專利名稱：測位系統(tǒng)、測位用ic芯片、測位方法和測位程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及估計接收機的位置的測位系統(tǒng)、測位用ic芯片、測位方
法和測位程序。
背景技術(shù)：
以往，公知有利用GPS (Global Positioning System:全球定位系統(tǒng)) 以及Galileo等來對接收機進行測位的技術(shù)。在這些系統(tǒng)中，根據(jù)從作為 測位用的信號發(fā)送源的衛(wèi)星(包含偽衛(wèi)星)到接收機的距離來進行測位。 并且，也存在并用來自衛(wèi)星的信號和移動體通信網(wǎng)的信號來進行測位的 被稱為混合模式(Hybrid)的測位方式。
在上述的測位方法中，根據(jù)從衛(wèi)星發(fā)送并由接收機接收的測位用的
信號的發(fā)送時刻和接收時刻，計算從衛(wèi)星到接收機的距離，使用所計算
出的距離執(zhí)行測位計算。如果能夠準(zhǔn)確地計算出從多個衛(wèi)星到接收機的
距離和各衛(wèi)星的位置，則通過計算以這些衛(wèi)星的位置為中心、以所計算
出的距離為半徑的球的交點，就能夠計算出接收機的位置。但是，在上
述距離的計算中，存在能夠產(chǎn)生誤差的各種因素，所以，難以計算出準(zhǔn)
確的距離。因此，能夠根據(jù)所計算出的多個衛(wèi)星和接收機之間的距離，
利用最小二乘法等方法來計算接收機的位置。這樣的方法例如記載于下 述非特許文獻1中。井坂丈泰，"GPS技術(shù)入門"，東京電機大學(xué)出版局， 2003年2月28日，36—41頁。
為了計算出衛(wèi)星的位置，需要準(zhǔn)確地得知衛(wèi)星的軌道信息和發(fā)送時 刻。通常，能夠通過接收從衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航消息來得知衛(wèi)星的軌道信息 和發(fā)送時刻。而另一方面，存在不能夠正確地對發(fā)送時刻進行檢測的情 況。例如在處于室內(nèi)等GPS信號的強度下降等的情況下，在所檢測到的
發(fā)送時刻信息中會產(chǎn)生錯誤。在這種情況下，由于所檢測到的發(fā)送時刻 信息的錯誤，不能準(zhǔn)確地計算衛(wèi)星的位置，因此不能夠準(zhǔn)確地計算出以 衛(wèi)星的位置為中心的球。其結(jié)果，很難計算出接收機的準(zhǔn)確位置。
這樣，在使用衛(wèi)星的測位方法中，信號的發(fā)送時刻的估計會對測位 精度產(chǎn)生較大的影響。另外，發(fā)送時刻的估計精度根據(jù)如何選擇在測位 中所使用的衛(wèi)星而產(chǎn)生很大的區(qū)別。尤其在能夠進行接收的衛(wèi)星的數(shù)量 較少的情況下，或者在混合模式測位法等中，存在利用所使用的衛(wèi)星很 難對發(fā)送時刻進行估計的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決以上的問題而完成的，其目的在于，提供能夠以 較高的精度估計來自信號發(fā)生源的信號的發(fā)送時刻、并能夠根據(jù)該估計
以較高的精度來測定接收機的位置的測位系統(tǒng)、測位用IC芯片、測位方
法和測位程序。
為了達成上述目的，本發(fā)明的測位系統(tǒng)估計接收機的位置，其特征
在于，該測位系統(tǒng)具有速度矢量計算單元，其根據(jù)從多個信號發(fā)送源 發(fā)送并被接收機接收的多個信號，來計算各信號發(fā)送源的速度矢量；信 號發(fā)送源選擇單元，其從速度矢量計算單元所計算出的多個速度矢量生 成速度矢量的集合，并根據(jù)所生成的速度矢量的集合從多個信號發(fā)送源 中選擇多個信號發(fā)送源；位置計算單元，其根據(jù)從信號發(fā)送源選擇單元 所選擇的信號發(fā)送源發(fā)送并被接收機接收的信號，在將多個時刻作為該 信號的發(fā)送時刻時，按照每個該時刻計算所述接收機的位置；發(fā)送時刻 設(shè)定單元，其評價由位置計算單元所計算出的接收機的多個位置的精度， 并從與該多個位置對應(yīng)的多個時刻中設(shè)定一個時刻作為發(fā)送時刻；以及 估計位置設(shè)定單元，其將與發(fā)送時刻設(shè)定單元所設(shè)定的一個發(fā)送時刻對 應(yīng)的接收機的位置設(shè)定為該接收機的估計位置。
另外，本發(fā)明的測位用IC芯片估計接收機的位置，其特征在于，該 測位用IC芯片具有速度矢量計算單元，其根據(jù)從多個信號發(fā)送源發(fā)送 并被接收機接收的多個信號，來計算各信號發(fā)送源的速度矢量；信號發(fā)送源選擇單元，其從速度矢量計算單元所計算出的多個速度矢量生成速 度矢量的集合，并根據(jù)所生成的速度矢量的集合從多個信號發(fā)送源中選
擇多個信號發(fā)送源；位置計算單元，其根據(jù)從信號發(fā)送源選擇單元所選 擇的信號發(fā)送源發(fā)送并被接收機接收的信號，在將多個時刻作為該信號 的發(fā)送時刻時，按照每個該時刻計算所述接收機的位置；發(fā)送時刻設(shè)定 單元，其評價由位置計算單元所計算出的接收機的多個位置的精度，并 從與該多個位置對應(yīng)的多個時刻中設(shè)定一個時刻作為發(fā)送時刻；以及估 計位置設(shè)定單元，其將與所述發(fā)送時刻設(shè)定單元所設(shè)定的一個發(fā)送時刻 對應(yīng)的接收機的位置設(shè)定為該接收機的估計位置。
另外，本發(fā)明的測位方法是測位系統(tǒng)估計接收機的位置的方法，其 特征在于，該測位方法具有以下步驟速度矢量計算步驟，在該步驟中， 測位系統(tǒng)根據(jù)從多個信號發(fā)送源發(fā)送并被接收機接收的多個信號，來計 算各信號發(fā)送源的速度矢量；信號發(fā)送源選擇步驟，在該步驟中，測位 系統(tǒng)從在速度矢量計算步驟中所計算出的多個速度矢量生成速度矢量的 集合，并根據(jù)所生成的速度矢量的集合從所述多個信號發(fā)送源中選擇多 個信號發(fā)送源；位置計算步驟，在該步驟中，測位系統(tǒng)根據(jù)從在信號發(fā) 送源選擇步驟中所選擇的信號發(fā)送源發(fā)送并被接收機接收的信號，在將 多個時刻作為該信號的發(fā)送時刻時，按照每個該時刻計算所述接收機的 位置；發(fā)送時刻設(shè)定步驟，在該步驟中，測位系統(tǒng)評價在位置計算步驟 中所計算出的接收機的多個位置的精度，并從與該多個位置對應(yīng)的多個 時刻中設(shè)定一個時刻作為發(fā)送時刻；以及估計位置設(shè)定步驟，在該步驟 中，將與在發(fā)送時刻設(shè)定步驟中所設(shè)定的一個發(fā)送時刻對應(yīng)的接收機的 位置設(shè)定為該接收機的估計位置。
另外，本發(fā)明的測位程序使計算機估計接收機的位置，其特征在于， 該測位程序使計算機執(zhí)行以下功能速度矢量計算功能，其根據(jù)從多個 信號發(fā)送源發(fā)送并被接收機接收的多個信號，來計算各信號發(fā)送源的速 度矢量；信號發(fā)送源選擇功能，其從速度矢量計算功能所計算出的多個 速度矢量中生成速度矢量的集合，并根據(jù)所生成的速度矢量的集合從多 個信號發(fā)送源中選擇多個信號發(fā)送源；位置計算功能，其根據(jù)從信號發(fā) 送源選擇功能所選擇的信號發(fā)送源發(fā)送并被接收機接收的信號，在將多 個時刻作為該信號的發(fā)送時刻時，按照每個該時刻計算所述接收機的位 置；發(fā)送時刻設(shè)定功能，其評價由位置計算功能所計算出的接收機的多 個位置的精度，并從與該多個位置對應(yīng)的多個時刻中設(shè)定一個時刻作為 發(fā)送時刻；以及估計位置設(shè)定功能，其將與發(fā)送時刻設(shè)定功能所設(shè)定的 一個發(fā)送時刻對應(yīng)的接收機的位置設(shè)定為該接收機的估計位置。
根據(jù)這樣的測位系統(tǒng)、測位用IC芯片、測位方法和測位程序，首先， 根據(jù)從多個信號發(fā)送源發(fā)送并被接收機接收的多個信號計算各信號發(fā)送 源的速度矢量。接著，根據(jù)基于所計算出的速度矢量而生成的速度矢量 的集合，從上述多個信號發(fā)送源中選擇多個信號發(fā)送源。接著，根據(jù)來 自所選擇的信號發(fā)送源的信號，按照多個時刻中的每一個來計算接收機 的位置。接著，對所計算出的多個位置進行評價，從與該多個位置對應(yīng) 的多個時刻中設(shè)定一個時刻作為信號的發(fā)送時刻。然后，將與所設(shè)定的 一個發(fā)送時刻對應(yīng)的接收機的位置設(shè)定為估計位置。
作為專致的研究結(jié)果，本發(fā)明人得到了這樣的認(rèn)識可以根據(jù)多個 信號發(fā)送源的相對位置的時間變化來控制從這些信號發(fā)送源發(fā)送的多個 信號的發(fā)送時刻的估計。能夠從表示信號發(fā)送源的運行方向和速度大小 (速度)的速度矢量導(dǎo)出信號發(fā)送源的相對位置的時間變化。因此，通 過根據(jù)速度矢量的集合選擇信號發(fā)送源，并根據(jù)來自所選擇的信號源的 信號從多個時刻中選擇一個時刻作為信號的發(fā)送時刻，從而能夠以較高 的精度對來自信號發(fā)生源的信號的發(fā)送時刻進行估計。并且，通過將與 被設(shè)定為發(fā)送時刻的一個時刻對應(yīng)的接收機的位置，設(shè)定為該接收機的 估計位置，能夠以較高的精度測定接收機的位置。
在本發(fā)明的測位系統(tǒng)中，優(yōu)選的是信號發(fā)送源選擇單元計算速度 矢量的集合的矢量和，并根據(jù)所計算出的矢量和來從多個信號發(fā)送源中 選擇多個信號發(fā)送源。
