JPH06103345B2 - 測位装置 - Google Patents
測位装置Info
- Publication number
- JPH06103345B2 JPH06103345B2 JP59147655A JP14765584A JPH06103345B2 JP H06103345 B2 JPH06103345 B2 JP H06103345B2 JP 59147655 A JP59147655 A JP 59147655A JP 14765584 A JP14765584 A JP 14765584A JP H06103345 B2 JPH06103345 B2 JP H06103345B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- positioning device
- circuit
- unknowns
- satellite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Navigation (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は測位装置に関し、特に、人工衛星から送信され
たデータ信号を用いて測位を行なうGPSシステム（Globa
l Positioning System）に適用して好適なものである。
たデータ信号を用いて測位を行なうGPSシステム（Globa
l Positioning System）に適用して好適なものである。
GPSシステムは人工衛星から地上に送られてくる衛星の
軌道情報、時刻情報などのデータ信号を観測点において
受信し、当該観測点の位置、時刻等を受信したデータに
基づいて正確に知ることができるように計画されたシス
テムで、第３図に示すように地球の中心を原点とする直
角座標系を考えたときの第ｉ番目の人工衛星SATi（その
位置を（Xi，yi，zi）とする）と、地球表面又は上空の
一点Ｐ（Xo，yo，zo）との間の距離に関して成立つ式 ｛(xi-xo)2＋(yi-yo)2＋(zi-zo)2｝1/2＝（ti-to）×ｃ
……（１） に基づいて、未知数を演算によつて求めることにより観
測点Ｐの位置、時刻を知ることができることを原理とし
たものである。
軌道情報、時刻情報などのデータ信号を観測点において
受信し、当該観測点の位置、時刻等を受信したデータに
基づいて正確に知ることができるように計画されたシス
テムで、第３図に示すように地球の中心を原点とする直
角座標系を考えたときの第ｉ番目の人工衛星SATi（その
位置を（Xi，yi，zi）とする）と、地球表面又は上空の
一点Ｐ（Xo，yo，zo）との間の距離に関して成立つ式 ｛(xi-xo)2＋(yi-yo)2＋(zi-zo)2｝1/2＝（ti-to）×ｃ
……（１） に基づいて、未知数を演算によつて求めることにより観
測点Ｐの位置、時刻を知ることができることを原理とし
たものである。
ここでtiは人工衛星からデータ信号が送信された時刻、
toはこのデータ信号を観測点Ｐにおいて受信した時刻、
ｃは光速である。
toはこのデータ信号を観測点Ｐにおいて受信した時刻、
ｃは光速である。
（１）式を解くためには未知数の数だけ式をたてること
が必要であり、実際上観測点Ｐで同時に当該未知数の数
の人工衛星を観測できるようにするため、多数例えば18
個の人工衛星が地球を周回するように計画されており、
かくして各衛星からのデータに基づいて必要な式をたて
るようになされている。
が必要であり、実際上観測点Ｐで同時に当該未知数の数
の人工衛星を観測できるようにするため、多数例えば18
個の人工衛星が地球を周回するように計画されており、
かくして各衛星からのデータに基づいて必要な式をたて
るようになされている。
例えばGPSシステムを測位システムとして用いる場合
は、４つの未知数xo，yo，Zo及びtoに含まれる誤差分を
第４図に示す測位装置において人工衛星から伝送されて
くるデータに基づいて演算して位置Ｐ（xo，yo，zo）を
求めることが考えられている。
は、４つの未知数xo，yo，Zo及びtoに含まれる誤差分を
第４図に示す測位装置において人工衛星から伝送されて
くるデータに基づいて演算して位置Ｐ（xo，yo，zo）を
求めることが考えられている。
第４図の測位装置は４つの未知数すなわち観測点の位置
（xo，yo，zo）とデータの受信時刻toに含まれる誤差分
とを解くための第１〜第４チヤンネルデータ受信回路DT
R1〜DTR4を有する。
（xo，yo，zo）とデータの受信時刻toに含まれる誤差分
とを解くための第１〜第４チヤンネルデータ受信回路DT
R1〜DTR4を有する。
GPSシステムにおいて、人工衛星はＬバンドに属する周
波数1.57542〔GHz〕及び1.2276〔GHz〕の搬送波を、ク
