JPH08101265A - 測位用衛星の異常検知方法および測位システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測位用衛星の送信する航法メッセージに含ま
れるヘルスデータを参照することなく、測位用衛星の異
常を速やかに検知する。 【構成】 測位用衛星から受信点までの観測距離と計算
距離を求め、両者の差が予め定めたしきい値を超えると
き、その測位用衛星を異常とみなす。 【効果】 測位用信号に重畳されている航法メッージ中
のヘルスデータを参照することなく、異常な測位用衛星
を検知するようにしたため、上記ヘルスデータが書き換
えられるまでに速やかに異常な測位用衛星を検知するこ
とができる。これにより、常に正常な測位用衛星のみを
用いて受信点の測位精度を常に高く保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、測位用衛星から送信
される電波を受信して受信点の測位を行う際、測位用衛
星の異常を検知する方法および異常な測位用衛星を用い
ないで測位を行う測位システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばＧＰＳ（Global Posit
ioning System ）等の測位システムにおいて、受信点の
位置を求める場合に、各測位用衛星から受信点までの距
離を観測するための情報および各測位用衛星の位置を算
出するための情報を各測位用衛星から送信される測位用
信号から抽出して、３次元測位に要する数の測位用衛星
からの測位用信号を用いて、各測位用衛星の位置と各測
位用衛星から受信点までの距離とを求め、これらの各測
位用衛星の位置と各測位用衛星から受信点までの距離と
から受信点の緯度，経度，高さを求めている。

【０００３】このように各測位用衛星から受信点までの
距離を観測して受信点の位置を正しく求めるためには、
測位に用いる測位用衛星から送信される測位用信号の電
波およびその電波に重畳されている航法メッセージの軌
道情報等のデータが正しくなければならない。そこでＧ
ＰＳにおいては、前記航法メッセージに衛星の健康状態
を表すデータ（ヘルスデータ）を設けておき、受信機が
そのヘルスデータを抽出し、異常な衛星からの測位用信
号は用いないで、健康な衛星からの測位用信号のみを用
いて測位演算を行うようにしている。

【０００４】ＧＰＳの衛星制御施設では、モニター局が
各衛星の軌道等を測定し、主制御局が各衛星の軌道値を
計算し、送信局が各衛星に航法メッセージを送信するよ
うに構成していて、モニター局が各衛星の状態（衛星時
計、パワー等）をモニタリングして異常を検知すれば、
主制御局は送信局を介して衛星の異常状態に応じたヘル
スデータを有する航法メッセージを各衛星へ送信（アッ
プロード）するようにしている。また例えば、衛星制御
施設が各衛星の調整（衛星時計の調整等）を行う場合に
も、その調整前に対象とする衛星のヘルスデータを正常
でない状態に書き換えてからその調整作業を開始する。
このことによりＧＰＳ受信機は、衛星のヘルスデータを
参照することによって、調整中の衛星を測位に用いるこ
ともない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、衛星が
偶発的に故障した場合、上記ヘルスデータによっては直
ちに対応することはできなかった。すなわち、まず上記
偶発的故障の生じた衛星がモニター局のモニタリング可
能な領域に達するまでに時間を要する場合があり、ま
た、モニター局が衛星の異常を検知してから実際に航法
メッセージのヘルスデータを書き換えるまでには一定の
時間を必要とし、さらに、ＧＰＳの場合、衛星のヘルス
データは航法メッセージのエフェメリス（自衛星が発信
する自衛星の詳細な軌道データ）とアルマナック（自衛
星と他衛星のおおまかな軌道データ）にあり、これらの
データを収集し、より新しいデータへ更新するために
は、エフェメリスで３０秒、アルマナックで１２．５分
を必要とし、衛星が故障してから実際にヘルスデータが
書き換えられるまでにはこれらの時間が必要となる。し
たがって、このような過渡時においては故障の生じた異
常な衛星であるにも拘らず、その衛星についてのヘルス
データが正常状態を示すことになり、受信機がその異常
衛星を測位に用いれば、測位結果に大きな誤差が生じ、
しかもその異常な測位が継続することになる。

【０００６】この発明の目的は、測位用衛星の送信する
航法メッセージに含まれるヘルスデータを参照すること
なく、測位用衛星からの測位用信号を基にして各測位用
衛星の異常を速やかに検知する、測位用衛星の異常検知
方法を提供することにある。

