專利名稱：移動(dòng)體定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及恰當(dāng)?shù)毓烙?jì)電離層延遲誤差來定位移動(dòng)體位置的移動(dòng)體定位裝置。

背景技術(shù)：
以往公開有以下技術(shù)在具有GPS接收機(jī)和GPS服務(wù)器的衛(wèi)星定位系統(tǒng)中，在GPS服務(wù)器側(cè)接收如日出、正午、以及日落這樣的與電離層的變化同時(shí)產(chǎn)生的斷續(xù)的電離層信息，生成電離層模型來估計(jì)電離層誤差，并將關(guān)于所估計(jì)出的電離層誤差的信息提供給GPS接收機(jī)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1日本專利文獻(xiàn)特表2005-517931號(hào)公報(bào)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題 目前，能夠獲得各種用于估計(jì)電離層誤差的、關(guān)于電離層狀態(tài)的信息(例如，從修正系數(shù)到電離層模型或電離層電子數(shù)等信息)，但是以往未提出關(guān)于將這些信息在考慮了其特性的情況下恰當(dāng)?shù)丶右岳玫姆椒ā?br> 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠恰當(dāng)?shù)乩门c電離層狀態(tài)有關(guān)的各種信息而高精度地估計(jì)出電離層延遲誤差并進(jìn)行修正的移動(dòng)體定位裝置。
用于解決問題的手段 為了達(dá)到上述目的，第一發(fā)明的移動(dòng)體定位裝置的特征在于，包括 第一電離層狀態(tài)信息接收單元，接收與預(yù)測(cè)出的、直到當(dāng)前時(shí)點(diǎn)之后的時(shí)點(diǎn)的電離層狀態(tài)相關(guān)的信息； 第二電離層狀態(tài)信息接收單元，接收與當(dāng)前時(shí)點(diǎn)的電離層狀態(tài)相關(guān)的信息； 電離層延遲誤差估計(jì)單元，估計(jì)電離層延遲誤差；以及 定位單元，基于來自衛(wèi)星的無線電波的接收結(jié)果和所述估計(jì)出的電離層延遲誤差來定位移動(dòng)體位置； 其中，所述電離層延遲誤差估計(jì)單元基于根據(jù)所述第二電離層狀態(tài)信息導(dǎo)出的第二電離層延遲誤差來修正根據(jù)所述第一電離層狀態(tài)信息導(dǎo)出的第一電離層延遲誤差，由此估計(jì)出所述電離層延遲誤差。
第二發(fā)明在第一發(fā)明的移動(dòng)體定位裝置的基礎(chǔ)上具有以下特征 所述電離層延遲誤差估計(jì)單元對(duì)根據(jù)所述第一電離層狀態(tài)信息導(dǎo)出的第一電離層延遲誤差和根據(jù)所述第二電離層狀態(tài)信息導(dǎo)出的第二電離層延遲誤差分別賦予加權(quán)系數(shù)來進(jìn)行加權(quán)平均，由此估計(jì)出所述電離層延遲誤差。
第三發(fā)明在第二發(fā)明的移動(dòng)體定位裝置的基礎(chǔ)上具有以下特征 賦予所述第一電離層延遲誤差的加權(quán)系數(shù)根據(jù)從所述第一電離層狀態(tài)信息的接收時(shí)刻開始經(jīng)過的時(shí)間而被改變，所述經(jīng)過的時(shí)間長(zhǎng)時(shí)的所述加權(quán)系數(shù)被設(shè)定為比所述經(jīng)過的時(shí)間短時(shí)的所述加權(quán)系數(shù)大的值。
第四發(fā)明在第一至三發(fā)明中的任一發(fā)明的移動(dòng)體定位裝置的基礎(chǔ)上具有以下特征所述第一電離層狀態(tài)信息為GIM(Global Ionosphere Map)數(shù)據(jù)， 所述第二電離層狀態(tài)信息為導(dǎo)航信息所包含的電離層修正系數(shù)。