在這種情況下，計算速度矢量的集合的矢量和，并根據(jù)該矢量和來 選擇多個信號發(fā)送源。這樣，通過使用計算起來比較簡便的矢量和，能 夠更簡便地進行發(fā)送時刻的估計。
在本發(fā)明的測位系統(tǒng)中，優(yōu)選的是信號發(fā)送源選擇單元生成由速 度矢量計算單元所計算出的多個速度矢量構(gòu)成的集合，并且在所生成的 速度矢量的集合的矢量和的大小小于等于預(yù)定的閾值的情況下，信號發(fā) 送源選擇單元選擇與該多個速度矢量對應(yīng)的多個信號發(fā)送源。
在這種情況下，生成與作為信號的發(fā)送方的多個信號發(fā)送源對應(yīng)的 多個速度矢量的集合，并計算所生成的集合的矢量和。并且，在所計算 出的矢量和的大小小于等于預(yù)定的閾值的情況下，選擇所有的作為信號 的發(fā)送方的多個信號發(fā)送源。通常，可以認(rèn)為，矢量和的大小越小多個 信號發(fā)送源的相對位置的變動就越大，從而能夠以較高的精度估計發(fā)送 時刻。因此，通過使用閾值來評價矢量和的大小，能夠?qū)l(fā)送時刻的估 計精度保持在一定水平以上。
在本發(fā)明的測位系統(tǒng)中，優(yōu)選的是信號發(fā)送源選擇單元生成多個 集合，并針對所生成的多個集合分別計算各自的矢量和，選擇與構(gòu)成所 計算出的多個矢量和中最小矢量和的速度矢量對應(yīng)的信號發(fā)送源，其中， 所述集合是由個數(shù)少于速度矢量計算單元所計算出的速度矢量的個數(shù)的 速度矢量構(gòu)成。
在這種情況下，生成多個由個數(shù)少于作為信號的發(fā)送方的信號發(fā)送 源的個數(shù)的速度矢量構(gòu)成的集合，并針對所生成的多個集合分別計算各 自的矢量和。并且，選擇與構(gòu)成所計算出的多個矢量和中最小的矢量和 的速度矢量對應(yīng)的信號發(fā)送源。通常，可以認(rèn)為，矢量和的大小越小多 個信號發(fā)送源的相對位置的變動就越大，從而能夠以較高的精度估計發(fā) 送時刻。因此，通過選擇與矢量和的大小為最小的集合對應(yīng)的信號發(fā)送 源，能夠獲得發(fā)送時刻的估計精度最高的信號發(fā)送源的集合。
在本發(fā)明的測位系統(tǒng)中，優(yōu)選的是信號發(fā)送源選擇單元計算表示 構(gòu)成集合的速度矢量的偏差的值，并根據(jù)所計算出的值從多個信號發(fā)送 源中選擇多個信號發(fā)送源。
在這種情況下，計算表示構(gòu)成速度矢量的集合的速度矢量的偏差的 值，并根據(jù)該值選擇多個信號發(fā)送源。這樣，通過使用表示偏差的值， 能夠準(zhǔn)確地導(dǎo)出信號發(fā)送源的相對位置的變化，其結(jié)果，能夠以更高的 精度進行發(fā)送時刻的估計。
在本發(fā)明的測位系統(tǒng)中，優(yōu)選的是信號發(fā)送源選擇單元生成由速 度矢量計算單元所計算出的多個速度矢量構(gòu)成的集合，并且在表示構(gòu)成 所生成的集合的速度矢量的偏差的值大于等于預(yù)定的閾值的情況下，信 號發(fā)送源選擇單元選擇與該多個速度矢量對應(yīng)的多個信號發(fā)送源。
在這種情況下，生成與作為信號的發(fā)送方的多個信號發(fā)送源對應(yīng)的 多個速度矢量的集合，并計算表示構(gòu)成所生成的集合的速度矢量的偏差 的值。并且，在所計算出的值大于等于預(yù)定的閾值的情況下，選擇所有 的作為信號的發(fā)送方的多個信號發(fā)送源?？梢哉J(rèn)為，表示速度矢量的偏 差的值越大多個信號發(fā)送源的相對位置的變動就越大，從而能夠以較高 的精度估計發(fā)送時刻。因此，通過利用閾值來評價表示速度矢量的偏差 的值，能夠?qū)l(fā)送時刻的估計精度保持在一定水平以上。
在本發(fā)明的測位系統(tǒng)中，優(yōu)選的是信號發(fā)送源選擇單元生成多個 集合，并針對所生成的多個集合分別計算表示構(gòu)成該集合的速度矢量的 偏差的值，選擇與導(dǎo)出所計算出的多個值中的最大值的速度矢量對應(yīng)的 所述信號發(fā)送源，其中，所述集合是由個數(shù)少于速度矢量計算單元所計 算出的速度矢量的個數(shù)的速度矢量構(gòu)成。
在這種情況下，生成多個由個數(shù)少于作為信號的發(fā)送方的信號源的 個數(shù)的速度矢量構(gòu)成的集合，并針對所生成的多個集合分別計算表示速 度矢量的偏差的值。并且，選擇與導(dǎo)出所計算出的多個值中的最大值的 速度矢量對應(yīng)的信號發(fā)送源?？梢哉J(rèn)為，表示速度矢量的偏差的值越大 多個信號發(fā)送源的相對位置的變動就越大，從而能夠以較高的精度估計 發(fā)送時刻。因此，通過選擇與表示速度矢量的偏差的值為最大的集合對 應(yīng)的信號發(fā)送源，能夠獲得發(fā)送時刻的估計精度最高的信號發(fā)送源的集合。
根據(jù)這樣的測位系統(tǒng)、測位用IC芯片、測位方法和測位程序，根據(jù)
速度矢量的集合選擇信號發(fā)送源，根據(jù)來自所選擇的信號發(fā)送源的信號， 按照多個時刻中的每一個計算接收機的位置，對所計算出的位置進行評 價，由此來將一個時刻設(shè)定為信號的發(fā)送時刻，所以能夠以較高的精度估計來自信號發(fā)生源的信號的發(fā)送時刻，并能夠根據(jù)該估計以較高的精 度測定接收機的位置。


圖1是示出本發(fā)明的實施方式的接收機和GPS衛(wèi)星的圖。
圖2是示出實施方式的測位的原理的圖。
圖3是示出實施方式的測位的原理的圖。
圖4是示出實施方式的測位的原理的圖。
圖5與時刻對應(yīng)的GPS衛(wèi)星的位置的圖。
圖6是示出偽時鐘偏置的概念的圖。
圖7是示出TOW與偽時鐘偏置的方差之間的關(guān)系的圖表。
圖8是示出GPS衛(wèi)星的相對位置發(fā)生變化的示例的圖。
圖9是示出GPS衛(wèi)星的相對位置沒有發(fā)生變化的示例的圖。
圖IO是示出速度矢量和的概念的圖，(a)與圖8對應(yīng)，(b)與圖9 對應(yīng)。
圖11是示出圖1所示的接收機的功能結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是示出圖1所示的接收機的硬件結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是示出在圖1所示的接收機中執(zhí)行的處理(測位方法)的流程圖。
圖14是示出實施方式的測位程序的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
下面，在參考附圖的同時詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。另外，在附 圖說明中對相同或同等的要素附上相同的標(biāo)號，省略重復(fù)說明。
首先，使用圖l，說明作為實施方式的測位系統(tǒng)的接收機10和作為 信號發(fā)送源的多個GPS衛(wèi)星20。圖1是示出接收機10和GPS衛(wèi)星20 的圖。另外，在圖1中雖然示出了4個GPS衛(wèi)星(GPS衛(wèi)星20a 20d)， 但是不對GPS衛(wèi)星20的個數(shù)進行限定。
接收機IO是測位裝置，其接收從多個GPS衛(wèi)星20作為電波而發(fā)送
的測位用信號(Measurement),并利用該測位用信號估計自身的位置。 除了進行測位的功能以外，接收機10還可以具有進行移動體通信的功能。 接收機10例如是手機等移動通信終端。在用戶對接收機10進行了指示 測位的輸入等的情況下，接收機10測定自身的位置。
GPS衛(wèi)星20對應(yīng)于時刻而位于預(yù)定的位置，并從該位置發(fā)送用于測 位的測位用信號。GPS衛(wèi)星20在高度約2萬km的6個環(huán)繞軌道上各配 置4 5個，并伴隨時間的經(jīng)過在環(huán)繞軌道上移動。在GPS衛(wèi)星20發(fā)送 的測位用信號中，包含有用于區(qū)別指定GPS衛(wèi)星20的識別信息、表示 GPS衛(wèi)星20的軌道的信息以及表示發(fā)送了信號的時刻的信息。
使用圖2 4簡單說明本實施方式的測位的原理。這里，將接收機 10從4個GPS衛(wèi)星20a 20d接收測位用信號的情況作為例子來說明。 接收機10根據(jù)來自GPS衛(wèi)星20a 20d的測位用信號，計算這些GPS衛(wèi) 星20a 20d之間的距離。具體而言，接收機10通過對測位用信號的傳 播時間(從信號由GPS衛(wèi)星20a 20d發(fā)送后到由接收機10接收為止的 時間)乘以光速，來計算接收機自身與GPS衛(wèi)星20a 20d之間的距離a d。使用在GPS衛(wèi)星20a 20d中都相同的測位用信號的發(fā)送時刻tt、在 接收機10中對各測位用信號的接收時刻^ t^以及光速，并通過下式來 計算距離a 距離d。
距離a-光速x (tra—tt)
距離b-光速x (trb—tt)
距離c^光速x (tre—tt)
距離d-光速X (trd — tt)
如果能夠準(zhǔn)確地計算出GPS衛(wèi)星20a 20d和接收機IO之間的距離， 則如圖2所示，以GPS衛(wèi)星20a的位置為中心、以距離a為半徑的球(圓) 21a，與針對GPS衛(wèi)星20b 20d以同樣方式所導(dǎo)出的球(圓)21b 21d 的交點31，就是接收機10的位置。
但是，通常，所計算出的距離a d包含誤差，該誤差是由以下因素 所引起的GPS衛(wèi)星20a 20d和接收機IO之間的時鐘的偏差、多路徑、 GPS衛(wèi)星20a 20d的軌道信息的誤差以及大氣層的變動等。因此，如圖3所示，所導(dǎo)出的球(圓)22a 22d，與以準(zhǔn)確的距離(實際的距離)為 半徑的球(圓)21a 21d存在偏差。這里，如果準(zhǔn)確的距離和所計算出 的距離之間的偏差23a 23d在GPS衛(wèi)星20a 20d之間相等，則接收機 IO可以利用最小二乘法等準(zhǔn)確地計算出分別與球(圓)22a 22d距離相 等的位置31，來作為接收機10的位置。在該情況下，在接收機10的位 置的計算中，最少需要利用4個GPS衛(wèi)星20。