ロツク周波数が10.23〔MHz〕のＰコード及び1.023〔MH
z〕のC/Aコードを用いてスペクトラム拡散した信号を送
信する。
波数1.57542〔GHz〕及び1.2276〔GHz〕の搬送波を、ク
ロツク周波数が10.23〔MHz〕のＰコード及び1.023〔MH
z〕のC/Aコードを用いてスペクトラム拡散した信号を送
信する。
ここでＰコード及びC/Aコードは1023〔チツプ/ms〕の疑
似雑音信号（これをPN信号と呼ぶ）でなり、データは50
〔bps〕のBPSK（binary phase shift keying）信号をＰ
コード及びC/Aコードで転換して伝送される。
似雑音信号（これをPN信号と呼ぶ）でなり、データは50
〔bps〕のBPSK（binary phase shift keying）信号をＰ
コード及びC/Aコードで転換して伝送される。
かくして各衛星から送信されるデータは、その衛星の軌
道データ、関連して地球を回つている他の衛星の軌道デ
ータ、及び人工衛星に搭載されている安定度の高い原子
時計（これをサテライト時計と呼ぶ）に基づいて決まる
時間系（これをサテライト時計系と呼ぶ）と世界標準時
との偏差データと共に、所定時間間隔（すなわち６秒間
隔）で送出されるサテライト時計による時刻データなど
である。
道データ、関連して地球を回つている他の衛星の軌道デ
ータ、及び人工衛星に搭載されている安定度の高い原子
時計（これをサテライト時計と呼ぶ）に基づいて決まる
時間系（これをサテライト時計系と呼ぶ）と世界標準時
との偏差データと共に、所定時間間隔（すなわち６秒間
隔）で送出されるサテライト時計による時刻データなど
である。
第４図の測位装置の場合、搬送波周波数1.57542〔GHz〕
の信号をアンテナ１によつて受信し、周波数変換回路２
において周波数75.42〔MHz〕の第１中間周波信号IF1に
変換した後掛算回路３に与える。掛算回路３には局部発
振回路４において発生された周波数64.72〔MHz〕の周波
数出力LO1が与えられ、その出力端に得られる周波数10.
7〔MHz〕の第２中間周波信号IF2を比較的広い通過帯域
をもつバンドパスフイルタ５を通じて第１〜第４チヤン
ネルデータ受信回路DTR1〜DTR4の第２の掛算回路６に与
える。
の信号をアンテナ１によつて受信し、周波数変換回路２
において周波数75.42〔MHz〕の第１中間周波信号IF1に
変換した後掛算回路３に与える。掛算回路３には局部発
振回路４において発生された周波数64.72〔MHz〕の周波
数出力LO1が与えられ、その出力端に得られる周波数10.
7〔MHz〕の第２中間周波信号IF2を比較的広い通過帯域
をもつバンドパスフイルタ５を通じて第１〜第４チヤン
ネルデータ受信回路DTR1〜DTR4の第２の掛算回路６に与
える。
ここで第１〜第４チヤンネルデータ受信回路DTR1〜DTR4
は４つの衛星からのデータをそれぞれ受信することによ
つて、上述の（１）式に基づく４つの式をたてることが
できるようになされている。各受信回路DTR1〜DTR4は互
いに同一構成を有し、従つて以下第１チヤンネルの受信
回路DTR1によつて構成を説明する。
は４つの衛星からのデータをそれぞれ受信することによ
つて、上述の（１）式に基づく４つの式をたてることが
できるようになされている。各受信回路DTR1〜DTR4は互
いに同一構成を有し、従つて以下第１チヤンネルの受信
回路DTR1によつて構成を説明する。
この第２の掛算回路６は、衛星から伝送されてくるスペ
クトラム拡散されたデータ信号をPN信号発生回路７から
発生されるPN信号PNSを第２中間周波信号IF2と乗算する
ことによつて逆拡散処理を行うもので、PN信号PNSは第
２中間周波信号IF2にPN信号として含まれているC/Aコー
ドと同様に1023〔チップ/ms〕のコード信号でなる。
クトラム拡散されたデータ信号をPN信号発生回路７から
発生されるPN信号PNSを第２中間周波信号IF2と乗算する
ことによつて逆拡散処理を行うもので、PN信号PNSは第
２中間周波信号IF2にPN信号として含まれているC/Aコー
ドと同様に1023〔チップ/ms〕のコード信号でなる。
ここで各衛星にはそれぞれ特有のバイナリーパターンの
C/Aコードが割当てられており、PN信号発生回路７はす
べての衛星（例えば18個の衛星）にそれぞれ割当てられ
たC/AコードパターンをもつPN信号PNSをCPU8の制御の下
に選択的に発生できるようになされている。
C/Aコードが割当てられており、PN信号発生回路７はす
べての衛星（例えば18個の衛星）にそれぞれ割当てられ
たC/AコードパターンをもつPN信号PNSをCPU8の制御の下
に選択的に発生できるようになされている。
かくして第２中間周波信号IF2に含まれているPN信号の
位相がPN信号発生回路７において発生されたPN信号PNS
