JPS62882A - Navigation system - Google Patents

Navigation system

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JPS62882A
JPS62882A JP13890985A JP13890985A JPS62882A JP S62882 A JPS62882 A JP S62882A JP 13890985 A JP13890985 A JP 13890985A JP 13890985 A JP13890985 A JP 13890985A JP S62882 A JPS62882 A JP S62882A
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JP
Japan
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satellites
user
satellite
gps
map
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Pending
Application number
JP13890985A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisao Iwasaki
久雄 岩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS62882A publication Critical patent/JPS62882A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、GPSを用いた航法装置に係り、特にブロッ
キングによる測位精度の劣化を防止する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a navigation device using GPS, and particularly to a device that prevents deterioration of positioning accuracy due to blocking.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

GE’Sについて説明する。GPSは、米国国防省が開
発している新しい全世界的な衛昇航法システムであり、
世界中の伺処にいても何時でも、利CLJ出ハhya清
 &に財・ 古葛−ハり昏;h↓界す、 島工mの精度
で求めることが出来る衛昇航法システムである。
GE'S will be explained. GPS is a new worldwide satellite navigation system being developed by the U.S. Department of Defense.
It is a satellite navigation system that allows you to find the CLJ output with the accuracy of Shimako at any time, no matter where you are in the world.

衛星は、赤道との軌道傾斜角が55°、高度が約2万K
mの円軌道で、6つの軌道面上に、それぞれ3個配置さ
れた18個と予備の衛星3個の合計21個で構成されて
いる。
The satellite has an orbital inclination of 55° with respect to the equator and an altitude of approximately 20,000 K.
It has a circular orbit of m, and is made up of 21 satellites in total, including 18 satellites, three each placed on six orbital planes, and three spare satellites.

地球上の何処でも、常に4個以上の衛星が見えるように
衛星が配置されている。
Satellites are arranged so that four or more satellites are always visible anywhere on the earth.

GPSを用いて、利用者の3次元位置が求められる原理
を以下述べる。第2図に示すように、GPS衛星は、正
確な時計をもっていて、衛星の位置情報と時刻を送信す
る。
The principle by which the three-dimensional position of a user is determined using GPS will be described below. As shown in FIG. 2, GPS satellites have accurate clocks and transmit satellite position information and time.

利用者は、衛星に搭載されている時計より精度が悪く、
かつ衛星上の時計と同期していない時計をもっていて、
この時計を用いて、例えば、時刻t3で送信された衛星
i  < i = 1.2.3.4 )の位置情報を受
信し、そのときの利用者の時刻tui  を求める。こ
のtuiとtsより衛星iと利用者との距離fiを求め
る。このfiは、利用者の時計誤差Δtuを含んでいる
ので、Sa距鮮といろ、そこで、真の利用者と衛星iと
の距離をRiとすると、次式が成り立つ、 C(t u i−t S) =Ri=Ri+Δt u 
C(1)C; 光! i   =  1. 2. 3. 4゜この式において
は、利用者の経度、緯度、高度と時計の差Δtuが未知
数である。未知数が4個であるので、4個の衛星に対し
て、上記の擬似距離1を永めれば、上式より利用者の3
次元位置が求ゆられる。
Users are less accurate than clocks on board satellites.
and has a clock that is not synchronized with the clock on the satellite,
Using this clock, for example, the position information of the satellite i < i = 1.2.3.4 transmitted at time t3 is received, and the user's time tui at that time is determined. The distance fi between the satellite i and the user is determined from this tui and ts. This fi includes the user's clock error Δtu, so if the true distance between the user and the satellite i is Ri, then the following formula holds, C(tu i- tS)=Ri=Ri+Δt u
C(1)C; Light! i = 1. 2. 3. 4. In this equation, the difference Δtu between the user's longitude, latitude, altitude and the clock is an unknown quantity. Since there are 4 unknowns, if we lengthen the above pseudo distance 1 for 4 satellites, the user's 3
The dimensional position is determined.

このGPS衛晶からの電波を受信するGPS受信機を、
自動車等の移動体に搭載し、高層ピル等が多い′都市内
で使用した場合、所望の衛星がピル等の建物の陰にかく
れてしまうブロッキングという量販が発生し、測位精度
の劣化及び測位不能という現象が生ずる。
A GPS receiver that receives radio waves from this GPS satellite,
When mounted on a moving object such as a car and used in a city with many high-rise buildings, blocking occurs where the desired satellite is hidden behind buildings such as buildings, resulting in deterioration of positioning accuracy and inability to perform positioning. This phenomenon occurs.