但是，如圖4所示，通常，準(zhǔn)確的距離和所計算出的距離之間的偏 差23a 23d的大小在GPS衛(wèi)星20a 20d之間是各不相同的。在該情況 下，通過最小二乘法等計算出的、分別與球(圓)22a 22d距離相等的 位置31，與接收機10的實際位置32存在偏差。
這樣，所計算出的位置和實際位置之間的誤差、即測位誤差是由于 GPS衛(wèi)星20a 20d和接收機10之間的、準(zhǔn)確的距離和所計算出的距離 之間的偏差23a 23d的不一致而產(chǎn)生的。
這里，GPS衛(wèi)星20a 20d和接收機10之間的距離(偽距離)prn(n=l 4)可以如下表示。式1
<formula>complex formula see original document page 14</formula>
<formula>complex formula see original document page 14</formula> ( 1 )
<formula>complex formula see original document page 14</formula>
<formula>complex formula see original document page 14</formula>
另外，^是從GPS衛(wèi)星20a 20d到接收禾幾10的實際距離，dkn是 GPS衛(wèi)星20a 20d的時鐘和接收機10的時鐘之間的偏差，|3 是衛(wèi)星間
的時鐘的偏差。這些誤差要素rn、 Clkn、 Pn是由軌道信息的誤差和大氣層的 變動等原因所引起的誤差，是可以進行校正的。與之相對，En是由其他的 多路徑和Pn校正后殘留的誤差等所導(dǎo)致的距離的誤差，是無法進行校正 的。
因為各GPS衛(wèi)星20a 20d彼此取得時鐘的同步，所以，誤差要素 clkn在各GPS衛(wèi)星20a 20d之間為相同的值。即，dk是接收機10的時 鐘偏置。并且，誤差要素&可以利用GPS衛(wèi)星20的導(dǎo)航消息的參數(shù)來 進行校正。另一方面，誤差要素8 包含根據(jù)環(huán)境等而變化的成分和A校
正后殘留的誤差，所以，在各GPS衛(wèi)星20a 20d之間是不同的，并且， 事實上不可能通過計算進行求解或通過實際觀測來進行校正。即，上述 的測位誤差是由^所導(dǎo)致的。
接著，將利用最小二乘法等所計算出的接收機10的位置到GPS衛(wèi) 星20a 20d的各距離r，n，與針對GPS衛(wèi)星20a 20d所計算并且校正后 的偽距離prn之間的差定義為偽時鐘偏置。若將偽時鐘偏置設(shè)為A^則Ar。 =prn—r，n。如圖6所示，偽時鐘偏置是從以GPS衛(wèi)星20a 20d的位置為 中心、以偽距離piv為半徑的球(圓)22a 22d到所計算出的接收機10 的位置31的距離24a 24d。
將上述式(1)中的r。設(shè)為r'n時，偽時鐘偏置AL可以如下式那樣表
不o
<formula>complex formula see original document page 15</formula>
這里，dk，是GPS衛(wèi)星20a 20d的時鐘和接收機10的時鐘之間的 偏差等的共有的成分。s'n是與r'n對應(yīng)的誤差的變動成分(不可以校正 的成分)。這里，可以認(rèn)為，s'n越接近零，偽距離就越準(zhǔn)確，Afn在多個 GPS衛(wèi)星20a 20d之間為一致的值。另一方面，s，n越遠離零，偽距離 pr。就越不準(zhǔn)確，Ar。在多個GPS衛(wèi)星20a 20d之間為不一致的值。并且， 如果偽距離prn不準(zhǔn)確，則所計算出的接收機的位置從正確的位置偏離的 可能性也就越大。即，能夠根據(jù)偽時鐘偏置的偏差，來判斷所計算出的 接收機的位置是否正確(GPS測位精度)。
在GPS測位中，需要知道在測位用信號的發(fā)送時刻下的GPS衛(wèi)星 20的位置。通常，在GPS測位中，根據(jù)從GPS衛(wèi)星20發(fā)送的導(dǎo)航消息 中的衛(wèi)星軌道參數(shù)，計算在一定范圍內(nèi)的任意時刻下的GPS衛(wèi)星20位置。 因此，為了計算GPS衛(wèi)星20的準(zhǔn)確位置，需要準(zhǔn)確的發(fā)送時刻。通常， 能夠從導(dǎo)航消息中取得發(fā)送時刻信息。但是，如果由于GPS信號強度下 降等原因而導(dǎo)致所取得的發(fā)送時刻信息TOW有誤，則所計算出的GPS 衛(wèi)星20的位置產(chǎn)生偏差，從而GPS測位的精度大幅惡化。
如圖5所示，GPS衛(wèi)星20以幾km/s的速度移動。當(dāng)發(fā)送時刻信息
(TOW)有誤時，雖然GPS衛(wèi)星20在發(fā)送測位用信號時實際位于位置 Pl，但是，作為位于與位置P1不同的位置P2的GPS衛(wèi)星20來進行測 位計算。其結(jié)果，錯誤地計算了接收機10的位置。因此，在本實施方式 中，如前所述，在使用偽時鐘偏置時，可以進行GPS測位精度的評價， 由此可以避免這樣的狀況，從而進行準(zhǔn)確的測位。
接收機10從接收到的導(dǎo)航消息中取得發(fā)送時刻信息(TOW)，并根 據(jù)該時刻信息，決定進行搜索的時刻范圍(搜索時間)和搜索步幅。接 著，在搜索時間內(nèi)，接收機10利用衛(wèi)星軌道參數(shù)等來計算被搜索步幅所 劃分出的多個發(fā)送時刻(以下也稱作"搜索時刻")下的各GPS衛(wèi)星20a 20d的位置。然后，接收機IO根據(jù)對應(yīng)于該多個發(fā)送時刻所計算出的各 GPS衛(wèi)星20a 20d的位置、和從接收機10到GPS衛(wèi)星20a 20d的偽距 離來計算接收機IO在每個發(fā)送時刻的位置。
接著，接收機10根據(jù)按照每個發(fā)送時刻所計算出的接收機10的位 置，來按照每個發(fā)送時刻計算偽時鐘偏置Ar。 (TOW)。接著，接收機10 按照每個發(fā)送時刻計算偽時鐘偏置A^ (TOW)的偏差。另外，作為表示 偽時鐘偏置的偏差的方法，可以使用方差或與平均值的差的最大值等。 這里，作為示例，在利用方差cy^(T。wJ來表示偏差時，圖7所示的曲線 圖示出了TOW與方差(JwT。w 之間的關(guān)系。在圖7的曲線圖中，橫軸表 示TOW，縱軸表示方差cJw麗)2。圖7中的實線Le表示包含誤差的偽時 鐘偏置的時間經(jīng)過，虛線Li表示不存在誤差的理想的偽時鐘偏置的時間 經(jīng)過。
如圖7所示，如果正確的發(fā)送時刻Tp在搜索范圍內(nèi)，則GPS衛(wèi)星 20必定在接近該發(fā)送時刻Tp的位置之后遠離。測位誤差隨著接近正確的 發(fā)送時刻Tp而減小，然后，隨著離開正確的發(fā)送時刻Tp而增大。即，測 位誤差在正確的發(fā)送時刻Tp時達到最小。因此，如圖7所示，表示測位 誤差的偽時鐘偏置Arn (TOW)的方差cj^(T。w^的時間曲線也向下凸出， 并且偽時鐘偏置Ar。 (TOW)的方差OwT。w 在正確的發(fā)送時刻Tp達到最 小。
因此，接收機10在進行搜索的時刻的范圍中，只要將偽時鐘偏置Afn
(TOW)的方差(J^(T。wJ為最小的發(fā)送時刻Tp作為正確的發(fā)送時刻，并 將該發(fā)送時刻Tp時的測位結(jié)果作為測位的最終結(jié)果即可。而且，可以在 對Tp進行搜索后，通過其他途徑來計算發(fā)送時刻Tp的測位結(jié)果，并且， 也可以使用在Tp搜索時所計算出的位置。
這樣，能夠通過偽時鐘偏置來導(dǎo)出正確的發(fā)送時刻Tp是因為GPS 衛(wèi)星20a 20d的相對位置按每個發(fā)送時刻而不同。g卩，是因為GPS衛(wèi)星 20a 20d的速度矢量(移動的高度、單位時間內(nèi)的移動距離)彼此各不 相同。其結(jié)果，是因為GPS衛(wèi)星20a 20d的相對位置按每個發(fā)送時刻而 不同。例如，如圖8 (a) (c)所示，如果GPS衛(wèi)星20a 20d的速度 矢量ra rd彼此不同，則GPS衛(wèi)星20a 20d的相對位置在發(fā)送時刻t, t3變動。其結(jié)果，偽時鐘偏置的方差也按照每個發(fā)送時刻而變動。因此， 接收機10能夠?qū)С鰝螘r鐘偏置為最小的發(fā)送時刻t2，進而能夠根據(jù)GPS 衛(wèi)星20a 20d的位置Pa Pd以較高的精度來計算接收機10的位置31 。
但是，如圖9 (a) (c)所示，在GPS衛(wèi)星20a 20d的速度矢量 ra ra相同，其結(jié)果，GPS衛(wèi)星20a 20d的相對位置在發(fā)送時刻ti t3沒 有變化的情況下，偽時鐘偏差的方差也不發(fā)生變化。在該情況下，接收 機10不能夠?qū)С鰝螘r鐘偏置為最小的發(fā)送時刻t2。因此，接收機10不能 夠根據(jù)GPS衛(wèi)星20a 20d的位置Pa Pd來計算自身的位置31 。
因此，需要從作為所接收到的信號的發(fā)送方的多個GPS衛(wèi)星20中， 決定能夠?qū)С稣_的發(fā)送時刻的GPS衛(wèi)星20的集合。例如，需要從5 個以上的GPS衛(wèi)星20中決定在圖8 (a) (c)中所示的GPS衛(wèi)星20a 20d。
為此，在本實施方式中，首先，接收機10計算各GPS衛(wèi)星20的速 度矢量。接著，接收機10從所計算出的多個速度矢量生成一個以上的速 度矢量的集合，并根據(jù)所生成的速度矢量的集合來選擇多個GPS衛(wèi)星20。
