JPH07294620A - ドップラー測位装置 - Google Patents
ドップラー測位装置Info
- Publication number
- JPH07294620A JPH07294620A JP6089575A JP8957594A JPH07294620A JP H07294620 A JPH07294620 A JP H07294620A JP 6089575 A JP6089575 A JP 6089575A JP 8957594 A JP8957594 A JP 8957594A JP H07294620 A JPH07294620 A JP H07294620A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positioning
- altitude
- positioning result
- average
- doppler
- 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.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ドップラーに基づいた測位装置において、ユ
ーザが入力した高度を自動更新することにより、精度の
高い測位を行える手段を提供することを目的とする。 【構成】 ３個以上の測位結果を格納する測位結果格納
手段１と、格納された位置からその平均位置を求める測
位結果平均計算手段２と分散を求める測位結果分散計算
手段３を備え、高度更新手段４により高度の更新値を得
る。高度の更新値は正負２つ得られるが、どちらが正し
い値であるかは、測位を再計算し、レンジレートの測定
値と計算値の差の標準偏差の小さい方を真位置とする。
したがって３個以上の測位結果の分散により測位点の高
度を更新しながら、精度の高い測位を行える。
ーザが入力した高度を自動更新することにより、精度の
高い測位を行える手段を提供することを目的とする。 【構成】 ３個以上の測位結果を格納する測位結果格納
手段１と、格納された位置からその平均位置を求める測
位結果平均計算手段２と分散を求める測位結果分散計算
手段３を備え、高度更新手段４により高度の更新値を得
る。高度の更新値は正負２つ得られるが、どちらが正し
い値であるかは、測位を再計算し、レンジレートの測定
値と計算値の差の標準偏差の小さい方を真位置とする。
したがって３個以上の測位結果の分散により測位点の高
度を更新しながら、精度の高い測位を行える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドップラーに基づいた
ドップラー測位装置に関するものである。
ドップラー測位装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ドップラーに基づいた測位方法は、ＮＮ
ＳＳ（Ｎａｖｙ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌ
ｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に代表されるドップラーカウン
ト（ドップラーの積算値）による測位方法や、瞬間のド
ップラー周波数による測位方法がある。ここでは、瞬間
のドップラー周波数による従来の測位方法について、Ｓ
ｃｈｍｉｄ＆Ｌｙｎｎ ”Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｄｏｐ
ｐｌｅｒ−Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｓｉｎ
ｇ ａ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ”，ＩＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ．ＧＥ−１６を参照しながら述べる。
ＳＳ（Ｎａｖｙ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌ
ｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に代表されるドップラーカウン
ト（ドップラーの積算値）による測位方法や、瞬間のド
ップラー周波数による測位方法がある。ここでは、瞬間
のドップラー周波数による従来の測位方法について、Ｓ
ｃｈｍｉｄ＆Ｌｙｎｎ ”Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｄｏｐ
ｐｌｅｒ−Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｓｉｎ
ｇ ａ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ”，ＩＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ．ＧＥ−１６を参照しながら述べる。
【０００３】今、ある受信点から既知の周波数を持つ衛
星の送信信号を受信してその受信周波数を測定し、送信
周波数を引くと、ドップラー周波数が得られる。このド
ップラー周波数は、ドップラー効果により、衛星が受信
点に近づくときは正の周波数として測定され、衛星が遠
ざかる時は負の周波数として測定される。このドップラ
ー周波数を基にして測位を行うのが、ドップラーによる
測位である。受信点と衛星間の距離の変化率をレンジレ
ートＲ’と呼ぶが、レンジレートＲ’とドップラー周波
数ｆの関係は（数１）で表される。
星の送信信号を受信してその受信周波数を測定し、送信
周波数を引くと、ドップラー周波数が得られる。このド