【０００７】この発明の他の目的は、基地局で異常な測
位用衛星を検知し、これを移動局へ放送することによっ
て、移動局側で異常な測位用衛星を用いないで正しく測
位を行えるようにした測位システムを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る測位用衛星の異常検知方法は、それぞれ軌道情報が重
畳されている複数の測位用衛星からの測位用信号を受信
し、各測位用衛星の測位用信号が受信点に伝搬するまで
の時間を観測して、各測位用衛星から受信点までの観測
距離を求め、各測位用衛星の前記軌道情報と前記測位用
信号を受信した時刻の情報とから各測位用衛星の位置情
報を求めるとともに、この各測位用衛星の位置情報と既
知である受信点の位置情報とに基づいて、各測位用衛星
から受信点までの計算距離を求め、さらにこの計算距離
と前記観測距離との差を求めて、その差が予め定めたし
きい値を超える測位用信号を送信した測位用衛星を異常
状態と見なすことを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る測位用衛星の異常検知方法
は、前記軌道情報を収集した時刻からの時間経過にとも
ない前記しきい値を増大させることを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る測位用衛星の異常検知方法
は、請求項１記載のものにおいて、前記軌道情報に含ま
れている軌道情報の更新時刻からの時間経過にともない
前記しきい値を増大させることを特徴とする。

【００１１】請求項４に係る測位用衛星の異常検知方法
は、それぞれ軌道情報が重畳されている複数の測位用衛
星からの測位用信号を受信し、各測位用衛星の測位用信
号が受信点に伝搬するまでの時間を観測して、各測位用
衛星から受信点までの観測距離を求め、各測位用衛星の
前記軌道情報と前記測位用信号を受信した時刻の情報と
から各測位用衛星の位置情報を求めるとともに、この各
測位用衛星の位置情報と既知である受信点の位置情報と
に基づいて、各測位用衛星から受信点までの計算距離を
求め、さらにこの計算距離と前記観測距離との差を求め
て、一定時間当たりの前記差の変化量が予め定めたしき
い値を超える測位用信号を送信した測位用衛星を異常状
態と見なすことを特徴とする。

【００１２】請求項５に係る測位用衛星の異常検知方法
は、請求項１，２，３または４記載のものにおいて、前
記測位用信号には全ての測位用衛星についての軌道情報
が重畳されていて、前記計算距離の算出に用いる軌道情
報は異常検知対象でない複数の測位用衛星の測位用信号
に重畳されている同一の異常検知対象測位用衛星の軌道
情報を用いることを特徴とする。

【００１３】請求項６に係る測位システムは、それぞれ
軌道情報が重畳されている複数の測位用衛星からの測位
用信号を受信し、各測位用衛星の測位用信号が基地局に
伝搬するまでの時間を観測して、各測位用衛星から基地
局までの観測距離を求める観測距離測定手段と、前記各
測位用信号に重畳されている各測位用衛星の軌道情報を
収集する軌道情報収集手段と、これらの軌道情報と前記
測位用信号を受信した時刻の情報とから各測位用衛星の
位置情報を求めるとともに、この各測位用衛星の位置情
報と既知である基地局の位置情報とに基づき、各測位用
衛星から基地局までの計算距離を求める計算距離抽出手
段と、前記計算距離と前記観測距離との差を求めて、そ
の差が予め定めたしきい値を超える測位用信号を送信し
た測位用衛星を異常状態として判定する異常判定手段
と、この異常判定手段により異常と見なされた測位用衛
星の識別情報を送信する異常衛星識別情報送信手段とを
基地局に設け、前記基地局から前記異常衛星識別情報を
受信する異常衛星識別情報受信手段と、複数の測位用衛
星から測位用信号を受信し、異常状態であると判定され
た測位用衛星の測位用信号を除く他の測位用衛星の測位
用信号に基づいて移動局の位置を求める測位演算手段と
を移動局に設けて成ることを特徴とする。

【００１４】請求項７に係る測位システムは、請求項６
記載のものにおいて、前記軌道情報収集手段が軌道情報
を収集した時刻からの時間経過にともない前記しきい値
を増大させる手段を設けたことを特徴とする。

【００１５】請求項８に係る測位システムは、請求項６
記載のものにおいて、前記軌道情報から該軌道情報が更
新された時刻の情報を抽出するとともに、前記軌道情報
が更新されてからの時間経過にともない前記しきい値を
増大させる手段を設けたことを特徴とする。

【００１６】請求項９に係る測位システムは、それぞれ
軌道情報が重畳されている複数の測位用衛星からの測位
用信号を受信し、各測位用衛星の測位用信号が基地局に
伝搬するまでの時間を観測して、各測位用衛星から基地
局までの観測距離を求める観測距離測定手段と、前記各
測位用信号に重畳されている各測位用衛星の軌道情報を
収集する軌道情報収集手段と、これらの軌道情報と前記
測位用信号を受信した時刻の情報とから各測位用衛星の
位置情報を求めるとともに、この各測位用衛星の位置情
報と既知である基地局の位置情報とに基づき、各測位用
衛星から基地局までの計算距離を求める計算距離抽出手
段と、前記計算距離と前記観測距離との差を求めて、一
定時間当たりの前記差の変化量が予め定めたしきい値を
超える測位用信号を送信した測位用衛星を異常状態とし
て判定する異常判定手段と、この異常判定手段により異
常と見なされた測位用衛星の識別情報を送信する異常衛
星識別情報送信手段とを基地局に設け、複数の測位用衛
星から測位用信号を受信する測位用信号受信手段と、前
記基地局から前記異常衛星識別情報を受信する異常衛星
識別情報受信手段と、異常状態であると判定された測位
用衛星の測位用信号を除く他の測位用衛星の測位用信号
に基づいて移動局の位置を求める測位演算手段とを移動
局に設けて成ることを特徴とする。