雖然可以想到若干根據(jù)速度矢量的集合來選擇GPS衛(wèi)星20的方法， 但是，在這里作為一個示例，簡單地說明根據(jù)速度矢量的和(矢量和) 來進行選擇的方法。生成發(fā)送矢量的集合的接收機IO針對各集合計算速 度矢量的和(矢量和)?？梢哉J(rèn)為，該矢量和越小，與集合中包含的各速
度矢量對應(yīng)的各GPS衛(wèi)星20的相對位置按照每個發(fā)送時刻發(fā)生變動的可 能性就越高。例如，對于各GPS衛(wèi)星20的相對位置發(fā)生變動的圖8的情 況，如圖10 (a)所示的那樣，矢量和r^比較小。與之相對，對于各GPS 衛(wèi)星20的相對位置沒有發(fā)生變動的圖9的情況，如圖IO (b)所示，矢
量和fT2變大。
最終，接收機10選擇與矢量和為最小的集合對應(yīng)的多個GPS衛(wèi)星 20。由此，接收機10能夠?qū)С鰝螘r鐘偏置為最小的正確的發(fā)送時刻，并 能夠計算出在該發(fā)送時刻下的自身的位置，因此，接收機10的用戶能夠 取得精度較高的當(dāng)前位置。
接著，使用圖11和圖12說明成為測位對象和測位主體的接收機10 的功能結(jié)構(gòu)。圖11是示出圖1所示的接收機10的功能結(jié)構(gòu)的圖。圖12 是示出接收機10的硬件結(jié)構(gòu)的圖。另外，在以下的說明中，是以該情況 為前提的所計算出的偽距離prn是被執(zhí)行過!3n校正的。
如圖11所示，接收機10具有信號接收部11、速度矢量計算部12、 衛(wèi)星選擇部13、距離計算部14、位置計算部15、距離差計算部16、位 置精度評價部17、衛(wèi)星精度評價部18、以及輸出部19。另外，接收機 10還具有進行上述移動體通信的功能。
如圖12所示，接收機10由以下硬件構(gòu)成CPU (Central Processing Unit:中央處理單元)101、 RAM (Random Access Memory:隨機存取存 儲器)102、 ROM (Read Only Memory:只讀存儲器)103、操作部104、 無線通信部105、顯示器106、天線107以及測位用IC芯片108。通過使 這些硬件工作，來實現(xiàn)圖11所示的各種功能。尤其，測位用IC芯片108 具有速度矢量計算部12、衛(wèi)星選擇部13、距離計算部14、位置計算部 15、距離差計算部16、位置精度評價部17、以及衛(wèi)星精度評價部18的 各種功能。另外，接收機10也可以不具有測位用IC芯片108，而是通過 其他硬件(例如，CPU 101、 RAM 102、 ROM 103等)來實現(xiàn)圖11的各 種功能。
返回圖11，信號接收部11是用于接收從GPS衛(wèi)星20發(fā)送的信號的 單元。信號接收部11將接收到的信號中所包含的信息輸出到速度矢量計 算部12、距離計算部14、以及位置計算部15。信號接收部11具有時鐘 的功能，并且信號接收部11將上述信息和表示接收到測位用信號的接收 時刻的信息一并輸出到距離計算部14。另外，信號接收部11從多個GPS 衛(wèi)星20接收信號。
速度矢量計算部12是速度矢量計算單元，其根據(jù)從多個GPS衛(wèi)星 20發(fā)送并被信號接收部11接收的多個信號，來計算各GPS衛(wèi)星20的速 度矢量。速度矢量計算部12將所計算出的各GPS衛(wèi)星20的速度矢量輸 出到衛(wèi)星選擇部13。
雖然可以想到若干速度矢量的計算方法，但是，在這里說明根據(jù)衛(wèi) 星軌道參數(shù)來計算在時刻t時的GPS衛(wèi)星的速度矢量的方法。
分別將GPS衛(wèi)星20的橢圓軌道的長半徑、離心率、軌道傾斜角、 升交點赤經(jīng)、近地點角距設(shè)為a、 e、 i、 Q、①。速度矢量計算部12首先 利用下式計算表示GPS衛(wèi)星20的平均角速度的平均運動n。另外，K是 地球引力常數(shù)。式2
接著，速度矢量計算部12利用下式計算平均近點角M。另外，tp表 示GPS衛(wèi)星20通過近地點(GPS衛(wèi)星20與地球最接近的地點)的時刻。 M=n (t—tp)
接著，速度矢量計算部12通過將所計算出的平均近點角M代入到 下面的開普勒式中來計算離心近點角E。 M=E—e sinE
接著，速度矢量計算部12利用下式計算GPS衛(wèi)星20在軌道面坐標(biāo) 系中的速度矢量r。式3
<formula>complex formula see original document page 20</formula>
接著，速度矢量計算部12利用下式將計算出的軌道面坐標(biāo)系內(nèi)的速 度矢量r變換到慣性坐標(biāo)系中。另外，Rz (a)表示使慣性坐標(biāo)系的z軸 旋轉(zhuǎn)角度a的矢量，Rx (a)表示使慣性坐標(biāo)系的x軸旋轉(zhuǎn)角度a的矢量。
<formula>complex formula see original document page 20</formula>
然后，速度矢量計算部12利用下式將慣性坐標(biāo)系中的速度矢量ri 變換到ECEF坐標(biāo)系中。 <formula>complex formula see original document page 20</formula>
由此，速度矢量計算部12取得在時刻t時的ECEF坐標(biāo)系中的速度 矢量i"t。速度矢量計算部12預(yù)先存儲有用于執(zhí)行這樣的一系列的運算的 程序，并且根據(jù)需要來讀出，由此針對各GPS衛(wèi)星20計算ECEF坐標(biāo)系 中的速度矢量iY。另外，以下還將ECEF坐標(biāo)系中的速度矢量rT表示為 X (x， y， z)。
當(dāng)然，速度矢量計算部12也可以利用其他方法來計算速度矢量。例 如，速度矢量計算部12也可以根據(jù)GPS衛(wèi)星20伴隨著時間經(jīng)過的位置 的變化量來計算速度矢量。
衛(wèi)星選擇部13是信號發(fā)送源選擇單元，其從由速度矢量計算部12 所計算出的多個速度矢量生成速度矢量的集合，并根據(jù)所生成的速度矢 量的集合，從作為多個信號的發(fā)送方的多個GPS衛(wèi)星20中選擇多個GPS 衛(wèi)星20，其中，該多個信號是由信號接收部11接收的。衛(wèi)星選擇部13 將表示所選擇的GPS衛(wèi)星20的衛(wèi)星選擇信息輸出到位置計算部15。
用于選擇GPS衛(wèi)星20的方法不限于一種。以下，示出了一些GPS 衛(wèi)星20的選擇方法。
首先，說明第一方法。在該情況下，衛(wèi)星選擇部13生成集合C，該 集合C是由所輸入的m個速度矢量足(Xl， yP Zl) Xm (xm， ym， zm) 構(gòu)成的。接著，衛(wèi)星選擇部13針對所生成的集合C計算三維速度矢量的
矢量和，并判斷該矢量和的大小是否小于等于閾值THa。然后，在矢量和
的大小小于等于閾值THa的情況下，衛(wèi)星選擇部13選擇與所輸入的m個 速度矢量對應(yīng)的m個GPS衛(wèi)星20來作為用于位置估計的信號發(fā)送源。 這里，m個速度矢量的矢量和v可以按如下這樣來表示。式4
<formula>complex formula see original document page 21</formula>
然后，利用|| v ll來表示矢量和v的大小(norm，模)。因此，在|| v ||^THa 時，衛(wèi)星選擇部13選擇m個GPS衛(wèi)星20。
另外，矢量和的計算不限于式(2)所表示的方法。例如，衛(wèi)星選擇 部13也可以將所輸入的m個速度矢量X, (Xl， yi， Zl) Xm (Xm， ym， zm)都變換到局部正交坐標(biāo)系中，并根據(jù)變換后的速度矢量來計算二維 速度矢量的矢量和。具體而言，衛(wèi)星選擇部13利用如下所示的式子來計 算二維速度矢量的矢量和v'。另外，將變換后的速度矢量設(shè)為X' j
(x' i， y',式5
<formula>complex formula see original document page 21</formula>3)
這時，矢量和v'的大小為H v' ||。之后，衛(wèi)星選擇部13比較預(yù)定的 閾值TH' a和模Uv' ||，如果llv' II^TH' a，則選擇m個GPS衛(wèi)星20。
接著，說明第二方法。在該情況下，衛(wèi)星選擇部13生成多個集合， 并針對所生成的多個集合分別計算矢量和，選擇與構(gòu)成所計算出的多個 矢量和中最小矢量和的速度矢量對應(yīng)的GPS衛(wèi)星20，其中，所述集合是
由個數(shù)少于所輸入的速度矢量的個數(shù)的速度矢量構(gòu)成。即，為了以更高 的精度來計算接收機10的位置，衛(wèi)星選擇部13將用于測位的GPS衛(wèi)星
20的范圍縮小。另外，不對要選擇的GPS衛(wèi)星20的個數(shù)的設(shè)定方法進 行限定。例如，衛(wèi)星選擇部13可以預(yù)先存儲該個數(shù)，并根據(jù)需要來讀出， 也可以根據(jù)從其它結(jié)構(gòu)要素輸入的信息來決定要選擇的GPS衛(wèi)星20的個 數(shù)。
作為一個示例，說明在向衛(wèi)星選擇部13輸入6個速度矢量Xi (Xl， yi， Zl) X6 (x6， y6， z6)時，衛(wèi)星選擇部13從6個GPS衛(wèi)星20a GPS 衛(wèi)星20f中選擇5個GPS衛(wèi)星20的處理。另外，將與GPS衛(wèi)星20a GPS衛(wèi)星20f對應(yīng)的速度矢量分別設(shè)為Xt X6。在該情況下，首先，衛(wèi) 星選擇部13生成由5個速度矢量構(gòu)成的集合。換言之，衛(wèi)星選擇部13 生成由與5個速度矢量對應(yīng)的5個GPS衛(wèi)星20構(gòu)成的集合。由衛(wèi)星選擇 部13所生成的集合的個數(shù)為6C5=6種。具體而言，衛(wèi)星選擇部13生成如 下所示的速度矢量的集合Cn (n=l 6)。