第五發(fā)明在第四發(fā)明的移動(dòng)體定位裝置的基礎(chǔ)上具有以下特征 所述第一電離層狀態(tài)信息接收單元從外部中心站接收所述GIM數(shù)據(jù)。
第六發(fā)明在第四發(fā)明的移動(dòng)體定位裝置的基礎(chǔ)上具有以下特征 將所述電離層修正系數(shù)應(yīng)用于Klobuchar模型而導(dǎo)出所述第二電離層延遲誤差。
發(fā)明的效果 根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠恰當(dāng)?shù)乩门c電離層狀態(tài)有關(guān)的各種信息而高精度地估計(jì)出電離層延遲誤差并進(jìn)行修正的移動(dòng)體定位裝置。



圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的移動(dòng)體位置定位裝置的GPS的整體構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成圖； 圖2是簡(jiǎn)要地表示裝載在圖1的車輛90上的GPS接收機(jī)1的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成圖； 圖3是表示世界(world)坐標(biāo)系與局部(local)坐標(biāo)系的關(guān)系的圖； 圖4是概念性地表示第一電離層延遲誤差ΔI1、第二電離層延遲誤差ΔI2、以及電離層延遲誤差ΔI的關(guān)系的圖； 圖5中的(A)是概念性地表示以往的定位方法下的GPS衛(wèi)星10的可用性(availability)的圖，(B)是概念性地表示本實(shí)施例的定位方法下的GPS衛(wèi)星10的可用性的圖； 圖6中的(A)是表示以往的定位方法下的定位精度的圖，(B)是表示本實(shí)施例的定位方法下的定位精度的圖。
標(biāo)號(hào)說明 1 GPS接收機(jī) 10 GPS衛(wèi)星 20 接收部 30 濾波器 40 定位計(jì)算部 50 電離層延遲誤差估計(jì)部 60 衛(wèi)星位置計(jì)算部 70 通信部 80 外部中心站(center) 90 車輛
具體實(shí)施例方式 以下，參照附圖來說明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。
圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的移動(dòng)體位置定位裝置的GPS(GlobalPositioning System，全球定位系統(tǒng))的整體構(gòu)成的系統(tǒng)構(gòu)成圖。如圖1所示，GPS包括圍繞地球旋轉(zhuǎn)的GPS衛(wèi)星10和位于地球上并能夠在地球上移動(dòng)的車輛90。另外，車輛90只是移動(dòng)體的一個(gè)例子，作為其它的移動(dòng)體，可以是摩托車、軌道車、船舶、航空器、叉車、機(jī)器人、以及隨著人的移動(dòng)而一起移動(dòng)的便攜式電話等信息終端等。
GPS衛(wèi)星10向地球持續(xù)地廣播導(dǎo)航信息(衛(wèi)星信號(hào))。在導(dǎo)航信息中包含時(shí)鐘的修正值、電離層的修正系數(shù)、以及與對(duì)應(yīng)的GPS衛(wèi)星10有關(guān)的衛(wèi)星軌道信息(星歷表和歷書)。導(dǎo)航信息通過C/A碼被擴(kuò)展并被承載在L1波(頻率1575.42MHz)上而被向地球持續(xù)地廣播。另外，L1波是以C/A碼調(diào)制后的Sin波和以P碼(Precision Code，精測(cè)距碼)調(diào)制后的Cos波的合成波，該L1波被進(jìn)行了正交調(diào)制。C/A碼和P碼是偽噪聲(Pseudo Noise)碼，是—1和1不規(guī)則地周期性排列的碼串。
