專利名稱：初始位置確定方法、定位方法及定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定基于來自定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星信號進行定位運算時的初始位置的初始位置確定方法、定位方法及定位裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為利用定位用信號的定位系統(tǒng)公知有GPS (GlobalPositioning System:全球定位系統(tǒng))，其用于內(nèi)置于便攜式電話機或汽車導(dǎo)航裝置等中的定位裝置。在 GPS中，通過進行基于多個GPS衛(wèi)星的位置、從各個GPS衛(wèi)星到本機的偽距等的信息而求得 表示本機的位置的三維坐標(biāo)值和時鐘誤差的4個參數(shù)的值的定位運算，從而對本機的當(dāng)前 位置進行定位。在基于GPS的定位中，由于需要有作為定位運算(更準(zhǔn)確地說是位置收斂運算) 的初始值的定位裝置的位置(以下，稱為“初始位置”)，所以開發(fā)了用于求得初始位置的各 種技術(shù)。例如，在日本專利文獻(xiàn)1中披露有這樣的技術(shù)利用通過上次的定位運算求得的定 位位置所包含的位置誤差，確定本次的定位運算所使用的初始位置。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-71460號公報現(xiàn)有的定位裝置通常利用搭載在來自GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號上的擴頻碼的一種、即 PRN(Pseudo Random Noise 偽隨機噪聲)碼的尾數(shù)(端數(shù))部分(碼相位)，判定初始位 置。PRN碼是1. 023Mbps位率、1023bit( = Imsec = 300km)位長的信號。因此，如果初始 位置在距離真實位置150km以內(nèi)的誤差范圍中，則可以利用PRN碼的尾數(shù)部分(碼相位) 進行位置收斂運算。因此，在現(xiàn)有的定位運算中，需要初始位置的誤差在150km以內(nèi)。不過，在實際中，存在有難以獲得接近定位裝置的真實位置的初始位置的情況。最 典型的例子是在乘飛機進行移動之后接通定位裝置的電源后才開始進行定位的情況。有 時，也可能有提供離開定位裝置的真實位置500km或IOOOkm的初始位置的情況。優(yōu)選在這 種情況下，也能夠確定接近定位裝置的真實位置的初始位置。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種確定基于來自定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星信 號進行定位運算時的初始位置的初始位置確定方法、定位方法及定位裝置。用于解決上述問題的本發(fā)明的第一方面是一種確定基于來自定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星 信號進行定位運算時的初始位置的初始位置確定方法，上述初始位置確定方法包括分別 將多個第一候補位置作為臨時初始位置，進行基于上述衛(wèi)星信號的位置收斂運算；基于上 述位置收斂運算的運算結(jié)果，從上述多個第一候補位置中選擇第二候補位置；以及從上述 第二候補位置中，利用上述衛(wèi)星信號選擇上述初始位置。此外，作為本發(fā)明的另一方面，可以構(gòu)成為基于來自定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星信號進行 定位運算的定位裝置，上述定位裝置包括位置收斂運算部，分別將多個第一候補位置作為 臨時初始位置，進行基于上述衛(wèi)星信號的位置收斂運算；第二候補位置選擇部，基于上述位置收斂運算的運算結(jié)果，從上述多個第一候補位置中選擇第二候補位置；初始位置選擇部， 從上述第二候補位置中，選擇用上述衛(wèi)星信號進行上述定位運算時的初始位置；以及定位 部，用上述已選擇的初始位置基于上述衛(wèi)星信號進行定位運算。根據(jù)該本發(fā)明的第一方面等，分別對多個第一候補位置，將改第一候補位置作為 臨時初始位置進行基于衛(wèi)星信號的位置收斂運算，并基于其運算結(jié)果從多個第一候補位置 中選擇第二候補位置。而且，從已選擇的第二候補位置中，選擇用衛(wèi)星信號進行定位運算時 的初始位置。例如，能夠通過判定位置收斂運算的解是否收斂，從多個候補位置中限定出可以作為初始位置采用的候補位置。而且，能夠通過從限定的候補位置中用衛(wèi)星信號選擇初始 位置，獲得接近定位裝置的真實位置的初始位置。此外，作為本發(fā)明的第二方面可以構(gòu)成為根據(jù)本發(fā)明第一方面的初始位置確定方 法，上述初始位置確定方法包括對設(shè)定在方圓至少300km以上的規(guī)定范圍中的各第三候 補位置，基于用上述第三候補位置及上述定位用衛(wèi)星的位置計算出的第一距離和基于上述 衛(wèi)星信號計算出的第二距離之差，從上述第三候補位置中選擇規(guī)定數(shù)的上述第一候補位置。根據(jù)該本發(fā)明的第二方面，對設(shè)定在方圓至少300km以上的規(guī)定范圍中的各第三 候補位置，基于用上述第三候補位置及定位用衛(wèi)星的位置計算出的第一距離和基于衛(wèi)星信 號計算出的第二距離之差，從第三候補位置中選擇規(guī)定數(shù)的第一候補位置。如果根據(jù)第三候補位置與定位用衛(wèi)星的物理位置關(guān)系計算出的第一距離和基于 衛(wèi)星信號計算出的第二距離之差較小，則該第三候補位置接近定位裝置的所在地的可能性 高。因此，諸如通過按第一距離和第二距離之差從小到大的順序選擇規(guī)定數(shù)的第一候補位 置，可以在位置收斂運算的前階段有效地限定出第一候補位置。通過這樣，由于不需要對所 有的第一候補位置進行位置收斂運算，所以能夠大幅度地削減計算量。此外，通過以在方圓 至少300km以上的規(guī)定范圍中設(shè)定第三候補位置的方式，可以將廣大的范圍作為對象進行 初始位置的搜索。此外，作為本發(fā)明的第三方面可以構(gòu)成為在本發(fā)明的第二方面的初始位置確定方 法中，上述第三候補位置格子狀地配設(shè)在上述規(guī)定范圍中。根據(jù)該本發(fā)明的第三方面，通過將第三候補位置格子狀地配設(shè)在規(guī)定范圍中，使 計算機的計算變?yōu)槿菀?，還能夠在規(guī)定范圍中均勻配置候補位置。此外，作為本發(fā)明的第四方面，可以構(gòu)成為根據(jù)本發(fā)明的第一至第三方面中的任 一方面的初始位置確定方法，其中，選擇上述初始位置就是基于用上述第二候補位置及上 述定位用衛(wèi)星的位置計算出的第三距離和基于上述衛(wèi)星信號計算出的第四距離之差，從上 述第二候補位置中選擇上述初始位置。根據(jù)該本發(fā)明的第四方面，基于用第二候補位置及定位用衛(wèi)星的位置計算出的第 三距離和基于衛(wèi)星信號計算出的第四距離之差，從第二候補位置中選擇初始位置。如果根據(jù)第二候補位置與定位用衛(wèi)星的物理位置關(guān)系計算出的第三距離和基于 衛(wèi)星信號計算出的第四距離之差較小，則該第二候補位置接近定位裝置的所在地的可能性 高。因此，能夠通過諸如選擇第三距離和第四距離之差最小的第二候補位置作為初始位置， 求出接近定位裝置的真實位置的初始位置。
