテナ26によ
り受信されると、前記受信部36はこの固定局電波24
に係る信号を復調し、i番目のGPS衛星10−1と前
記固定局12との距離に係る誤差ΔRiを抽出し、出力
する。
前記GPS受信部34及び受信部36は共に、自動車1
4の位置座標X、Yの演算を行う制御部38に接続され
ている。
すなわち、前記制御部38は前記受信部36から誤差Δ
Riが入力されると、この誤差ΔRiを前記GPS受信
部34に出力する。
前記GPS受信部34においては、この誤差ΔRiによ
り前述のように演算された距離PRiを補正して補正さ
れた距離Riを制御部38に出力する。所定個数のGP
S衛星10について補正された距離Riがそれぞれ前記
制御部38に入力されると、該制御部38においては、
この所定個数の補正された距離Riに基づき自動車14
の走行位置座標X、Yが演算される。なお、前記アンテ
ナ26において前記固定局電波24が受信されない場合
には、前記制御部38の制御により、前記GPS受信部
34における誤差ΔRiによる補正が行われないまま、
衛星電波16により演算された距離PRiが補正された
距離Riと見なされて該制御部38に出力される。
更に、前記制御部38には、自動車14の走行に係る地
域の地図を画像データとして格納する記録部40と、こ
の地図に係る画像データ及び前記位置座標X、 Yに基
づき所定の表示を行う表示部42と、が接続されている
。すなわち、前記制御部38において演算された位置座
標X、Yは、前記記録部40に格納された地図に係る画
像データと共に、前記表示部42の画面上に表示され、
自動車14の操縦者等にこの自動車14の走行位置等の
情報が提示される。
このように、D−GPSによる従来の自動車用航法装置
32においては、固定局12から送出される固定局電波
24に含まれる誤差情報に基づき、所定個数のGPS衛
星10と自動車14との距離(実測値)が補正され、よ
り正確な位置座標X。
Yを得ることが可能である。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような構成を有する従来の自動車用
航法装置においては、固定局から送信される固定局電波
の受信が不能になった場合に、GPS衛星と自動車との
距離の補正を行うことができないという問題点があった
。例えば、自動車が都市内を走行しているときには、建
物などにより固定局と自動車との直線経路が遮られる。
また、固定局より発せられる固定局電波の混線、フェー
ジング、回線ビジー等も生じうる。これらの場合には、
自動車に搭載された自動車用航法装置が固定局電波を正
常に受信することが困難であり、従って、この固定局電
波に含まれる誤差情報によるGPS衛星と自動車との間
の距離の補正が不可能となり、位置座標の精度が低下す
る。
このような問題点を解決するために出願人は、先に、固
定局電波の受信が不能になった場合にも、好適な自動車
の位置座標を得ることとが可能な自動車用航法装置を提
案した(特願平1−188242号)。
この自動車用航法装置の一例をm7図に示す。
この参考例の自動車用航法装置44は自動車14の走行
方位を検出する方位センサ46と、自動車14の走行距
離を検出する距離センサ48と、を含んでいる。前記方
位センサ46及び距離センサ48は、参考例の特徴に係
る推測航法部50に接続されている。
この参考例においては、位置精度劣化指数GDOP (
GeoaeatrJeal DIIutlon Or’
 Precision>が最良と予測されるGPS衛星
10が4個指定され、この組合せによってGPS演算が
行われる。
また、固定局電波24から受信部36において抽出され
た誤差ΔRtに基づきGPS受信部34におけるGPS
演算の結果得られる距離Riに補正が加えられる。また
、衛星電波16が受信不能な場合には、推l−」航法部
50による推測航法が行われる。しかしながら、この参
考例においては、固定局12から発せられる固定局電波
24に任意のGPS衛星10の組合せに係る誤差情報を
送信していたため、固定局12における負担が大きいと
いう問題点があった。
本発明はこのような問題点を解決することを課題として
なされたものであり、固定局における誤差演算に係る負
担を軽減することが可能な自動車用航法装置を提供する
ことを目的とする。
[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明は、第1図に示され
るような構成を有している。
すなわち、複数のGPS衛星の中から所定個数のGPS
衛星を選択し、更にこれらの任意の組合せのうち、測位