另外，目前24個(gè)GPS衛(wèi)星10在高度約為20,000Km的上空圍繞著地球一周，各4個(gè)的GPS衛(wèi)星10均等地配置在各自相差55度而傾斜的6個(gè)環(huán)地軌道平面上。因此，只要是天空敞開的處所，不管處于地球上的任何位置都始終能夠觀測(cè)到至少5個(gè)以上的GPS衛(wèi)星10。
在車輛90上裝載有作為移動(dòng)體位置定位裝置的GPS接收機(jī)1。如以下詳細(xì)說明的那樣，GPS接收機(jī)1根據(jù)來自GPS衛(wèi)星10的衛(wèi)星信號(hào)來定位車輛90的位置。
圖2是簡(jiǎn)要地表示裝載在圖1的車輛90上的GPS接收機(jī)1的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成圖。在圖2中，為了避免復(fù)雜的說明，只表示了一個(gè)GPS衛(wèi)星101(下標(biāo)為衛(wèi)星序號(hào))。這里，代表性地說明與來自GPS衛(wèi)星101的衛(wèi)星信號(hào)有關(guān)的信號(hào)處理。關(guān)于來自GPS衛(wèi)星101的衛(wèi)星信號(hào)的信號(hào)處理與關(guān)于來自GPS衛(wèi)星102、103等的衛(wèi)星信號(hào)的信號(hào)處理實(shí)質(zhì)上相同。實(shí)際上，對(duì)來自能夠觀測(cè)到的各GPS衛(wèi)星101、102、103等的衛(wèi)星信號(hào)并行(同步)地執(zhí)行以下說明的關(guān)于衛(wèi)星信號(hào)的信號(hào)處理。
如圖2所示，本實(shí)施例的GPS接收機(jī)1作為主要的功能部而包括接收部20、濾波器30、定位計(jì)算部40、電離層延遲誤差估計(jì)部50、衛(wèi)星位置計(jì)算部60、以及通信部70。
接收部20經(jīng)由GPS天線22接收從GPS衛(wèi)星101發(fā)送的衛(wèi)星信號(hào)，使用在內(nèi)部生成的復(fù)制(replica)C/A碼來進(jìn)行C/A碼同步，提取出導(dǎo)航信息。C/A碼同步的方法有多種，可以采用任意的恰當(dāng)?shù)姆椒ā＠?，可以采用以下方法使用DDL(Delay-Locked Loop，延遲鎖定環(huán))來跟蹤復(fù)制C/A碼與所接收的C/A碼的相關(guān)值變?yōu)榉逯档拇a相位。只要導(dǎo)航信息被更新，接收部20就將包含在導(dǎo)航信息中的電離層修正系數(shù)提供給電離層延遲誤差估計(jì)部50。
另外，接收部20根據(jù)對(duì)來自GPS衛(wèi)星101的衛(wèi)星信號(hào)的接收結(jié)果計(jì)算出GPS衛(wèi)星101與車輛90(準(zhǔn)確地說是GPS接收機(jī)1)之間的虛擬距離ρ’。虛擬距離ρ’不同于GPS衛(wèi)星101與車輛90之間的真實(shí)距離，其中含有時(shí)鐘誤差(clock bias)和如電離層延遲誤差這樣的由于無線電波傳播速度的變化而導(dǎo)致的誤差。另外，關(guān)于符號(hào)，對(duì)虛擬距離ρ標(biāo)注的“’”表示未執(zhí)行后述的濾波處理。
這里，例如可以如下計(jì)算出相對(duì)于GPS衛(wèi)星101的虛擬距離ρ’。
ρ’＝N×300 這里，N相當(dāng)于GPS衛(wèi)星101與車輛90之間的C/A碼的比特?cái)?shù)，根據(jù)復(fù)制C/A碼的相位和GPS接收機(jī)1內(nèi)部的接收機(jī)時(shí)鐘來計(jì)算該N。另外，數(shù)值300的由來是C/A碼的1比特的長(zhǎng)度為1μs，與1比特相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度約為300m(1μs×光速)。表示這樣計(jì)算出的虛擬距離ρ’的信號(hào)被輸入給濾波器30。