と相関がとれたとき掛算回路６の出力端に高い信号レベ
ルの逆拡散出力信号DKNが得られ、これが第３の掛算回
路９に与えられる。
位相がPN信号発生回路７において発生されたPN信号PNS
と相関がとれたとき掛算回路６の出力端に高い信号レベ
ルの逆拡散出力信号DKNが得られ、これが第３の掛算回
路９に与えられる。
掛算回路９にはドツプラーシフトロツク用電圧制御型発
振器（VCO）10の出力S1が与えられ、これにより出力端
に周波数455〔KHz〕の位相シフトキーイング信号PSSが
送出される。この位相シフトキーイング信号PSSは狭い
通過帯域（例えば±１〔kHz〕程度）をもつバンドパス
フイルタ11に与えられて相関がとれたとき得られる逆拡
散出力信号DKNを例えばコスタスループで構成された復
調回路12に与える。その結果復調回路12の出力端に50
〔bps〕の受信データLDAが復調されて得られ、CPU8に送
込まれる。
振器（VCO）10の出力S1が与えられ、これにより出力端
に周波数455〔KHz〕の位相シフトキーイング信号PSSが
送出される。この位相シフトキーイング信号PSSは狭い
通過帯域（例えば±１〔kHz〕程度）をもつバンドパス
フイルタ11に与えられて相関がとれたとき得られる逆拡
散出力信号DKNを例えばコスタスループで構成された復
調回路12に与える。その結果復調回路12の出力端に50
〔bps〕の受信データLDAが復調されて得られ、CPU8に送
込まれる。
CPU8は受信データLDAに基づいてキヤリアを再生するこ
とにより衛星の軌道上の位置及び測位装置間の相対的位
置変化、又は衛星の搬送周波数と局部発振回路４の発振
周波数との相対的ずれの変化に応じてドツプラーシフト
ロツク用VCO10の発振周波数を制御し、かくして受信信
号の中心周波数がドツプラー効果によつてシフトして
も、位相シフトキーイング信号PSSの周波数をほぼ455
〔kHz〕に制御できるようにする。かくして復調回路12
−CPU8−VCO10−掛算回路９によつてドツプラーシフト
ロツクループが形成される。
とにより衛星の軌道上の位置及び測位装置間の相対的位
置変化、又は衛星の搬送周波数と局部発振回路４の発振
周波数との相対的ずれの変化に応じてドツプラーシフト
ロツク用VCO10の発振周波数を制御し、かくして受信信
号の中心周波数がドツプラー効果によつてシフトして
も、位相シフトキーイング信号PSSの周波数をほぼ455
〔kHz〕に制御できるようにする。かくして復調回路12
−CPU8−VCO10−掛算回路９によつてドツプラーシフト
ロツクループが形成される。
一方バンドパスフイルタ11の出力端に得られる位相シフ
トキーイング信号はエンベロープ検出回路13に与えら
れ、その検出出力ENVがローパスフイルタ14を通じてPN
ロツク用VCO15に発振周波数制御信号CONTとして与えら
れる。
トキーイング信号はエンベロープ検出回路13に与えら
れ、その検出出力ENVがローパスフイルタ14を通じてPN
ロツク用VCO15に発振周波数制御信号CONTとして与えら
れる。
PNロツク用VCO15は制御信号CONTの変化に応じて発振周
波数が変化する第１の発振回路を有すると共に、所定の
周波数で発振する第２の発振回路を有し、CPU8からスラ
イドモード信号SLIDが与えられたとき第２の発振回路を
用いて所定の周波数の発振周波数出力S2をPN信号発生回
路７に与えられる。このときPN信号PNSの周波数が受信
信号に含まれているPN信号の周波数に対して所定周波数
だけずれることにより、PN信号PNSの位相が受信信号に
含まれているPN信号に対して連続的に位相がずれて行く
ような動作モードが得られる。このときエンベロープ検
出回路13のエンベロープ検出出力ENVは第５図に示すよ
うにPN信号PNSと受信信号に含まれているPN信号との相
関がとれたとき三角波形状に立上るピーク波形を呈し、
それ以外の相関がない区間においては小さい信号レベル
になる。
波数が変化する第１の発振回路を有すると共に、所定の
周波数で発振する第２の発振回路を有し、CPU8からスラ
イドモード信号SLIDが与えられたとき第２の発振回路を
用いて所定の周波数の発振周波数出力S2をPN信号発生回
路７に与えられる。このときPN信号PNSの周波数が受信
信号に含まれているPN信号の周波数に対して所定周波数
だけずれることにより、PN信号PNSの位相が受信信号に
含まれているPN信号に対して連続的に位相がずれて行く
ような動作モードが得られる。このときエンベロープ検
出回路13のエンベロープ検出出力ENVは第５図に示すよ
うにPN信号PNSと受信信号に含まれているPN信号との相
関がとれたとき三角波形状に立上るピーク波形を呈し、
それ以外の相関がない区間においては小さい信号レベル
になる。
CPU8はエンベロープ検出信号ENVがピーク値に立上つた