此外，作為本發(fā)明的第五方面，可以構(gòu)成為根據(jù)本發(fā)明的第一至第四方面中的任 一方面的初始位置確定方法，上述初始位置確定方法包括基于上述初始位置和上述定位 用衛(wèi)星的位置及軌道計算出的第一多普勒頻率和基于上述衛(wèi)星信號計算出的第二多普勒 頻率之差，判定上述初始位置的適當(dāng)與否。根據(jù)該本發(fā)明的第五方面，基于初始位置和定位用衛(wèi)星的位置及軌道計算出的第 一多普勒頻率和基于衛(wèi)星信號計算出的第二多普勒頻率之差，判定初始位置的適當(dāng)與否。 通過這樣，能夠基于多普勒頻率判定初始位置的妥當(dāng)性。此外，作為第六方面的發(fā)明，可以提供以下初始位置確定方法在本發(fā)明的第五方 面的初始位置確定方法中的判定上述初始位置的適當(dāng)與否包括用上述初始位置及定位裝 置的移動速度矢量和根據(jù)上述定位用衛(wèi)星的軌道求得的上述定位用衛(wèi)星的位置及移動速 度矢量，計算出上述第一多普勒頻率。根據(jù)該本發(fā)明的第六方面，由于多普勒頻率的計算不僅考慮到定位用衛(wèi)星的移動 速度及移動方向，還考慮到定位裝置的移動速度及移動方向，所以可以更準(zhǔn)確地求得多普 勒頻率，能夠更準(zhǔn)確地判定初始位置的妥當(dāng)性。此外，作為第七方面的發(fā)明，可以提供一種利用根據(jù)本發(fā)明的第一至第六方面中 的任一方面的初始位置確定方法確定的初始位置，基于所述衛(wèi)星信號進行定位運算的定位 方法。


圖1是定位系統(tǒng)的概略構(gòu)成示意圖。圖2是初始位置確定的原理的說明圖。圖3是初始位置確定的原理的說明圖。圖4是初始位置確定的原理的說明圖。圖5是表示便攜式電話機的功能構(gòu)成的框圖。圖6是表示一例便攜式電話機的ROM所存儲的數(shù)據(jù)的圖。圖7是表示一例便攜式電話機的閃存ROM所存儲的數(shù)據(jù)的圖。圖8是表示一例便攜式電話機的RAM所存儲的數(shù)據(jù)的圖。圖9是表示一例初始位置可靠度設(shè)定數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖。圖10是表示一例測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖。圖11是表示一例網(wǎng)格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖。圖12是表示一例候補初始位置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖。圖13是表示主處理的流程的流程圖。圖14是表示定位處理的流程的流程圖。圖15是表示定位處理的流程的流程圖。圖16是表示擴張網(wǎng)格搜索處理的流程的流程圖。圖17是表示第一 APR值計算處理的流程的流程圖。圖18是表示第二 APR值計算處理的流程的流程圖。圖19是表示多普勒檢驗處理的流程的流程圖。圖20是表示一例實驗結(jié)果的圖。
圖21是表示第二定位處理的流程的流程圖。圖22是表示變形例中的便攜式電話機的功能構(gòu)成的框圖。圖23是表示第二多普勒檢驗處理的流程的流程圖。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的一個例子進行說明。但是，可適用本發(fā)明的實施方式并不限定于此。1.系統(tǒng)構(gòu)成圖1是表示本實施方式中的定位系統(tǒng)1的概略構(gòu)成的圖。定位系統(tǒng)1包括作為 一種具備定位裝置的電子設(shè)備的便攜式電話機2、便攜式電話機的基站3及多個GPS衛(wèi)星 SV(SV1、SV2、SV3、SV4、···)。便攜式電話機2是用戶用于進行通話、發(fā)送接收電子郵件等的電子設(shè)備，通過與 基站3進行基站通信，除發(fā)揮通話、發(fā)送接收電子郵件等作為便攜式電話機的本來的功能 以外，還實現(xiàn)基于從GPS衛(wèi)星SV接收到的GPS衛(wèi)星信號進行定位的定位功能。便攜式電話機2在初次定位時、或從上次定位時開始經(jīng)過長時間的情況下，向基 站3請求便攜式電話機2的預(yù)測位置。而且，從基站3取得預(yù)測位置和上述預(yù)測位置的可 靠度(預(yù)測位置距離便攜式電話機2的真實位置最多離開多少)，并根據(jù)后述的原理確定進 行定位運算時的初始位置。而且，通過利用已確定的初始位置進行定位運算，計測出便攜式 電話機2的位置?；?是便攜式電話機的服務(wù)運營商所設(shè)置的無線基站，通過向便攜式電話機2 發(fā)送基站信號并與便攜式電話機2之間進行基站通信，可以使便攜式電話機2發(fā)揮通話、發(fā) 送接收電子郵件等功能。基站3接受便攜式電話機2的請求，計算出便攜式電話機2的預(yù) 測位置和該預(yù)測位置的可靠度，并提供給作為請求方的便攜式電話機2。另外，關(guān)于預(yù)測位 置及其可靠度的計算方法由于可以適用公知的方法，所以省略詳細(xì)的說明。2.原理圖2至圖4是用于說明本實施方式中的確定初始位置的原理的圖。初始位置除用于便攜式電話機2進行定位運算(更詳細(xì)地說是位置收斂運算)之 夕卜，還用于判定作為捕捉對象的衛(wèi)星(以下，稱為“捕捉對象衛(wèi)星”)、或計算便攜式電話機 2與捕捉對象衛(wèi)星間的幾何學(xué)的距離。因此，有必要將初始位置確定為接近便攜式電話機2 的真實位置的位置。當(dāng)從基站3取得的預(yù)測位置具有距離便攜式電話機2的真實位置在士 150km以內(nèi) 的精度時，可以認(rèn)為在以所取得的預(yù)測位置為中心的方圓(四方)300km的位置范圍內(nèi)包含 有便攜式電話機2的所在地。因此，能夠在至少小于等于300km的誤差范圍中求得接近便 攜式電話機2的真實位置的初始位置。詳細(xì)地進行說明，則如圖2所示，將以預(yù)測位置(在圖中以黑圓點示出。)為中心、 且高度與預(yù)測位置為相同高度的二維的規(guī)定區(qū)域(以下，在本實施方式中，稱為“框架”)假 想地配置在地球上。而且，在該框架內(nèi)諸如以50km間隔格子狀地配設(shè)被稱為網(wǎng)格的候補位 置。另外，在這里，雖然對配置二維的框架以使網(wǎng)格的高度為全部相同的情況進行說明，但 也可以配置三維的框架以使網(wǎng)格的高度為該網(wǎng)格的地表面的高度。
而且，分別對各個網(wǎng)格，按照下面公式(1)，根據(jù)位置坐標(biāo)求得該網(wǎng)格和捕捉對象 衛(wèi)星之間的距離。將根據(jù)位置坐標(biāo)求得的該網(wǎng)格和捕捉對象衛(wèi)星之間的距離稱為“幾何學(xué)
距離”。公式1 <formula>formula see original document page 7</formula>⑴但是，“GR”表示幾何學(xué)距離，下標(biāo)的“i”表示捕捉對象衛(wèi)星的編號。此外，(XiJp Zi)是捕捉對象衛(wèi)星的位置坐標(biāo)，(x、y、z)是網(wǎng)格的位置坐標(biāo)。此外，從GPS衛(wèi)星SV輸出的GPS衛(wèi)星信號由PRN碼通過直接頻譜擴散方式調(diào)制， 其中，該PRN碼是對應(yīng)于每個衛(wèi)星而不同的擴散編碼的一種。這時，能夠通過進行在裝置內(nèi) 部產(chǎn)生的復(fù)制碼和PRN碼的相關(guān)處理，檢測出PRN碼的相位(以下，稱為“碼相位”)。根據(jù) 該碼相位能夠計算出便攜式電話機2和捕捉對象衛(wèi)星間的偽距(PR)。而且，分別對各個網(wǎng)格，將該網(wǎng)格作為臨時初始位置，利用偽距“PR”和幾何學(xué)距離 “GR”之差“ δ R = PR-GR”進行位置收斂運算。作為收斂運算，可以用諸如逐次近似法(牛 頓_拉夫遜法)，并將解收斂的網(wǎng)格確定為定位運算用的初始位置。當(dāng)從基站3供給的預(yù)測位置的精度為小于等于士 150km時，設(shè)想如上所述那樣的 方圓300km的一個框架，可以通過分別對在該框架內(nèi)的各個網(wǎng)格進行位置收斂運算，從而 確定初始位置。不過，當(dāng)預(yù)測位置的精度超過士 150km時，便攜式電話機2的所在地未必包 含在以所供給的預(yù)測位置為中心的方圓300km的框架內(nèi)。因此，需要擴大初始位置的搜索 范圍。例如，如圖3所示，當(dāng)從基站3供給了諸如精度士500km的預(yù)測位置時，在設(shè)定以 所供給的預(yù)測位置(在圖中以黑圓點示出)為中心的框架F 1的同時，在其周圍設(shè)定8個 框架F2 F9，從而形成方圓IOOOkm的區(qū)域。而且，通過將框架F 1 F9所包含的所有的 網(wǎng)格作為對象進行位置收斂運算，從而確定初始位置。不過，在圖3的例子中，由于一個框架包含有7X7 = 49個網(wǎng)格，所以在9個框架 中存在有49X9 = 441個網(wǎng)格，將這些所有的網(wǎng)格作為對象進行位置收斂運算，則存在有計 算量變龐大的問題。