【００１７】請求項１０に係る測位システムは、請求項
６，７，８または９記載のものにおいて、前記測位用信
号には全ての測位用衛星についての軌道情報が重畳され
ていて、前記各測位用衛星の位置情報を求める手段が計
算距離の算出に用いる軌道情報として、異常検知対象で
ない複数の測位用衛星の測位用信号に重畳されている同
一の異常検知対象測位用衛星の軌道情報を用いることを
特徴とする。

【００１８】

【作用】ここで測位用衛星と受信点の位置およびその両
者間の距離の関係を図１に示す。図１において測位用衛
星ｉの位置（緯度，経度，高さ）は（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ，
Ｚｓｉ）、受信点の位置（緯度，経度，高さ）は（Ｘ
ｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）である。測位用衛星から受信点までの
計算距離をＲｏｉとすれば、これは次式で示される。

【００１９】 Ｒｏｉ＝√｛（Ｘｓｉ−Ｘｕ)²＋（Ｙｓｉ−Ｙｕ)²＋（Ｚｓｉ−Ｚｕ)²｝ …（式１） また測位用衛星ｉからの測位用信号を受信し、その測位
用信号が受信点に伝搬するまでの時間から求めた観測距
離Ｒｉは次式で示される。

【００２０】 Ｒｉ＝Ｒｏｉ＋ＣΔｔｉ＋Ｃ（Δｔｕ−Δｔｓｉ） …（式２） ここでΔｔｉは測位用衛星ｉから受信点までの電波伝搬
遅延時間、ΔｔｕはＧＰＳ受信機の時計のオフセット、
Δｔｓｉは測位用衛星の時計のオフセット、Ｃは光速で
ある。このように計算距離Ｒｏｉとの観測距離Ｒｉとは
測位用衛星から受信点までの電波伝搬遅延時間とＧＰＳ
受信機側の時計と衛星側の時計のオフセットとの差によ
って生じるが、これらの値は、通常予測される範囲内の
値である。

【００２１】請求項１に係る測位用衛星の異常検知方法
では、もし測位用衛星ｉの時計が異常となって、上記Δ
ｔｓｉが非常に大きな値となれば、計算距離Ｒｏｉと観
測距離Ｒｉとの差が著しく大きくなり、その差の値が予
め定めたしきい値を超える時、測位用衛星ｉを異常状態
と見なす。

【００２２】ところで、一般に衛星の軌道は漸次変化し
ており、衛星の軌道情報を収集してから時間が経過する
程、上記測位用衛星ｉの計算上の位置（Ｘｓｉ，Ｙｓ
ｉ，Ｚｓｉ）の誤差が増大するため、古い軌道情報を用
いる程、観測距離Ｒｉに対する計算距離Ｒｏｉの差が大
きくなる。そこで請求項２に係る測位用衛星の異常検知
方法では、軌道情報を収集してから時間が経過する程、
前記しきい値を増大させる。これにより、軌道情報を収
集してからの時間経過に拘らず、計算距離と観測距離と
の差から異常判定を行う際の厳しさを略一定とすること
ができる。ここで上記計算距離と観測距離との差から異
常の有無を検知する際のしきい値の例を図３に示す。図
３において縦軸は計算距離と観測距離との差（残差）、
横軸は軌道情報の収集時刻からの経過時間である。例え
ば軌道情報収集時刻からの経過時間が０であれば、計算
距離と観測距離との差が１５００ｍを超える時、その測
位用衛星は異常であるとみなす。また例えば軌道情報収
集時刻から１２時間が経過していれば、計算距離と観測
距離との差が２２００ｍを超える時、その衛星を異常と
みなす。

【００２３】また、一般に、測位用衛星の軌道情報は、
測位用衛星の実際の軌道の変化に対応して一定時間ごと
に更新されるため、その軌道情報の更新時刻からの時間
経過に伴って、上記測位用衛星ｉの計算上の位置（Ｘｓ
ｉ，Ｙｓｉ，Ｚｓｉ）の誤差が増大し、計算距離と観測
距離との差（残差）も軌道情報の更新時刻からの時間経
過に伴って増大することになる。そこで、請求項３に係
る測位用衛星の異常検知方法では、軌道情報が更新され
てから時間が経過する程、前記しきい値を増大させる。
これにより、軌道情報が更新されてからの時間経過に拘
らず、計算距離と観測距離との差から異常判定を行う際
の厳しさを略一定とすることができる。