ときこれを横切るようなスレシホールドレベルLthを有
し、エンベロープ検出信号ENVがこのスレシホールドレ
ベルLthを越えない状態のときスライドモード信号SLID
をPNロツク用VCO15に与えることによつてこのスライド
モード状態を維持させる。これに対してエンベロープ検
出信号ENVがスレシホールドレベルLthを越えたときスイ
ラドモード信号SLIDを消失させる。
ときこれを横切るようなスレシホールドレベルLthを有
し、エンベロープ検出信号ENVがこのスレシホールドレ
ベルLthを越えない状態のときスライドモード信号SLID
をPNロツク用VCO15に与えることによつてこのスライド
モード状態を維持させる。これに対してエンベロープ検
出信号ENVがスレシホールドレベルLthを越えたときスイ
ラドモード信号SLIDを消失させる。
このようにしてPN信号PNSの位相が受信信号に含まれて
いるPN信号の位相に追従する状態に制御され、かくして
相関がとれた状態を維持するようになされている。この
結果、エンベロープ検出回路13−ローパスフイルタ14及
びCPU8−PNロツク用VCO15−PN信号発生回路７−掛算回
路６のループによつてPNロツクループが形成される。
いるPN信号の位相に追従する状態に制御され、かくして
相関がとれた状態を維持するようになされている。この
結果、エンベロープ検出回路13−ローパスフイルタ14及
びCPU8−PNロツク用VCO15−PN信号発生回路７−掛算回
路６のループによつてPNロツクループが形成される。
これに加えて、測位装置はタイマ16を有し、衛星からの
信号を測位装置が受信した時刻を計時するようになされ
ている。タイマ16は測位装置が搭載する時計（これをユ
ーザ時計と呼ぶ）から所定時間（例えば１〔Ｓ〕）ごと
に与えられるリセツト信号PPSを受けてリセツトし、所
定時間（例えば20〔ns〕）ごとに到来するクロツク信号
CKによりカウントし、PN信号発生回路７よりエポツク信
号EPが与えられたとき受信時刻情報を表わすカウント値
ＮをCPU8に送出して伝播時間を演算させるようになされ
ている。
信号を測位装置が受信した時刻を計時するようになされ
ている。タイマ16は測位装置が搭載する時計（これをユ
ーザ時計と呼ぶ）から所定時間（例えば１〔Ｓ〕）ごと
に与えられるリセツト信号PPSを受けてリセツトし、所
定時間（例えば20〔ns〕）ごとに到来するクロツク信号
CKによりカウントし、PN信号発生回路７よりエポツク信
号EPが与えられたとき受信時刻情報を表わすカウント値
ＮをCPU8に送出して伝播時間を演算させるようになされ
ている。
この第４図の構成において、第１〜第４チヤンネルデー
タ受信回路DTR1〜DTR4の全てがロツク状態にあり、受信
データLDA及び受信時刻情報ＮがCPU8に与えられると、C
PU8は上述の（１）式に従う４つの関係式から測位装置
（観測点）の位置を演算する。その演算結果は表示装置
17により表示される。
タ受信回路DTR1〜DTR4の全てがロツク状態にあり、受信
データLDA及び受信時刻情報ＮがCPU8に与えられると、C
PU8は上述の（１）式に従う４つの関係式から測位装置
（観測点）の位置を演算する。その演算結果は表示装置
17により表示される。
このように、第４図の測位装置によれば、４つのチヤン
ネルデータ受信回路DTR1〜DTR4が必要である。
ネルデータ受信回路DTR1〜DTR4が必要である。
ところが、測位装置は一般的に船舶、飛行機等に搭載さ
れる。このうち船舶は海上を走行するので常に地球表面
に存在すると考えられ高度情報を知ることができる。
れる。このうち船舶は海上を走行するので常に地球表面
に存在すると考えられ高度情報を知ることができる。
従つて、この高度情報に関して１つの関係式を得ること
により、上述した４つの未知数を求めるためには３つの
人工衛星から情報を得れば良いと考えられる。このよう
に、外部より取入れる情報を３つの人工衛星の情報にし
た場合にはチヤンネルデータ受信回路の数を３つにする
ことができ、測位装置の構成を簡単にすることができ
る。
により、上述した４つの未知数を求めるためには３つの
人工衛星から情報を得れば良いと考えられる。このよう
に、外部より取入れる情報を３つの人工衛星の情報にし
た場合にはチヤンネルデータ受信回路の数を３つにする
ことができ、測位装置の構成を簡単にすることができ
る。
本発明はかかる点を考慮してなされたもので、簡易な構
成によつて位置の測定をし得る測位装置を提供しようと
するものである。
成によつて位置の測定をし得る測位装置を提供しようと
するものである。
かかる目的を達成するため本発明においては、地球表面
を表す関係式で格納するメモリ8aをCPU8に設けると共
に、未知数より１個少ないチヤンネルデータ受信回路DT
R1〜DTR3を具える構成とする。
を表す関係式で格納するメモリ8aをCPU8に設けると共
