專利名稱：測位方法、測位程序、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置以及移動終端的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及利用來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)衛(wèi)星的測位信號進行本裝置的測位的測位方法以及測位程序，尤其涉及利用具備誤差協(xié)方差矩陣的航跡濾波器進行測位運算的測位方法以及測位程序。
背景技術(shù)：
以往，接收來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)衛(wèi)星的測位信號并進行測位的測位裝置被廣泛實用，用于各種移動終端。
在這種測位裝置中，將利用測位信號觀測的偽距以及載波相位(A距離)代入航跡濾波器，進行本裝置位置或相対速度的推定運算。另外，作為航跡濾波器，以往多使用如非專利文獻I所示的卡爾曼濾波器。在這種以往的卡爾曼濾波器中，作為對該濾波器的推定精度帶來影響的參數(shù)，賦予協(xié)方差矩陣。具體而言，如果是同時推定運算偽距和相対速度的航跡濾波器，則賦予具有偽距的誤差方差和相對測位的誤差方差的誤差協(xié)方差矩陣。以往，對這種偽距的誤差方差和相對測位的誤差方差簡單地賦予一定值，或者僅根據(jù)C/No來決定。此外，專利文獻I中記載了一種測位方法，根據(jù)觀測偽距與推定偽距的差值，檢測多徑，以使得不利用誤差大的接收信號(測位信號)。此外，專利文獻2中記載了一種測位方法，根據(jù)信號強度判斷接收環(huán)境，按照接收環(huán)境對卡爾曼濾波器的誤差協(xié)方差進行修正。該方法中，分級地判斷接收環(huán)境，按每級設定修正值，利用該修正值對初始的誤差協(xié)方差進行修正?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2003 — 57327號公報專利文獻2 :日本特開2009 — 92541號公報非專利文獻非專利文獻I :Greg Welch, and Gary Bishop, ^An Introduction to the KalmanFilter，，Department of Computer Science, University of North Carolina at ChapelHill,Chapel Hill, NC27599-3175, July 24,2006
發(fā)明概要發(fā)明要解決的問題但是，在以上述的非專利文獻I的技術(shù)為基礎的以往方法中，存在測位結(jié)果的推定精度低的情況。具體而言，例如在搭載了測位裝置以及測位用天線的汽車在市區(qū)行駛的情況下，有僅接收來自測位衛(wèi)星的直接的測位信號的情況、以及接收被周圍的高層建筑物反射而成的測位信號(多徑)的情況。若接收這樣的由來自周圍的反射而成的測位信號井利用該測位信號進行測位運算，則導致測位誤差變大。尤其，如上所述，將一定值賦予或僅根據(jù)C/No決定誤差協(xié)方差矩陣的各誤差方差的情況下，存在受到多徑的影響而測位誤差變大的情況。此外，在專利文獻I所示的方法中，若不受多徑的影響的測位信號不是規(guī)定數(shù)(4個)以上，則不能進行測位運算。此外，在專利文獻2所示的方法中，根據(jù)信號強度來判斷接收環(huán)境，并且僅能夠按照接收環(huán)境的分級數(shù)量的種類修正誤差方差，不一定能夠進行與多徑相應的高精度的測位運算。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)不受多徑的影響而能夠高精度地進行測位運算的測 位方法以及測位裝置。 用于解決問題的手段本發(fā)明涉及利用航跡濾波器根據(jù)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)測位信號的接收信號來推定位置或速度的測位方法。該測位方法中，具有多徑檢測步驟，檢測多徑；觀測誤差設定步驟，基于有無檢測出多徑，設定作為航跡濾波器的設計參數(shù)的觀測誤差的誤差協(xié)方差矩陣；以及推定運算步驟，利用在該觀測誤差設定步驟中設定的航跡濾波器，推定位置或速度。在該方法中，與多徑相應地設定觀測誤差的誤差協(xié)方差矩陣，因此能夠設定與多徑的狀況相應的最優(yōu)的航跡濾波器。