ップラー周波数は、ドップラー効果により、衛星が受信
点に近づくときは正の周波数として測定され、衛星が遠
ざかる時は負の周波数として測定される。このドップラ
ー周波数を基にして測位を行うのが、ドップラーによる
測位である。受信点と衛星間の距離の変化率をレンジレ
ートＲ’と呼ぶが、レンジレートＲ’とドップラー周波
数ｆの関係は（数１）で表される。
【０００４】
【数１】
【０００５】（数１）から分かるように、ドップラー周
波数が測定できれば、レンジレートを求めることができ
る。（数１）のレンジレートは測定されたドップラー周
波数から得られるので、レンジレートの測定値Ｒ’m と
呼ぶことにする。レンジレートが分かると、受信点の位
置が分かる。これを図２の従来の測位方法の幾何学的関
係図を参照して説明する。
波数が測定できれば、レンジレートを求めることができ
る。（数１）のレンジレートは測定されたドップラー周
波数から得られるので、レンジレートの測定値Ｒ’m と
呼ぶことにする。レンジレートが分かると、受信点の位
置が分かる。これを図２の従来の測位方法の幾何学的関
係図を参照して説明する。
【０００６】今、衛星軌道Ｑにおける衛星の位置Ｓ1 で
のレンジレートをＲ’1 、衛星の位置Ｓ2 でのレンジレ
ートをＲ’2 とする。レンジレートＲ’一定の面は、衛
星の速度ｖを回転軸にした円錐面であることから、レン
ジレートＲ’1 に関してはイ、レンジレートＲ’2 に関
してはロのような円錐が描け、受信点はその交線ハ上の
どこかにある。ここで、基準楕円体Ｋを定めると、交線
ハと基準楕円体Ｋの交点としてＰ1 ，Ｐ2 が得られ、真
の受信点は、２つの交点Ｐ1 ，Ｐ2 のいずれかである。
のレンジレートをＲ’1 、衛星の位置Ｓ2 でのレンジレ
ートをＲ’2 とする。レンジレートＲ’一定の面は、衛
星の速度ｖを回転軸にした円錐面であることから、レン
ジレートＲ’1 に関してはイ、レンジレートＲ’2 に関
してはロのような円錐が描け、受信点はその交線ハ上の
どこかにある。ここで、基準楕円体Ｋを定めると、交線
ハと基準楕円体Ｋの交点としてＰ1 ，Ｐ2 が得られ、真
の受信点は、２つの交点Ｐ1 ，Ｐ2 のいずれかである。
【０００７】レンジレートＲ’は、位置の受信位置の関
数であるので、未知数の数だけレンジレートを測定し
て、それらの連立方程式を解けば、受信位置が得られ
る。しかし、レンジレートと受信位置は非線形の関係で
あるので、簡単には解けない。非線形方程式と解く常套
手段は、テーラー展開により線形化を図ることである。
今、レンジレートが、受信点の緯度φ、経度λ、バイア
スＢの関数であるとする。ここで、バイアスＢは受信機
内の基準周波数のずれを補正するオフセット項である。
これら３変数の関数であるレンジレートＲ’をテーラー
展開すると、（数２）となる。
数であるので、未知数の数だけレンジレートを測定し
て、それらの連立方程式を解けば、受信位置が得られ
る。しかし、レンジレートと受信位置は非線形の関係で
あるので、簡単には解けない。非線形方程式と解く常套
手段は、テーラー展開により線形化を図ることである。
今、レンジレートが、受信点の緯度φ、経度λ、バイア
スＢの関数であるとする。ここで、バイアスＢは受信機
内の基準周波数のずれを補正するオフセット項である。
これら３変数の関数であるレンジレートＲ’をテーラー
展開すると、（数２）となる。
【０００８】
【数２】
【０００９】ここで、φ0 ，λ0 ，Ｂ0 はそれぞれ、現
在の推定緯度、推定経度、オフセットバイアスであり、
φ，λ，Ｂはそれぞれ、更新された推定緯度、推定経
度、オフセットバイアスである。また、（数２）は、
（数３）のように書き直すことができる。
在の推定緯度、推定経度、オフセットバイアスであり、
φ，λ，Ｂはそれぞれ、更新された推定緯度、推定経
度、オフセットバイアスである。また、（数２）は、
（数３）のように書き直すことができる。
【００１０】
【数３】
【００１１】ここで、ΔＲ’，Δφ，Δλ，ΔＢは（数
４）であらわされる。
４）であらわされる。
【００１２】
【数４】
【００１３】また、Ｒ’C は、端末の位置（φ0 ，λ
0 ）から得られるレンジレートであり、（数５）で与え
られる。
0 ）から得られるレンジレートであり、（数５）で与え
られる。
【００１４】
【数５】
【００１５】これは、測定値でなく推定受信位置から計
算されたレンジレートであるので、レンジレートの計算
値と呼ぶことにする。
算されたレンジレートであるので、レンジレートの計算
値と呼ぶことにする。
【００１６】ドップラーによる測位では、まず推定初期
位置を求め、（数３）の関係式と逐次近似法と最小自乗
法を用いることにより、初期位置を真の受信位置に収束
させる。未知数が緯度、経度、バイアスの３つであるの
で、ドップラーの測定点は３点でよいが、実際は４点以
上の測定データを最小自乗法を用いて最適化して３つの
式に変換し、これら３式により緯度経度バイアスを求め
る。最小自乗法においては、（数６）のように各測定デ
ータを加算して連立方程式を立てる。
位置を求め、（数３）の関係式と逐次近似法と最小自乗
法を用いることにより、初期位置を真の受信位置に収束
させる。未知数が緯度、経度、バイアスの３つであるの
で、ドップラーの測定点は３点でよいが、実際は４点以
上の測定データを最小自乗法を用いて最適化して３つの
式に変換し、これら３式により緯度経度バイアスを求め
る。最小自乗法においては、（数６）のように各測定デ
ータを加算して連立方程式を立てる。
【００１７】
【数６】
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】ドップラーに基づいた
測位方法は、ＮＮＳＳが知られている。ＮＮＳＳは測位
計算をするに当たって、受信機をあらかじめ決めた基準