に、未知数より１個少ないチヤンネルデータ受信回路DT
R1〜DTR3を具える構成とする。
測位するためには、観測点の位置を特定するための３つ
の未知数、及び衛星と測位装置間の信号の測定された伝
播遅延に含まれるサテライト時計とユーザ時計との偏差
という４つの未知数がある。CPU8は４つの未知数を演算
するのに必要な４つの式のうち、３つの関係式を各チヤ
ンネルデータ受信回路DTR1〜DTR3から得る。他の関係式
を内部のメモリ8aから得る。そして、これら４つの関係
式を演算して位置を測定する。
の未知数、及び衛星と測位装置間の信号の測定された伝
播遅延に含まれるサテライト時計とユーザ時計との偏差
という４つの未知数がある。CPU8は４つの未知数を演算
するのに必要な４つの式のうち、３つの関係式を各チヤ
ンネルデータ受信回路DTR1〜DTR3から得る。他の関係式
を内部のメモリ8aから得る。そして、これら４つの関係
式を演算して位置を測定する。
以下、第４図との対応部分には同一符号を附して示す第
１図について本発明の一実施例を詳述する。この測位装
置においては３個しかチヤンネルデータ受信回路DTR1〜
DTR3が設けられていない。また、この測位装置において
は、CPU8は観測点の高度情報に関係する演算式を記憶す
るメモリ8aをも有する。
１図について本発明の一実施例を詳述する。この測位装
置においては３個しかチヤンネルデータ受信回路DTR1〜
DTR3が設けられていない。また、この測位装置において
は、CPU8は観測点の高度情報に関係する演算式を記憶す
るメモリ8aをも有する。
ところで、地球は地軸を中心として自転しているためそ
の表面（特に海面）は回転楕円面と考えられる。従つ
て、測位装置が船舶等に搭載され、海上にある場合には
回転楕円面上の１点にあると言うことができる。そこ
で、地球中心を原点とする直角座標系においてそのｚ軸
を地軸と一致させ、地球表面（海面）の任意の位置Ｐを
（xo，yo、zo）で表わすと、xo，yo、zoの間には回転楕
円面を表わす式に従がう関係が成立つ。すなわち、 ｇ＝xo 2／a2＋yo 2／a2＋▲z2 o▼／c2−１＝０ ……（２） という関係が成立つ（なお、a,cは回転楕円面の大きさ
を特定する係数であり、ｇは関数を表す）。
の表面（特に海面）は回転楕円面と考えられる。従つ
て、測位装置が船舶等に搭載され、海上にある場合には
回転楕円面上の１点にあると言うことができる。そこ
で、地球中心を原点とする直角座標系においてそのｚ軸
を地軸と一致させ、地球表面（海面）の任意の位置Ｐを
（xo，yo、zo）で表わすと、xo，yo、zoの間には回転楕
円面を表わす式に従がう関係が成立つ。すなわち、 ｇ＝xo 2／a2＋yo 2／a2＋▲z2 o▼／c2−１＝０ ……（２） という関係が成立つ（なお、a,cは回転楕円面の大きさ
を特定する係数であり、ｇは関数を表す）。
メモリ8aはこの（２）式に相当する情報を格納する。
この第１図の測位装置は第２図に示す処理シーケンスを
実行する。CPU8はステツプSP1において内部メモリに既
に取込まれている軌道データ等を使つて各人工衛星の仰
角を計算し、次にステツプSP2に進んで仰角が５度以上
の衛星に割当てられたPN信号PNSを選択して各チヤンネ
ルデータ受信回路DTR1〜DTR3のPN信号発生回路７に割当
てる。ここで、仰角を計算するのは地平線、水平線より
上方を周回している人工衛星であつて信号が電離層等に
よる誤差をできるだけ含まないものを検出するためであ
り、５度以上の衛星が４個以上ある場合には仰角の大き
い順に３個選択してPN信号PNSを割当てる。
実行する。CPU8はステツプSP1において内部メモリに既
に取込まれている軌道データ等を使つて各人工衛星の仰
角を計算し、次にステツプSP2に進んで仰角が５度以上
の衛星に割当てられたPN信号PNSを選択して各チヤンネ
ルデータ受信回路DTR1〜DTR3のPN信号発生回路７に割当
てる。ここで、仰角を計算するのは地平線、水平線より
上方を周回している人工衛星であつて信号が電離層等に
よる誤差をできるだけ含まないものを検出するためであ
り、５度以上の衛星が４個以上ある場合には仰角の大き
い順に３個選択してPN信号PNSを割当てる。
次いで、CPU8はステツプSP3において割当てられた人工
衛星のドツプラーシフトを計算し、コントロール信号を
ドツプラーシフトロツク用VCO10に送出してロツクさせ
るように制御する。
衛星のドツプラーシフトを計算し、コントロール信号を
ドツプラーシフトロツク用VCO10に送出してロツクさせ
るように制御する。
その後、ステツプSP4において３個のチヤンネルデータ
受信回路DTR1〜DTR3共にロツク状態にあるか否かを判別
し、否定結果が得られたときはステツプSP2に戻り全て
のチヤンネルデータ受信回路DTR1〜DTR3がロツク状態に