接著，衛(wèi)星選擇部13針對所生成的速度矢量的集合Cn (n=l 6)， 分別使用式(2)來計算矢量和vn (n=l 6)，進而計算矢量和的大小llvn II (n=l 6)。接著，衛(wèi)星選擇部13導(dǎo)出矢量和的大小為最小的速度矢量 的集合，并選擇與所導(dǎo)出的集合對應(yīng)的GPS衛(wèi)星20。例如，當(dāng)在|| vn|| (n=l 6)中l(wèi)lv3ll為最小時，衛(wèi)星選擇部13選擇與集合Q對應(yīng)的GPS 衛(wèi)星20a、 20b、 20c、 20e、 20f。
另外，衛(wèi)星選擇部13也可以將二維速度矢量的矢量和應(yīng)用于第二方 法。并且，不對衛(wèi)星選擇部13在一次處理中所選擇的GPS衛(wèi)星20的個 數(shù)進行限定。衛(wèi)星選擇部13可以基于6個速度矢量而選擇4個GPS衛(wèi)星 20，也可以基于2個速度矢量而選擇1個GPS衛(wèi)星20。
接著，說明第三方法。在該情況下，衛(wèi)星選擇部13通過對速度矢量
C產(chǎn)(Xp X2， X3， X4
C之二 (Xp X之j X4
c3= (xP x2， x3， x5
C4二 (Xp X2> X4j X5
(Xl ，X3 X4 y X5
(X2j X3j X4， X5
x5) x6) x6) x6) x6)的方向上的偏差、速度矢量的大小上的偏差、或者它們雙方的偏差進行
評價，來選擇GPS衛(wèi)星20。
作為一個示例，首先，衛(wèi)星選擇單元13生成集合C，該集合C由所 輸入的m個速度矢量X, (Xl， y,， Zl) Xm (xm， ym， zm)構(gòu)成。接著， 衛(wèi)星選擇部13將所輸入的m個速度矢量X, (Xl， yi， Zl) Xm (xm， ym， zm)變換到局部正交坐標(biāo)系中，從而取得在該坐標(biāo)系下的速度矢量X', (x' ,， y' " z',) X' m (x' m， y' m， z' m)。接著，衛(wèi)星選擇部 13針對各變換后的速度矢量通過下式計算二維速度方向6j。
ei二tarT乂y'i/x'i) (i = 1 m) ... (4)
接著，衛(wèi)星選擇部13針對所生成的集合C，評價所計算出的二維速 度方向上的偏差。衛(wèi)星選擇部13例如根據(jù)樣本方差或與平均值的差的最 大值等，來評價二維速度方向上的偏差。
對于使用樣本方差來評價偏差的情況，衛(wèi)星選擇部13使用下式來計 算對速度矢量的集合的評價值h。
式6
<formula>complex formula see original document page 23</formula> (5)
另外，在使用與平均值的差的最大值來評價偏差的情況下，衛(wèi)星選 擇部13使用下式來計算對速度矢量的集合C的評價值h。
式7
<formula>complex formula see original document page 23</formula> (6)
衛(wèi)星選擇部13可以使用任意的方法來計算評價值h。該評價值h是
表示集合C的偏差的值。接著，衛(wèi)星選擇部13判斷該評價值h是否大于 等于預(yù)定的閾值THc。然后，當(dāng)feTHe時，衛(wèi)星選擇部13選擇與m個速 度矢量分別對應(yīng)的m個GPS衛(wèi)星20。
在衛(wèi)星選擇部13根據(jù)速度矢量的大小的偏差來選擇GPS衛(wèi)星20的 情況下也要進行同樣的運算，并且如果表示偏差的評價值大于等于預(yù)定 的偏差，則選擇m個GPS衛(wèi)星20。并且，也可以如下這樣地構(gòu)成衛(wèi)星選 擇部13:在表示速度矢量的方向上的偏差的評價值與表示速度矢量的大 小上的偏差的評價值的和大于等于預(yù)定的閾值的情況下，衛(wèi)星選擇部13 選擇m個GPS衛(wèi)星20。
接著，說明第四方法。在該情況下，衛(wèi)星選擇部13利用上述第三方 法來將用于測位的GPS衛(wèi)星20的范圍縮小。但是，衛(wèi)星選擇部13不是 根據(jù)矢量和而是根據(jù)速度矢量的偏差來選擇GPS衛(wèi)星20。
作為一個示例，說明在向衛(wèi)星選擇部13輸入6個速度矢量X, (Xl， yi， Zl) X6 (x6, y6， z6)時，衛(wèi)星選擇部13從6個GPS衛(wèi)星20a GPS 衛(wèi)星20f中選擇5個GPS衛(wèi)星20的處理。另外，將與GPS衛(wèi)星20a GPS衛(wèi)星20f對應(yīng)的速度矢量分別設(shè)為X, X6。在該情況下，首先，衛(wèi) 星選擇部13將所輸入的6個速度矢量X, (Xl， yi， Zl) X6 (x6， y6， z6) 變換到局部正交坐標(biāo)系中，從而取得在該坐標(biāo)系下的速度矢量X' , (x' ,，y' ,， z',) X' 6 (x' 6， y' 6， z' 6)。接著，衛(wèi)星選擇部13針對 各變換后的速度矢量通過式(4)計算二維速度方向。
接著，衛(wèi)星選擇部13按照下面的方式生成由5個速度矢量構(gòu)成的集 合Cn (n=l 6)。
Ci= (Xi， X2， X3， X4， X5) (Xi ， X2 ， X3 ， X4 ， Xg )
c3= (x,， x2, x3， x5， x6)
〇4= ( Xi ， X2 ， X4 ， X5 ， )
(Xi， X3， X4， X5， xj
c6= (x2， x3， X4， x5， x6)
接著，衛(wèi)星選擇部13利用上式(5)或式(6)來針對所生成的各速度矢量的集合Cn (n=l 6)計算偏差的評價值hn (n=l 6)。
在只基于速度矢量的方向上的偏差來縮小GPS衛(wèi)星20的范圍的情 況下，衛(wèi)星選擇部13選擇與評價值為最大的集合對應(yīng)的GPS衛(wèi)星20。 例如，如果評價值hs大于其它的評價值，則衛(wèi)星選擇部13選擇GPS衛(wèi) 星20a、 20c、 20d、 20e、 20f。在只基于速度矢量的大小上的偏差來縮小 GPS衛(wèi)星20的范圍的情況下，衛(wèi)星選擇部13也執(zhí)行同樣的處理。
另一方面，在基于速度矢量的方向上的偏差和大小上的偏差來選擇 GPS衛(wèi)星20的情況下，衛(wèi)星選擇部13計算表示速度矢量的方向上的偏 差的評價值han，并按照該評價值從小到大的順序來對各集合Cn附上1 6的編號。并且，衛(wèi)星選擇部13計算表示速度矢量的大小上的偏差的評 價值hbn，并按照該評價值從小到大的順序來對各集合Cn附上1 6的編 號。然后，衛(wèi)星選擇部13按照每個集合Cn來計算編號的和，并選擇與 該和為最大的集合對應(yīng)的GPS衛(wèi)星。
例如，在評價值han的大小關(guān)系為ha3< ha4 <ha5< ha^ha^ ha2，評價 值hbn的大小關(guān)系為hb4< hb5 <hb,< hb2<hb6< hb3的情況下，對各集合Cn 所附上的編號的和如下所示。
Cl-..5+3 = 8
C2…6+4 = 10
C3...1+6 = 7
C4…2+l =3
C5'-.3+2 = 5
C6…4+5-9
在該情況下，衛(wèi)星選擇單元13選擇與集合C2對應(yīng)的GPS衛(wèi)星20a、 20b、 20c、 20d、 20f。另外，在該第四方法中，也沒有對衛(wèi)星選擇單元 13在一次處理中所選擇的GPS衛(wèi)星20的個數(shù)進行限定。例如，可以基 于6個速度矢量而選擇4個GPS衛(wèi)星20，也可以基于10個速度矢量而 選擇9個GPS衛(wèi)星20。
為了執(zhí)行上述功能，衛(wèi)星選擇部13預(yù)先存儲有用于選擇GPS衛(wèi)星 20的程序(例如，用于執(zhí)行第一方法的程序)，并根據(jù)需要來讀出。距離計算部14是根據(jù)從信號接收部11輸入的信息來計算各GPS衛(wèi) 星20和接收機10之間的距離的單元。距離計算部14根據(jù)從信號接收部 11輸入的信息中包含的信號發(fā)送時刻以及表示接收時刻的信息，來計算 時間差，并對所計算出的時間差乘以光速，由此計算偽距離。距離計算 部14根據(jù)GPS衛(wèi)星20的識別信息，按照每個GPS衛(wèi)星20計算偽距離。 為此，距離計算部14預(yù)先存儲有用于計算偽距離的程序，并根據(jù)需要來 讀出。另外，距離計算方法不限于這樣的方法，只要是根據(jù)測位用信號 來進行計算的方法，就可以是包含現(xiàn)有方法在內(nèi)的任何方法。距離計算 部14將表示所計算出的各距離的信息輸出到位置計算部15和距離差計 算部16。
位置計算部15是位置計算單元，其根據(jù)從衛(wèi)星選擇部13所選擇的 GPS衛(wèi)星20發(fā)送并被信號接收部11接收的信號，在將多個時刻作為該 信號的發(fā)送時刻時，按照每個該時刻計算接收機10的位置。具體而言， 位置計算部15根據(jù)從信號接收部11輸入的GPS衛(wèi)星20的軌道信息和發(fā) 送時刻信息等，來指定從衛(wèi)星選擇部13輸入的衛(wèi)星選擇信息所表示的多 個GPS衛(wèi)星20的位置。接著，位置計算部15利用被指定的GPS衛(wèi)星 20的位置來計算接收機10的位置。
首先，位置計算部15根據(jù)從衛(wèi)星選擇部13輸入的衛(wèi)星選擇信息， 來決定進行位置指定的GPS衛(wèi)星20。例如，在從信號接收部ll輸入的 信息是與6個GPS衛(wèi)星20a 20f有關(guān)的信息、并且從衛(wèi)星選擇部13輸 入的衛(wèi)星選擇信息示出了 GPS衛(wèi)星20a 20d的情況下，位置計算部15 決定只對GPS衛(wèi)星20a 20d的位置進行指定。
接著，位置計算部15利用發(fā)送時刻信息來決定搜索時間和搜索步 幅。例如，位置計算部15以由發(fā)送時刻信息所示的時刻為中心，將其前 后幾秒 幾十秒左右(例如5秒)的范圍設(shè)定為搜索時間，并且設(shè)定幾 毫秒 幾百毫秒左右(例如100ms)的搜索步幅。為此，位置計算部15 預(yù)先存儲有用于決定搜索時間和搜索步幅的程序。