精度が良好な複数の組合せを選択して、それぞれの組合
せについて誤差演算を行い、この誤差演算の結果を誤差
情報として送信する位置座標が既知の固定局aと、この
固定局aから送信される固定局電波及び複数のGPS衛
足からの衛星電波に基づいて、自車位置を演算する車載
の移動局すとを含み、移動局すが、複数のGPS衛星か
らの衛星電波を受信して衛星信号に復調するGPS受信
部Cと、複数のGPS衛星の中から選択された所定個数
のGPS衛星の任意の組合せのそれぞれに対応して衛星
信号に基づく自車位置演算を網羅的に行うGPS演算部
dと、固定局aから固定局電波を受信して復調する補正
系受信部eと、補正系受信部eで得られた誤差情報のう
ち、GPSt′ItL算部における01重粘度が良好な
GPS衛星の組合せに係る誤差情報を選択して、この選
択された誤差情報に基づき、GPS演算部dにおいて演
算された自車位置を補正する補正演算部fと、を含むこ
とを特徴とする。
[作用] 本発明においては、複数のGPS衛星から発せられる衛
星電波が、固定局a及びGPS受信部Cに受信される。
まず、固定局aにおいては、複数のGPS衛星の中から
所定個数のGPS衛星が選択され、誤差演算が行われる
。この誤差は、GPS衛星と固定局との位置に係るもの
であって、一方で固定局aの位置座標が既知であるため
、固定局aの位置座標、及びGPS衛崖から発せられる
衛星電波に基づき演算可能である。また、この誤差演算
は、前記所定個数のGPS衛星の組合せの任意通りにっ
いて行われる。
一方、GPS受信部Cにおいては、受信された衛星電波
が衛星信号に復調され、更にGPS演算部dにおいては
、複数のGPS衛星の中から選択された所定個数のGP
S衛星の任意の組合せのそれぞれに対応して、自車の位
置演算が網羅的に行われる。このGPS演算部dにおけ
る演算の結果前られる自車位置は、更に補正演算部fに
おいて固定局aから発せられ補正系受信部eにおいて受
信される誤差情報に基づき補正される。ここで、補正演
算部fにおいては、固定局aから送信される固定局電波
に重畳された誤差情報に係るCPS衛星の組合せのうち
、移動局すにおいても測位精度良好に受信される組合せ
に係る情報が採用され、この誤差情報に基づき補正が行
われる。
従って、本発明においては、固定局aから送信される固
定局電波に重畳される誤差情報が、測位精度が良好な一
部の組合せに係るものに限定されるため、固定局aにお
ける誤差演算の負担が軽減される。
[実施例] 以下、本発明の好適な実施例について図面を用いて説明
する。
本発明の一実施例に係る自動車用航法装置は、例えば第
7図に参考例として示される装置と同様に実現される。
すなわち、本発明の特徴とするところの組合せの選択動
作は、第7図における制御部38の動作として実現され
る。
以下、本実施例の動作について、第2図及び第3図を用
いて詳細に説明する。
まず、固定局12の動作が開始される(100)と、固
定局12においては、任意のGPS衛星10の軌道情報
の収集が行われる(102)。
次に、このように収集された軌道情報に基づき、位置精
度劣化指数GDOPが所定値α以下となるGPS衛星1
0の組合せが算出される(104)。
すなわち、位置精度劣化指数GDOPがα以下となるよ
うなGPS衛星10の組合せにおいては、このαによっ
て定められる程度以上に測位精度が良いことが期待され
るため、この条件を満たすGPS衛星10の組合せを算
出することにより、測位精度が良いGPS衛星10の組
合せを選択することとなる。
次に、固定局12に内蔵されるタイマがスタートしく1
06)、位置精度劣化指数GDOPが所定値α以下の組
合せのそれぞれに対してGPS位置演算が行われ、補正
値が算出される(108)。
すなわち、ステップ104において算出されたGPS衛
星10の組合せにつき、それぞれGPS演算が行われる
。このGPS演算は前述の参考例と同様の方法で行われ
る。また、前記補正値は、固定局12とGPS衛星10
との距離に係る誤差情報に相当する。すなわち、固定局
12と自動車14の距離が一定範囲内であるならば、こ
の誤差情報は、GPS演算の補正値として自動車14側
においても使用可能な数値である。
次に、このようにして演算された補正値が、送信部30
からアンテナ22を介して固定局電波24に重畳されて
送信される(110)。
そして、ステップ108及び110の動作は、ステップ
106においてスタートされたタイマにより計時される
時間Tが所定の時間10以上になるまで繰り返される。
すなわち、判定112において、時間Tが所定の時間1