此外，由于擴大了初始位置的搜索范圍，所以根據(jù)位置收斂運算觀測到 多個收斂點，進而存在有難以選定作為初始位置的網(wǎng)格的情況。為了解決這些問題，在本實施方式中，使用歸納的殘差A(yù)PR(以下，稱為“AH 值”) 來進行網(wǎng)格的限定。而且，通過只將限定出的網(wǎng)格作為對象進行位置收斂運算，在削減計算 量的同時，防止了根據(jù)位置收斂運算觀測有多個收斂點的情況。這里，按照下面的公式(2)計算出APR值。公式2 <formula>formula see original document page 7</formula> {2)但是，“N”是捕捉對象衛(wèi)星的個數(shù)。Ara值作為各個捕捉對象衛(wèi)星各自的偽距“PR” 和幾何學(xué)距離“GR”之差“ δ R”的平方和而被供給。圖4是用于對本實施方式中的初始位置的確定及定位的次序進行說明的圖。PRN 碼是1. 023Mbps位率、1023bit( = Imsec = 300km)的位長的信號。GPS衛(wèi)星SV和網(wǎng)格間的距離(幾何學(xué)距離)可以表示為作為PRN碼的反復(fù)周期的Ims對應(yīng)的波長、即300km的整數(shù)倍加上尾數(shù)部分的長度。例如，在圖4中，網(wǎng)格G和衛(wèi)星SV之間的幾何學(xué)距離可以表 示為“GR= 300kmXA+B”。同樣，便攜式電話機2和衛(wèi)星SV間的偽距也可以表示為“ra = 300kmXC+D”。在本實施方式中，首先，分別對各個網(wǎng)格(第三候補位置)計算出幾何學(xué)距離 “GR”，并計算出其尾數(shù)部分(第一距離)。此外，計算出已觀測到的偽距“PR”的尾數(shù)部分 (第二距離)。而且，用偽距“PR”的尾數(shù)部分“D”和幾何學(xué)距離“GR”的尾數(shù)部分“B”之差 計算出APR值，并按APR值從小到大的順序選擇N個網(wǎng)格，從而限定至N個網(wǎng)格(第一候補 位置)。另外，在這里，限定的網(wǎng)格個數(shù)“N”優(yōu)選“5 20個”左右。接著，分別將所限定的N個網(wǎng)格(第一候補位置)作為候補初始位置，通過進行以 反復(fù)次數(shù)為m次的位置收斂運算，從而進一步限定至M個網(wǎng)格(第二候補位置)。在這種情 況下的位置收斂運算的反復(fù)次數(shù)“m”優(yōu)選為“2 3次”左右。在N個網(wǎng)格中，通過m次的 位置收斂運算而解收斂的網(wǎng)格大致為“2 3個”。在這里，將所限定的網(wǎng)格個數(shù)設(shè)為M個。而且，對所限定的M個網(wǎng)格(第二候補位置)分別用幾何學(xué)距離(第三距離)“GR” 和偽距(第四距離)“ra”，計算出Ara值。而且，將計算出的Ara值為最小的網(wǎng)格選擇、確 定為初始位置。在此之后，用所確定的初始位置進行以反復(fù)次數(shù)為η次的位置收斂運算，求 得便攜式電話機2的定位位置。優(yōu)選在這種情況下的位置收斂運算的反復(fù)次數(shù)“η”為“6 10次”左右。本發(fā)明實施方式的一個大的特征是首先從存在有多個的網(wǎng)格中，用幾何學(xué)距離的 尾數(shù)部分及偽距的尾數(shù)部分將網(wǎng)格限定至5 20個左右，之后，進行反復(fù)次數(shù)少的(計算 量少的)位置收斂運算，進一步將網(wǎng)格限定至2 3個。這樣，無需對數(shù)量龐大的網(wǎng)格分別 進行完全的位置收斂運算，即可以通過較少的計算量選定作為初始位置的網(wǎng)格。3.功能構(gòu)成圖5是表示在本實施方式中的便攜式電話機2的功能構(gòu)成的框圖。便攜式電話機 2 包括 GPS 天線 10、GPS 接收部 20、TCX0 (Temperature Compensated Crystal Oscillator 溫度補償晶體振蕩器)40、主機CPU (Central Processing Unit 中央處理器)50、操作部 60、顯示部70、便攜式電話機用天線80、便攜式電話機用無線通信電路部90、ROM (Read Only Memory 只讀存儲器)100、閃存ROM 110、及RAM (Random Access Memory 隨機存取存儲 器)120。GPS天線10是接收包含從GPS衛(wèi)星發(fā)送的GPS衛(wèi)星信號的RF (Radio Frequency 無線電頻率)信號的天線，并將所接收的信號輸出給GPS接收部20。GPS接收部20是基于從GPS天線10輸出的信號對便攜式電話機2的當(dāng)前位置 進行定位的定位電路，是相當(dāng)于所謂GPS接收機的功能塊。GPS接收部20包括RF(Radic) Frequency)接收電路部21和基帶處理電路部30。另外，RF接收電路部21和基帶處理電 路部30既可以作為不同的LSI (Large Scale Integration 大規(guī)模集成電路)分別進行制 造，又可以作為一個芯片(chip)進行制造。RF接收電路部21是RF信號的處理電路塊，通過將由TCXO 40生成的振蕩 信號分頻或倍增，生成RF信號乘法用的振蕩信號。而且，通過將生成的振蕩信號與 從GPS天線10輸出的RF信號相乘，從而將RF信號降頻轉(zhuǎn)換成中頻信號(以下，稱為“IFdntermediateFrequency 中間頻率)信號”)。而且，在放大IF信號等之后，通過A/ D(Analog Digital 模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，向基帶處理電路部30輸出?；鶐幚黼娐凡?0是對從RF接收電路部21輸出的IF信號進行相關(guān)處理等從而捕捉、抽取GPS衛(wèi)星信號，并解碼數(shù)據(jù)取出導(dǎo)航信息、時刻信息等進行定位運算的電路部。 基帶處理電路部30包括運算控制部31、R0M 35及RAM 37。此外，運算控制部31包括測量 (measurement)取得運算部 33。測量取得運算部33是根據(jù)從RF接收電路部21輸出的接收信號(IF信號)進行GPS衛(wèi)星信號的捕捉、跟蹤的電路部，并具有相關(guān)運算部331。測量取得運算部33取得捕捉、 跟蹤到的GPS衛(wèi)星信號的多普勒頻率、碼相位等的信息作為測量實測值，輸出給主機CPU 50。相關(guān)運算部331進行相關(guān)運算處理，捕捉GPS衛(wèi)星信號，其中，該相關(guān)運算處理是利用例如FFT (Fast Fourier Transform 快速傅里葉變換)運算計算并累計(積算)接收 信號所包含的PRN碼和復(fù)制碼的相關(guān)的處理。復(fù)制碼就是模擬仿真產(chǎn)生的將要捕捉的GPS 衛(wèi)星信號所包含的PRN碼的信號。
如將要捕捉的GPS衛(wèi)星信號沒有錯誤，則其GPS衛(wèi)星信號所包含的PRN碼和復(fù)制碼一致(捕捉成功)，如錯誤則不一致(捕捉失敗)。因此，能夠通過判定計算出的累計相 關(guān)值的峰值，判定GPS衛(wèi)星信號的捕捉是否成功，并通過連續(xù)不斷地變更復(fù)制碼進行與相 同接收信號的相關(guān)運算，可以捕捉GPS衛(wèi)星信號。此外，相關(guān)運算部331 —邊變更復(fù)制碼的發(fā)生信號的頻率及復(fù)制碼的相位，一邊進行上述的相關(guān)運算處理。當(dāng)復(fù)制碼的發(fā)生信號的頻率和接收信號的頻率一致且復(fù)制碼的 相位和接收信號所包含的PRN碼的相位一致時，累計相關(guān)值成為最大。更具體地說，設(shè)定對應(yīng)于捕捉對象的GPS衛(wèi)星信號的規(guī)定的頻率及相位的范圍， 作為搜索(search)范圍。而且，在該搜索范圍內(nèi)，進行用于檢測PRN碼的開始位置(碼相 位)的相位方向的相關(guān)運算和用于檢測頻率的頻率方向的相關(guān)運算。搜索范圍被規(guī)定為頻 率在以GPS衛(wèi)星信號的載波頻率、即1.57542 “GHz”為中心的規(guī)定的頻率掃描范圍，相位在 PRN碼的碼片長、即1023個碼片的碼相位范圍內(nèi)。TCXO 40是以規(guī)定的振蕩頻率生成振蕩信號的溫度補償型晶體振蕩器，并將生成的振蕩信號輸出給RF接收電路部21及基帶處理電路部30。主機CPU 50是按照ROM 100所存儲的系統(tǒng)程序等的各種程序，統(tǒng)括地控制便攜式電話機2的各部的處理器。主機CPU 50使通過進行定位處理求出的輸出位置顯示在顯示 部70上。操作部60是由諸如觸摸面板或按鈕開關(guān)等構(gòu)成的輸入裝置，用于將被按下的鍵或按鈕的信號輸出給主機CPU 50。根據(jù)操作該操作部60，輸入通話請求、發(fā)送接收電子郵 件請求等的各種指令。顯示部70由LCD (Liquid Crystal Display 液晶顯示器)等構(gòu)成，是基于從主機CPU 50輸入的顯示信號進行各種顯示的顯示裝置。顯示部70顯示有導(dǎo)航畫面、時刻信息寸。便攜式電話機用天線80是在與便攜式電話機2的通信服務(wù)運營商所設(shè)置的無線 基站之間進行發(fā)送接收便攜式電話機用無線信號的天線。