另外，接收部20具有測(cè)定衛(wèi)星信號(hào)的載波相位的功能，并具有使用在內(nèi)部生成的復(fù)制載波來測(cè)定所接收的發(fā)生了多普勒頻移的載波的多普勒頻率變化量Δf的功能。多普勒頻率變化量Δf作為復(fù)制載波的頻率fr與已知的載波頻率fc(1575.42MHz)的差(＝fr—fc)而被測(cè)定。該功能通過PLL(Phase-Locked Loop)來實(shí)現(xiàn)，其中所述PLL使用復(fù)制載波來計(jì)算載波相關(guān)值并跟蹤接收載波。表示多普勒頻率變化量Δf的信號(hào)被輸入給濾波器30。
濾波器30使用多普勒頻率變化量ΔfL1對(duì)虛擬距離ρ’執(zhí)行濾波處理。在濾波器30中，例如按照以下的計(jì)算式子來導(dǎo)出濾波處理后的虛擬距離ρ。
[式1] 這里，(i)表示這次的值，(i—1)表示上次的值，M為加權(quán)系數(shù)。M的值是在考慮了精度和響應(yīng)性的情況下被適當(dāng)?shù)貨Q定的。ΔV是GPS衛(wèi)星101與車輛90之間的相對(duì)速度Δ，使用計(jì)測(cè)出的多普勒頻率變化量Δf并例如通過以下的關(guān)系式來計(jì)算該ΔV。
Δf＝ΔV·fc/(c—ΔV) 這里，c為光速。另外，濾波器30中的濾波(smoothing)也可以使用上述式1所示的Hatch濾波器以外的濾波器、例如卡爾曼濾波器來實(shí)現(xiàn)。表示濾波處理后的虛擬距離ρ的信號(hào)被輸入給定位計(jì)算部40。
衛(wèi)星位置計(jì)算部60根據(jù)導(dǎo)航信息的衛(wèi)星軌道信息和當(dāng)前的時(shí)間計(jì)算出GPS衛(wèi)星101在世界坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置(X1、Y1、Z1)。另外，GPS衛(wèi)星101是人造衛(wèi)星之中的一個(gè)，因此其運(yùn)動(dòng)被限定在包括地球重心的確定的面內(nèi)(軌道平面)。另外，GPS衛(wèi)星101的軌道是將地球重心作為一個(gè)焦點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)，可以通過逐次數(shù)值計(jì)算開普勒方程式來計(jì)算軌道平面上的GPS衛(wèi)星101的位置。另外，考慮到GPS衛(wèi)星101的軌道平面與世界坐標(biāo)系的赤道面具有旋轉(zhuǎn)關(guān)系，可以通過對(duì)軌道平面上的GPS衛(wèi)星101的位置進(jìn)行三維的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換來獲得GPS衛(wèi)星101的位置(X1、Y1、Z1)。另外，如圖3所示，通過將地球重心作為原點(diǎn)并在赤道面內(nèi)相互正交的X和Y軸、以及與該兩軸正交的Z軸來定義世界坐標(biāo)系。表示衛(wèi)星位置(X1、Y1、Z1)的信號(hào)被輸入給定位計(jì)算部40。
通信部70經(jīng)由天線72從外部中心站80獲得全球性的電離層分布數(shù)據(jù)、即GIM(Global Ionosphere Map，全球電離層地圖)。伯爾尼大學(xué)(CODECenter for Orbit Determination in Europe)通過因特網(wǎng)公開了GIM。GIM數(shù)據(jù)包含根據(jù)過去的電離層分布數(shù)據(jù)、過去的實(shí)測(cè)電離層分布數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)出的一定時(shí)間之后(一日之后)的預(yù)測(cè)電離層分布數(shù)據(jù)，這里利用一定時(shí)間之后的預(yù)測(cè)電離層分布數(shù)據(jù)。在該情況下，通信部70例如在GPS接收機(jī)1啟動(dòng)時(shí)獲取最新的GIM數(shù)據(jù)，此后只要GPS接收機(jī)1繼續(xù)工作，則每當(dāng)最新的GIM數(shù)據(jù)被更新了(每經(jīng)過上述的一定時(shí)間)時(shí)獲取最新的GIM數(shù)據(jù)即可。通過通信部70獲取的GIM數(shù)據(jù)被提供給電離層延遲誤差估計(jì)部50。