接著，位置計算部15按照在搜索時內(nèi)被搜索步幅所劃分出的每個時 刻(搜索時刻)，根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)等來計算作為計算對象的GPS衛(wèi)星20的位置。接著，位置計算部15根據(jù)按照每個搜索時刻所計算出的各 GPS衛(wèi)星20的位置以及從距離計算部14輸入的表示各偽距離的信息， 利用最小二乘法的算法等，來按照每個搜索時刻計算接收機10的位置。 位置計算部15計算表示GPS衛(wèi)星20的位置和接收機10的位置的信息， 來作為例如表示緯度和經(jīng)度(對于GPS衛(wèi)星20，也可以是高度)的坐標(biāo)。 位置計算部15將表示按照每個搜索時刻所計算出的接收機10和各GPS 衛(wèi)星20的位置的信息輸出到距離差計算部16。
距離差計算部16是這樣的單元其根據(jù)從位置計算部15輸入的接 收機10和多個GPS衛(wèi)星20的位置，來計算接收機10和各GPS衛(wèi)星20 之間的距離r，n，并按照每個GPS衛(wèi)星20來計算該距離r，n與從距離計算 部14輸入的偽距離prn之間的差A(yù)fn。由于從位置計算部15輸入按照每個 搜索時刻所計算出的接收機10和多個GPS衛(wèi)星20的位置，因此距離差 計算部16計算各搜索時刻下的偽時鐘偏置Ai^ (TOW)。距離差計算部16 將所計算出的多個偽時鐘偏置Arn (TOW)輸出到位置精度評價部17。
位置精度評價部17是發(fā)送時刻設(shè)定單元，其評價由位置計算部15 所計算出的接收機10的多個位置的精度，并從與該多個位置對應(yīng)的多個 時刻中設(shè)定一個時刻作為發(fā)送時刻。并且，位置精度評價部17也是估計 位置設(shè)定單元，其將與被設(shè)定的一個發(fā)送時刻對應(yīng)的接收機10的位置設(shè) 定為接收機IO的估計位置。
具體而言，位置精度評價部17按照每個搜索時刻計算從距離差計算 部16輸入的每個GPS衛(wèi)星20a 20d的偽時鐘偏置Arn (TOW)的偏差， 并根據(jù)所計算出的偏差，來評價由位置計算部15所計算出的接收機10 的位置的精度。位置精度評價部17將偽時鐘偏置Arn (TOW)的方差cr^ ^2用作表示偏差的值。接著，位置精度評價部17將在搜索時間內(nèi)偽 時鐘偏置的方差c^(T。w)s為最小的時刻設(shè)定為正確的發(fā)送時刻Tp。然后， 位置精度評價部17將正確的發(fā)送時刻Tp時的測位結(jié)果釆用為最終結(jié)果。 即，位置精度評價部17將與正確的發(fā)送時刻Tp對應(yīng)的接收機10的位置 設(shè)定為接收機10的估計位置。另外，與正確的發(fā)送時刻Tp對應(yīng)的接收機 10的位置是在位置計算部15中根據(jù)該發(fā)送時刻Tp所計算出的測位結(jié)果。
另外，以下，將與發(fā)送時刻Tp對應(yīng)的偽時鐘偏置表示為Aiv (Tp)， 將與發(fā)送時刻Tp對應(yīng)的偽時鐘偏置的方差表示為CT^(Tp)2。
接著，位置精度評價部17根據(jù)方差a^,TpJ來評價接收機10的位置 的精度。為此，位置精度評價部17預(yù)先存儲有用于評價的程序，并根據(jù) 需要來讀出該程序。
例如，在方差CI^(TpJ比預(yù)先設(shè)定的閾值大的情況下，位置精度評價
部17評價為所計算出的接收機10的位置精度差，在所計算出的方差cr^ (Tp,2比預(yù)先設(shè)定的閾值小的情況下，位置精度評價部17評價為接收機10
的位置精度高。并且，位置精度評價部17也可以將方差CJ^(TpJ本身用
作表示所計算出的接收機10的位置精度的值(表示實際的接收機10的
位置和所計算出的位置乖離的程度的值)。在該情況下，方差CJ^(Tp^的
值越小，接收機10的位置精度越高。并且，也可以將位置精度評價部17 構(gòu)成為其通過對方差CI^(TpJ乘以預(yù)先經(jīng)過調(diào)整而設(shè)定的系數(shù)，來估計 實際的接收機10的位置和所計算出的位置之間的乖離量。
位置精度評價部17將方差cj^(Tp，2以及正確的發(fā)送時刻Tp時的測位 結(jié)果(被設(shè)定為接收機10的估計位置的測位結(jié)果)輸出到衛(wèi)星精度評價 部18。另外，在接收機10中適當(dāng)應(yīng)用表示位置精度評價部17進行的評 價的信息。
例如，在判斷為精度高時(得到了表示一定以上的精度的結(jié)果時)， 位置精度評價部17將測位結(jié)果(表示由位置計算部15所計算出的接收 機10的位置的信息)輸出到輸出部19。這時，也可以將位置精度評價部 17構(gòu)成為將表示位置精度評價部17進行的評價的信息與測位結(jié)果一并 輸出到輸出部19。與之相對，在判斷為精度差時(沒有得到表示一定以 上的精度的結(jié)果時)，為了將由位置計算部15指定了位置的GPS衛(wèi)星20 的范圍縮小而再次進行測位，位置精度評價部17將表示縮小了范圍的 GPS衛(wèi)星20的個數(shù)的信息輸出到衛(wèi)星選擇部13。另外，在判斷為精度差 時，位置精度評價部17也可以結(jié)束測位處理。
衛(wèi)星精度評價部18是這樣的單元根據(jù)從位置精度評價部17輸入 的各GPS衛(wèi)星20的偽時鐘偏置Arn (Tp)在各GPS衛(wèi)星20間的偏差，來
評價在由位置計算部15計算接收機1G的位置時所使用的GPS衛(wèi)星20 的精度。所謂GPS衛(wèi)星20的精度是表示如下的程度，即使用來自各 GPS衛(wèi)星20的信號，并通過距離計算部14，如何能夠計算出誤差的變動 成分s，小的偽距離p^。
由衛(wèi)星精度評價部18所進行的評價是基于如下情況的在誤差的變 動成分s，小時，偽時鐘偏置Ar。 (Tp)在多個GPS衛(wèi)星20間的偏差小， 在s，大時，偽時鐘偏置Ar。 (Tp)在多個GPS衛(wèi)星20間的偏差變大。位 置精度評價部17根據(jù)偽時鐘偏置AL (Tp)，對各GPS衛(wèi)星20a 20d進 行分組(clustering)。通過分組，能夠提取出與其他GPS衛(wèi)星相比，具有 很大不同的偽時鐘偏置Arn (Tp)的GPS衛(wèi)星。例如，衛(wèi)星精度評價部18 將根據(jù)偽時鐘偏置Arn (Tp)而被提取出的GPS衛(wèi)星20的精度評價為低。 另外，衛(wèi)星精度評價部18預(yù)先存儲有用于評價各GPS衛(wèi)星20的精度的 程序，并根據(jù)需要來進行讀出從而進行評價。
在接收機10中適當(dāng)應(yīng)用表示衛(wèi)星精度評價部18進行的各GPS衛(wèi)星 20的精度評價的信息。例如，在被判斷為精度差的GPS衛(wèi)星20的數(shù)量 為一定數(shù)量以下時，衛(wèi)星精度評價部18將測位結(jié)果(表示由位置計算部 15所計算出的接收機10的位置的信息)輸出到輸出部19。并且，衛(wèi)星 精度評價部18也可以將表示GPS衛(wèi)星20的評價的信息與測位結(jié)果一并 輸出到輸出部19。與之相對，在被判斷為精度差的GPS衛(wèi)星20的數(shù)量 為一定數(shù)量以上時，為了將由位置計算部15指定了位置的GPS衛(wèi)星20 的范圍縮小而再次進行測位，衛(wèi)星精度評價部18將表示縮小了范圍的 GPS衛(wèi)星20的個數(shù)的信息輸出到衛(wèi)星選擇部13。另外，在被判斷為精度 差的GPS衛(wèi)星20的數(shù)量為一定數(shù)量以上時，衛(wèi)星精度評價部18也可以 結(jié)束測位處理。
輸出部19是通過畫面顯示或聲音等輸出從位置精度評價部17和衛(wèi) 星精度評價部18輸入的信息的單元。在所輸出的信息中，例如包含有表 示由位置計算部15所計算出的接收機10的位置的信息。接收機10的用 戶通過參照所輸出的信息，能夠知道接收機10的位置、即自身所處的位置。
接著，使用圖13，說明圖1所示的接收機10的處理，并同時說明 本實施方式的測位方法。圖13是示出接收機10的處理的流程圖。
例如，由接收機10的用戶通過操作部104輸入測位請求而使接收機 IO開始測位處理。當(dāng)然，也可以利用由接收機10內(nèi)所執(zhí)行的其他應(yīng)用程 序輸出測位要求等其他方法來開始測位處理。
首先，信號接收部11接收從多個GPS衛(wèi)星20發(fā)送來的測位用信號 (步驟S01)。信號接收部11將所接收到的信號中包含的信息輸出到速度 矢量計算部12和距離計算部14。
接著，距離計算部14根據(jù)從信號接收部11輸入的信息，來計算各 GPS衛(wèi)星20與接收機10之間的距離(偽距離)(步驟S02)。距離計算 部14將表示偽距離的信息輸出到位置計算部15和距離差計算部16。
接著，速度矢量計算部12根據(jù)從信號接收部11輸入的信息，來計 算各GPS衛(wèi)星20的速度矢量(步驟S03，速度矢量計算步驟)。例如， 速度矢量計算部12使用上述方法，按照每個GPS衛(wèi)星20來計算ECFF 坐標(biāo)系下的速度矢量，并將計算結(jié)果輸出到衛(wèi)星選擇部13。另外，也可 以并行地執(zhí)行速度矢量計算部12的速度矢量的計算和距離計算部14的 偽距離的計算。
接著，衛(wèi)星選擇部13從所計算出的多個速度矢量生成速度矢量的集 合，并根據(jù)所生成速度矢量的集合，從作為由信號接收部ll所接收到的 多個信號的發(fā)送方的多個GPS衛(wèi)星20中選擇多個GPS衛(wèi)星20(步驟S04， 信號發(fā)送源選擇步驟)。衛(wèi)星選擇部13將表示所選擇的GPS衛(wèi)星20的衛(wèi) 星選擇信息輸出到位置計算部15。