ブロッキングが発生する図を第3図に示す。FIG. 3 shows a diagram where blocking occurs.

上記に述べたように、移動体の3次元位置を求めるため
には、GPS受信機は、4個のGPS衛星を捕捉する必
要がある。
As described above, in order to determine the three-dimensional position of a moving object, the GPS receiver needs to capture four GPS satellites.

第3図に示すように、衛星30.31.32.は直接波
が到来するので、捕捉出来るが、衛星33は、ビル34
の陰にかくれてしまい捕捉出来ない。
As shown in FIG. 3, satellites 30.31.32. The satellite 33 can be captured because the wave directly arrives, but the satellite 33
I can't catch it because it's hidden behind it.

このように、311!の衛星しか捕捉出来ないとき、従
来用いていた測位方法は、利用者がもっている時計がG
PS時刻と一致していると考えて、未知数Δtuを零と
して測位していた。
In this way, 311! The conventional positioning method used when the user's watch could only detect G satellites.
Thinking that it coincided with the PS time, positioning was performed with the unknown value Δtu set to zero.

利用者時計は1O−6/年の長期安定度であるために時
間が経るにつれてΔtuが増大し、自動車用には利用出
来ない測位精度の劣化を生じさせていた。別の従来方法
は、高度を既知とするために、気圧高度計を用いていた
。気圧高度計の精度は±50m以上であるので、高精度
側位が出来ない。
Since the user clock has a long-term stability of 1O-6/year, Δtu increases as time passes, causing deterioration in positioning accuracy that cannot be used for automobiles. Another conventional method used a barometric altimeter to provide known altitude. The accuracy of the barometric altimeter is ±50m or more, so high-precision lateral positioning is not possible.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、GPSを
利用し、た自動車航法装置において1捕捉出来るGPS
衛里の数が3@以下である場合、地図情報を記録してあ
る装置から、高さ、情報を読び出し、GPS利用者の3
次元位置を求める航法装置を提供することを目的とする
The present invention has been made in view of the above points, and utilizes a GPS system that can be captured by a car navigation system.
If the number of Eri is less than 3, the height and information are read out from the device that records map information, and the GPS user's 3
The purpose of this invention is to provide a navigation device that determines dimensional position.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、GPSを利用した自動車用航法装置において
、GPS受信機と高さ情報を含ん、だ地図情報を記録し
てある装置を用い捕捉GPS数が3個以下である場合、
前記地図記録装置に記録されている高さ情報を利用して
、GPS利用者の3次元位置を求める装置を提供するも
のである。
The present invention is an automotive navigation device using GPS, when the number of captured GPS is 3 or less using a GPS receiver and a device that records map information including height information.
The present invention provides a device that uses height information recorded in the map recording device to determine the three-dimensional position of a GPS user.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

ブロッキングによる測位精度の劣化を防止し、自動車用
航法に、十分適応出来る測位精度が確保される、%王高
度計や周波数安定度の低い発振器を用いたことによる従
来方法の測位精度の劣化をなくせる。
Prevents deterioration of positioning accuracy due to blocking and ensures positioning accuracy that is sufficient for automotive navigation. Eliminates deterioration in positioning accuracy of conventional methods due to the use of %K altimeters and oscillators with low frequency stability. .

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明の一実施例を第1図に示す。 An embodiment of the present invention is shown in FIG.

本発明は、アンテナ5とGPS受信機6と利用者の3次
元位置と時刻を求める装置7とGPS受信機が捕捉して
いる衛星の数を監視している装置8と利用者の位置と地
図を表示する表示器9と地図1111、患(を査古暢鯨
カ今ta)ル曾−ら11京ス誌凱゛10から成り立って
いる。
The present invention comprises an antenna 5, a GPS receiver 6, a device 7 for determining the user's three-dimensional position and time, a device 8 for monitoring the number of satellites captured by the GPS receiver, and the user's position and map. It consists of a display 9 for displaying the map 1111, a map 1111, and a 11-year-old magazine 10.

以下、具体例を示しながら説明する。This will be explained below with specific examples.