【００２４】請求項４に係る測位用衛星の異常検知方法
では、測位用衛星ｉが故障した時点で観測距離Ｒｉが急
激に変化することにより計算距離Ｒｏｉと前記観測距離
Ｒｉとの差が急激に変化する現象を利用して、計算距離
Ｒｏｉと観測距離Ｒｉとの差の一定時間当たりの変化量
が予め定めたしきい値を超えるとき測位用衛星ｉを異常
状態と見なす。

【００２５】請求項５に係る測位用衛星の異常検知方法
では、各測位用衛星から送信される測位用信号に全ての
測位用衛星についての軌道情報が重畳されていて、異常
検知対象である測位用衛星から受信点までの計算距離の
算出に用いる軌道情報としては、異常検知対象でない複
数の測位用衛星の測位用信号に重畳されている同一の異
常検知対象測位用衛星の軌道情報が用いられる。すなわ
ち、例えば衛星番号７の測位用衛星が異常であるか否か
を検知する際、例えば衛星番号１の測位用衛星から送信
された測位用信号に重畳されている衛星番号７の測位用
衛星の軌道情報と例えば衛星番号５の測位用衛星から送
信された測位用信号に重畳されている衛星番号７の測位
用衛星の軌道情報とを比較し、同一であれば、衛星番号
７の測位用衛星に関する軌道情報が正しいものと見なし
て、その軌道情報を用いて、衛星番号５の測位用衛星か
らの測位用信号を受信した時刻から衛星番号５の位置情
報を求める。このように異常検知対象でない測位用衛星
からの測位用信号に重畳されている、異常検知対象であ
る測位用衛星の同一の軌道情報を用いることにより、異
常検知対象である測位用衛星が実際に異常状態であっ
て、誤った軌道情報を送信していても、受信側でその誤
った軌道情報の影響を受けることなく、異常検知対象測
位用衛星から受信点までの観測距離および計算距離をそ
れぞれ求めて、異常検知を行うことができる。

【００２６】次に、この発明の請求項６に係る測位シス
テムの構成例を図２に示す。基地局は複数の測位用衛星
からの測位用信号を受信して、各測位用衛星の測位用信
号が受信点に伝搬するまでの時間を観測して、各測位用
衛星から受信点までの観測距離をまず求める。また、各
測位用衛星の測位用信号に重畳されている軌道情報とそ
の測位用信号を受信した時刻の情報とから各測位用衛星
の位置情報を求め、各測位用衛星から受信点までの計算
距離を求め、さらにこの計算距離と前記観測距離との差
が予め定めたしきい値を超える衛星を異常な衛星とみな
す。さらにこの基地局は異常と見なした測位用衛星の衛
星番号等の識別情報を移動局へ送信する。移動局側では
この異常衛星の識別情報を受信して、異常な測位用衛星
を用いないで、他の正常な測位用衛星の測位用信号に基
づいて移動局の測位を行う。

【００２７】請求項７に係る測位システムでは、軌道情
報を収集してから時間が経過する程、前記しきい値が増
大するため、軌道情報を収集してからの時間経過に拘ら
ず、計算距離と観測距離との差から異常判定を行う際の
厳しさを略一定とすることができる。

【００２８】請求項８に係る測位用衛星の異常検知方法
では、軌道情報が更新されてから時間が経過する程、前
記しきい値が増大するため、軌道情報が更新されてから
の時間経過に拘らず、計算距離と観測距離との差から異
常判定を行う際の厳しさを略一定とすることができる。

【００２９】請求項９に係る測位システムでは、基地局
は各測位用衛星から基地局までの観測距離と計算距離を
それぞれ求めて、その差が急激に変化した場合に、その
測位用衛星を異常とみなす。その他の作用は請求項６に
係る測位システムと同様である。

【００３０】請求項１０に係る測位システムでは、各測
位用衛星から送信される測位用信号に全ての測位用衛星
についての軌道情報が重畳されていて、異常検知対象で
ある測位用衛星から受信点までの計算距離の算出に用い
る軌道情報としては、異常検知対象でない複数の測位用
衛星の測位用信号に重畳されている同一の異常検知対象
測位用衛星の軌道情報が用いられる。したがって、異常
検知対象である測位用衛星が実際に異常状態であって、
誤った軌道情報を送信していても、受信側でその誤った
軌道情報の影響を受けることなく、異常検知対象測位用
衛星から受信点までの観測距離および計算距離をそれぞ
れ求めて、異常検知を行うことができる。