0以上となるまでは、該判定112からステップ108
へ戻り、この条件を満たした場合には、前述のステップ
102に戻る。
また、ステップ110の直後に実行される終了判定11
4において、終了すると判定された場合には、固定局1
2の動作が終了する(116)。
一方で、制御部38においては、動作開始(200)の
後に、第2図におけるステップ102゜104及び10
6と同様の動作202,204及び206が実行され、
その後に位置精度劣化指数GDOPが最良となるGPS
衛星1oの組合せが選定される(208)。すなわち、
ステップ208においては、任意個数存在するGPS衛
星1゜の所定個数の(この場合4個の)組合せのうち、
位置精度劣化指数GDOPが最良となる組合せ、測位精
度が最も良い組合せが選定される。
次に、ステップ208において選定された組合せに係る
GPS衛星10の衛星電波16が受信可能であるかどう
かが判定される(210)。ここで、受信可能と判定さ
れた場合には、GPS受信部34におけるGPS演算の
結果が制御部38に入力される(212)。一方、判定
210において、例えば自動車が部内を走行している時
には、建物などの影響により受信不可能とされた場合に
は、次に位置精度劣化指数GDOPが良いGPS衛星1
0の組合せが選定され(214)、更に判定216が実
行される。
判定216においては、位置精度劣化指数GDOPが所
定値α以下であるかどうかが判定され、ここで、この条
件が満たされていると判定された場合には、判定210
に戻る。すなわち、判定216において位置精度劣化指
数GDOPが所定raa以下である場合には、ステップ
214において選定された組合せのnI位精度が良好で
あると考えられるため、この組合せに係る受信可能判定
210が実行される。
一方、判定216において、条件が満たされないと判定
された場合には、推測航法部50による推測航法演算の
結果が制御部38に入力される(218)。そして、後
述のステップ220に移る。
前述のステップ212が実行された直後には、判定21
0における判定の対象となったGPS衛星10の組合せ
、すなわちステップ208において選定されたGPS衛
星10の組合せまたはステップ214において選定され
判定216において条件を満たすと判定された組合せに
ついて、受信部36における受信が行われたかどうかが
判定されれる(222)。
すなわち、第2図に示されるステップ110において送
信される誤差情報は、固定局電波24に重畳されて、補
正系アンテナ26を介して受信部36に入力されるが、
この受信部36において受信された誤差情報に、前述の
ように選定された組合せに係る誤差情報が含まれている
かどうかが判定222において判定される。
判定222において、受信されていると判定された場合
には、この誤差情報が補正値として記憶され(224)
 、引続き次のステップ220が実行される。
一方で、判定222において受信されていないと判定さ
れた場合には、過去β秒以内に該当する誤差情報が受信
されているかどうか判定される(226)。判定226
において受信されていると判定された場合には、このデ
ータが補正に係る誤差情報として設定され(228)、
ステップ224へ移る。これ以外の場合には、前述のス
テップ218に移行し、推a′l11航法部50による
推測航法演算が行われ、この結果が制御部38に人力さ
れる。
ステップ220においては、このようにして設定された
誤差情報に基づいて補正されたデータ、すなわち自動車
14の位置が、記憶部40に記憶されている地図と共に
表示部42上に表示される。
更に、この補正が加えられた位置は、推測航法部50に
出力され(230)、固定局電波24が受信不能な場合
の推測航法演算に用いられる。
そして、ステップ206においてスタートされたタイマ
により計測される時間Tが所定の時間Tα以上であるか
どうかが判定され(232)、この条件が満たされない
場合にはステップ208に戻り、満たされている場合に
はステップ202に戻って再度、軌道情報の収集が行わ
れる。
従って、本実施例によれば、固定局12から固定局電波
24に重置されて自動車14に搭載される装置に送信さ
れる誤差情報が位置精度劣化指数GDOPが所定値以下
のものに限定されるため、固定局12における誤差演算
の負担が軽減される。
すなわち、固定局12においては、位置精度劣化指数G
DOPが小さく、すなわち測位精度が良いGPS衛屋1
0の組合せの誤差演算が行われ、一方で、車載の装置に
おいては、固定局12において選定されたGPS衛足1