楕円体上にあることを仮定するか、高度をユーザが入力
しなければならない。この制約は、高度が０ｍである海
上での使用には問題はないが、高度が存在する陸上での
使用は、高度が求められないことによる測位誤差が発生
する。しかしながら従来の方法では、２次元測位しかで
きないため、高度が求められないという問題点があっ
た。
測位方法は、ＮＮＳＳが知られている。ＮＮＳＳは測位
計算をするに当たって、受信機をあらかじめ決めた基準
楕円体上にあることを仮定するか、高度をユーザが入力
しなければならない。この制約は、高度が０ｍである海
上での使用には問題はないが、高度が存在する陸上での
使用は、高度が求められないことによる測位誤差が発生
する。しかしながら従来の方法では、２次元測位しかで
きないため、高度が求められないという問題点があっ
た。
【００１９】そこで本発明は、ユーザが入力した高度を
自己更新することにより、精度の高い測位を行えるドッ
プラー測位装置を提供することを目的とする。
自己更新することにより、精度の高い測位を行えるドッ
プラー測位装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するため、３個以上の測位結果を格納する測位結果
格納手段と、この測位結果格納手段に格納された測位結
果の平均を求める測位結果平均計算手段と、測位結果格
納手段に格納された測位結果と測位結果平均計算手段か
ら求められる平均値とから平均値に対する測位結果の分
散を求める測位結果分散計算手段と、測位結果分散計算
手段から求められる分散を基に受信機の仮定した高度を
増加及び減少させて更新する高度更新手段と、高度更新
手段から求められる２つの高度をそれぞれ用いて再度測
位計算を行う測位再計算手段と、測位再計算手段から求
められた２つの測位位置から真の位置を判断する真位置
判断手段とからドップラー測位装置を構成したものであ
る。
解決するため、３個以上の測位結果を格納する測位結果
格納手段と、この測位結果格納手段に格納された測位結
果の平均を求める測位結果平均計算手段と、測位結果格
納手段に格納された測位結果と測位結果平均計算手段か
ら求められる平均値とから平均値に対する測位結果の分
散を求める測位結果分散計算手段と、測位結果分散計算
手段から求められる分散を基に受信機の仮定した高度を
増加及び減少させて更新する高度更新手段と、高度更新
手段から求められる２つの高度をそれぞれ用いて再度測
位計算を行う測位再計算手段と、測位再計算手段から求
められた２つの測位位置から真の位置を判断する真位置
判断手段とからドップラー測位装置を構成したものであ
る。
【００２１】
【作用】上記構成において、３個以上の測位結果を格納
する測位結果格納手段と、測位結果からその平均値と分
散を求める測位結果分散計算手段と、分散を基に高度を
更新する高度更新手段と、更新された２つの高度から測
位を再度行う測位再計算手段から受信機の高度を補正す
ることにより、精度の高い測位を行える。
する測位結果格納手段と、測位結果からその平均値と分
散を求める測位結果分散計算手段と、分散を基に高度を
更新する高度更新手段と、更新された２つの高度から測
位を再度行う測位再計算手段から受信機の高度を補正す
ることにより、精度の高い測位を行える。
【００２２】
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。図１は、本発明の一実施例におけるドップ
ラー測位装置のブロック図である。図中、１は測位結果
格納手段であり、以下で説明する測位結果平均計算手段
２と測位結果分散計算手段３で用いられる３個以上の測
位結果を格納する。今、格納されている位置を（ｘ 0 ，
ｙ0 ，ｚ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）、（ｘ2 ，ｙ2 ，
ｚ2 ）の３点とする。２は、測位結果格納手段１で格納
された測位結果の平均を求める測位結果平均計算手段で
ある。平均位置を（ｘm ，ｙm ，ｚm ）とすると、（数
７）となる。
を説明する。図１は、本発明の一実施例におけるドップ
ラー測位装置のブロック図である。図中、１は測位結果
格納手段であり、以下で説明する測位結果平均計算手段
２と測位結果分散計算手段３で用いられる３個以上の測
位結果を格納する。今、格納されている位置を（ｘ 0 ，
ｙ0 ，ｚ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）、（ｘ2 ，ｙ2 ，
ｚ2 ）の３点とする。２は、測位結果格納手段１で格納
された測位結果の平均を求める測位結果平均計算手段で
ある。平均位置を（ｘm ，ｙm ，ｚm ）とすると、（数
７）となる。
【００２３】
【数７】
【００２４】３は、測位結果格納手段１で格納された測
位結果と測位結果平均計算手段２で求められた平均位置
から測位結果の分散を求める測位結果分散計算手段であ
る。分散を（ｘv ，ｙv ，ｚv ）とすると（数８）とな
る。
位結果と測位結果平均計算手段２で求められた平均位置
から測位結果の分散を求める測位結果分散計算手段であ
る。分散を（ｘv ，ｙv ，ｚv ）とすると（数８）とな
る。
【００２５】
【数８】
【００２６】４は高度更新手段であり、その更新される
量ｈは測位結果分散計算手段３から求められ、（数９）
となる。
量ｈは測位結果分散計算手段３から求められ、（数９）
となる。
【００２７】
【数９】
【００２８】５は、２つの測位計算手段５Ａ，５Ｂから
なる測位再計算手段であり、高度更新手段４で更新され
た高度を用いて測位の再計算を行う。このブロックから
得られるのは、測位結果とレンジレートの測定値Ｒ’m
（数１）および計算値Ｒ’c（数５）の差の標準偏差で