【００３１】

【実施例】この発明の実施例である測位システムの構成
を図４〜図１３に示す。

【００３２】図４は図２に示した基地局の構成を示すブ
ロック図であり、ＣＰＵ１はＲＯＭ２に予め書き込んだ
プログラムを実行して、後述する処理によって異常な測
位用衛星の検知およびその識別情報の送信のための処理
を行う。ＲＡＭ３はその際のワーキングエリアとして用
いる。ＧＰＳ受信機５は複数の測位用衛星からの測位用
信号をＧＰＳアンテナ４で受信して、各測位用衛星まで
の観測距離およびその観測距離を求めた時の各測位用衛
星の位置を求める。ＣＰＵ１はインタフェース６を介し
てこれらの情報を読み取る。送信機８は異常な測位用衛
星の識別情報を送信するために用い、ＣＰＵ１はインタ
フェース７を介して送信すべき異常衛星の識別情報を送
信機８へ出力する。受信機１０は移動局から送信された
各移動局の位置情報を受信するために用い、ＣＰＵ１は
インタフェース９を介して各移動局の位置情報を受信機
１０から読み取る。

【００３３】図５は図２に示した移動局の構成を示すブ
ロック図である。図５においてＣＰＵ２１はＲＯＭ２２
に予め書き込んだプログラムを実行して、後述する処理
によって測位を行い、移動局の設けられた移動体の位置
情報を基地局へ送信する。ＲＡＭ２３はその際のワーキ
ングエリアとして用いる。ＧＰＳ受信機２５は複数の測
位用衛星からの測位用信号をＧＰＳアンテナ２４で受信
して、各測位用衛星までの観測距離およびその観測距離
を求めた時の各測位用衛星の位置を求める。ＣＰＵ２１
はインタフェース２６を介してこれらの情報を読み取
る。送信機２８は移動局の位置情報を送信するために用
い、ＣＰＵ２１はインタフェース２７を介して送信すべ
き位置情報を送信機２８へ出力する。受信機３０は基地
局から送信された異常衛星の識別情報を受信するために
用い、ＣＰＵ２１はインタフェース２９を介して異常衛
星の識別情報を受信機３０から読み取る。方位センサ３
３は移動局の設けられている移動体の移動方向の方位を
検出するセンサであり、ＣＰＵ２１はインタフェース３
２を介して方位角データを読み取る。移動距離センサ３
５は上記移動体の移動距離を検出するセンサであり、Ｃ
ＰＵ２１はインタフェース３４を介してその移動距離情
報を読み取る。

【００３４】図６は図４におけるＧＰＳ受信機５または
図５におけるＧＰＳ受信機２５の構成を示すブロック図
である。図６においてアナログ信号処理回路４２ａはＧ
ＰＳ受信アンテナ１からの信号を中間周波変換し、ＡＤ
コンバータ４２ｂはその信号をディジタルデータに変換
する。信号処理ゲートアレイ４３はＡＤコンバータ４２
ｂからディジタルデータを入力し、ＣＰＵ４５からＣ／
Ａコードパターンデータ、Ｃ／Ａコード位相データおよ
びキャリア位相データなどを入力し、Ｃ／Ａコードパタ
ーンの発生およびＣ／Ａコードとの相関演算などを行
う。時計回路４４は基準発振器を備え、その基準発振信
号を分周して現在時刻を計時する。ＣＰＵ４５はＲＯＭ
４６に予め書き込んだプログラムを実行して、信号処理
ゲートアレイ４３から相関データを読み取り、所定のル
ープフィルタの演算を行い、信号処理ゲートアレイ４３
に対してＣ／Ａコードパターンデータ、Ｃ／Ａコード位
相データおよびキャリア位相データを与えることによっ
てＣ／Ａコード位相およびキャリア位相の同期をとり、
さらに航法メッセージデータを抽出する。またＣＰＵ４
５は航法メッージデータからアルマナック（各衛星の軌
道情報）を抽出し、各衛星の位置情報を求め、また各衛
星までの観測距離を求めて、受信点の位置を算出する。
さらにこのＧＰＳ受信機が基地局におけるＧＰＳ受信機
である場合、ＣＰＵ４５はデータ伝送インタフェース４
８を介して、アルマナック、各衛星までの観測距離およ
び各衛星の位置情報を出力する。また、このＧＰＳ受信
機が移動局におけるＧＰＳ受信機である場合、ＣＰＵ４
５はデータ伝送インタフェース４８を介して、異常衛星
の識別情報を入力し、各衛星の位置情報を出力する。Ｒ
ＡＭ４７はこれらの処理の実行に際してワーキングエリ
アとして用いる。

【００３５】次に、ＧＰＳ受信機の主な処理内容をフロ
ーチャートとして図７および図８に示す。これらの処理
は基地局側のＧＰＳ受信機と移動局側のＧＰＳ受信機と
で基本的に同一である。

【００３６】図７に示すように、航法メッセージ抽出処
理では、まずＧＰＳ受信機は各測位用衛星からの測位用
信号に重畳されている航法メッセージのエフェメリス
（自衛星が発信する自衛星の詳細な軌道データ）とアル
マナック（自衛星と他衛星のおおまかな軌道データ）か
ら軌道情報を抽出し、これを編集して各測位用衛星ごと
に軌道情報をデータベースとして記憶する。