電離層延遲誤差估計(jì)部50根據(jù)從通信部70提供的GIM數(shù)據(jù)和從接收部20提供的電離層修正系數(shù)來估計(jì)電離層延遲誤差ΔI。電離層延遲誤差ΔI是無線電波從GPS衛(wèi)星101通過電離層時(shí)由于受到折射率的影響而產(chǎn)生的傳播速度的變化所導(dǎo)致的誤差。公知該電離層延遲誤差ΔI一般來說正比于傳播路徑上的總電子數(shù)(TEC)并反比于載波頻率的平方。
具體的電離層延遲誤差估計(jì)方法可以如下來實(shí)現(xiàn)。
首先，電離層延遲誤差估計(jì)部50根據(jù)GIM數(shù)據(jù)來估計(jì)電離層延遲誤差。以下，將這樣根據(jù)GIM數(shù)據(jù)估計(jì)出的電離層延遲誤差稱為“第一電離層延遲誤差ΔI1”。第一電離層延遲誤差ΔI1具有以下特性精度高，但是由于GIM數(shù)據(jù)的更新周期長(zhǎng)(例如一日)，因此可靠性隨著時(shí)間的經(jīng)過而降低。
另一方面，電離層延遲誤差估計(jì)部50將電離層修正系數(shù)應(yīng)用于預(yù)先準(zhǔn)備的電離層模型(典型的是Klobuchar模型)來估計(jì)定位點(diǎn)(車輛90的位置)的垂直延遲量。接著，電離層延遲誤差估計(jì)部50通過使垂直延遲量反映GPS衛(wèi)星101的仰角(衛(wèi)星仰角)來導(dǎo)出斜距方向(slant rangedirection)的延遲量(相當(dāng)于電離層延遲誤差)。以下，將這樣根據(jù)來自接收部20的電離層修正系數(shù)估計(jì)出的電離層延遲誤差稱為“第二電離層延遲誤差ΔI2”。第二電離層延遲誤差ΔI2具有以下特性精度低于第一電離層延遲誤差ΔI1，但是由于基于當(dāng)前的電離層狀態(tài)生成的電離層修正系數(shù)包含在導(dǎo)航信息中，因此實(shí)時(shí)性優(yōu)越。另外，關(guān)于Klobuchar模型，例如在J.Klobuchar“Design and characteristics of the GPS ionospheric timedelay algorithm for single frequency users”，Proc.Position Location andNavigation Symposium，1986”中有記載，也可以使用在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了各種改進(jìn)的模型。
電離層延遲誤差估計(jì)部50結(jié)合如上述那樣通過相互獨(dú)立的模型導(dǎo)出的第一電離層延遲誤差ΔI1和第二電離層延遲誤差ΔI2來估計(jì)電離層延遲誤差ΔI。該結(jié)合例如可以如下來實(shí)現(xiàn)。
ΔI＝α·ΔI1+(1—α)·ΔI2 這里，α為加權(quán)系數(shù)，|α|<1。α可以為固定值，但優(yōu)選的是α為隨時(shí)間變化的可變值。具體地說，可以通過下式來決定。
α＝1—t/ΔT 式(1) 這里，ΔT為GIM數(shù)據(jù)的更新周期(在本例子中為1日)，t表示從最接近的GIM數(shù)據(jù)的更新時(shí)點(diǎn)到當(dāng)前時(shí)點(diǎn)所經(jīng)過的時(shí)間。因此，如圖4概念性地表示的那樣，隨著從最接近的GIM數(shù)據(jù)的更新時(shí)點(diǎn)到當(dāng)前時(shí)點(diǎn)的經(jīng)過時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)第一電離層延遲誤差ΔI1的加權(quán)變小，并且對(duì)第二電離層延遲誤差ΔI2的加權(quán)變大。這是出于以下考慮GIM數(shù)據(jù)的更新周期長(zhǎng)，可靠性隨著更新后的時(shí)間的經(jīng)過而降低，另一方面第二電離層延遲誤差ΔI2由于基于實(shí)時(shí)信息而不容易受到時(shí)間經(jīng)過的影響。另外，上述式(1)是α隨著從最接近的GIM數(shù)據(jù)的更新時(shí)點(diǎn)到當(dāng)前時(shí)點(diǎn)的時(shí)間的經(jīng)過而連續(xù)地減小的式子，但是也可以采用α隨著從最接近的GIM數(shù)據(jù)的更新時(shí)點(diǎn)到當(dāng)前時(shí)點(diǎn)的時(shí)間的經(jīng)過而不連續(xù)地減小的式子。表示這樣導(dǎo)出的電離層延遲誤差ΔI的信號(hào)被輸入給定位計(jì)算部40。
定位計(jì)算部40根據(jù)衛(wèi)星位置的計(jì)算結(jié)果、電離層延遲誤差ΔI、以及從接收部20提供的虛擬距離ρ的計(jì)算結(jié)果來定位車輛90的位置(Xu，Yu，Zu)。具體地說，可以使用以下的關(guān)系式。


式(2) 這里，w表示電離層延遲誤差ΔI以外的誤差(主要為時(shí)鐘誤差)。另外，該式是關(guān)于GPS衛(wèi)星101的關(guān)系式，但是對(duì)其它的能夠觀測(cè)到的GPS衛(wèi)星10也可以使用相同的關(guān)系式?？梢詫⑨槍?duì)3個(gè)GPS衛(wèi)星10如上述那樣估計(jì)出的各電離層延遲誤差ΔI代入到3個(gè)GPS衛(wèi)星10的式(2)的ΔI中，使用針對(duì)該3個(gè)GPS衛(wèi)星10得出的各虛擬距離ρ和衛(wèi)星位置，通過三角測(cè)量原理來導(dǎo)出車輛90的位置。在該情況下，虛擬距離ρ如上述那樣包含時(shí)鐘誤差，因此使用針對(duì)第四個(gè)GPS衛(wèi)星10得出的虛擬距離ρ、電離層延遲誤差ΔI、以及衛(wèi)星位置來除去時(shí)鐘誤差。
定位計(jì)算部40的定位周期例如可以為觀測(cè)周期(例如1ms)或預(yù)定的觀測(cè)周期(例如50ms或100ms)。定位結(jié)果例如被提供給未圖示的導(dǎo)航系統(tǒng)。
下面，使用概念圖來說明以上說明的本實(shí)施例的電離層延遲誤差估計(jì)方法的有用性。
圖5的(A)是表示以往的定位方法下的GPS衛(wèi)星10的可用性的圖，圖5的(B)是表示本實(shí)施例的定位方法下的GPS星10的可用性的圖。在圖5的(A)和(B)中，劃線區(qū)域表示該GPS衛(wèi)星10可用于定位計(jì)算。
在以往的定位方法下(在不使用GIM數(shù)據(jù)的情況下)，如圖5的(A)所示，在區(qū)間A(7至10之間的3個(gè)小時(shí))中，很多GPS衛(wèi)星10為低仰角，由于低仰角遮蔽(mask)而無法利用。
相反，在本實(shí)施例中，如圖5的(B)所示，在區(qū)間A中，雖然很多GPS衛(wèi)星10為低仰角，但是能夠使用來自這些低仰角GPS衛(wèi)星10的衛(wèi)星信號(hào)來進(jìn)行定位。這意味著如上所述，在本實(shí)施例中能夠通過GIM數(shù)據(jù)來估計(jì)電離層延遲誤差并進(jìn)行修正，因此即使在電離層延遲誤差大的低仰角下也能夠維持高精度的定位。
圖6的(A)是表示以往的定位方法下的定位精度的圖，圖6的(B)是表示本實(shí)施例的定位方法下的定位精度的圖。在圖6的(B)中，作為參考，表示僅使用GIM數(shù)據(jù)時(shí)的定位精度的曲線由實(shí)線表示，表示如本實(shí)施例那樣根據(jù)第一電離層延遲誤差ΔI1和第二電離層延遲誤差ΔI2來估計(jì)電離層延遲誤差ΔI時(shí)(即，并用了GIM數(shù)據(jù)和Klobuchar模型時(shí))的定位精度的曲線由單點(diǎn)劃線表示。
在以往的定位方法下(在不使用GIM數(shù)據(jù)的情況下)，如圖6的(A)所示，在圖5的(A)所示的區(qū)域A中，由于無法使用低仰角的GPS衛(wèi)星10，因此定位精度大幅地降低。
另一方面，當(dāng)通過GIM數(shù)據(jù)來估計(jì)電離層延遲誤差時(shí)，如圖6的(B)中的實(shí)線曲線所示，由于在區(qū)間A中也能夠利用低仰角的GPS衛(wèi)星10，因此能夠維持高精度的定位。但是，在該情況下，如圖6的(B)中的實(shí)線曲線所示，當(dāng)從最接近的GIM數(shù)據(jù)的更新時(shí)點(diǎn)(與橫軸的刻度0相對(duì)應(yīng)的位置)經(jīng)過了時(shí)間時(shí)(例如，參照經(jīng)過了10小時(shí)以上的區(qū)間)，由于GIM數(shù)據(jù)的可靠性下降，因此定位精度多少會(huì)下降。
相反，在本實(shí)施例中，由于通過GIM數(shù)據(jù)來估計(jì)電離層延遲誤差，因此如圖6的(B)中的單點(diǎn)劃線曲線所示，即使在區(qū)間A中也能夠利用低仰角的GPS衛(wèi)星10，因此能夠維持高精度的定位。并且，在從最接近的GIM數(shù)據(jù)的更新時(shí)點(diǎn)(與橫軸的刻度0相對(duì)應(yīng)的位置)經(jīng)過了時(shí)間時(shí)(例如，參照經(jīng)過了10小時(shí)以上的區(qū)間)，通過并用第一電離層延遲誤差ΔI1和第二電離層延遲誤差ΔI2(在特別優(yōu)選的實(shí)施例中通過使對(duì)第二電離層延遲誤差ΔI2的加權(quán)變大)，也防止了由于GIM數(shù)據(jù)的可靠性隨著時(shí)間經(jīng)過而下降所導(dǎo)致的定位精度的降低。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，尤其能夠取得以下的優(yōu)良效果。
通過如上述那樣有效地利用GIM數(shù)據(jù)和Klobuchar模型的各自特性的優(yōu)點(diǎn)來并用兩者，能夠?qū)崿F(xiàn)使用了低仰角GPS衛(wèi)星10的高精度的定位并防止從GIM數(shù)據(jù)被更新后經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間之后可能出現(xiàn)的定位精度的降低。
以上詳細(xì)地說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種變形和替換。
例如，在上述實(shí)施例中，當(dāng)GPS接收機(jī)1為能夠接收L1波和L2波這兩者的雙頻接收機(jī)時(shí)，可以根據(jù)雙頻數(shù)據(jù)來估計(jì)電離層模型并估計(jì)電離層延遲誤差。
另外，在上述實(shí)施例中使用了在目前的GPS環(huán)境下適用的兩個(gè)電離層模型(GIM和Klobuchar模型)，但是如果將來能夠利用具有相同特性的電離層模型，則可以替代性地同樣地使用這些電離層模型。另外，還可以應(yīng)用對(duì)GIM或Klobuchar模型進(jìn)行了各種改進(jìn)或變形而得到的電離層模型。
另外，在上述實(shí)施例中，由外部中心站80經(jīng)由因特網(wǎng)獲取的GIM數(shù)據(jù)被傳送給車輛90，但是也可以采用其它方式。例如，也可以將由路邊的設(shè)施經(jīng)由因特網(wǎng)獲取的GIM數(shù)據(jù)通過道路車輛間通信傳送給車輛90側(cè)，還可以由車輛90的通信部70自身通過無線通信來訪問因特網(wǎng)并直接獲取GIM數(shù)據(jù)。
本國(guó)際申請(qǐng)要求基于2006年12月11日提交的日本專利申請(qǐng)2006—333675號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過在此處被參照而被本國(guó)際申請(qǐng)所引用。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)體定位裝置，其特征在于，包括
第一電離層狀態(tài)信息接收單元，接收與預(yù)測(cè)出的、直到當(dāng)前時(shí)點(diǎn)之后的時(shí)點(diǎn)的電離層狀態(tài)相關(guān)的信息；
第二電離層狀態(tài)信息接收單元，接收與當(dāng)前時(shí)點(diǎn)的電離層狀態(tài)相關(guān)的信息；
電離層延遲誤差估計(jì)單元，估計(jì)電離層延遲誤差；以及
定位單元，基于來自衛(wèi)星的無線電波的接收結(jié)果和所述估計(jì)出的電離層延遲誤差來定位移動(dòng)體位置；
其中，所述電離層延遲誤差估計(jì)單元基于根據(jù)所述第二電離層狀態(tài)信息導(dǎo)出的第二電離層延遲誤差來修正根據(jù)所述第一電離層狀態(tài)信息導(dǎo)出的第一電離層延遲誤差，由此估計(jì)出所述電離層延遲誤差。
2.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)體定位裝置，其中，
所述電離層延遲誤差估計(jì)單元對(duì)根據(jù)所述第一電離層狀態(tài)信息導(dǎo)出的第一電離層延遲誤差和根據(jù)所述第二電離層狀態(tài)信息導(dǎo)出的第二電離層延遲誤差分別賦予加權(quán)系數(shù)來進(jìn)行加權(quán)平均，由此估計(jì)出所述電離層延遲誤差。
3.如權(quán)利要求2所述的移動(dòng)體定位裝置，其中，
賦予所述第一電離層延遲誤差的加權(quán)系數(shù)根據(jù)從所述第一電離層狀態(tài)信息的接收時(shí)刻開始經(jīng)過的時(shí)間而被改變，所述經(jīng)過的時(shí)間長(zhǎng)時(shí)的所述加權(quán)系數(shù)被設(shè)定為比所述經(jīng)過的時(shí)間短時(shí)的所述加權(quán)系數(shù)大的值。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)體定位裝置，其中，
所述第一電離層狀態(tài)信息為GIM數(shù)據(jù)，
所述第二電離層狀態(tài)信息為導(dǎo)航信息所包含的電離層修正系數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的移動(dòng)體定位裝置，其中，
所述第一電離層狀態(tài)信息接收單元從外部中心站接收所述GIM數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求4所述的移動(dòng)體定位裝置，其中，
將所述電離層修正系數(shù)應(yīng)用于Klobuchar模型而導(dǎo)出所述第二電離層延遲誤差。
全文摘要
本發(fā)明的移動(dòng)體定位裝置的特征在于，包括第一電離層狀態(tài)信息接收單元(70)，接收與預(yù)測(cè)出的、直到當(dāng)前時(shí)點(diǎn)之后的時(shí)點(diǎn)的電離層狀態(tài)相關(guān)的信息；第二電離層狀態(tài)信息接收單元(20)，接收與當(dāng)前時(shí)點(diǎn)的電離層狀態(tài)相關(guān)的信息；電離層延遲誤差估計(jì)單元(50)，估計(jì)電離層延遲誤差；以及定位單元(40)，基于來自衛(wèi)星的無線電波的接收結(jié)果和所述估計(jì)出的電離層延遲誤差來定位移動(dòng)體位置；其中，所述電離層延遲誤差估計(jì)單元基于根據(jù)所述第二電離層狀態(tài)信息導(dǎo)出的第二電離層延遲誤差來修正根據(jù)所述第一電離層狀態(tài)信息導(dǎo)出的第一電離層延遲誤差，由此估計(jì)出所述電離層延遲誤差。
文檔編號(hào)G01S5/14GK101535833SQ20078004289
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者小堀訓(xùn)成, 長(zhǎng)谷川直人 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社