なるまでステツプSP2〜SP4の手順を繰返す。これに対し
て、ステツプSP4において肯定結果が得られると、CPU8
はステツプSP5においてロツクされた各チヤンネルデー
タ受信回路DTR1〜DTR3に対応する各人工衛星SATiの位置
情報（xi，yi，zi）を受信データLDAに含まれるその衛
星の軌道情報より求め、またタイマ16から受信時刻情報
Ｎを取込む。
受信回路DTR1〜DTR3共にロツク状態にあるか否かを判別
し、否定結果が得られたときはステツプSP2に戻り全て
のチヤンネルデータ受信回路DTR1〜DTR3がロツク状態に
なるまでステツプSP2〜SP4の手順を繰返す。これに対し
て、ステツプSP4において肯定結果が得られると、CPU8
はステツプSP5においてロツクされた各チヤンネルデー
タ受信回路DTR1〜DTR3に対応する各人工衛星SATiの位置
情報（xi，yi，zi）を受信データLDAに含まれるその衛
星の軌道情報より求め、またタイマ16から受信時刻情報
Ｎを取込む。
その後、CPU8はステツプSP6においてチヤンネルデータ
受信回路DTR1〜DTR3毎に上述の（１）式を得、また、メ
モリ8aから上述の（２）式を得て演算し観測点の位置Ｐ
（xo，yo，zo）を測定する。その求められた値は例えば
北緯、東経に変換されてステツプSP7で表示装置17に表
示される。
受信回路DTR1〜DTR3毎に上述の（１）式を得、また、メ
モリ8aから上述の（２）式を得て演算し観測点の位置Ｐ
（xo，yo，zo）を測定する。その求められた値は例えば
北緯、東経に変換されてステツプSP7で表示装置17に表
示される。
ここで、演算方法としては、例えば、（２）式は誤差を
含まない式であつて他の３つの（１）式と性格を異にす
るのでラグンジユの乗数法が考えられる。
含まない式であつて他の３つの（１）式と性格を異にす
るのでラグンジユの乗数法が考えられる。
ロツク状態にあるチヤンネルデータ受信回路DTR1〜DTR3
に係る人工衛星をSAT1〜SAT3としその位置をPi（Xi，
yi，zi）（ｉ＝１〜３）とすると共に、観測点の位置を
Ｐ（xo，yo，zo）とすると、各人工衛星について上述の
（１）式より ｛(x1-x0)2＋(y1-y0)2＋(z1-z0)2｝1/2 ＝T1・Ｃ−ｔ・Ｃ ……（３） ｛(x2-x0)2＋(y2-y0)2＋(z2-z0)2｝1/2 ＝T2・Ｃ−ｔ・Ｃ ……（４） ｛(x3-x0)2＋(y3-y0)2＋(z3-z0)2｝1/2 ＝T3・Ｃ−ｔ・Ｃ ……（５） という関係式が成立つ。なお、Ti（ｉ＝１〜３）は測定
（演算）された伝播遅延（ti−to）であり、ｔはサテラ
イト時計とユーザ時計との時計間の時間ずれである。
に係る人工衛星をSAT1〜SAT3としその位置をPi（Xi，
yi，zi）（ｉ＝１〜３）とすると共に、観測点の位置を
Ｐ（xo，yo，zo）とすると、各人工衛星について上述の
（１）式より ｛(x1-x0)2＋(y1-y0)2＋(z1-z0)2｝1/2 ＝T1・Ｃ−ｔ・Ｃ ……（３） ｛(x2-x0)2＋(y2-y0)2＋(z2-z0)2｝1/2 ＝T2・Ｃ−ｔ・Ｃ ……（４） ｛(x3-x0)2＋(y3-y0)2＋(z3-z0)2｝1/2 ＝T3・Ｃ−ｔ・Ｃ ……（５） という関係式が成立つ。なお、Ti（ｉ＝１〜３）は測定
（演算）された伝播遅延（ti−to）であり、ｔはサテラ
イト時計とユーザ時計との時計間の時間ずれである。
ここで、 f1＝｛(x1-x0)2＋(y1-y0)2＋(z1-z0)2｝1/2−｛(x2-x0)
2＋(y2-y0)2＋(z2-z0)2｝1/2｝ ＋T1j・Ｃ−T2j・Ｃ ……（６） f2＝｛(x2-x0)2＋(y2-y0)2＋(z2-z0)2｝1/2−｛(x3-x0)
2＋(y3-y0)2＋(z3-z0)2｝1/2｝ ＋T2j・Ｃ−T3j・Ｃ ……（７） という関数を考えると、関数f1は（３），（４）式の辺
々を引き整理した式であるので零と考えられるが、誤差
を含むので零とは言い切れない。同様に関数f2も零とは
限らない。そこで、Ｒ＝▲f2 1▼＋▲f2 2▼を考え、この
Ｒを極小にするxo，yo，zoの値が観測の位置を特定する
ものと言える。
2＋(y2-y0)2＋(z2-z0)2｝1/2｝ ＋T1j・Ｃ−T2j・Ｃ ……（６） f2＝｛(x2-x0)2＋(y2-y0)2＋(z2-z0)2｝1/2−｛(x3-x0)
2＋(y3-y0)2＋(z3-z0)2｝1/2｝ ＋T2j・Ｃ−T3j・Ｃ ……（７） という関数を考えると、関数f1は（３），（４）式の辺
々を引き整理した式であるので零と考えられるが、誤差
を含むので零とは言い切れない。同様に関数f2も零とは
限らない。そこで、Ｒ＝▲f2 1▼＋▲f2 2▼を考え、この
Ｒを極小にするxo，yo，zoの値が観測の位置を特定する
ものと言える。