【００３７】またＧＰＳ受信機は図８に示すように、各
測位用衛星から受信点までの電波伝搬時間に基づき、各
測位用衛星から受信点までの観測距離を求め、各測位用
衛星の既に求めている軌道情報および上記観測距離抽出
時の時刻から各測位用衛星の位置を算出する。そして、
各測位用衛星の位置と各測位用衛星から受信点までの観
測距離とから、受信点の緯度，経度，高さを求める。

【００３８】次に、基地局の処理手順をフローチャート
として図９および図１０に示す。図９に示すように、基
地局は基地局のＧＰＳ受信機より各衛星のアルマナック
を読み取り、異常検知対象とする衛星の軌道情報をその
他の衛星から送信された測位用信号に重畳されていたア
ルマナックから抽出する。例えば図２に示した測位用衛
星７の異常検知を行う場合に、その測位用衛星７の軌道
情報を抽出する際、測位用衛星７以外の測位用衛星１，
５，１０，２１から送信された測位用信号に重畳されて
いる航法メッセージからそれぞれ測位用衛星７に関する
軌道情報を抽出し、それらのうち２つ以上一致する軌道
情報を測位用衛星７の軌道情報として用いる。例えば測
位用衛星１と測位用衛星５の送信した測位用信号に重畳
されていた航法メッセージからそれぞれ測位用衛星７に
関する軌道情報を抽出し、両者が一致した時、その軌道
情報を後述する異常検知に用いる。

【００３９】基地局は、図１０に示すように、各測位用
衛星までの観測距離を基地局側のＧＰＳ受信機から読み
取り（ｎ１）、またその観測距離抽出時の各測位用衛星
の位置情報をＧＰＳ受信機から読み取る（ｎ２）。続い
て、各測位用衛星から基地局までの計算距離を式１に基
づき算出する（ｎ３）。そして、各衛星ごとに計算距離
と観測距離との差を残差として算出し一時記憶する（ｎ
４）。その後、異常検知対象である衛星のアルマナック
の収集時刻からの経過時間、またはアルマナックが更新
された時刻からの経過時間に基づいて異常判定のための
しきい値を決定する（ｎ５）。その後、前回のステップ
ｎ４で求めた残差に対する今回のステップｎ４で求めた
残差の変化量を算出する（ｎ６）。続いて各衛星ごとに
求めた残差および残差変化量から各衛星の正常／異常判
定を行う（ｎ７）。すなわち残差がステップｎ５で求め
たしきい値を超えるか、または残差の変化量が予め定め
たしきい値を超えるとき、その衛星を異常とみなす（ｎ
８）。もし異常な衛星を検知すれば、その異常衛星の識
別情報を移動局へ無線送信する（ｎ９）。以降、図１０
に示した処理を繰り返し行う。

【００４０】次に、移動局の処理手順をフローチャート
として図１１〜図１３に示す。移動局はまず図１１に示
すように、基地局から異常衛星の識別情報を受信し、そ
の識別情報を、測位に用いない衛星を指示する情報とし
て移動局側のＧＰＳ受信機に設定する。また、移動局で
はＧＰＳ測位が不能となった場合に備えて、図１２に示
す手順で推測測位を行う。すなわち、まず図５に示した
方位センサ３３および移動距離センサ３５の検出結果を
読み取り、移動体の相対移動ベクトルを求め、前回求め
た位置にベクトル加算することによって現在の推測位置
を求める。この処理を繰り返すことによって各時点にお
ける移動体の推測位置を求める。但し、後述するように
ＧＰＳ測位が可能である状態では、推測測位による現在
位置をＧＰＳ測位の結果により更新することによって、
累積誤差を低減する。

【００４１】移動局は測位結果を出力する際、図１３に
示すように、まずＧＰＳ受信機から移動局の位置情報を
読み取るが（ｎ１１）、必要な数の測位用衛星が捕捉さ
れてＧＰＳ測位が行われた状態では、ＧＰＳ受信機によ
り求められた移動局の位置情報を基地局へ無線送信し
（ｎ１２→ｎ１３）、また推測測位による位置情報をそ
のＧＰＳ測位による位置情報によって更新する（ｎ１
４）。また、捕捉された測位用衛星の数が測位に必要な
数に満たないでＧＰＳ測位が行われなかった場合には、
図１２に示した推測測位による位置情報を基地局へ無線
送信する（ｎ１５）。

【００４２】

【発明の効果】この発明の請求項１および請求項４に係
る測位用衛星の異常検知方法によれば、測位用信号に重
畳されている航法メッージ中のヘルスデータを参照する
ことなく、異常検知の対象とする測位用衛星から受信点
までの計算距離と観測距離との差から異常な測位用衛星
を検知するようにしたため、上記ヘルスデータが書き換
えられるまでに速やかに異常な測位用衛星を検知するこ
とができる。これにより、常に正常な測位用衛星のみを
用いて受信点の測位精度を常に高く保つことができる。