便攜式電話機用無線通信電路部90是由RF轉(zhuǎn)換電路、基帶處理電路等構(gòu)成的便攜式電話機的通信電路部，通過進行便攜式電話機用無線信號的調(diào)制、解調(diào)等，實現(xiàn)通話、 發(fā)送接收電子郵件等。ROM 100存儲主機CPU 50用于控制便攜式電話機2的系統(tǒng)程序、及用于實現(xiàn)導(dǎo)航功能的各種程序、數(shù)據(jù)等。閃存ROM 110是可讀寫的非易失性的存儲裝置，并與R0M100同樣，存儲主機CPU 50用于控制便攜式電話機2的各種程序、數(shù)據(jù)等。閃存ROM 110所存儲的數(shù)據(jù)即使切斷便 攜式電話機2的電源也不丟失。RAM 120形成暫時地存儲通過主機CPU 50執(zhí)行的系統(tǒng)程序、各種處理程序、各種 處理的處理中數(shù)據(jù)及處理結(jié)果等的工作區(qū)。4.數(shù)據(jù)構(gòu)成圖6是表示一例ROM 100所存儲的數(shù)據(jù)的圖。ROM 100存儲有通過主機CPU 50讀 出并作為主處理(參照圖13)執(zhí)行的主程序101、及初始位置可靠度設(shè)定數(shù)據(jù)103。此外，主程序101作為子程序包含有作為定位處理(參照圖14及圖15)執(zhí)行的定 位程序1011、作為擴張網(wǎng)格搜索處理(參照圖16)執(zhí)行的擴張網(wǎng)格搜索程序1012、作為第 一 Ara值計算處理(參照圖17)執(zhí)行的第一 Ara值計算程序1013、作為第二 Ara值計算處 理(參照圖18)執(zhí)行的第二 Ara值計算程序1014、作為多普勒檢驗處理(參照圖19)執(zhí)行 的多普勒檢驗程序1015、作為第一定位運算處理執(zhí)行的第一定位運算程序1016、及作為第 二定位運算處理執(zhí)行的第二定位運算程序1017。對這些的處理將在后面采用流程圖詳細(xì)地 進行描述。圖9是表示一例初始位置可靠度設(shè)定數(shù)據(jù)103的數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖。初始位置可靠度 設(shè)定數(shù)據(jù)103對應(yīng)存儲有多普勒殘差幅度1031和初始位置可靠度1033。例如，多普勒殘差 幅度1031在“20 60Hz”時的初始位置可靠度1033是“ 100km”。多普勒殘差幅度1031是分別對各個捕捉對象衛(wèi)星用暫定的初始位置(以下，稱為 “暫定初始位置”)計算出的理論上的多普勒頻率和由測量取得運算部33運算出的多普勒 頻率之差(以下，稱為“多普勒殘差”)的幅度。更具體地說，從對各個捕捉對象衛(wèi)星計算出 的多普勒殘差中的最大值減去最小值的值是多普勒殘差幅度1031。初始位置可靠度1033是表示初始位置111的可靠度程度的指標(biāo)值，表示為初始位 置111所包含的誤差的大小。例如，在初始位置可靠度1033為“100km”時，則意味著在初 始位置111中包含有“100km”的誤差。圖7是表示一例閃存ROM 110所存儲的數(shù)據(jù)的圖。在閃存ROM 110中存儲有初始 位置111、初始位置可靠度112、及衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)113。初始位置111是在定位運算中所使用的便攜式電話機2的初始位置。在初次定位 時、或從上次定位時開始經(jīng)過大于等于規(guī)定時間時，主機CPU 50與基站3進行通信取得便 攜式電話機2的預(yù)測位置，并作為初始位置111更新存儲到閃存ROM 110中。初始位置可靠度112是表示初始位置111的可靠度程度的指標(biāo)值，與圖9的初始 位置可靠度1033對應(yīng)。主機CPU 50從基站3取得預(yù)測位置的可靠度，并作為初始位置可 靠度112更新存儲到閃存ROM 110中。衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)113是存儲有諸如概略星歷、精密星歷等的各個GPS衛(wèi)星SV的衛(wèi)星軌道的數(shù)據(jù)。衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)113諸如可以通過對由基帶處理電路部30捕捉到的GPS衛(wèi)星 信號進行解碼來取得。圖8是表示一例RAM 120所存儲的數(shù)據(jù)的圖。在RAM 120中存儲有測量數(shù)據(jù)121、 框架配置數(shù)據(jù)122、網(wǎng)格數(shù)據(jù)123、候補初始位置數(shù)據(jù)124、暫定初始位置125、候補輸出位置 126、及輸出位置127。圖10是表示一例測量數(shù)據(jù)121的數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖。在測量數(shù)據(jù)121中分別對各個 捕捉對象衛(wèi)星1211存儲有由碼相位及多普勒頻率組成的測量實測值1213。主機CPU 50從 測量取得運算部33中取得測量實測值1213，并與捕捉對象衛(wèi)星1211對應(yīng)存儲在測量數(shù)據(jù) 121 中?？蚣芘渲脭?shù)據(jù)122是關(guān)于諸如圖3的框架Fl F9那樣的各個框架的配置的數(shù)據(jù)，例如，在其中包含有框架的坐標(biāo)值。圖11是表示一例網(wǎng)格數(shù)據(jù)123的數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖。網(wǎng)格數(shù)據(jù)123是關(guān)于所有框架 的所有網(wǎng)格的數(shù)據(jù)，對應(yīng)存儲有框架的編號1231、該框架所包含的網(wǎng)格的編號1233、該網(wǎng) 格所包含的網(wǎng)格的位置坐標(biāo)1235、及對該網(wǎng)格計算出的第一 AI3R值1237。圖12是表示一例候補初始位置數(shù)據(jù)124的數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖。候補初始位置數(shù)據(jù)124 是關(guān)于作為候補初始位置而選出的網(wǎng)格的數(shù)據(jù)，對應(yīng)存儲有框架的編號1241、網(wǎng)格的編號 1243、該網(wǎng)格的位置坐標(biāo)1245、及第二 APR值1247。暫定初始位置125是與從候補初始位置中作為暫定的初始位置而確定的網(wǎng)格對 應(yīng)的位置。候補輸出位置126是通過第二定位運算處理作為輸出位置的候補計算出的位 置。此外，輸出位置127是被確定為最終輸出到顯示部70中的位置。5.處理的流程圖13是通過由CPU 50讀出并執(zhí)行ROM 100所存儲的主程序101，從而在便攜式電 話機2中執(zhí)行的主處理的流程的流程圖。主處理是主機CPU 50在檢測出用戶通過操作部60進行電源接通操作的情況下開 始執(zhí)行的處理。此外，雖然未特別說明，但在執(zhí)行以下主處理的過程中，處于隨時進行以下 處理的狀態(tài)，即基于GPS天線10的RF信號的接收、基于RF接收電路部21的RF信號的向 IF信號的降頻轉(zhuǎn)換，進行基于基帶處理部30的從IF信號捕捉、抽取GPS衛(wèi)星信號、以及基 于測量取得運算部33的測量實測值的運算。首先，主機CPU 50判定通過操作部60進行的指示操作(步驟Al)，并在判定指示 操作為通話指示操作時(步驟Al 通話指示操作)，進行通話處理(步驟A3)。具體地說， 使便攜式電話機用無線通信電路部90進行與基站3之間的基站通信，實現(xiàn)便攜式電話機2 與其他電話機之間的通話。此外，當(dāng)在步驟Al中判定指示操作為發(fā)送接收電子郵件指示操作時(步驟Al 電 子郵件發(fā)送接收指示操作)，主機CPU 50進行發(fā)送接收電子郵件處理(步驟A5)。具體地 說，使便攜式電話機用無線通信電路部90進行基站通信，實現(xiàn)便攜式電話機2與其他電話 機之間發(fā)送接收電子郵件。此外，當(dāng)在步驟Al中判定指示操作為定位指示操作時(步驟Al 定位指示操作)， 主機CPU 50通過讀出并執(zhí)行ROM 100所存儲的定位程序1011，進行定位處理(步驟A7)。圖14及圖15是表示定位處理的流程的流程圖。