此外，在本發(fā)明的測位方法中，還具有觀測偽距計算步驟，基于在第I時刻接收到的接收信號的碼相位差，計算觀測偽距；以及推定偽距計算步驟，基于第I時刻的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置的計算位置、以及第I時刻的衛(wèi)星的位置，計算推定偽距，該第I時刻的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置的計算位置基于比第I時刻早的第2時刻的位置及該第2時刻的速度計算。多徑檢測步驟基于觀測偽距和推定偽距，檢測多徑。在該方法中，示出了多徑的檢測方法。通過使用該方法，能夠正確地檢測多徑。由此，還能夠正確地設定與多徑相應的觀測誤差的誤差協(xié)方差矩陣。此外，在本發(fā)明的測位方法中，還具有閾值設定步驟，在該閾值設定步驟中，基于位置精度惡化度和C/No來設定閾值，該位置精度惡化度是基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星的配置的測位精度的指標。多徑檢測步驟基于觀測偽距與推定偽距的差值(差分值、差量值)和閾值的比較結(jié)果，檢測多徑。在該方法中，示出了具體的多徑的檢測方法。此外，在本發(fā)明的測位方法的觀測誤差設定步驟中，在多徑檢測步驟中檢測到多徑的情況下，基于閾值設定上述誤差協(xié)方差矩陣的誤差方差。另ー方面，在多徑檢測步驟中沒有檢測到多徑的情況下，基于C / No設定誤差方差。在該方法中，示出了與多徑相應的具體的觀測誤差的設定方法。此外，在本發(fā)明的測位方法中，檢測到多徑的情況下的誤差方差是閾值，在沒有檢測到多徑的情況下的誤差方差是根據(jù)指數(shù)函數(shù)的近似式計算出的值，該指數(shù)函數(shù)的近似式使用預先通過實驗得到的C / No。
在該方法中，示出了在檢測到多徑的情況下和沒有檢測到的情況下的具體的誤差方差的設定方法。此外，在本發(fā)明的測位方法中，對檢測到多徑的情況下的誤差方差設定的閾值通過乘以規(guī)定的修正系數(shù)來修正。在該方法中，示出了具體的閾值的設定方法，通過修正閾值，能夠設定更與多徑相應的適當?shù)恼`差方差。此外，在本發(fā)明的測位方法中，針對偽距的修正系數(shù)與針對相対速度的上述修正系數(shù)不同。在該方法中，示出了修正系數(shù)的具體的設定方法。由此，在偽距和相對測位中能夠設定與各自的狀況相應的閾值。此外，在本發(fā)明的測位方法中，基于將觀測偽距作為觀測值且將推定偽距作為期 待值的X2檢驗結(jié)果來設定閾值。在該結(jié)構(gòu)中，示出了閾值的更具體的設定方法。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，不受有無多徑影響，而能夠與各個狀況相應地設定適當?shù)恼`差協(xié)方差矩陣。由此，使用航跡濾波器的推定運算結(jié)果成為高精度，能夠高精度地計算本裝置位置或相對速度。


圖I是表示隨時間經(jīng)過接收到來自特定的I個GPS衛(wèi)星的GPS信號時的C / No與偽距誤差的時間遷移的實驗結(jié)果的圖。圖2是本發(fā)明的實施方式的測位運算的流程圖。圖3是表示多徑的判斷概念的圖。圖4是表示在本實施方式的處理以及以往的將誤差協(xié)方差矩陣的各誤差方差設定為一定的處理中偽距的推定結(jié)果的坐標圖。圖5是表示本實施方式的測位裝置I的主要結(jié)構(gòu)的框圖。圖6是表示具備本實施方式的測位裝置I的移動終端100的主要結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式對照

本發(fā)明的實施方式的測位方法以及用于實現(xiàn)該測位方法的測位程序以及測位裝置。另外，本實施方式的測位方法、測位程序以及測位裝置對于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的任何測位系統(tǒng)都能夠適用。此外，在以下的說明中，示出使用卡爾曼濾波器作為航跡濾波器的例子，但只要是能夠通過誤差協(xié)方差矩陣來進行濾波器的參數(shù)設定的推定運算，都能夠適用本申請的方法。在本實施方式的測位方法中，使用下式(式I)所示的航跡濾波器。數(shù)式Ip p (k) = HH XX(k) +V(k)-(式 I)在該(式I)所示的航跡濾波器中，P P (k)是運算定時k的觀測矢量，XX (k)是運算定時k的狀態(tài)矢量。此外，HH是方向余弦矩陣，V (k)是定時k的觀測誤差。觀測誤差V (k)服從誤差協(xié)方差矩陣RR (k)且零平均的多變量正態(tài)(高斯)分布。因此，觀測誤差 V (k)由 V (k) N (O，RR)定義。觀測矢量PP (k)由下式表示。數(shù)式2