如上所述，雖然存在多個GPS衛(wèi)星20的選擇方法，但是衛(wèi)星選擇 部13可以根據(jù)測位要求的內(nèi)容等來選擇任意的方法。例如，在判斷是否 選擇所有的與所輸入的m個速度矢量對應(yīng)的m個GPS衛(wèi)星20時，衛(wèi)星 選擇部13可以使用上述第一方法或上述第三方法。并且，在從與所輸入 的m個速度矢量對應(yīng)的m個GPS衛(wèi)星20中選擇n個(其中，m>n) GPS衛(wèi)星20時，衛(wèi)星選擇部13可以使用上述第二方法或上述第四方法。
接著，位置計算部15根據(jù)所輸入的衛(wèi)星選擇信息，來從與信號接收
部11所接收到的多個信號對應(yīng)的多個GPS衛(wèi)星20中提取出指定了位置 的GPS衛(wèi)星20。然后，位置計算部15根據(jù)表示所提取出的GPS衛(wèi)星20 的位置的信息、和從距離計算部14輸入的表示各偽距離的信息，來計算 接收機10的位置(步驟S05，位置計算步驟)。位置計算部15將表示所 計算出的接收機10的位置的信息輸出到距離差計算單元16。
接著，距離差計算單元16根據(jù)從位置計算部15輸入的接收機10的 位置到多個GPS衛(wèi)星20的各距離、以及從距離計算部14輸入的接收機 10的位置到多個GPS衛(wèi)星20的各偽距離，來按照每個GPS衛(wèi)星20計 算作為這兩種距離的差的偽時鐘偏置Arn (TOW)(步驟S06)。距離差計 算部16將所計算出的偽時鐘偏置Arn (TOW)輸出到位置精度評價部17 和衛(wèi)星精度評價部18。
接著，位置精度評價部17和衛(wèi)星精度評價部18評價測位精度(步 驟S07)。即，位置精度評價部17根據(jù)偽時鐘偏置Arn (TOW)在多個GPS 衛(wèi)星20間的偏差，來評價由位置計算部15所計算出的接收機10的位置 的精度。
這時，位置精度評價部17將偽時鐘偏置的方差CJ^(TOw^為最小的時刻設(shè)定為正確的發(fā)送時刻Tp (發(fā)送時刻設(shè)定步驟)。并且，位置精度評價 部17將被設(shè)定為正確的發(fā)送時刻的發(fā)送時刻Tp時的測位結(jié)果設(shè)定為最 終結(jié)果(接收機10的估計位置)(估計位置設(shè)定步驟)。
并且，衛(wèi)星精度評價部18根據(jù)偽時鐘偏置Arn (TOW)在多個GPS 衛(wèi)星20間的偏差，評價位置計算部15在計算接收機10的位置時所利用 的各GPS衛(wèi)星20的精度。
在位置精度評價部17和衛(wèi)星精度評價部18根據(jù)上述評價而判斷為 取得了預(yù)定精度的測位結(jié)果時(步驟S08;是)，位置精度評價部17將測 位結(jié)果(表示位置計算部15所計算出的接收機10的位置的信息)輸出 到輸出部19，輸出部19將該測位結(jié)果輸出(步驟S09)。由此，接收機 10的用戶能夠知道測位結(jié)果。
與之相對，在位置精度評價部17和衛(wèi)星精度評價部18判斷為沒有 得到預(yù)定精度的測位結(jié)果時(步驟S08;否)，位置精度評價部17和衛(wèi)星精度評價部18判斷為再次執(zhí)行測位，并將表示縮小了范圍的GPS衛(wèi)星 20的個數(shù)的信息輸出到衛(wèi)星選擇部13。由此，反復(fù)進行上述步驟S04 S08的處理。例如，在根據(jù)來自6個GPS衛(wèi)星20的信號所計算出的接收 機10的位置的精度沒有滿足一定水平的情況下，位置精度評價部17和 衛(wèi)星精度評價部18將用于使6個GPS衛(wèi)星20的范圍縮小到5個的信息 輸出到衛(wèi)星選擇部13。在該情況下，衛(wèi)星選擇部13按照上述第二方法或 第四方法的示例那樣來選擇5個GPS衛(wèi)星20。
但是，并不一定必須要進行這樣的反復(fù)處理，而也可以在預(yù)定的定 時結(jié)束測位處理。例如，在指定了位置的GPS衛(wèi)星20的個數(shù)小于等于預(yù) 定的閾值(例如，小于等于4)的情況下，位置精度評價部17和衛(wèi)星精 度評價部18判斷為即使再縮小GPS衛(wèi)星20的范圍也無法進行一定精度 的測位，也可以結(jié)束處理。
另外，在重復(fù)上述步驟S04 S08的處理時，衛(wèi)星選擇部13也可以 在每次處理時都變更選擇GPS衛(wèi)星20的方法。例如，衛(wèi)星選擇部13可 以在第一次的處理中使用上述第一方法，而在第二次的處理(第一次的 重復(fù)處理)中，使用第二方法。
接著，說明用于使計算機執(zhí)行上述一系列的對接收機IO迸行測位的 處理的測位程序。如圖14所示，測位程序81被存儲到程序存儲區(qū)域80a 內(nèi)，該程序存儲區(qū)域80a形成在計算機所具有的記錄介質(zhì)80中。
測位程序81構(gòu)成為具有統(tǒng)一控制測位處理的主模塊81a、信號接 收模塊81b、速度矢量計算模塊81c、衛(wèi)星選擇模塊81d、距離計算模塊 81e、位置計算模塊81f、距離差計算模塊81g、位置精度評價模塊81h、 衛(wèi)星精度評價模塊81i以及輸出模塊81j。通過執(zhí)行信號接收模塊81b、 速度矢量計算模塊81c、衛(wèi)星選擇模塊81d、距離計算模塊81e、位置計 算模塊81f、距離差計算模塊81g、位置精度評價模塊81h、衛(wèi)星精度評 價模塊81i以及輸出模塊81j而實現(xiàn)的功能，分別與上述接收機10的信 號接收部11、速度矢量計算部12、衛(wèi)星選擇部13、距離計算部14、位 置計算部15、距離差計算部16、位置精度評價部17、衛(wèi)星精度評價部 18以及輸出部19的功能相同。
另外，測位程序81還可以構(gòu)成為，其一部分或全部經(jīng)由通信線路等 傳送介質(zhì)傳送，由其他設(shè)備接收并記錄(包含安裝)。
如以上說明所述，根據(jù)本實施方式，通過根據(jù)速度矢量的集合選擇 GPS衛(wèi)星20，并根據(jù)來自所選擇的GPS衛(wèi)星20的信號從多個時刻中設(shè) 定一個時刻作為信號的發(fā)送時刻，從而能夠以較高的精度對來自GPS衛(wèi) 星20的信號的發(fā)送時刻進行估計。并且，通過將與被設(shè)定為發(fā)送時刻的 一個時刻對應(yīng)的接收機10的位置設(shè)定為該接收機10的估計位置，從而 能夠以較高的精度測定接收機10的位置。
在本實施方式中，可以根據(jù)速度矢量的集合的矢量和來選擇多個 GPS衛(wèi)星20。由于能夠簡便地計算出矢量和，所以在使用該方法時，能 夠更簡便地進行發(fā)送時刻的估計。
尤其在采用上述第一方法的情況下，由于使用閾值來評價矢量和的 大小，因此能夠?qū)l(fā)送時刻的估計精度保持在一定水平以上。并且，在 采用上述第二方法的情況下，由于選擇與矢量和的大小為最小的集合對 應(yīng)的GPS衛(wèi)星20，因此能夠獲得發(fā)送時刻的估計精度最高的GPS衛(wèi)星 20的集合。
并且，在本實施方式中，可以根據(jù)表示構(gòu)成速度矢量的集合的速度 矢量的偏差的值來選擇多個GPS衛(wèi)星20。通過使用該值，能夠更準(zhǔn)確地 導(dǎo)出GPS衛(wèi)星20的相對位置的變化，其結(jié)果，能夠以更高的精度進行發(fā) 送時刻的估計。
尤其在采用上述第三方法的情況下，由于使用閾值來評價表示速度 矢量的偏差的值，因此能夠?qū)l(fā)送時刻的估計精度保持在一定水平以上。 并且，在采用上述第四方法的情況下，由于選擇與表示速度矢量的偏差 的值為最大的集合對應(yīng)的GPS衛(wèi)星20，因此能夠獲得發(fā)送時刻的估計精 度最高的GPS衛(wèi)星20的集合。
以上，根據(jù)本發(fā)明的實施方式對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明。但是， 本發(fā)明不限于上述實施方式?？梢栽诓幻撾x本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，對本 發(fā)明進行以下的各種變形。
在上述實施方式中，衛(wèi)星選擇部13根據(jù)速度矢量來選擇GPS衛(wèi)星
20，但是GPS衛(wèi)星20的選擇方法不限于此。例如，衛(wèi)星選擇部13也可 以一并使用以往所公知的方法和利用速度矢量的方法來選擇GPS衛(wèi)星 20。
作為以往所公知的方法，例如可以列舉出如下方法利用信號的C/N (信噪比)來按照每個GPS衛(wèi)星評價接收靈敏度的方法、根據(jù)偽距離的 均方根誤差(RMS: Root Mean Square)來評價各偽距離的偏差的方法、 使用精度下降率(DOP: Dilution Of Precision)來評價GPS衛(wèi)星在幾何 學(xué)上的配置的方法。其中，使用C/N的方法和使用均方根誤差的方法都 是評價GPS衛(wèi)星單體的方法，而使用精度下降率的方法則是與上述實施 方式相同地對GPS衛(wèi)星的集合進行評價的方法。
例如，衛(wèi)星選擇部13也可以首先提取出C/N、均方根誤差和精度下 降率分別大于等于預(yù)定的閾值的GPS衛(wèi)星20，利用上述實施方式的方法 即基于速度矢量的方法，來從所提取出的GPS衛(wèi)星20中選擇特定的GPS 衛(wèi)星20。
在上述實施方式中，使用了偽時鐘偏置來評價測位精度，但是也可 以使用RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring:接收機自主完 好性監(jiān)測)等其他方法來評價測位精度。另外，RAIM例如被詳細(xì)地記載 于下述非特許文獻2中。 BW Parkinson, JJ Spilker， "Global Positioning System: Theory and Applications Volume II - Chapter 5"， American Institute of Aeronautics and Astronautics， Inc., p.p.143—164， 1996。