首先，主機CPU 50判定是否是初次定位或從上次定位開始經(jīng)過了大于等于規(guī)定 時間(步驟Bi)，當(dāng)判定未滿足該條件時(步驟Bl 否)，向步驟B5轉(zhuǎn)移處理。此外，當(dāng)判 定滿足該條件時(步驟Bl 是)，從通信基站取得便攜式電話機2的預(yù)測位置及其可靠度， 并作為初始位置111及初始位置可靠度112更新存儲到閃存R0M110中(步驟B3)。接著，主機CPU 50用閃存ROM 110所存儲的初始位置111及衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)113，進行捕捉對象衛(wèi)星判定處理(步驟B5)。更詳細(xì)地說，在用未圖示的時鐘部計時的當(dāng)前時刻， 根據(jù)衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)113，判定位于初始位置111的天空的GPS衛(wèi)星SV，作為捕捉對象衛(wèi)星。之后，主機CPU 50判定捕捉對象衛(wèi)星數(shù)量是否大于等于4個(步驟B7)，當(dāng)判定為 不足4個時(步驟B7 否)，返回到步驟B5。此外，在判定為大于等于4個時(步驟B7 是)，主機CPU 50抽取捕捉對象衛(wèi)星的 組合(以下，稱為“衛(wèi)星組合”)(步驟B9)。例如，當(dāng)捕捉對象衛(wèi)星的數(shù)量為6個時，則抽取 由4個衛(wèi)星構(gòu)成的組合(6C4 = 15個)、由5個衛(wèi)星構(gòu)成的組合(6C5 = 6個)、及由6個衛(wèi)星 構(gòu)成的組合(6C6 = 1個)的合計22個的衛(wèi)星組合。接著，主機CPU 50對在步驟B9中抽取的各個衛(wèi)星組合，執(zhí)行循環(huán)A的處理(步驟 Bll B45)。在循環(huán)A中，主機CPU 50判定閃存ROM 110所存儲的初始位置可靠度112是 否超過150km(步驟B13)，當(dāng)判定為小于等于150km時(步驟B13 否)，轉(zhuǎn)移向步驟B41進 行處理。此外，當(dāng)判定初始位置可靠度112超過150km時(步驟B13 是)，主機CPU 50通 過讀出并執(zhí)行ROM 100所存儲的擴張網(wǎng)格搜索程序1012，進行擴張網(wǎng)格搜索處理(步驟 B15)。圖16是表示擴張網(wǎng)格搜索處理的流程的流程圖。首先，主機CPU 50判定通過測量取得運算部33運算出的測量實測值是否與上次 定位時相同(步驟Cl)，當(dāng)判定為不相同時(步驟Cl 否)，基于閃存ROM 110所存儲的初 始位置可靠度112確定框架數(shù)，將框架假想地配置在地球上(步驟C3)。更具體地說，將閃存ROM 110所存儲的初始位置111作為中心網(wǎng)格，配置與初始位 置可靠度112對應(yīng)數(shù)量的框架。例如，當(dāng)初始位置可靠度112為“600km 1000km”的范圍 時，則如圖3所示的那樣將以初始位置111為中心的框架Fl配置在中心，并在其周圍配置 F2 F9的8個框架。此外，在“300km 600km”的范圍的情況下，則配置縱向2個X橫向 2個的4個框架，在“1000km 1300km”的情況下，則配置縱向4個X橫向4個的16個框 架。以后，范圍每增加300km就要增加配置的框架數(shù)量。接著，主機CPU 50對在步驟C3中配置的各個框架，執(zhí)行循環(huán)C的處理(步驟C5 cil)0在循環(huán)C中，主機CPU 50計算出該框架的所有網(wǎng)格的位置坐標(biāo)1235，并與該框架的 編號1231及該網(wǎng)格的編號1233對應(yīng)存儲在RAM 120的網(wǎng)格數(shù)據(jù)123中(步驟C7)。之后，主機CPU 50通過讀出并執(zhí)行ROM 100所存儲的第一 APR值計算程序1013， 進行第一 APR值計算處理(步驟C9)。圖17是表示第一 APR值計算處理的流程的流程圖。首先，主機CPU 50對該框架的各個網(wǎng)格，執(zhí)行循環(huán)D的處理(步驟Dl D27)。在 循環(huán)D中，主機CPU 50復(fù)原(reset) RAM 120的網(wǎng)格數(shù)據(jù)123所存儲的該網(wǎng)格的第一 APR 值1237(步驟D3)。
之后，主機CPU 50對各個捕捉對象衛(wèi)星，執(zhí)行循環(huán)E的處理(步驟D5 D23)。在循環(huán)E中，主機CPU 50將該捕捉對象衛(wèi)星的編號代入“i”中(步驟D7)。而且，基于閃存 ROM 110所存儲的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)113，計算出該捕捉對象衛(wèi)星的位置坐標(biāo)(步驟D9)。接著，主機CPU 50基于網(wǎng)格數(shù)據(jù)123所存儲的該網(wǎng)格的位置坐標(biāo)1235和在步驟 D9中計算出的該捕捉對象衛(wèi)星的位置坐標(biāo)，計算出該網(wǎng)格和該捕捉對象衛(wèi)星間的幾何學(xué)距 離 “GR”(步驟 Dll)。接著，主機CPU 50計算出已算出的幾何學(xué)距離“GR”的小于等于300km的部分(尾 數(shù)部分)，作為第一尾數(shù)部分(步驟D13)。此外，主機CPU 50計算出相當(dāng)于通過測量取得 運算部33運算出的該捕捉對象衛(wèi)星的碼相位的長度，作為第二尾數(shù)部分(步驟D15)。接著，主機CPU 50計算出在步驟D13中計算出的第一尾數(shù)部分和在步驟D15中計 算出的第二尾數(shù)部分之差，作為Diff “i”(步驟D17)。而且，主機CPU 50從針對該捕捉對 象衛(wèi)星計算出的Diff “i”中減去針對第一個捕捉對象衛(wèi)星計算出的Diff “l(fā)”Jt*Diff_ Temp “i”(步驟 D19)。接著，主機CPU 50將在步驟D19中計算出的Diff_Temp “i”的平方與當(dāng)前的第一 APR相加，更新第一 APR值1237 (步驟D21)。而且，主機CPU 50向下一個捕捉對象衛(wèi)星轉(zhuǎn) 移處理。在對所有的捕捉對象衛(wèi)星進行步驟D7 D21的處理之后，主機CPU 50結(jié)束循環(huán)E 的處理(步驟D23)。在結(jié)束循環(huán)E的處理之后，主機CPU 50將該網(wǎng)格的第一 AI3R值1237 存儲在RAM 120的網(wǎng)格數(shù)據(jù)123中(步驟D25)，并向下一個網(wǎng)格轉(zhuǎn)移處理。在對所有的網(wǎng)格進行步驟D3 D25的處理之后，主機CPU 50結(jié)束循環(huán)D的處理 (步驟D27)。而且，主機CPU 50結(jié)束第一 APR值計算處理。返回到圖16的擴張網(wǎng)格搜索處理，在進行第一 Ara值計算處理之后，主機CPU 50 向下一個框架轉(zhuǎn)移處理。在對所有的框架進行步驟C7及C9的處理之后，主機CPU 50結(jié)束 循環(huán)C的處理(步驟Cll)。