權(quán)利要求
1.一種測位方法，根據(jù)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測位信號的接收信號，利用航跡濾波器計算位置或速度，其特征在于，具有 多徑檢測步驟，檢測多徑； 觀測誤差設定步驟，基于是否檢測出上述多徑，設定作為上述航跡濾波器的設計參數(shù)的觀測誤差的誤差協(xié)方差矩陣；以及 測位運算步驟，利用在該觀測誤差設定步驟中設定的航跡濾波器，計算位置或速度。
2.如權(quán)利要求I記載的測位方法，還具有 觀測偽距計算步驟，基于在第I時刻接收到的接收信號的碼相位差，計算觀測偽距；以及 推定偽距計算步驟，基于上述第I時刻的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置的計算位置、以及上述第I時刻的衛(wèi)星的位置，計算推定偽距，上述第I時刻的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置的計算位置基于比上述第I時刻早的第2時刻的位置及該第2時刻的速度計算； 上述多徑檢測步驟基于上述觀測偽距和上述推定偽距，檢測多徑。
3.如權(quán)利要求2記載的測位方法， 該測位方法還具有閾值設定步驟，該閾值設定步驟基于位置精度惡化度和C/No即載噪比設定閾值，上述位置精度惡化度是基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星的配置的測位精度的指標; 上述多徑檢測步驟基于上述觀測偽距與上述推定偽距的差值和上述閾值的比較結(jié)果，檢測多徑。
4.如權(quán)利要求3記載的測位方法， 在上述觀測誤差設定步驟中， 在上述多徑檢測步驟中檢測到多徑的情況下，基于上述閾值設定上述誤差協(xié)方差矩陣的誤差方差， 在上述多徑檢測步驟中沒有檢測到多徑的情況下，基于上述C / No即載噪比設定上述誤差方差。
5.如權(quán)利要求4記載的測位方法， 檢測到上述多徑的情況下的上述誤差方差是上述閾值； 沒有檢測到上述多徑的情況下的上述誤差方差是根據(jù)下述指數(shù)函數(shù)的近似式計算出的值，該指數(shù)函數(shù)的近似式使用預先通過實驗得到的上述C / No即載噪比。
6.如權(quán)利要求3 5中任一項記載的測位方法， 上述閾值設定步驟對上述閾值乘以規(guī)定的修正系數(shù)。
7.如權(quán)利要求6記載的測位方法， 針對偽距的上述修正系數(shù)與針對相対速度的上述修正系數(shù)不同。
8.如權(quán)利要求6或7記載的測位方法， 上述修正系數(shù)根據(jù)下述X2檢驗的采納與否而不同，該X 2檢驗將上述觀測偽距作為觀測值且將上述推定偽距作為期待值。
9.一種測位程序，用于根據(jù)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測位信號的接收信號，利用航跡濾波器計算位置或速度，其特征在于，具有 多徑檢測處理，檢測多徑；觀測誤差設定處理，基于是否檢測出上述多徑，設定作為上述航跡濾波器的設計參數(shù)的觀測誤差的誤差協(xié)方差矩陣；以及 測位運算處理，利用在該觀測誤差設定步驟中設定的航跡濾波器，計算位置或速度。
10.如權(quán)利要求9記載的測位程序，還具有 觀測偽距計算處理，基于在第I時刻接收到的接收信號的碼相位差，計算觀測偽距；以及 推定偽距計算處理，基于上述第I時刻的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置的計算位置、以及上述第I時刻的衛(wèi)星的位置，計算推定偽距，上述第I時刻的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置的計算位置基于比上述第I時刻早的第2時刻的位置及該第2時刻的速度計算； 上述多徑檢測處理基于上述觀測偽距和上述推定偽距，檢測多徑。