【００４３】請求項２に係る測位用衛星の異常検知方法
によれば、軌道情報を収集してからの時間経過に拘ら
ず、計算距離と観測距離との差から異常判定を行う際の
厳しさを略一定とすることができる。

【００４４】請求項３に係る測位用衛星の異常検知方法
によれば、軌道情報が更新されてからの時間経過に拘ら
ず、計算距離と観測距離との差から異常判定を行う際の
厳しさを略一定とすることができる。

【００４５】請求項５に係る測位用衛星の異常検知方法
によれば、異常検知対象でない測位用衛星からの測位用
信号に重畳されている、異常検知対象である測位用衛星
の同一の軌道情報を用いることにより、異常検知対象で
ある測位用衛星が実際に異常状態であって、誤った軌道
情報を送信していても、受信側でその誤った軌道情報の
影響を受けることなく、異常検知対象測位用衛星から受
信点までの観測距離および計算距離をそれぞれ求めて、
異常検知を正しく行うことができる。

【００４６】請求項６および請求項９に係る測位システ
ムによれば、基地局は複数の測位用衛星から基地局まで
の計算距離と観測距離との差をそれぞれ求めて異常な衛
星を検知し、検知した異常衛星の識別情報を移動局へ送
信し、移動局がこの異常衛星の識別情報を受信して、異
常な測位用衛星を用いないで、他の正常な測位用衛星の
測位用信号に基づいて移動局の測位を行うため、基地局
と移動局からなる測位システム全体が異常な測位用衛星
の影響を受けずに正しく測位を行うことができる。

【００４７】請求項７に係る測位システムによれば、軌
道情報を収集してからの時間経過に拘らず、計算距離と
観測距離との差から異常判定を行う際の厳しさを略一定
とすることができる。

【００４８】請求項８に係る測位システムによれば、軌
道情報が更新されてからの時間経過に拘らず、計算距離
と観測距離との差から異常判定を行う際の厳しさを略一
定とすることができる。

【００４９】請求項１０に係る測位システムによれば、
異常検知対象でない測位用衛星からの測位用信号に重畳
されている、異常検知対象である測位用衛星の同一の軌
道情報を用いることにより、異常検知対象である測位用
衛星が実際に異常状態であって、誤った軌道情報を送信
していても、受信側でその誤った軌道情報の影響を受け
ることなく、異常検知対象測位用衛星から受信点までの
観測距離および計算距離をそれぞれ求めて、異常検知を
正しく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】測位用衛星と受信点の位置および両者間の距離
の関係を示す図である。

【図２】この発明の測位システムの構成例を示す図であ
る。

【図３】計算距離と観測距離との差を基に測位用衛星の
異常判定の際に用いるしきい値の例を示す図である。

【図４】この発明の実施例に係る基地局の構成を示すブ
ロック図である。

【図５】この発明の実施例に係る移動局の構成を示すブ
ロック図である。

【図６】ＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。

【図７】ＧＰＳ受信機の行う航法メッセージ抽出処理の
手順を示すフローチャートである。

【図８】ＧＰＳ受信機の行う測位処理の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図９】基地局の行う軌道情報の処理の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１０】基地局の行う異常検知の処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１１】移動局の行う受信処理の手順を示すフローチ
ャートである。