在結(jié)束循環(huán)C的處理之后，主機CPU 50按RAM 120的網(wǎng)格數(shù)據(jù)123所存儲的第一 AI5R值1237從小到大的順序抽取“10個”的網(wǎng)格作為候補初始位置，并更新存儲到RAM 120 的候補初始位置數(shù)據(jù)124中(步驟C13)。而且，主機CPU 50結(jié)束擴張網(wǎng)格搜索處理。另一方面，在步驟Cl中，在測量實測值與上次定位時相同的情況下(步驟Cl 是)，主機CPU 50結(jié)束擴張網(wǎng)格搜索處理。這是因為，如果測量實測值與上次定位時相同， 則候補初始位置也與上次定位時相同，所以無需進行步驟C3 C13的處理。返回到圖14的定位處理，在進行擴張網(wǎng)格搜索處理之后，主機CPU 50計算出各個 候補初始位置和各個捕捉對象衛(wèi)星間的幾何學(xué)距離(步驟B17)。而且，主機CPU 50對各個 候補初始位置，執(zhí)行循環(huán)B的處理(步驟B19 B29)。在循環(huán)B中，主機CPU 50通過讀出并執(zhí)行ROM 100所存儲的第一定位運算程序 1016，進行第一定位運算處理(步驟B21)。具體地說，用在步驟B17中計算出的幾何學(xué)距離 和根據(jù)碼相位計算出的偽距，進行基于最小二乘法的位置收斂運算。這時，將收斂運算的反 復(fù)次數(shù)設(shè)為“2次”。之后，主機CPU 50判定解是否收斂(步驟B23)，當(dāng)判定未收斂時(步驟B23 否)， 向下一個候補初始位置轉(zhuǎn)移處理。此外，當(dāng)判定為解已收斂時(步驟B23 是)，通過讀出并執(zhí)行ROM 100所存儲的第二 Ara值計算程序1014，進行第二 Ara值計算處理(步驟B25)。圖18是表示第二 APR值計算處理的流程的流程圖。首先，主機CPU 50復(fù)原RAM 120的候補初始位置數(shù)據(jù)124所存儲的該候補初始位置的第二 APR值1247 (步驟El)。之后，主機CPU 50對各個捕捉對象衛(wèi)星執(zhí)行循環(huán)F的處 理(步驟E3 El5)。在循環(huán)F中，主機CPU 50將該捕捉對象衛(wèi)星的編號代入“i”中(步驟E5)。而且，計算出利用該候補初始位置通過第一定位運算處理計算出的定位位置和該捕捉對象衛(wèi)星 間的幾何學(xué)距離(步驟E7)。此外，主機CPU 50利用由測量取得運算部33運算出的該捕捉 對象衛(wèi)星的碼相位，計算出便攜式電話機2和該捕捉對象衛(wèi)星間的偽距(步驟E9)。接著，主機CPU 50計算出在步驟E7中計算出的幾何學(xué)距離和在步驟E9中計算出的偽距之差，作為Diff “i”(步驟E11)。而且，主機CPU 50將計算出的Diff “i”的平方 與當(dāng)前的第二 Ara值相加，更新第二 Ara值(步驟E13)。而且，主機CPU 50向下一個捕捉 對象衛(wèi)星轉(zhuǎn)移處理。在對所有的捕捉對象衛(wèi)星進行步驟E5 E13的處理之后，主機CPU 50結(jié)束循環(huán)F 的處理(步驟E15)。在結(jié)束循環(huán)F的處理之后，主機CPU 50使該候補初始位置的第二 APR 值1247除以該衛(wèi)星組合所包含的衛(wèi)星數(shù)，更新第二 AI3R值1247(步驟E17)。而且，主機CPU 50結(jié)束第二 Ara值計算處理。返回到圖15的定位處理，在進行第二 Ara值計算處理之后，主機CPU 50將該候補 初始位置的第二 APR值1247存儲到RAM120的候補初始位置數(shù)據(jù)124中(步驟B27)。而 且，主機CPU 50向下一個候補初始位置轉(zhuǎn)移處理。在對所有的候補初始位置進行步驟B21 B27的處理之后，主機CPU 50結(jié)束循環(huán) B的處理(步驟B29)。在結(jié)束循環(huán)B的處理之后，主機CPU 50選擇RAM 120的候補初始位 置數(shù)據(jù)124所存儲的第二 AI5R值1247最小的候補初始位置作為暫定初始位置125，更新存 儲到RAM 120中(步驟B31)。之后，主機CPU 50通過讀出并執(zhí)行ROM 100所存儲的多普勒檢驗程序1015，進行 多普勒檢驗處理，并判定暫定初始位置125適當(dāng)與否(步驟B33)。圖19是表示多普勒檢驗處理的流程的流程圖。首先，主機CPU 50對各個捕捉對象衛(wèi)星，執(zhí)行循環(huán)G的處理(步驟Fl F9)。在 循環(huán)G中，主機CPU 50根據(jù)RAM 120所存儲的暫定初始位置125和該捕捉對象衛(wèi)星的衛(wèi)星 位置及閃存ROMllO所存儲的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)113計算出多普勒頻率，作為第一多普勒頻率 (步驟F3)。此外，主機CPU 50將由測量取得運算部33運算出的多普勒頻率作為第二多普勒 頻率(步驟F5)。接著，主機CPU 50計算出第一多普勒頻率和第二多普勒頻率之差的絕對 值，作為多普勒殘差(步驟F7)。而且，主機CPU 50向下一個捕捉對象衛(wèi)星轉(zhuǎn)移處理。在對所有的捕捉對象衛(wèi)星進行步驟F3 F7的處理之后，主機CPU 50結(jié)束循環(huán)G 的處理(步驟F9)。在結(jié)束循環(huán)G的處理之后，主機CPU 50計算出多普勒殘差的最大值和 最小值之差，作為多普勒殘差幅度(步驟Fll)。接著，主機CPU 50判定在步驟Fll中計算出的多普勒殘差幅度是否為小于規(guī)定的 閾值(步驟F13)，當(dāng)判定為小于閾值時(步驟F13 是)，判定為多普勒檢驗OK (步驟F15)。此外，當(dāng)判定為大于等于閾值時(步驟F13:否)，判定為多普勒檢驗NG (步驟F17)。而且， 主機CPU 50結(jié)束多普勒檢驗處理。返回到圖15的定位處理，在進行多普勒檢驗處理之后，主機CPU 50判定多普勒檢 驗是否OK (步驟B35)，當(dāng)判定為多普勒檢驗NG時(步驟B35 否)，向下一個衛(wèi)星組合轉(zhuǎn)移處理。此外，當(dāng)判定為多普勒檢驗OK時(步驟B35 是)，主機CPU50將RAM 120所存儲的暫定初始位置125作為初始位置111，更新存儲到閃存ROM 110中(步驟B37)。而且，主機CPU 50參照ROM 100所存儲的初始位置可靠度設(shè)定數(shù)據(jù)103，讀出與在 步驟Fll中計算出的多普勒殘差幅度1031對應(yīng)的初始位置可靠度1033，并作為初始位置可 靠度112更新存儲到閃存ROM 110中(步驟B39)。接著，主機CPU 50通過讀出并執(zhí)行ROM 100所存儲的第二定位運算程序1017，進 行第二定位運算處理(步驟B41)。具體地說，用閃存ROM 110所存儲的初始位置111與各 個捕捉對象衛(wèi)星之間的幾何學(xué)距離和根據(jù)碼相位計算的偽距，進行基于最小二乘法的位置 收斂運算。這時，將收斂運算的反復(fù)次數(shù)設(shè)為“6次”。而且，主機CPU 50將在第二定位運算處理中獲得的定位位置作為候補輸出位置 126積累存儲在RAM 120中(步驟B43)，然后向下一個衛(wèi)星組合轉(zhuǎn)移處理。在對所有的衛(wèi) 星組合進行步驟B13 B43的處理之后，主機CPU 50結(jié)束循環(huán)A的處理(步驟B45)。在結(jié)束循環(huán)A的處理之后，主機CPU 50從RAM 120所積累存儲的候補輸出位置 126中確定輸出位置127，存儲在RAM 120中(步驟B47)。具體地說，諸如可以將捕捉對象 衛(wèi)星的信號強度的平均值最大的候補輸出位置126或捕捉對象衛(wèi)星的天空配置的指標(biāo)值、 即PDOP(Position Dilution Of Precision 位置精度衰減因子)值最小的候補輸出位置 126確定為輸出位置127。而且，主機CPU 50在使顯示部70顯示繪制有在步驟B47中確定的輸出位置127 的導(dǎo)航畫面之后(步驟B49)，結(jié)束定位處理。返回到圖13的主處理，在進行了步驟A3 A7的任一處理之后，主機CPU 50判定 用戶是否通過操作部60進行了電源切斷指示操作(步驟A9)，當(dāng)判定未進行時(步驟A9 否)，則返回步驟Al。