11.如權(quán)利要求10記載的測位程序， 該測位程序還具有閾值設定處理，該閾值設定處理基于位置精度惡化度和C/No即載噪比設定閾值，上述位置精度惡化度是基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星的配置的測位精度的指標; 上述多徑檢測處理基于上述觀測偽距與上述推定偽距的差值和上述閾值的比較結(jié)果，檢測多徑。
12.如權(quán)利要求11記載的測位程序， 在上述觀測誤差設定處理中， 在上述多徑檢測處理中檢測到多徑的情況下，基于上述閾值設定上述誤差協(xié)方差矩陣的誤差方差， 在上述多徑檢測處理中沒有檢測到多徑的情況下，基于上述C / No即載噪比設定上述誤差方差。
13.—種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置，基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測位信號的接收信號進行測位，其特征在于，具備 多徑檢測部，檢測多徑； 觀測誤差設定部，基于是否檢測出上述多徑，設定作為上述航跡濾波器的設計參數(shù)的觀測誤差的誤差協(xié)方差矩陣；以及 測位運算部，使用在該觀測誤差設定步驟中設定的航跡濾波器，計算位置或速度。
14.如權(quán)利要求13記載的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置，還具備 觀測偽距計算部，基于在第I時刻接收到的接收信號的碼相位差，計算觀測偽距；以及推定偽距計算部，基于上述第I時刻的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置的計算位置、以及上述第I時刻的衛(wèi)星的位置，計算推定偽距，上述第I時刻的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置的計算位置基于比上述第I時刻早的第2時刻的位置及該第2時刻的速度計算； 上述多徑檢測部基于上述觀測偽距和上述推定偽距，檢測多徑。
15.如權(quán)利要求14記載的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置， 該全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置還具備閾值設定部，該閾值設定部基于位置精度惡化度和C / No即載噪比，設定閾值，上述位置精度惡化度是基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星的配置的測位精度的指標； 上述多徑檢測部基于上述觀測偽距與上述推定偽距的差值和上述閾值的比較結(jié)果，檢測多徑。
16.如權(quán)利要求15記載的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置， 在由上述多徑檢測部檢測到多徑的情況下，上述觀測誤差設定部基于上述閾值設定上述誤差協(xié)方差矩陣的誤差方差； 在由上述多徑檢測部沒有檢測到多徑的情況下，上述觀測誤差設定部基于上述C / No即載噪比，設定上述誤差方差。
17.—種移動終端，具備 如權(quán)利要求13 16中任一項記載的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收裝置；以及 應用處理部，利用上述推定運算部的測位運算結(jié)果，執(zhí)行規(guī)定的應用。
全文摘要
與有無多徑無關，實現(xiàn)高精度的測位運算。基于測位信號的接收信號，取得觀測偽距ρm(k)(S101)。基于上次的推定結(jié)果，計算此次的判斷用的推定偽距ρmp(k)(S102)。根據(jù)觀測偽距ρm(k)和推定偽距ρmp(k)，計算判斷用差值Deltaρm(k)(S103)。根據(jù)接收信號的C／No和PDOP，計算判斷用的閾值σDeltaρ(S104)。若判斷用差值Deltaρm(k)小于閾值σDeltaρ，則根據(jù)C／No的近似式計算誤差方差σρm(k)(S105(否)→S106)，若判斷用差值Deltaρm(k)為閾值σDeltaρ以上，則基于閾值σDeltaρ計算誤差方差σρm(k)(S105(是)→S107)。
文檔編號G01S19/22GK102770782SQ20118001099
公開日2012年11月7日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者富永貴樹 申請人:古野電氣株式會社