【図１２】移動局の行う推測測位の手順を示すフローチ
ャートである。

【図１３】移動局の行う測位データ送信処理の手順を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

４−ＧＰＳアンテナ １１−送受信アンテナ ２４−ＧＰＳアンテナ ３１−送受信アンテナ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ軌道情報が重畳されている複数
   の測位用衛星からの測位用信号を受信し、各測位用衛星
   の測位用信号が受信点に伝搬するまでの時間を観測し
   て、各測位用衛星から受信点までの観測距離を求め、各
   測位用衛星の前記軌道情報と前記測位用信号を受信した
   時刻の情報とから各測位用衛星の位置情報を求めるとと
   もに、この各測位用衛星の位置情報と既知である受信点
   の位置情報とに基づいて、各測位用衛星から受信点まで
   の計算距離を求め、さらにこの計算距離と前記観測距離
   との差を求めて、その差が予め定めたしきい値を超える
   測位用信号を送信した測位用衛星を異常状態と見なす、
   測位用衛星の異常検知方法。
2. 【請求項２】 前記軌道情報を収集した時刻からの時間
   経過にともない前記しきい値を増大させることを特徴と
   する請求項１記載の測位用衛星の異常検知方法。
3. 【請求項３】 前記軌道情報に含まれている軌道情報の
   更新時刻からの時間経過にともない前記しきい値を増大
   させることを特徴とする請求項１記載の測位用衛星の異
   常検知方法。
4. 【請求項４】 それぞれ軌道情報が重畳されている複数
   の測位用衛星からの測位用信号を受信し、各測位用衛星
   の測位用信号が受信点に伝搬するまでの時間を観測し
   て、各測位用衛星から受信点までの観測距離を求め、各
   測位用衛星の前記軌道情報と前記測位用信号を受信した
   時刻の情報とから各測位用衛星の位置情報を求めるとと
   もに、この各測位用衛星の位置情報と既知である受信点
   の位置情報とに基づいて、各測位用衛星から受信点まで
   の計算距離を求め、さらにこの計算距離と前記観測距離
   との差を求めて、一定時間当たりの前記差の変化量が予
   め定めたしきい値を超える測位用信号を送信した測位用
   衛星を異常状態と見なす、測位用衛星の異常検知方法。
5. 【請求項５】 前記測位用信号には全ての測位用衛星に
   ついての軌道情報が重畳されていて、前記計算距離の算
   出に用いる軌道情報は異常検知対象でない複数の測位用
   衛星の測位用信号に重畳されている同一の異常検知対象
   測位用衛星の軌道情報を用いる請求項１，２，３または
   ４記載の測位用衛星の異常検知方法。
6. 【請求項６】 それぞれ軌道情報が重畳されている複数
   の測位用衛星からの測位用信号を受信し、各測位用衛星
   の測位用信号が基地局に伝搬するまでの時間を観測し
   て、各測位用衛星から基地局までの観測距離を求める観
   測距離測定手段と、前記各測位用信号に重畳されている
   各測位用衛星の軌道情報を収集する軌道情報収集手段
   と、これらの軌道情報と前記測位用信号を受信した時刻
   の情報とから各測位用衛星の位置情報を求めるととも
   に、この各測位用衛星の位置情報と既知である基地局の
   位置情報とに基づき、各測位用衛星から基地局までの計
   算距離を求める計算距離抽出手段と、前記計算距離と前
   記観測距離との差を求めて、その差が予め定めたしきい
   値を超える測位用信号を送信した測位用衛星を異常状態
   として判定する異常判定手段と、この異常判定手段によ
   り異常と見なされた測位用衛星の識別情報を送信する異
   常衛星識別情報送信手段とを基地局に設け、 前記基地局から前記異常衛星識別情報を受信する異常衛
   星識別情報受信手段と、複数の測位用衛星から測位用信
   号を受信し、異常状態であると判定された測位用衛星の
   測位用信号を除く他の測位用衛星の測位用信号に基づい
   て移動局の位置を求める測位演算手段とを移動局に設け
   て成る測位システム。
7. 【請求項７】 前記軌道情報収集手段が軌道情報を収集
   した時刻からの時間経過にともない前記しきい値を増大
   させる手段を設けたことを特徴とする請求項６記載の測
   位システム。
8. 【請求項８】 前記軌道情報から該軌道情報が更新され
   た時刻の情報を抽出するとともに、前記軌道情報が更新
   されてからの時間経過にともない前記しきい値を増大さ
   せる手段を設けたことを特徴とする請求項６記載の測位
   システム。
9. 【請求項９】 それぞれ軌道情報が重畳されている複数
   の測位用衛星からの測位用信号を受信し、各測位用衛星
   の測位用信号が基地局に伝搬するまでの時間を観測し
   て、各測位用衛星から基地局までの観測距離を求める観
   測距離測定手段と、前記各測位用信号に重畳されている
   各測位用衛星の軌道情報を収集する軌道情報収集手段
   と、これらの軌道情報と前記測位用信号を受信した時刻
   の情報とから各測位用衛星の位置情報を求めるととも
   に、この各測位用衛星の位置情報と既知である基地局の
   位置情報とに基づき、各測位用衛星から基地局までの計
   算距離を求める計算距離抽出手段と、前記計算距離と前
   記観測距離との差を求めて、一定時間当たりの前記差の
   変化量が予め定めたしきい値を超える測位用信号を送信
   した測位用衛星を異常状態として判定する異常判定手段
   と、この異常判定手段により異常と見なされた測位用衛
   星の識別情報を送信する異常衛星識別情報送信手段とを
   基地局に設け、 複数の測位用衛星から測位用信号を受信する測位用信号
   受信手段と、前記基地局から前記異常衛星識別情報を受
   信する異常衛星識別情報受信手段と、異常状態であると
   判定された測位用衛星の測位用信号を除く他の測位用衛
   星の測位用信号に基づいて移動局の位置を求める測位演
   算手段とを移動局に設けて成る測位システム。
10. 【請求項１０】 前記測位用信号には全ての測位用衛星
    についての軌道情報が重畳されていて、前記各測位用衛
    星の位置情報を求める手段が計算距離の算出に用いる軌
    道情報として、異常検知対象でない複数の測位用衛星の
    測位用信号に重畳されている同一の異常検知対象測位用
    衛星の軌道情報を用いる請求項６，７，８または９記載
    の測位システム。