并且，在上述實施方式中，將GPS衛(wèi)星20用作信號發(fā)送源，但是 也可以將偽衛(wèi)星、構(gòu)成移動體通信網(wǎng)的基站等用作信號發(fā)送源。
并且，在上述實施方式中，測位的主體是接收機IO，也是測位的對 象，但是，測位的主體和測位的對象也可以不一致。例如，測位的主體 也可以通過與接收機IO分開構(gòu)成的測位服務(wù)器來構(gòu)成。測位服務(wù)器例如 可以經(jīng)由移動體通信網(wǎng)與接收機10連接，從接收機10接收測位所需要
的信息，來進行測位。測位服務(wù)器也可以從接收機io接收必要的信息， 來進行與測位有關(guān)的所有運算?；蛘撸部梢酝ㄟ^接收機io接收并取得
表示所計算出的GPS衛(wèi)星20和接收機10之間的距離的信息，并根據(jù)所 取得的表示距離的信息，進行與測位有關(guān)的運算。權(quán)利要求書中所記載 的測位系統(tǒng)可以應(yīng)用于接收機和服務(wù)器等的任意的裝置。
權(quán)利要求
1.一種測位系統(tǒng)，其估計接收機的位置，其特征在于，該測位系統(tǒng)具有速度矢量計算單元，其根據(jù)從多個信號發(fā)送源發(fā)送并被所述接收機接收的多個信號，來計算各信號發(fā)送源的速度矢量；信號發(fā)送源選擇單元，其從所述速度矢量計算單元所計算出的多個速度矢量生成速度矢量的集合，并根據(jù)所生成的速度矢量的集合從所述多個信號發(fā)送源中選擇多個信號發(fā)送源；位置計算單元，其根據(jù)從所述信號發(fā)送源選擇單元所選擇的信號發(fā)送源發(fā)送并被所述接收機接收的信號，在將多個時刻作為該信號的發(fā)送時刻時，按照每個該時刻計算所述接收機的位置；發(fā)送時刻設(shè)定單元，其評價由所述位置計算單元所計算出的所述接收機的多個位置的精度，并從與該多個位置對應(yīng)的多個時刻中設(shè)定一個時刻作為發(fā)送時刻；以及估計位置設(shè)定單元，其將與所述發(fā)送時刻設(shè)定單元所設(shè)定的一個發(fā)送時刻對應(yīng)的所述接收機的位置設(shè)定為該接收機的估計位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測位系統(tǒng)，其特征在于， 所述信號發(fā)送源選擇單元計算所述速度矢量的集合的矢量和，并根據(jù)所計算出的矢量和，從所述多個信號發(fā)送源中選擇多個信號發(fā)送源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)送源選擇單元生成由所述速度矢量計算單元所計算出的 多個速度矢量構(gòu)成的集合，并且在所生成的速度矢量的集合的矢量和的 大小小于等于預(yù)定的閾值的情況下，所述信號發(fā)送源選擇單元選擇與該 多個速度矢量對應(yīng)的多個信號發(fā)送源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)送源選擇單元生成多個所述集合，并針對所生成多個集 合分別計算矢量和，選擇與構(gòu)成所計算出的多個矢量和中最小矢量和的 速度矢量對應(yīng)的所述信號發(fā)送源，其中，所述集合是由個數(shù)少于所述速度矢量計算單元所計算出的速度矢量的個數(shù)的速度矢量構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測位系統(tǒng)，其特征在于， 所述信號發(fā)送源選擇單元計算表示構(gòu)成所述集合的速度矢量的偏差的值，并根據(jù)所計算出的值從所述多個信號發(fā)送源中選擇多個信號發(fā)送源。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測位系統(tǒng)，其特征在于， 所述信號發(fā)送源選擇單元生成由所述速度矢量計算單元所計算出的多個速度矢量構(gòu)成的集合，并且在表示構(gòu)成所生成的集合的速度矢量的 偏差的值大于等于預(yù)定的閾值的情況下，所述信號發(fā)送源選擇單元選擇 與該多個速度矢量對應(yīng)的多個信號發(fā)送源。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)送源選擇單元生成多個所述集合，并針對所生成的多個 集合分別計算表示構(gòu)成該集合的速度矢量的偏差的值，選擇與導(dǎo)出所計 算出的多個值中最大值的速度矢量對應(yīng)的所述信號發(fā)送源，其中，所述 集合是由個數(shù)少于所述速度矢量計算單元所計算出的速度矢量的個數(shù)的 速度矢量構(gòu)成。
8. —種測位用IC芯片，其估計接收機的位置，其特征在于，該測 位用IC芯片具有速度矢量計算單元，其根據(jù)從多個信號發(fā)送源發(fā)送并被所述接收機 接收的多個信號，來計算各信號發(fā)送源的速度矢量；信號發(fā)送源選擇單元，其從所述速度矢量計算單元所計算出的多個 速度矢量生成速度矢量的集合，并根據(jù)所生成的速度矢量的集合從所述 多個信號發(fā)送源中選擇多個信號發(fā)送源；位置計算單元，其根據(jù)從所述信號發(fā)送源選擇單元所選擇的信號發(fā) 送源發(fā)送并被所述接收機接收的信號，在將多個時刻作為該信號的發(fā)送 時刻時，按照每個該時刻計算所述接收機的位置；發(fā)送時刻設(shè)定單元，其評價由所述位置計算單元所計算出的所述接 收機的多個位置的精度，并從與該多個位置對應(yīng)的多個時刻中設(shè)定一個 時刻作為發(fā)送時刻；以及估計位置設(shè)定單元，其將與所述發(fā)送時刻設(shè)定單元所設(shè)定的一個發(fā) 送時刻對應(yīng)的所述接收機的位置設(shè)定為該接收機的估計位置。
9. 一種測位方法，該方法是測位系統(tǒng)估計接收機的位置的方法，其 特征在于，該測位方法具有以下步驟-速度矢量計算步驟，在該步驟中，所述測位系統(tǒng)根據(jù)從多個信號發(fā) 送源發(fā)送并被所述接收機接收的多個信號，來計算各信號發(fā)送源的速度信號發(fā)送源選擇步驟，在該步驟中，所述測位系統(tǒng)從在所述速度矢 量計算步驟中所計算出的多個速度矢量生成速度矢量的集合，并根據(jù)所 生成的速度矢量的集合從所述多個信號發(fā)送源中選擇多個信號發(fā)送源；位置計算步驟，在該步驟中，所述測位系統(tǒng)根據(jù)從在所述信號發(fā)送源選擇步驟中所選擇的信號發(fā)送源發(fā)送并被所述接收機接收的信號，在 將多個時刻作為該信號的發(fā)送時刻時，按照每個該時刻計算所述接收機 的位置；發(fā)送時刻設(shè)定步驟，在該步驟中，所述測位系統(tǒng)評價在所述位置計 算步驟中所計算出的所述接收機的多個位置的精度，并從與該多個位置 對應(yīng)的多個時刻中設(shè)定一個時刻作為發(fā)送時刻；以及估計位置設(shè)定步驟，在該步驟中，將與在所述發(fā)送時刻設(shè)定步驟中 所設(shè)定的一個發(fā)送時刻對應(yīng)的所述接收機的位置設(shè)定為該接收機的估計 位置。
10. —種測位程序，其使計算機估計接收機的位置，其特征在于， 該測位程序使計算機執(zhí)行以下功能速度矢量計算功能，其根據(jù)從多個信號發(fā)送源發(fā)送并被所述接收機 接收的多個信號，來計算各信號發(fā)送源的速度矢量；信號發(fā)送源選擇功能，其從所述速度矢量計算功能所計算出的多個 速度矢量生成速度矢量的集合，并根據(jù)所生成的速度矢量的集合從所述 多個信號發(fā)送源中選擇多個信號發(fā)送源；位置計算功能，其根據(jù)從所述信號發(fā)送源選擇功能所選擇的信號發(fā)送源發(fā)送并被所述接收機接收的信號，在將多個時刻作為該信號的發(fā)送時刻時，按照每個該時刻計算所述接收機的位置；發(fā)送時刻設(shè)定功能，其評價由所述位置計算功能所計算出的所述接 收機的多個位置的精度，并從與該多個位置對應(yīng)的多個時刻中設(shè)定一個 時刻作為發(fā)送時刻；以及估計位置設(shè)定功能，其將與所述發(fā)送時刻設(shè)定功能所設(shè)定的一個發(fā) 送時刻對應(yīng)的所述接收機的位置設(shè)定為該接收機的估計位置。
全文摘要
本發(fā)明提供測位系統(tǒng)、測位用IC芯片、測位方法和測位程序，能夠高精度地估計來自信號發(fā)生源的信號的發(fā)送時刻，根據(jù)該估計高精度地測定接收機的位置。接收機(10)具有速度矢量計算部(12)，根據(jù)從多個GPS衛(wèi)星(20)發(fā)送的多個信號計算各GPS衛(wèi)星的速度矢量；衛(wèi)星選擇部(13)，由多個速度矢量生成速度矢量的集合，根據(jù)該集合，從多個GPS衛(wèi)星中選擇多個GPS衛(wèi)星；位置計算部(15)，根據(jù)來自所選擇的GPS衛(wèi)星的信號，在將多個時刻作為該信號的發(fā)送時刻時，按每個該時刻計算接收機(10)的位置；位置精度評價單元(17)，評價所計算的接收機(10)的多個位置的精度，從與該多個位置對應(yīng)的多個時刻中設(shè)定一時刻作為發(fā)送時刻，將與該一個發(fā)送時刻對應(yīng)的接收機(10)的位置設(shè)定為估計位置。
文檔編號G08G1/005GK101344585SQ20081013032
公開日2009年1月14日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者小田恭弘, 沈紀(jì)惲, 瀧石浩生 申請人:株式會社Ntt都科摩