0の組合せを対象としてGPS衛星10の組合せの選定
が行われるため、固定局12における誤差演算の負担を
軽減しつつ、D−GPS航法を行うことが可能である。
なお、本実施例においては、測位精度を代表する指数と
して位置精度劣化指数GDOPが用いられているが、G
DOPの代わりに他の指数を用いても構わない。また、
位置精度劣化指数GDOPを採用したことと関連して−
の組合せに係るGPS衛星10の個数が4個に設定され
ているが、この個数は、他の個数でも構わない。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、固定局において
/TP1位精度精度好な複数の組合せが選択されそれぞ
れの組合せについて誤差演算が行われ、更に補正演算部
において、これらの組合せの中からGPSm算部におけ
る測位情報が良好なGPS衛星の組合せに係る誤差情報
が選択され、GPS演算部において演算された自車位置
が補正されるため、固定局における誤差演算の負荷が低
減される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の構成を示す構成図、第2図は、本発
明の一実施例に係る自動車用航法装置における固定局の
動作を示すフローチャート図、 第3図は、本実施例における車載移動局の制御部の動作
を示すフローチャート図、 第4図は、D−GPSシステムの構成を示すシステム構
成図、 第5図は、−船釣な固定局の構成を示す構成図、第6図
は、従来の自動車用航法装置の構成を示す構成図、 第7図は、本願出願人の先出願に係る参考例の構成を示
し、更に本発明の一実施例の構成を示す構成図である。 0 2 4 6 8 4 GPS衛星 固定局 自動車 衛星電波 GPSアンテナ 固定局電波 6 4 6 8 4 補正系アンテナ GPS受信部 受信部 制御部 自動車用航法装置 tr星奄1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複数のGPS衛星の中から所定個数のGPS衛星を選択
    し、更にこれらの任意の組合せのうち測位精度が良好な
    複数の組合せを選択して、それぞれの組合せについて誤
    差演算を行い、この誤差演算の結果を誤差情報として送
    信する位置座標が既知の固定局と、 前記固定局から送信される固定局電波及び複数のGPS
    衛星からの衛星電波に基づいて、自車位置を演算する車
    載の移動局とを含み、 前記移動局が、 前記複数のGPS衛星からの衛星電波を受信して衛星信
    号に復調するGPS受信部と、 前記複数のGPS衛星の中から選択された所定個数のG
    PS衛星の任意の組合せのそれぞれに対応して前記衛星
    信号に基づく自車位置演算を網羅的に行うGPS演算部
    と、 前記固定局から固定局電波を受信して復調する補正系受
    信部と、 前記補正系受信部で得られた誤差情報のうち、前記GP
    S演算部における測位精度が良好なGPS衛星の組合せ
    に係る誤差情報を選択して、この選択された誤差情報に
    基づき、前記GPS演算部において演算された自車位置
    を補正する補正演算部と、 を含むことを特徴とする自動車用航法装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0626873A (ja) * 1992-04-15 1994-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 車両方位修正装置
JPH06242210A (ja) * 1993-02-17 1994-09-02 Koden Electron Co Ltd ディファレンシャルgps並びにその親機及び子機
US5469175A (en) * 1993-03-29 1995-11-21 Golf Scoring Systems Unlimited, Inc. System and method for measuring distance between two objects on a golf course
US6304211B1 (en) 2000-02-16 2001-10-16 Bertho Boman System and method for measuring distance between two objects using received satellite transmitted data

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