此外，當(dāng)判定已進行了電源切斷指示操作時(步驟A9:是)，結(jié)束主處理。6.實驗結(jié)果圖20是表示分別對現(xiàn)有的方法和本發(fā)明實施方式的方法計測TTFF(初次定位時 間)及定位率時的實驗結(jié)果的一個例子的圖。在圖20中，橫軸表示GPS衛(wèi)星信號的信號強 度(dBm)，縱軸表示TTFF (秒)及定位率(％)。定位率就是相對于嘗試定位運算的試行次 數(shù)的定位的成功次數(shù)。由于定位運算是收斂計算，所以當(dāng)成功收斂時或當(dāng)計算出的位置在 距離真實位置能視為成功的誤差范圍內(nèi)時，則判定為定位成功。首先，當(dāng)觀察定位率時，在現(xiàn)有的方法中雖然在信號強度為“-141dBm”之前定位率 為“100%”，但當(dāng)信號強度變?yōu)樾∮凇?141dBm”時，定位率變?yōu)椤?%”。另一方面，在本發(fā)明 實施方式的方法中，在信號強度為“_151dBm”之前定位率為“ 100% ”。據(jù)此，可以清楚地得 知，根據(jù)本發(fā)明實施方式的方法，即使在接收信號變?yōu)槿蹼妶龅男盘柕沫h(huán)境(弱電場環(huán)境) 中，也可以進行定位。
接著，當(dāng)觀察TTFF時，本發(fā)明實施方式的方法與現(xiàn)有的方法相比，TTFF變短。此外，在信號強度為“_148dBm”之前，TTFF納入在20秒以內(nèi)，從此可以清楚地得知即使在弱 電場環(huán)境中也以比較短的時間實現(xiàn)初始定點化。7.作用效果根據(jù)本實施方式，在地球上設(shè)定假想包含便攜式電話機2的所在地的位置范圍、 且方圓至少300km以上的框架，并在該框架內(nèi)格子狀地配設(shè)多個網(wǎng)格(第三候補位置)。而 且，分別對多個網(wǎng)格，計算出與GPS衛(wèi)星之間的幾何學(xué)距離的尾數(shù)部分(第一距離)和基于 GPS衛(wèi)星信號計算出的偽距的尾數(shù)部分(第二距離)之差，作為第一 Ara值，并從多個網(wǎng)格 中按第一 APR值從小到大的順序選擇N個網(wǎng)格(第一候補位置)。之后，通過分別將已選擇的N個網(wǎng)格(第一候補位置)作為臨時初始位置進行基 于GPS衛(wèi)星信號的位置收斂運算，從N個網(wǎng)格中進一步選擇M(< N)個網(wǎng)格(第二候補位 置)。而且，分別對已選擇的M個網(wǎng)格(第二候補位置)，計算出與GPS衛(wèi)星之間的幾何學(xué) 距離(第三距離)和基于GPS衛(wèi)星信號計算出的偽距(第四距離)之差，作為第二 Ara值， 并從M個網(wǎng)格中選擇、確定第二 Ara值最小的網(wǎng)格作為定位運算用初始位置。如果根據(jù)網(wǎng)格與捕捉對象衛(wèi)星的物理位置關(guān)系計算出的距離和基于GPS衛(wèi)星信 號計算出的偽距之差較小，則該網(wǎng)格接近便攜式電話機2的所在地的可能性高。因此，通過 按距離差從小到大的順序選擇N個網(wǎng)格，可以在位置收斂運算的前階段有效地限定網(wǎng)格。 此外，通過這樣，由于不需要對所有的網(wǎng)格進行位置收斂運算，所以能夠大幅度地削減計算 量。此外，通過判定對限定為N個的網(wǎng)格進行位置收斂運算的結(jié)果，其解是否收斂，可 將N個的網(wǎng)格進一步限定至M個。在該M個網(wǎng)格中包含有最接近便攜式電話機2的真實 位置的網(wǎng)格的可能性高，且通過從其中選擇與捕捉對象衛(wèi)星之間的幾何學(xué)距離和基于GPS 衛(wèi)星信號計算出的偽距之差最小的網(wǎng)格，可獲得接近便攜式電話機2的真實位置的初始位置。此外，根據(jù)本實施方式，即使從基站3供給有可靠度超過士 150km的預(yù)測位置 時，通過設(shè)定個數(shù)對應(yīng)于可靠度的框架來限定網(wǎng)格，即使理論上位置誤差為大于等于 士 1000km，也可以快速且適當(dāng)?shù)卮_定初始位置。8.變形例8-1.電子設(shè)備在上述的實施方式中，作為具有定位裝置的電子設(shè)備，雖然以便攜式電話機為例 進行了說明，但也可以是筆記本式電腦或PDA (Personal Digital Assistant 個人數(shù)字助 理)、汽車導(dǎo)航裝置等。8-2.衛(wèi)星定位系統(tǒng)此外，在上述的實施方式中，作為衛(wèi)星定位系統(tǒng)，雖然以GPS列舉為例進行了 說明，但也可以是 WAAS(Wide Area AugmentationSystem 廣域增強系統(tǒng))、QZSS(Quasi Zenith Satellite System 準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng))、GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))、及GALILEO等的其他的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。8-3.處理的分化基帶處理電路部30的運算控制部31也可以進行主機CPU 50所進行的處理的一部分或全部。例如，在上述的實施方式中，雖然對主機CPU 50執(zhí)行網(wǎng)格的限定、定位運算(位置收斂運算)的情況進行了說明，但是當(dāng)然也可以將運算控制部31作為執(zhí)行這些處理 的構(gòu)成。8-4.暫定初始位置的適當(dāng)與否判定在上述的實施方式中，雖然對進行多普勒檢驗處理并判定暫定初始位置的適當(dāng)與否的情況進行了說明，但也可以不進行多普勒檢驗處理，而簡易地判定暫定初始位置的適 當(dāng)與否。參照圖21對此時的處理進行說明。具體地說，執(zhí)行將圖14 圖15記載的定位處 理的步驟B33及B35和步驟B39分別替換成圖21的步驟G35和步驟G39的第二定位處理 就可以。圖21是示出在第二定位處理中的相當(dāng)于圖15的定位處理的部分的流程圖。在第二定位處理中，在步驟B31中確定暫定初始位置之后，主機CPU 50判定已確定的暫定初始位置是否與上次定位時的暫定初始位置一致(步驟G35)。而且，當(dāng)判定為不 一致時(步驟G35 否)，向下一個衛(wèi)星組合轉(zhuǎn)移處理。此外，當(dāng)判定為一致時(步驟G35 是)，主機CPU 50將在步驟B31中已確定的暫定初始位置作為初始位置，更新存儲到閃存ROM 110中(步驟B37)。也就是說，當(dāng)連續(xù)獲得 有相同暫定初始位置時，判定該暫定初始位置為適當(dāng)。而且，主機CPU 50基于該衛(wèi)星組合所包含的捕捉對象衛(wèi)星數(shù)，確定初始位置可靠度，更新存儲到閃存ROM 110中(步驟G39)。具體地說，例如，當(dāng)該衛(wèi)星組合所包含的捕捉 對象衛(wèi)星數(shù)為大于等于6個時，將初始位置可靠度設(shè)為50km，當(dāng)捕捉對象衛(wèi)星數(shù)為5個時， 將初始位置可靠度設(shè)為100km。此外，當(dāng)捕捉對象衛(wèi)星數(shù)為4個時，將初始位置可靠度設(shè)為 150km。也就是說，捕捉對象衛(wèi)星數(shù)越多，初始位置可靠度設(shè)定得越高。8-5.輸出位置在上述的實施方式中，雖然對在確定初始位置后，進行利用該初始位置的第二定位運算處理并確定輸出位置的情況進行了說明，但也可以不進行第二定位運算處理，而將 初始位置確定為輸出位置。這是因為，能夠通過按照上述的原理限定網(wǎng)格，獲得接近定位裝 置的真實位置的初始位置。8-6.網(wǎng)格的限定在上述的實施方式中，雖然對關(guān)于所有的網(wǎng)格利用幾何學(xué)距離的尾數(shù)部分和偽距的尾數(shù)部分之差，計算出第一 APR值的情況進行了說明，但也可以不利用尾數(shù)部分，而利用 整體幾何學(xué)距離和整體偽距之差計算出第一 Ara值，來進行網(wǎng)格的限定。此外，也可以不用距離的差計算出Ara值，而用多普勒頻率的差計算出Ara值，來進行網(wǎng)格的限定。也就是說，分別對各個捕捉對象衛(wèi)星計算出理論性地計算出的多普勒頻 率和實際計測的多普勒頻率之差，并計算出這些的平方和來求得Ara值。而且，通過按已求 得的APR值從小到大的順序抽取網(wǎng)格，從而限定網(wǎng)格。8-7.框架及網(wǎng)格在上述的實施方式中，雖然對方圓300km的框架以50km間隔格子狀地配設(shè)網(wǎng)格的 情況進行了說明，但網(wǎng)格的配設(shè)間隔可以適當(dāng)變更設(shè)定。網(wǎng)格配設(shè)間隔越窄越能夠獲得更 接近真實位置的初始位置，但對應(yīng)其計算量增加。此外，框架的形狀未必需要為矩形，諸如也可以為圓形。同樣，對網(wǎng)格的配設(shè)形狀 也不必為格子狀，諸如也可以為同心圓狀或螺旋狀。