捕捉衛星数が3個である場合について述べる。A case will be described in which the number of captured satellites is three.

GB8衛星は、赤道との軌道傾斜角が550、高度が約
2万Kmの円軌道で6つの軌道面上に、それぞれ3個配
置された18fliiで構成されている。
The GB8 satellite has a circular orbit with an inclination angle of 550 with respect to the equator and an altitude of about 20,000 km, and consists of 18 flii placed three on each of six orbital planes.

地球上の伺処でも、建物等の障害物がない所では、常に
4f11以上の衛星が見えるように配意されている0 GPS衛星1.2.3.4の送信信号をアンテナ5で受
信し、GPS受信機6で、RF−IP変換、周波数逆拡
散、復調を行ない、復調された信号を利用者の3次元位
置と時刻を求める装置7に送る。
Even in places on earth, where there are no obstacles such as buildings, satellites of 4f11 or larger are always visible. , a GPS receiver 6 performs RF-IP conversion, frequency despreading, and demodulation, and sends the demodulated signal to a device 7 for determining the three-dimensional position and time of the user.

その信号を2分配し、一方を捕捉衛星数を監視する装[
8に送る。
The signal is divided into two, and one side is equipped with a device that monitors the number of captured satellites.
Send to 8.

まず、装置18で、捕捉衛星数が、4個となるように移
動体を動かす。41−を確保した点で、利用者の3次元
位置と時刻を求める装@7で、(l)式で与えられる方
程式を解いて、利用者の位置を求めるO 地図情報を記録してある装置lOより地図情報を読み出
し、表示装置9上に地図を表示し、さらに上記で求めた
利用者の位置も表示する。
First, the device 18 moves the mobile body so that the number of captured satellites becomes four. After securing 41-, the device for determining the user's three-dimensional position and time @7 solves the equation given by equation (l) to determine the user's position O Device that records map information The map information is read out from IO, the map is displayed on the display device 9, and the user's position determined above is also displayed.

装置10には、平面地図情報と高さ情報が記録されてい
る。ここでは高さ情報として5m間隔の高さが記録され
ているものとする。
Plane map information and height information are recorded in the device 10. Here, it is assumed that heights are recorded at 5 m intervals as height information.

第4図に、表示装置9上に表示される地図の1例を示す
。上記に示した4個のGPS衛星を捕捉出来る場合に、
求められた位置を人とする。4個の衛星を捕捉し続け/
i¥Bまで移動体が動いたときの軌跡を51とする。
FIG. 4 shows an example of a map displayed on the display device 9. If you can capture the four GPS satellites shown above,
Assign the requested position to a person. Continuing to capture 4 satellites/
Assume that the trajectory when the moving object moves to i\B is 51.

このとき、利用者の位置Bの高さが7mであることがわ
かる。
At this time, it can be seen that the height of the user's position B is 7 m.

また、11)式は、次式に変形出来る。Further, equation 11) can be transformed into the following equation.

+CΔt u              (2)(t
i、 yi、 Zi)・・・i番目の衛星の座像・・・
既知X、y・・・水平方向位91’、 Z・・・高さ方
向位置(2)式において(Xi、Yis Zi)は、i
番目の衛星の位置で、軌道が、前もってわかっているの
で、既知であり、(X、ySz)が利用者の位置で乙が
高さである。点BはZ=7mである。
+CΔt u (2)(t
i, yi, Zi)...Constellation image of the i-th satellite...
Known X, y...Horizontal direction position 91', Z...Height direction position In equation (2), (Xi, Yis Zi) is i
The position of the th satellite is known because its orbit is known in advance, (X, ySz) is the user's position and O is the height. Point B is Z=7m.

次に、点Bで都市内のビル陰等により、捕捉衛星数が3
個になったとする。GPS受信機6の出力より装置8で
、捕捉衛星数が3個になったことが検出出来る。
Next, at point B, the number of captured satellites is reduced to 3 due to the shadows of buildings in the city, etc.
Suppose that it becomes an individual. From the output of the GPS receiver 6, the device 8 can detect that the number of captured satellites has become three.