ある。測位再計算を２回行っているので、２個求められ
る。６は、真位置判断手段である。真位置の判断基準と
しては、位置Ｓ1 と位置Ｓ2 の内小さい方の測位結果を
真値とする方法がある。したがって本実施例の測位方法
によれば、３個以上の測位結果を分散し、測位点の高度
を更新することにより、精度の高い測位を行うことがで
きる。
なる測位再計算手段であり、高度更新手段４で更新され
た高度を用いて測位の再計算を行う。このブロックから
得られるのは、測位結果とレンジレートの測定値Ｒ’m
（数１）および計算値Ｒ’c（数５）の差の標準偏差で
ある。測位再計算を２回行っているので、２個求められ
る。６は、真位置判断手段である。真位置の判断基準と
しては、位置Ｓ1 と位置Ｓ2 の内小さい方の測位結果を
真値とする方法がある。したがって本実施例の測位方法
によれば、３個以上の測位結果を分散し、測位点の高度
を更新することにより、精度の高い測位を行うことがで
きる。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明は、測位結果格納手
段、測位結果平均計算手段、測位結果分散計算手段、高
度更新手段、測位再計算手段、真位置判断手段とからド
ップラー測位装置を構成しているので、３個以上の測位
結果の分散により測位点の高度を更新し、精度の高い測
位を行うことができる。
段、測位結果平均計算手段、測位結果分散計算手段、高
度更新手段、測位再計算手段、真位置判断手段とからド
ップラー測位装置を構成しているので、３個以上の測位
結果の分散により測位点の高度を更新し、精度の高い測
位を行うことができる。
【図１】本発明の一実施例におけるドップラー測位装置
のブロック図
のブロック図
【図２】従来の測位方法の幾何学的関係図
１ 測位結果格納手段 ２ 測位結果平均計算手段 ３ 測位結果分散計算手段 ４ 高度更新手段 ５ 測位再計算手段 ６ 真位置判断手段
Claims (2)
- 【請求項１】３個以上の測位結果を格納する測位結果格
納手段と、この測位結果格納手段に格納された測位結果
の平均を求める測位結果平均計算手段と、前記測位結果
格納手段に格納された測位結果と前記測位結果平均計算
手段から求められる平均値とから平均値に対する測位結
果の分散を求める測位結果分散計算手段と、この測位結
果分散計算手段から求められる分散を基に受信機の仮定
した高度を増加及び減少させて更新する高度更新手段
と、この高度更新手段から求められる２つの高度をそれ
ぞれ用いて再度測位計算を行う測位再計算手段と、この
測位再計算手段から求められた２つの測位位置から真の
位置を判断する真位置判断手段とを備えたことを特徴と
するドップラー測位装置。 - 【請求項２】前記測位再計算手段が、測位結果とレンジ
レートの測定値および計算値の差の標準偏差を計算する
ことを特徴とする請求項１記載のドップラー測位装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6089575A JPH07294620A (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | ドップラー測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6089575A JPH07294620A (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | ドップラー測位装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07294620A true JPH07294620A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=13974608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6089575A Pending JPH07294620A (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | ドップラー測位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07294620A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008292480A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-12-04 | Astrium Sas | 衛星位置決め方法およびその設備 |
| JP2013525753A (ja) * | 2010-04-08 | 2013-06-20 | ザ・ボーイング・カンパニー | 地理位置情報を活用したスポットビーム重なり |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP6089575A patent/JPH07294620A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008292480A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-12-04 | Astrium Sas | 衛星位置決め方法およびその設備 |
| JP2013525753A (ja) * | 2010-04-08 | 2013-06-20 | ザ・ボーイング・カンパニー | 地理位置情報を活用したスポットビーム重なり |
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