xo，yo，zoを求めるのに、上述の回転楕円面に係る
（２）式を適用できる。（２）式は誤差を含まない式で
あるので、Ｒを極小にするxo，yo，zoを求めるに未定定
数λを導入して Ｑ＝▲f2 1▼＋▲f2 2▼＋λｇ ……（８） とおき、（２）式及び下記の を用いて解く。このように、ラグランジユの乗数法によ
り観測点の位置を演算することができる。
（２）式を適用できる。（２）式は誤差を含まない式で
あるので、Ｒを極小にするxo，yo，zoを求めるに未定定
数λを導入して Ｑ＝▲f2 1▼＋▲f2 2▼＋λｇ ……（８） とおき、（２）式及び下記の を用いて解く。このように、ラグランジユの乗数法によ
り観測点の位置を演算することができる。
演算された位置の表示動作（ステツプSP7）後、上述の
ステツプSP4に戻り、３つのチヤンネルデータ受信回路D
TR1〜DTR3についてロツク状態が維持されていれば、次
のタイミングで衛星の軌道情報、時刻情報を取込んで
（ステツプSP5）以下上述したと同様にして観測点の位
置を測定する。かかる測位動作を繰返している間に１つ
以上のチヤンネルデータ受信回路におけるロツク状態が
外れるとステツプSP4で否定結果が得られ、初期ステツ
プSP2に戻る。
ステツプSP4に戻り、３つのチヤンネルデータ受信回路D
TR1〜DTR3についてロツク状態が維持されていれば、次
のタイミングで衛星の軌道情報、時刻情報を取込んで
（ステツプSP5）以下上述したと同様にして観測点の位
置を測定する。かかる測位動作を繰返している間に１つ
以上のチヤンネルデータ受信回路におけるロツク状態が
外れるとステツプSP4で否定結果が得られ、初期ステツ
プSP2に戻る。
このように、第１図の測位装置によれば、（地球表面を
表す関係式を格納するメモリ8aを設けたので、測位すべ
き位置を表す未知数のうち１つを、地球表面を表す関係
式に基づいて他の位置を表す未知数によつて表すことが
できることにより、未知数より１個少ない３個の人工衛
星からの情報により観測点の位置を測定することがで
き、構成を小型軽量化できる。
表す関係式を格納するメモリ8aを設けたので、測位すべ
き位置を表す未知数のうち１つを、地球表面を表す関係
式に基づいて他の位置を表す未知数によつて表すことが
できることにより、未知数より１個少ない３個の人工衛
星からの情報により観測点の位置を測定することがで
き、構成を小型軽量化できる。
因に（２）式から、３つの未知数のうちの第１の未知数
（例えばxo）を残る他の第２及び第３の未知数（すなわ
ちyo及びzo）によつて表わすことができるから、（３）
式、（４）式及び（５）式において当該第１の未知数
（xo）をそれぞれ第２及び第３の未知数（yo及びzo）に
よつて表わせば、その結果（３）式、（４）式及び
（５）式は３つの未知数、すなわち第２、第３及び第４
の未知数（yo、zo及びΔｔ）の相互関係を表すことにな
る。
（例えばxo）を残る他の第２及び第３の未知数（すなわ
ちyo及びzo）によつて表わすことができるから、（３）
式、（４）式及び（５）式において当該第１の未知数
（xo）をそれぞれ第２及び第３の未知数（yo及びzo）に
よつて表わせば、その結果（３）式、（４）式及び
（５）式は３つの未知数、すなわち第２、第３及び第４
の未知数（yo、zo及びΔｔ）の相互関係を表すことにな
る。
そこで（３）式、（４）式及び（５）式の関係から３つ
の未知数（yo、zo及びΔｔ）が既知となり、その既知と
なつた未知数（yo、及びzo）と（２）式との関係から残
る１つの未知数（xo）が既知となる。
の未知数（yo、zo及びΔｔ）が既知となり、その既知と
なつた未知数（yo、及びzo）と（２）式との関係から残
る１つの未知数（xo）が既知となる。
従つて（２）式に未知数Δｔが存在しなくとも、他の未
知数xo、yo及びzoの相互関係が測定点の位置についての
（２）式によつて規定されていることにより、すべての
未知数が既知となる。
知数xo、yo及びzoの相互関係が測定点の位置についての
（２）式によつて規定されていることにより、すべての
未知数が既知となる。
なお、上記実施例では（２）式を不変として説明した
が、潮の満ちひきを考慮して回転楕円面を表わす（２）
式の係数を補正するようにしても良い。
が、潮の満ちひきを考慮して回転楕円面を表わす（２）
式の係数を補正するようにしても良い。
以上のように、本発明によれば、地球表面を表す関係式
を予め記憶しておいてこれを測位演算に用いるようにし
たので、測位すべき位置を表す未知数のうちの１つを、
当該地球表面を表す関係式に基づいて他の未知数によつ
て表わすことができることにより、チヤンネルデータ受
信回路が未知数より１個少ない数だけあれば良く、小型
軽量の測位装置を得ることができる。かくするにつき未
知数の数を少なくしないで測位することにより、測位精