この状態で、移動体が01に向かって動いている場合の
測距は、Z=7mの情報を装flIloから装置7に送
り(2)式の2を既知とし、x1ySΔtUを未知数と
して3個の捕捉衛星に対して、ffiを求め、利用者の
3次元位置を求めることが出来る。この測位方法を行な
うと、実際の移動体の位ff1ct に対して、その近
傍の値が得られ、平面上の位置(Xi、yct)が求ま
る。こめ点(Xcl、Ycl)での高さ情報は、装[1
0から求められる。
In this state, when the moving object is moving towards 01, distance measurement is performed by sending the information of Z = 7m from the device flIlo to the device 7, taking 2 of equation (2) as known, and x1ySΔtU as an unknown quantity, and calculating the distance using three It is possible to determine the ffi for the acquired satellite and determine the three-dimensional position of the user. When this positioning method is performed, values in the vicinity of the actual position ff1ct of the moving object are obtained, and the position (Xi, yct) on the plane is determined. The height information at the point (Xcl, Ycl) is
It can be found from 0.

次に、このCI  での高さ情報を2に代入し、測位す
る。この結果として、CIの平面位t (X’t XY
c、)が求まる。これを繰り返し行なうことで、測位が
行なえる。
Next, the height information at this CI is substituted into 2, and positioning is performed. As a result, the plane position t (X't XY
c,) can be found. Positioning can be performed by repeating this process.

点り、で、捕捉衛星数が4@になったときは、4個の衛
星情報を用いて測位する。その結果、D。
When the number of captured satellites reaches 4@, positioning is performed using information from 4 satellites. As a result, D.

が正確な位置であったときは、点り、を表示装置上に表
示する。
When the position is correct, a light is displayed on the display device.

また、GPS衛星を4@捕捉出来る場合は10PS衛星
より求めた3次元位置と地図情報を用いて求める位置を
比較することも出来る。捕捉衛星数が2Il!である場
合には、(2)式中のZとXかYを既知として、測位す
ることも出来る。
Furthermore, if four GPS satellites can be captured, it is also possible to compare the three-dimensional position obtained from 10 PS satellites and the position obtained using map information. The number of captured satellites is 2Il! In this case, it is also possible to perform positioning by assuming that Z and X or Y in equation (2) are known.

以上より、本発明を用いることで、ブロッキングによる
測位精度の劣化を防止し、自動車用航法に十分適応出来
る測位精度が確保される。
As described above, by using the present invention, deterioration of positioning accuracy due to blocking can be prevented, and positioning accuracy that is sufficiently applicable to automobile navigation can be ensured.

気圧高度計や、周波数安定度の低い発揚器を用いたこと
による測位精度の劣化をなくせる。
Eliminates the deterioration in positioning accuracy caused by the use of barometric altimeters and launchers with low frequency stability.

また、表示装置9上には、高さを表示しなくてもよい。Further, the height may not be displayed on the display device 9.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の一実施例を示す図メ、第2図は、G
PSのiIR理を示す図、第3図は、都市内でのブロッ
キングを示す図、第4図は、本発明の動作を示す図であ
る。 1〜4・・・GPS衛星 5・・・・・・アンテナ 6・・・・・・GPS受信機 7・・・・・・利用者の3次元位置と時刻を求める装置
8・・・・・・捕捉衛星数を監視する装置9・・・・・
・表示装置 10・・・・・・地図情報を記録してある装置30−3
3・・・・・・GPS衛星 34・・・・・ ビル 35・・・・・・移動体
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the iIR principle of the PS, FIG. 3 is a diagram showing blocking within a city, and FIG. 4 is a diagram showing the operation of the present invention. 1 to 4...GPS satellite 5...Antenna 6...GPS receiver 7...Device 8 for determining the user's three-dimensional position and time・Device 9 for monitoring the number of captured satellites...
・Display device 10... Device 30-3 that records map information
3... GPS satellite 34... Building 35... Mobile object

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] GPS受信機と、高さ情報を含んだ地図情報を記録して
ある装置と、この地図情報を表示する装置とを備え、前
記地図記録装置に記録されている高さ情報を利用してG
PS利用者の3次元位置を求め、これを前記地図表示装
置上に表示することを特徴とする航法装置。
It is equipped with a GPS receiver, a device that records map information including height information, and a device that displays this map information, and uses the height information recorded in the map recording device to
A navigation device characterized by determining a three-dimensional position of a PS user and displaying this on the map display device.
JP13890985A 1985-06-27 1985-06-27 Navigation system Pending JPS62882A (en)

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