8-8.衛(wèi)星組合在上述的實施方式中，雖然在圖14及圖15的定位處理中對在步驟B9中抽取的所 有衛(wèi)星組合進行步驟Bll B45的處理進行了說明，但也可以只對在步驟B9抽取的衛(wèi)星組 合中的例如PDOP值小于等于規(guī)定的閾值的衛(wèi)星組合或捕捉到的GPS衛(wèi)星信號的信號強度 的平均值大于等于規(guī)定的閾值的衛(wèi)星組合，進行步驟Bll B45的處理。通過這樣，可以削
減計算量。8-9.加進終端的移動速度及移動方向的多普勒頻率的計算多普勒檢驗處理中的多普勒頻率的計算也可以如下所述。也就是說，如圖22所 示，在便攜式電話機2的構(gòu)成元件中添加檢測在正交3軸的傳感器坐標(biāo)系(以下，稱為“傳 感器坐標(biāo)系”)中的便攜式電話機2的移動速度的速度傳感器130、及檢測便攜式電話機2 的移動方向的方位傳感器140。而且，便攜式電話機2的主機CPU 50進行圖23所示的第二多普勒檢驗處理代替 圖19的多普勒檢驗處理。在第二多普勒檢驗處理中，主機CPU 50用從速度傳感器130及方 位傳感器140取得的移動速度及移動方向，計算出在ECEF (Earth Centered Earth Fixed 地球為中心的地球固定)坐標(biāo)系中的便攜式電話機2的移動速度矢量(以下，稱為“終端 移動速度矢量”)(步驟G1、G2)。在ECEF坐標(biāo)系中的移動速度矢量能夠通過對由速度傳感 器130檢測出的移動速度及由方位傳感器140檢測出的移動方向進行公知的坐標(biāo)變換運算 (矩陣運算)求得。而且，主機CPU 50在對各個捕捉對象衛(wèi)星進行的循環(huán)H的處理(步驟G3 G9) 中，用衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)113所包含的衛(wèi)星軌道信息，計算出在ECEF坐標(biāo)系中的該捕捉對象衛(wèi) 星的衛(wèi)星位置及衛(wèi)星移動速度矢量(步驟G4)。而且，用暫定初始位置125、在步驟G2中計 算出的終端移動速度矢量、在步驟G4中計算出的衛(wèi)星位置及衛(wèi)星移動速度矢量計算出多 普勒頻率，作為第一多普勒頻率(步驟G5)。當(dāng)從移動速度的次元來考慮時，多普勒頻率作為終端和GPS衛(wèi)星的相對移動速度 矢量的朝向視線方向(從終端位置向衛(wèi)星位置的方向)的射影來表示。因此，用終端移動 速度矢量和衛(wèi)星移動速度矢量計算出相對移動速度矢量，并通過用暫定初始位置和衛(wèi)星位 置計算出視線方向，從而計算出多普勒頻率。通過這樣，可以計算出不但考慮到GPS星的 移動，也考慮到終端的移動的更準(zhǔn)確的多普勒頻率，能夠提高判定暫定初始位置的適當(dāng)與 否的準(zhǔn)確性。附圖標(biāo)記說明1定位系統(tǒng)2便攜式電話機3基站10GPS天線20GPS接收部21RF接收電路部30基帶處理電路部31運算控制部33測量取得運算部35R0M37RAM40TCX050主機CPU60操作部70顯示部80便攜式電話機用天線90便攜式電話機用無線通信電路部
100R0M110 閃存 ROM120RAM130速度傳感器140方位傳感器
權(quán)利要求
一種初始位置確定方法，用于確定基于來自定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星信號進行定位運算時的初始位置，所述初始位置確定方法包括分別將多個第一候補位置作為臨時初始位置，進行基于所述衛(wèi)星信號的位置收斂運算；基于所述位置收斂運算的運算結(jié)果，從所述多個第一候補位置中選擇第二候補位置；以及從所述第二候補位置中，利用所述衛(wèi)星信號選擇所述初始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的初始位置確定方法，其包括對設(shè)定在方圓至少300km以上的規(guī)定范圍中的各第三候補位置，基于利用該第三候補位置及所述定位用衛(wèi)星的位置計算出的第一距離和基于所述衛(wèi)星信號計算出的第二距離 之差，從所述第三候補位置中選擇規(guī)定數(shù)的所述第一候補位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的初始位置確定方法，其中， 所述第三候補位置格子狀地配設(shè)在所述規(guī)定范圍中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的初始位置確定方法，其中，選擇所述初始位置就是基于利用所述第二候補位置及所述定位用衛(wèi)星的位置計算出 的第三距離和基于所述衛(wèi)星信號計算出的第四距離之差，從所述第二候補位置中選擇所述 初始位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的初始位置確定方法，包括基于利用所述初始位置和所述定位用衛(wèi)星的位置及軌道計算出的第一多普勒頻率和 基于所述衛(wèi)星信號計算出的第二多普勒頻率之差，判定所述初始位置的適當(dāng)與否。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的初始位置確定方法，其中，判定所述初始位置的適當(dāng)與否包 括利用所述初始位置及定位裝置的移動速度矢量和根據(jù)所述定位用衛(wèi)星的軌道求得的所 述定位用衛(wèi)星的位置及移動速度矢量，計算出所述第一多普勒頻率。
7.—種定位方法，其中，利用根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的初始位置確定方法 確定的初始位置，基于所述衛(wèi)星信號進行定位運算。
8.—種定位裝置，用于基于來自定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星信號進行定位運算，所述定位裝置 包括位置收斂運算部，分別將多個第一候補位置作為臨時初始位置，進行基于所述衛(wèi)星信 號的位置收斂運算；第二候補位置選擇部，基于所述位置收斂運算的運算結(jié)果，從所述多個第一候補位置 中選擇第二候補位置；初始位置選擇部，從所述第二候補位置中，選擇利用所述衛(wèi)星信號進行所述定位運算 時的初始位置；以及定位部，利用所述已選擇的初始位置，基于所述衛(wèi)星信號進行定位運算。
全文摘要
一種用于確定進行定位運算時的初始位置的初始位置確定方法、定位方法及定位裝置。在地球上，設(shè)定假想包含便攜式電話機(2)所在地的位置范圍、即框架，并在該框架內(nèi)格子狀地配設(shè)被稱為網(wǎng)格的候補位置。而且，分別對多個網(wǎng)格，計算出與GPS衛(wèi)星之間的幾何學(xué)的距離的尾數(shù)部分和已觀測到的偽距的尾數(shù)部分之差，作為第一APR值，并按第一APR值從小到大的順序?qū)⒕W(wǎng)格限定為N個。之后，通過將限定的N個網(wǎng)格作為臨時初始位置進行基于GPS衛(wèi)星信號的位置收斂運算，進一步將網(wǎng)格限定至M(＜N)個。而且，分別對限定的M個網(wǎng)格，計算出與GPS衛(wèi)星之間的幾何學(xué)的距離和已觀測到的偽距之差，作為第二APR值，并選定第二APR值最小的網(wǎng)格作為定位運算所利用的初始位置。
文檔編號G01S19/06GK101799529SQ20091016619
公開日2010年8月11日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者前澤秀和, 村木清孝 申請人:精工愛普生株式會社