度を低下させないようにできる。
を予め記憶しておいてこれを測位演算に用いるようにし
たので、測位すべき位置を表す未知数のうちの１つを、
当該地球表面を表す関係式に基づいて他の未知数によつ
て表わすことができることにより、チヤンネルデータ受
信回路が未知数より１個少ない数だけあれば良く、小型
軽量の測位装置を得ることができる。かくするにつき未
知数の数を少なくしないで測位することにより、測位精
度を低下させないようにできる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による測位装置の一実施例を示すブロツ
ク図、第２図はCPU8の動作の説明に供するフローチヤー
ト、第３図はGPSシステムの原理を示す略線図、第４図
は従来考えられていた測位装置を示すブロツク図、第５
図はスライドモードにおけるエンベロープ検出出力を示
す信号波形図である。 １…アンテナ、４…局部発振回路、5,11…バンドパスフ
イルタ、８…CPU、8a…高度情報メモリ、10…ドツプラ
ーシフトロツク用VCO、13…エンベロープ検出回路、15
…PNロツク用VCO、16…タイマ、DTR1〜DTR3…第１〜第
３チヤンネルデータ受信回路。
ク図、第２図はCPU8の動作の説明に供するフローチヤー
ト、第３図はGPSシステムの原理を示す略線図、第４図
は従来考えられていた測位装置を示すブロツク図、第５
図はスライドモードにおけるエンベロープ検出出力を示
す信号波形図である。 １…アンテナ、４…局部発振回路、5,11…バンドパスフ
イルタ、８…CPU、8a…高度情報メモリ、10…ドツプラ
ーシフトロツク用VCO、13…エンベロープ検出回路、15
…PNロツク用VCO、16…タイマ、DTR1〜DTR3…第１〜第
３チヤンネルデータ受信回路。
Claims (1)
- 【請求項１】異なる人工衛星から到来する衛星の軌道情
報及び時刻情報をそれぞれ受信するチヤンネルデータ受
信回路を有し、受信した上記軌道情報及び時刻情報に基
づいて観測点の位置を演算する船舶用の測位装置におい
て、 上記チヤンネルデータ受信回路を測位演算における未知
数の数より１個少なく設けると共に、地球を回転楕円体
に近似したときにその表面を表す関係式を記憶してお
き、上記各チヤンネルにおいて受信した軌道情報及び時
刻情報と共に上記関係式を用いて測位演算することを特
徴とする船舶用の測位装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59147655A JPH06103345B2 (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59147655A JPH06103345B2 (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 測位装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6128882A JPS6128882A (ja) | 1986-02-08 |
| JPH06103345B2 true JPH06103345B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=15435262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59147655A Expired - Lifetime JPH06103345B2 (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 測位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103345B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0816698B2 (ja) * | 1986-05-07 | 1996-02-21 | 日本電装株式会社 | 移動体の衛星航法装置 |
| JPH06100646B2 (ja) * | 1986-06-03 | 1994-12-12 | 日本無線株式会社 | 陸上運行体の衛星航法 |
-
1984
- 1984-07-18 JP JP59147655A patent/JPH06103345B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「船の科学」（昭和５４年９月１０日）船舶技術協会発行第７５頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6128882A (ja) | 1986-02-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |