JP2008215924A - Positioning apparatus, positioning method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測位装置、測位方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a positioning device, a positioning method, and a program.
人工衛星を利用した測位システムとしては、GPS(Global Positioning System)が広く知られており、カーナビゲーション装置等に利用されている。最近では、携帯型電話機や腕時計等の携帯用の電子機器にもGPS機能が備えられるようになってきており、測位技術の向上が望まれている。 As a positioning system using an artificial satellite, a GPS (Global Positioning System) is widely known and is used in a car navigation device or the like. Recently, portable electronic devices such as portable telephones and wristwatches have been equipped with a GPS function, and improvement of positioning technology is desired.
そのような中、GPS等の衛星信号の他に、方位を検出して推測航法に利用する技術が特許文献1に開示されている。具体的には、地磁気を検出して走行方位を検出し、移動距離と方位の変化量とを積算してマップマッチングを行うことで、現在位置を検出する技術である。
しかしながら、特許文献1の技術は移動距離と方位の変化量とを積算した上でマップマッチングを行うため、測位の精度には自ずと限界がある。また、衛星信号を用いた測位方式の最大の課題の1つとして、衛星信号の受信状況が不良である場合の測位の問題がある。例えば、測位装置が建物内に位置している状況では、十分な数の衛星を捕捉することができない場合が多く、この場合には測位を行うことができない。
However, since the technique of
また、高層ビルが隣接するアーバンキャニオン環境等においては、たとえ十分な数の衛星を捕捉することに成功し、測位を行うことができたとしても、マルチパスの影響によって測位結果に重大な誤差が生じる場合がある。 Also, in an urban canyon environment where high-rise buildings are adjacent, even if a sufficient number of satellites are successfully acquired and positioning is possible, there is a significant error in positioning results due to the effects of multipath. May occur.
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems.
以上の課題を解決するための第1の発明は、測位用衛星から発信された測位用信号を受信する受信部と、地磁気を検知する地磁気検知部と、前記地磁気検知部による検知結果から現在位置の緯度を算出する緯度算出部と、前記受信部により受信された測位用信号と前記緯度算出部により算出された緯度とに基づいて現在位置を測位する測位部とを備えた測位装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a receiving unit that receives a positioning signal transmitted from a positioning satellite, a geomagnetic detection unit that detects geomagnetism, and a current position based on a detection result by the geomagnetic detection unit. It is a positioning apparatus provided with a latitude calculating unit that calculates the latitude of the current position, and a positioning unit that measures the current position based on the positioning signal received by the receiving unit and the latitude calculated by the latitude calculating unit.
また、第7の発明として、地磁気を検知する地磁気検知部を用いた現在位置の測位方法であって、測位用衛星から発信された測位用信号を受信する受信ステップと、前記地磁気検知部による検知結果から現在位置の緯度を算出する緯度算出ステップと、前記受信ステップで受信された測位用信号と前記緯度算出ステップで算出された緯度とに基づいて現在位置を測位する測位ステップとを含む測位方法を構成してもよい。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a positioning method of a current position using a geomagnetism detection unit that detects geomagnetism, a reception step of receiving a positioning signal transmitted from a positioning satellite, and detection by the geomagnetism detection unit A positioning method including a latitude calculating step for calculating the latitude of the current position from the result, and a positioning step for positioning the current position based on the positioning signal received in the receiving step and the latitude calculated in the latitude calculating step May be configured.
この第1の発明等によれば、地磁気の検知結果から現在位置の緯度が算出され、測位用衛星から受信した測位用信号と算出された緯度とに基づいて現在位置が測位される。地磁気の検知結果から算出した現在位置の緯度をいわばアシスト情報として測位に利用することで、測位用信号の受信状況が不良な場合であっても現在位置を測位することが可能となる。 According to the first aspect of the invention, the latitude of the current position is calculated from the geomagnetic detection result, and the current position is determined based on the positioning signal received from the positioning satellite and the calculated latitude. By using the latitude of the current position calculated from the detection result of geomagnetism as so-called assist information for positioning, the current position can be measured even when the reception status of the positioning signal is poor.
具体的には、第2の発明として、第1の発明の測位装置における前記地磁気検知部が3軸の地磁気センサーと加速度センサーとを有し、自装置の姿勢に拘わらず現在位置における絶対的な地磁気ベクトルを検知可能に構成され、前記緯度算出部が、前記地磁気検知部により検知された地磁気ベクトルの少なくとも伏角に基づいて緯度を算出する測位装置を構成することとしてもよい。 Specifically, as a second invention, the geomagnetism detection unit in the positioning device of the first invention has a triaxial geomagnetic sensor and an acceleration sensor, and the absolute position at the current position regardless of the attitude of the own device. A geomagnetic vector may be detected, and the latitude calculating unit may be configured to calculate a latitude based on at least the dip angle of the geomagnetic vector detected by the geomagnetic detecting unit.
また、第8の発明として、第7の発明の測位方法における前記地磁気検知部が3軸の地磁気センサーと加速度センサーとを有し、自装置の姿勢に拘わらず現在位置における絶対的な地磁気ベクトルを検知可能に構成され、前記緯度算出ステップが、前記地磁気検知部により検知された地磁気ベクトルの少なくとも伏角に基づいて緯度を算出するステップである測位方法を構成してもよい。 Further, as an eighth invention, the geomagnetism detecting unit in the positioning method of the seventh invention has a triaxial geomagnetic sensor and an acceleration sensor, and an absolute geomagnetic vector at the current position is obtained regardless of the posture of the own device. The positioning method may be configured such that the latitude calculation step is a step of calculating the latitude based on at least the dip angle of the geomagnetic vector detected by the geomagnetism detection unit.
この第2の発明等によれば、3軸の地磁気センサーと加速度センサーとにより、自装置の姿勢に拘わらず現在位置における絶対的な地磁気ベクトルが検知され、検知された地磁気ベクトルの少なくとも伏角に基づいて緯度が算出される。地磁気ベクトルの伏角は、緯度線とほぼ平行に分布している。このため、検知された地磁気ベクトルの少なくとも伏角に基づいて緯度を算出することで、現在位置の緯度を適切に求めることができる。 According to the second aspect of the invention, the absolute geomagnetic vector at the current position is detected by the triaxial geomagnetic sensor and the acceleration sensor regardless of the posture of the device, and based on at least the dip angle of the detected geomagnetic vector. The latitude is calculated. The dip angle of the geomagnetic vector is distributed almost parallel to the latitude line. For this reason, by calculating the latitude based on at least the dip angle of the detected geomagnetic vector, the latitude of the current position can be obtained appropriately.
また、第3の発明として、第1又は第2の発明の測位装置における前記測位部が、前記受信部により受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出部と、前記受信部による測位用信号の受信状況が、緯度情報を利用した測位を行う受信状況の条件として予め定められた条件を満足することを検出する緯度情報利用測位状況検出部と、前記検出時に、前記疑似距離算出部により算出された疑似距離と前記緯度算出部により算出された緯度とから現在位置を特定する測位演算を行う緯度情報利用測位部とを有する測位装置を構成することとしてもよい。 Further, as a third invention, the positioning unit in the positioning device of the first or second invention is based on the positioning signal received by the receiving unit from the positioning satellite that has transmitted the positioning signal. Latitude information for detecting a pseudo distance calculating unit for calculating a pseudo distance and a reception status of a positioning signal by the receiving unit satisfying a predetermined condition as a reception status condition for performing positioning using latitude information A use positioning status detection unit, and a latitude information use positioning unit that performs a positioning calculation that specifies a current position from the pseudo distance calculated by the pseudo distance calculation unit and the latitude calculated by the latitude calculation unit at the time of detection. It is good also as comprising the positioning apparatus which has.
また、第9の発明として、第7又は第8の発明の測位方法における前記測位ステップが、前記受信ステップで受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出ステップと、前記受信ステップでの測位用信号の受信状況が、緯度情報を利用した測位を行う受信状況の条件として予め定められた条件を満足することを検出する緯度情報利用測位状況検出ステップと、前記検出時に、前記疑似距離算出ステップで算出された疑似距離と前記緯度算出ステップで算出された緯度とから現在位置を特定する測位演算を行う緯度情報利用測位ステップとを含む測位方法を構成してもよい。 Further, as a ninth invention, the positioning step in the positioning method of the seventh or eighth invention is based on the positioning signal received in the receiving step from the positioning satellite that has transmitted the positioning signal. A latitude for detecting a pseudo-distance calculating step for calculating a pseudo-distance, and for detecting that a reception status of a positioning signal in the receiving step satisfies a condition predetermined as a reception status for performing positioning using latitude information An information utilization positioning situation detection step, and a latitude information utilization positioning step for performing a positioning operation to identify a current position from the pseudo distance calculated in the pseudo distance calculation step and the latitude calculated in the latitude calculation step during the detection; You may comprise the positioning method containing.
この第3の発明等によれば、受信した測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離が算出される。そして、測位用信号の受信状況が、緯度情報を利用した測位を行う受信状況の条件として予め定められた条件を満足することが検出された場合に、算出された疑似距離と、地磁気の検知結果から算出された緯度とから現在位置を特定する測位演算が行われる。 According to the third aspect of the invention, the pseudo distance from the positioning satellite that has transmitted the received positioning signal is calculated. Then, when it is detected that the reception status of the positioning signal satisfies a condition predetermined as a reception status for performing positioning using latitude information, the calculated pseudo-range and the geomagnetic detection result Positioning calculation is performed to identify the current position from the latitude calculated from.
例えば、測位用信号を受信した測位用衛星の数が所定の測位可能衛星数(例えば3個)に満たないことを受信状況の条件として予め定めておくことで、十分な数の測位用衛星を捕捉することができない環境においても現在位置を測位することが可能となる。 For example, by determining in advance that the number of positioning satellites that have received positioning signals is less than a predetermined number of positioning-possible satellites (for example, three) as a condition of reception conditions, a sufficient number of positioning satellites can be obtained. It is possible to measure the current position even in an environment where it cannot be captured.
また、第4の発明として、第1〜第3の何れかの発明における前記測位部が、前記受信部により受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出部と、前記疑似距離算出部により算出された疑似距離から暫定的な測位位置を算出する暫定測位位置算出部と、前記暫定測位位置算出部により算出された暫定測位位置の緯度と前記緯度算出部により算出された緯度との適否を判定し、適切と判定された場合に当該暫定測位位置を現在位置として決定する現在位置決定部とを有する測位装置を構成することとしてもよい。 Further, as a fourth invention, the positioning unit in any one of the first to third inventions is based on the positioning signal received by the receiving unit, from the positioning satellite that has transmitted the positioning signal. A pseudo distance calculation unit that calculates a pseudo distance, a temporary positioning position calculation unit that calculates a temporary positioning position from the pseudo distance calculated by the pseudo distance calculation unit, and a temporary positioning calculated by the temporary positioning position calculation unit Determining a suitability between the latitude of the position and the latitude calculated by the latitude calculating unit, and configuring a positioning device having a current position determining unit that determines the provisional positioning position as the current position when it is determined to be appropriate It is good.
また、第10の発明として、第7〜第9の何れかの発明の測位方法における前記測位ステップが、前記受信ステップで受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出ステップと、前記疑似距離算出ステップで算出された疑似距離から暫定的な測位位置を算出する暫定測位位置算出ステップと、前記暫定測位位置算出ステップで算出された暫定測位位置の緯度と前記緯度算出ステップで算出された緯度との適否を判定し、適切と判定された場合に当該暫定測位位置を現在位置として決定する現在位置決定ステップとを含む測位方法を構成してもよい。 Further, as a tenth invention, for the positioning in which the positioning step in the positioning method according to any of the seventh to ninth inventions transmits the positioning signal based on the positioning signal received in the receiving step. Calculated in a pseudo distance calculating step for calculating a pseudo distance from the satellite, a temporary positioning position calculating step for calculating a temporary positioning position from the pseudo distance calculated in the pseudo distance calculating step, and the temporary positioning position calculating step. A positioning method including a current position determining step of determining whether the latitude of the provisional positioning position and the latitude calculated in the latitude calculating step are appropriate and determining the provisional positioning position as the current position when it is determined to be appropriate It may be configured.
この第4の発明等によれば、受信した測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離が算出され、当該疑似距離から暫定的な測位位置が算出される。そして、算出された暫定測位位置の緯度と、地磁気の検知結果から算出された緯度との適否が判定され、適切と判定された場合に、当該暫定測位位置が現在位置として決定される。 According to the fourth aspect of the invention, the pseudo distance from the positioning satellite that has transmitted the received positioning signal is calculated, and the provisional positioning position is calculated from the pseudo distance. Then, it is determined whether the latitude of the calculated temporary positioning position and the latitude calculated from the geomagnetic detection result are appropriate. If it is determined to be appropriate, the temporary positioning position is determined as the current position.
地磁気の検知結果から算出した緯度は、自装置の現在位置の緯度を示している。従って、暫定的に算出した測位位置の緯度が、地磁気の検知結果から算出した緯度から乖離している場合は、暫定測位位置は誤った測位結果である可能性が高い。従って、例えば、暫定測位位置の緯度が地磁気の検知結果から算出した緯度と近似又は一致している場合に適切と判定することで、誤った測位結果を採用することを回避することができる。 The latitude calculated from the detection result of geomagnetism indicates the latitude of the current position of the device. Therefore, when the latitude of the positioning position tentatively calculated deviates from the latitude calculated from the geomagnetic detection result, the provisional positioning position is likely to be an incorrect positioning result. Therefore, for example, it is possible to avoid adopting an incorrect positioning result by determining that the latitude of the provisional positioning position is appropriate when the latitude calculated from the geomagnetic detection result approximates or matches the latitude.
また、第5の発明として、第1〜第3の何れかの発明の測位装置における前記測位部が、前記受信部により受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出部と、前記疑似距離算出部により算出された疑似距離から暫定的な測位位置を算出する暫定測位位置算出部と、前記暫定測位位置算出部により算出された暫定測位位置を、前記緯度算出部により算出された緯度に基づき補正して現在位置を算出する現在位置補正算出部とを有する測位装置を構成することとしてもよい。 Further, as a fifth invention, for the positioning in which the positioning unit in the positioning device according to any one of the first to third inventions transmits the positioning signal based on the positioning signal received by the receiving unit. Calculated by a pseudo distance calculation unit that calculates a pseudo distance from the satellite, a temporary positioning position calculation unit that calculates a temporary positioning position from the pseudo distance calculated by the pseudo distance calculation unit, and the temporary positioning position calculation unit. The temporary positioning position may be corrected based on the latitude calculated by the latitude calculating unit, and a current position correction calculating unit that calculates a current position may be configured.
また、第11の発明として、第7〜第9の何れかの発明の測位方法における前記測位ステップが、前記受信ステップで受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出ステップと、前記疑似距離算出ステップで算出された疑似距離から暫定的な測位位置を算出する暫定測位位置算出ステップと、前記暫定測位位置算出ステップで算出された暫定測位位置を、前記緯度算出ステップで算出された緯度に基づき補正して現在位置を算出する現在位置補正算出ステップとを含む測位方法を構成してもよい。 As an eleventh aspect of the invention, the positioning step in the positioning method according to any of the seventh to ninth aspects of the invention transmits the positioning signal based on the positioning signal received in the receiving step. Calculated in a pseudo distance calculating step for calculating a pseudo distance from the satellite, a temporary positioning position calculating step for calculating a temporary positioning position from the pseudo distance calculated in the pseudo distance calculating step, and the temporary positioning position calculating step. A positioning method including a current position correction calculating step of correcting the temporary positioning position based on the latitude calculated in the latitude calculating step and calculating a current position may be configured.
この第5の発明等によれば、受信した測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離が算出され、当該疑似距離から暫定的な測位位置が算出される。そして、算出された暫定測位位置が、地磁気の検知結果から算出された緯度に基づき補正されて現在位置が算出される。地磁気の検知結果から算出された緯度は自装置の現在位置の緯度を表しているため、当該緯度に基づいて暫定測位位置を補正することで、現在位置を適切に求めることができる。 According to the fifth aspect and the like, the pseudo distance from the positioning satellite that has transmitted the received positioning signal is calculated, and the provisional positioning position is calculated from the pseudo distance. Then, the calculated temporary positioning position is corrected based on the latitude calculated from the geomagnetic detection result, and the current position is calculated. Since the latitude calculated from the detection result of geomagnetism represents the latitude of the current position of the device itself, the current position can be appropriately obtained by correcting the temporary positioning position based on the latitude.
さらに、第6の発明として、第5の発明の測位装置における前記現在位置補正算出部が、前記暫定測位位置算出部により算出された暫定測位位置の緯度を、前記緯度算出部により算出された緯度に補正して現在位置を算出する測位装置を構成することとしてもよい。 Furthermore, as a sixth invention, the latitude calculated by the latitude calculation unit is calculated by the latitude calculation unit by the current position correction calculation unit in the positioning device of the fifth invention, the latitude of the provisional positioning position calculated by the provisional positioning position calculation unit. It is good also as comprising the positioning apparatus which correct | amends to and calculates a present position.
また、第12の発明として、第11の発明の測位方法における前記現在位置補正算出ステップが、前記暫定測位位置算出ステップで算出された暫定測位位置の緯度を、前記緯度算出ステップで算出された緯度に補正して現在位置を算出するステップである測位方法を構成してもよい。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the positioning method of the eleventh aspect of the present invention, the current position correction calculating step calculates the latitude of the temporary positioning position calculated in the temporary positioning position calculating step by using the latitude calculated in the latitude calculating step. You may comprise the positioning method which is a step which correct | amends to and calculates a present position.
この第6の発明等によれば、暫定測位位置の緯度が、地磁気の検知結果から算出された緯度に補正されて現在位置が算出される。 According to the sixth aspect and the like, the latitude of the temporary positioning position is corrected to the latitude calculated from the geomagnetic detection result, and the current position is calculated.
また、第13の発明として、地磁気を検知する地磁気検知部を備えたコンピュータに、第7〜第12の何れかの測位方法を実行させるためのプログラムを構成してもよい。この場合には、当該プログラムがコンピュータに読み取られて実行されることで、第7〜第12の発明と同様の作用効果が発揮される。 As a thirteenth invention, a program for causing a computer including a geomagnetism detection unit that detects geomagnetism to execute any one of the seventh to twelfth positioning methods may be configured. In this case, the same effect as the seventh to twelfth inventions is exhibited by reading and executing the program by the computer.
以下、図面を参照して、ナビゲーション機能を備えた携帯型電話機1を測位装置の一実施形態として説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではない。
A
1.原理
携帯型電話機1は、測位用衛星であるGPS衛星から発信(送出)される衛星信号としてのGPS衛星信号を受信し、受信したGPS衛星信号に重畳されているGPS衛星の軌道情報(エフェメリスデータやアルマナックデータ)等の航法メッセージに基づいて、GPS衛星の位置、移動方向、速度等の衛星情報を算出する。
1. Principle The
尚、GPS衛星は、6つの周回軌道面それぞれに4機ずつ配置され、原則、地球上のどこからでも常時4機以上の衛星が幾何学的配置のもとで観測できるように運用されている。以下では、受信(捕捉)したGPS衛星信号を送信したGPS衛星を、他のGPS衛星と区別するために「捕捉衛星」と称する。 Note that four GPS satellites are arranged on each of the six orbital planes, and in principle, four or more satellites are operated from anywhere on the earth so that they can always be observed in a geometric arrangement. Hereinafter, a GPS satellite that has transmitted a received (captured) GPS satellite signal is referred to as a “capture satellite” in order to distinguish it from other GPS satellites.
また、携帯型電話機1は、内蔵している水晶時計により特定されるGPS衛星信号の受信時刻と、当該受信したGPS衛星信号のGPS衛星からの送信時刻との差に基づいて、捕捉衛星から自機までの電波伝搬時間を計算する。そして、計算した電波伝搬時間に光速度を乗算することで、捕捉衛星から自機までの距離(疑似距離)を計算する。
In addition, the
携帯型電話機1は、自機の位置を示す3次元の座標値と、時計誤差との4つのパラメータの値を、複数の捕捉衛星の衛星情報や各捕捉衛星から自機までの距離(擬似距離)等の情報に基づいて算出する測位計算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
The
具体的には、捕捉衛星の数が4機以上である場合は、各捕捉衛星それぞれについて算出した衛星情報及び擬似距離に基づいて、逐次近似計算法(ニュートン法)等を利用した収束計算を行い、その収束値を測位位置として決定する。この測位方法は、3次元測位として一般に知られている。 Specifically, when the number of captured satellites is four or more, the convergence calculation using the successive approximation calculation method (Newton method) or the like is performed based on the satellite information and pseudorange calculated for each captured satellite. The convergence value is determined as a positioning position. This positioning method is generally known as three-dimensional positioning.
また、捕捉衛星の数が3個である場合は、衛星の数が不足するため、地球中心を1つの衛星と仮定して測位を行う。具体的には、各捕捉衛星それぞれについて算出した擬似距離等の情報の他に、地球中心から地表までの距離等の情報を用いて測位計算を行う。この測位方法は、2次元測位として一般に知られている。 When the number of captured satellites is 3, the number of satellites is insufficient, and positioning is performed assuming that the earth center is one satellite. Specifically, the positioning calculation is performed using information such as the distance from the earth center to the ground surface in addition to information such as the pseudo distance calculated for each captured satellite. This positioning method is generally known as two-dimensional positioning.
従来は、捕捉衛星の数が2個以下である場合は、測位を行うことが原理的に不可能であった。しかし、例えば携帯型電話機1が建物内に位置している状況を想定した場合、3個のGPS衛星を捕捉することすら困難な場合が多く、かかる状況下では測位を行うことができないことになる。この問題を解決すべく、本願発明者は、捕捉衛星の数が2個である場合であっても測位が可能な全く新しい測位方法を考案した。
Conventionally, when the number of captured satellites is two or less, it has been impossible in principle to perform positioning. However, for example, assuming a situation where the
図1は、本実施形態における測位の原理を説明するための図である。図1(A)は、擬似距離の概念を説明するための図であり、図1(B)は、携帯型電話機1の位置決定の原理を説明するための図である。ここでは、G1及びG2の2機のGPS衛星が捕捉されたものとして説明する。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of positioning in this embodiment. FIG. 1A is a diagram for explaining the concept of pseudo distance, and FIG. 1B is a diagram for explaining the principle of position determination of the
携帯型電話機1は、捕捉衛星G1の位置を中心とし、擬似距離R1を半径とする球S1と、捕捉衛星G2の位置を中心とし、擬似距離R2を半径とする球S2との交差部分である円C1上に位置しているはずである(図1(A))。擬似距離R1、R2は、それぞれ以下の式(1)、(2)で与えられる。
The
また、携帯型電話機1が地表(高度=0)に位置していると仮定した場合、携帯型電話機1の位置は、地球SEを1つの衛星とみなして、円C1と地球SEとの交点として求めることができる(図1(B))。この場合、地球中心Oから携帯型電話機1までの距離RE(=地球の半径)は、次式(3)で与えられる。
When it is assumed that the
尚、本実施形態では、携帯型電話機1の高度を「0」として測位計算を行うものとして説明するが、携帯型電話機1の高度が既知である場合は、地球中心Oから当該高度までの距離を距離REとして測位計算を行うことにしてもよい。
In the present embodiment, description will be made assuming that the positioning calculation is performed with the altitude of the
携帯型電話機1の位置は、円C1と地球SEとの交点として求めることができるが、円C1と地球SEとは2点P1,P2で交差するため、どちらの交点が携帯型電話機1の位置を示しているのかが分からない。そこで、地磁気を利用して携帯型電話機1の位置を決定する。
The position of the
図2は、地磁気を説明するための図である。図2(A)は地磁気の概念を説明するための図であり、図2(B)は、地磁気の要素を説明するための図である。
地球は、北をS極、南をN極とする巨大な磁石と考えることができ、地球上には磁力の作用によって磁場が発生している(図2(A))。この磁場のことを地磁気といい、現在位置を始点とし、偏角、伏角及び全磁力の3つの要素を持つベクトル(以下、「地磁気ベクトル」と称す。)で表現することができる(図2(B))。
FIG. 2 is a diagram for explaining geomagnetism. FIG. 2A is a diagram for explaining the concept of geomagnetism, and FIG. 2B is a diagram for explaining the elements of geomagnetism.
The earth can be thought of as a giant magnet with the north as the south pole and the south as the north pole, and a magnetic field is generated on the earth by the action of magnetic force (FIG. 2 (A)). This magnetic field is called geomagnetism, and can be expressed by a vector (hereinafter referred to as “geomagnetic vector”) having three elements of declination, dip and total magnetic force, starting from the current position (FIG. 2 ( B)).
偏角は、水平面内における真北に対する地磁気の傾きであり、例えば時計回りを正とする角度で表現することができる。伏角は、水平面に対する地磁気の傾きであり、例えば水平面より下方を正とする角度で表現することができる。また、全磁力は、地磁気ベクトルの大きさであり、現在位置における磁場の強さに相当する。 The declination is an inclination of geomagnetism with respect to true north in a horizontal plane, and can be expressed by an angle with a clockwise direction as positive, for example. The dip angle is the inclination of geomagnetism with respect to the horizontal plane, and can be expressed by an angle with the lower side of the horizontal plane being positive, for example. The total magnetic force is the magnitude of the geomagnetic vector, and corresponds to the strength of the magnetic field at the current position.
地磁気ベクトルは、場所によってその向きや大きさが異なり、例えば日本では、北に行く(=高緯度になる)ほど偏角及び伏角が大きくなる。特徴的であるのは、地磁気ベクトルの伏角は、緯度線に対してほぼ平行に分布していることである。これは、地磁気ベクトルの伏角から、現在位置の大凡の緯度を算出することができることを意味している。 The direction and the magnitude of the geomagnetic vector vary depending on the location. For example, in Japan, the declination and the dip angle increase toward the north (= high latitude). What is characteristic is that the dip angle of the geomagnetic vector is distributed substantially parallel to the latitude line. This means that the approximate latitude of the current position can be calculated from the dip angle of the geomagnetic vector.
そこで、本実施形態では、3軸の地磁気センサーと加速度センサーとを用いて、携帯型電話機1の姿勢に拘わらず現在位置における絶対的な地磁気ベクトルを検知し、検知した地磁気ベクトルの伏角に基づいて緯度を算出する。そして、円C1と地球SEとの2つの交点P1,P2のうち、地磁気ベクトルの伏角に基づいて算出した緯度との緯度差が大きい交点を排斥することで、携帯型電話機1の現在位置を決定する。
Therefore, in the present embodiment, an absolute geomagnetic vector at the current position is detected regardless of the attitude of the
例えば、図1(B)では、2つの交点P1,P2のうちの交点P1が、地磁気ベクトルの伏角から算出した緯度を結ぶ緯度線C2上に位置している。従って、交点P1が携帯型電話機1の位置を示していることになる。
For example, in FIG. 1B, the intersection P1 of the two intersections P1 and P2 is located on the latitude line C2 connecting the latitudes calculated from the dip angle of the geomagnetic vector. Therefore, the intersection P1 indicates the position of the
尚、式(1)及び(2)で表される擬似距離には時計誤差Δtが含まれているが、携帯型電話機1に内蔵されている水晶時計の規定精度に基づいて時計誤差Δtの影響を補償したり、一定時間の過去の測位によって時計誤差Δtの影響を補償する技術は、従来公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
Note that the pseudo distance represented by the equations (1) and (2) includes the clock error Δt, but the influence of the clock error Δt is based on the specified accuracy of the quartz watch built in the
2.構成
図3は、携帯型電話機1の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機1は、GPSアンテナ5と、GPS受信部10と、TCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator)40と、地磁気検知部50と、ホストCPU60と、操作部70と、表示部80と、携帯電話用アンテナ90と、携帯電話用無線通信回路部100と、ROM(Read Only Memory)110と、RAM(Random Access Memory)120とを備えて構成される。
2. Configuration FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the
GPSアンテナ5は、測位用衛星であるGPS衛星から発信(送出)されたGPS衛星信号を含むRF信号を受信するアンテナであり、受信した信号をGPS受信部10に出力する。尚、GPS衛星信号は、C/A(Coarse and Acquisition)コードと呼ばれるスペクトラム拡散変調された信号であり、1.57542[GHz]を搬送波周波数とするL1帯の搬送波に重畳されている。
The GPS antenna 5 is an antenna that receives an RF signal including a GPS satellite signal transmitted (transmitted) from a GPS satellite that is a positioning satellite, and outputs the received signal to the
GPS受信部10は、GPSアンテナ5から出力された信号に基づいて携帯型電話機1の現在位置を測位する測位部であり、いわゆるGPS受信機に相当する機能ブロックである。GPS受信部10は、RF(Radio Frequency)受信回路部20と、ベースバンド処理回路部30とを備えて構成される。尚、RF受信回路部20と、ベースバンド処理回路部30とは、それぞれ別のLSI(Large Scale Integration)として製造することも、1チップとして製造することも可能である。
The
RF受信回路部20は、高周波信号(RF信号)の回路ブロックであり、TCXO40により生成された発振信号を分周或いは逓倍することで、RF信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、GPSアンテナ5から出力されたRF信号に乗算することで、該RF信号を中間周波数の信号(以下、「IF(Intermediate Frequency)信号」と称す。)にダウンコンバートし、IF信号を増幅等した後、A/D変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部30に出力する。
The RF
ベースバンド処理回路部30は、RF受信回路部20から出力されたIF信号に対して相関処理等を行ってGPS衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出し、疑似距離の演算や測位演算等を行う回路部である。ベースバンド処理回路部30は、相関処理を行う回路や相関処理用の拡散符号を発生させる回路、データを復号する回路の他、GPS受信部10を統括的に制御するプロセッサであるCPU31と、メモリであるROM33及びRAM35とを備えて構成される。
The baseband
図4は、ROM33に格納されたデータの一例を示す図である。ROM33には、CPU31により読み出され、ベースバンド処理(図8参照)として実行されるベースバンド処理プログラム331と、緯度別地磁気データ333とが記憶されている。また、ベースバンド処理プログラム331には、地磁気利用2次元測位処理(図9参照)として実行される地磁気利用2次元測位プログラム3311がサブルーチンとして含まれている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of data stored in the
ベースバンド処理とは、CPU31が、捕捉したGPS衛星の数に基づいて測位方法を切り替えながら携帯型電話機1の現在位置を測位する処理である。ベースバンド処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
The baseband process is a process in which the
地磁気利用2次元測位処理とは、捕捉したGPS衛星の数が2個である場合に実行される処理であり、CPU31が、地磁気検知部50による地磁気の検知結果を利用して測位を行う処理である。地磁気利用2次元測位処理についても、フローチャートを用いて詳細に後述する。
The geomagnetism-based two-dimensional positioning process is a process executed when the number of captured GPS satellites is two, and the
図6は、緯度別地磁気データ333のデータ構成の一例を示す図である。緯度別地磁気データ333には、緯度3331と、地磁気ベクトルの伏角3333とが対応付けて記憶されている。図6では、説明を簡明化するため緯度「1°」刻みの伏角の実測値を記憶させておくこととしているが、度数法で緯度1秒毎の伏角を記憶させておく等、要求される測位精度に応じてより詳細なデータを記憶させることとしてよい。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the data configuration of the
図5は、RAM35に格納されたデータの一例を示す図である。RAM35には、衛星データ351と、地磁気センサーデータ352と、加速度センサーデータ353と、地磁気ベクトルデータ354と、地磁気算出緯度データ355と、暫定測位位置緯度データ356と、測位データ357とが記憶される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of data stored in the
図7は、衛星データ351のデータ構成の一例を示す図である。衛星データ351には、衛星情報として、衛星番号3511と、衛星位置3513と、衛星移動方向3515と、衛星速度3517とが対応付けて記憶される。衛星位置3513は、例えば地球基準座標系における3次元の座標値で表され、衛星移動方向3515は、例えば地球基準座標系における3次元の単位ベクトルで表される。ベースバンド処理において、CPU31は、受信したGPS衛星信号から航法メッセージや時刻情報を抽出し、これらの情報に基づいて捕捉衛星の衛星情報を算出して、衛星データ351に記憶させる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the data configuration of the
地磁気センサーデータ352には、地磁気センサー51の検知結果が記憶される。また、加速度センサーデータ353には、加速度センサー53の検知結果が記憶される。地磁気利用2次元測位処理において、CPU31は、地磁気センサー51から検知結果を取得して地磁気センサーデータ352に記憶させるとともに、加速度センサー53から検知結果を取得して加速度センサーデータ353に記憶させる。
The
地磁気ベクトルデータ354には、地磁気ベクトルとして、偏角、伏角及び全磁力の情報が記憶される。地磁気利用2次元測位処理において、CPU31は、地磁気センサー51から取得した検知結果と、加速度センサー53から取得した検知結果とに基づいて地磁気ベクトルを算出して、地磁気ベクトルデータ354に記憶させる。
The
地磁気センサー51の検知結果は、携帯型電話機1の姿勢(傾き)に応じて相対的に変化するため、地磁気センサー51の検知結果のみからでは、携帯型電話機1の現在位置における地球座標系での絶対的な地磁気ベクトルを正確に求めることはできない。そこで、加速度センサー53によって重力方向の加速度を検知し、携帯型電話機1の姿勢を特定することで、携帯型電話機1の姿勢に拘わらず現在位置における絶対的な地磁気ベクトルを求めることができる。
Since the detection result of the
地磁気算出緯度データ355には、地磁気ベクトルの伏角から算出された緯度(以下、「地磁気算出緯度」と称す。)が記憶される。地磁気利用2次元測位処理において、CPU31は、ROM33に記憶されている緯度別地磁気データ333を参照し、算出した地磁気ベクトルの伏角3333から緯度3331を算出(換算)し、地磁気算出緯度として地磁気算出緯度データ355に記憶させる。
The geomagnetism calculated
暫定測位位置緯度データ356には、測位計算により暫定的に算出された測位位置である暫定測位位置の緯度(以下、「暫定測位位置緯度」と称す。)が記憶される。暫定測位位置緯度は、地磁気利用2次元測位処理において算出される。
The provisional positioning
測位データ357には、緯度、経度、高度で表される測位位置が測位の度に時系列順に蓄積記憶される。ベースバンド処理において、CPU31は、測位処理により求めた測位位置を、測位データ357に蓄積記憶させる。
In the
TCXO40は、所定の発振周波数を有する発振信号を生成する温度補償型水晶発振器であり、生成した発振信号をRF受信回路部20及びベースバンド処理回路部30に出力する。
The
地磁気検知部50は、地磁気を検知するためのセンサーで構成される機能部であり、地磁気センサー51と、加速度センサー53とを備えて構成される。
The
地磁気センサー51は、例えば磁場の強さによって抵抗値やインピーダンス値が増減する素子等で構成される3軸の地磁気センサーであり、検知結果をベースバンド処理回路部30に出力する。
The
加速度センサー53は、例えば外力によって抵抗値が増減する素子等で構成される3軸の加速度センサーであり、検知結果をベースバンド処理回路部30に出力する。本実施形態においては、携帯型電話機1の姿勢(傾き)を判定するための重力加速度ベクトルの検知に利用される。
The
ホストCPU60は、ROM110に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機1の各部を統括的に制御するプロセッサである。
The
操作部70は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストCPU60に出力する。この操作部70の操作により、通話要求やメールの送受信要求等の各種指示入力がなされる。
The
表示部80は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成され、ホストCPU60から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部80には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
The
携帯電話用アンテナ90は、携帯型電話機1の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
The
携帯電話用無線通信回路部100は、RF変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
The cellular phone wireless
ROM110は、携帯型電話機1を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
The
RAM120は、ホストCPU60により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
The
3.処理の流れ
図8は、CPU31によりROM33に記憶されているベースバンド処理プログラム331が読み出されて実行されることで、ベースバンド処理回路部30において実行されるベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。尚、ベースバンド処理に先立ち、GPSアンテナ5によるRF信号の受信や、RF受信回路部20によるIF信号へのダウンコンバート等を経て、デジタル化されたIF信号がベースバンド処理回路部30に随時入力される状態にあるものとする。
3. Processing Flow FIG. 8 is a flowchart showing the flow of baseband processing executed in the baseband
最初に、CPU31は、衛星捕捉・追尾処理を行い(ステップA1)、RF受信回路部20から入力したIF信号からGPS衛星信号を捕捉・追尾する。尚、ここでは、GPS衛星信号の捕捉・追尾を、CPU31がソフトウェア的に行うものとするが、例えば遅延ロックループ(DLL(Delay Locked Loop))として知られるコードループや、位相ロックループ(PLL(Phase Locked Loop))として知られるキャリアループ等の回路によって、ハードウェア的に行うことにしてもよい。
First, the
次いで、CPU31は、ステップA1で捕捉・追尾したGPS衛星信号に基づいて、衛星位置3513、衛星移動方向3515及び衛星速度3517を算出し、衛星番号3511と対応付けてRAM35の衛星データ351に記憶させる(ステップA3)。その後、CPU31は、捕捉衛星の数を判定し(ステップA5)、捕捉衛星の数が0個又は1個であると判定した場合は(ステップA5;0個又は1個)、ステップA1に戻る。
Next, the
ステップA5において捕捉衛星の数が3個であると判定した場合は(ステップA5;3個)、CPU31は、2次元測位によって携帯型電話機1の現在位置を測位する2次元測位処理を行う(ステップA7)。また、捕捉衛星の数が4個以上であると判定した場合は(ステップA5;4個以上)、3次元測位によって携帯型電話機1の現在位置を測位する3次元測位処理を行う(ステップA9)。尚、2次元測位及び3次元測位に係る処理については公知であるため、詳細な説明を省略する。
When it is determined in step A5 that the number of captured satellites is three (step A5; three), the
一方、ステップA5において捕捉衛星の数が2個であると判定した場合は(ステップA5;2個)、CPU31は、ROM33に記憶されている地磁気利用2次元測位プログラム3311を読み出して実行することで、地磁気利用2次元測位処理を行う(ステップA11)。
On the other hand, when it is determined in step A5 that the number of captured satellites is two (step A5; two), the
図9は、地磁気利用2次元測位処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、CPU31は、地磁気センサー51から検知結果を取得して、RAM35の地磁気センサーデータ352に記憶させる(ステップB1)。また、CPU31は、加速度センサー53から検知結果を取得して、RAM35の加速度センサーデータ353に記憶させる(ステップB3)。
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of geomagnetically utilized two-dimensional positioning processing.
First, the
次いで、CPU31は、ステップB1で地磁気センサー51から取得した検知結果と、ステップB3で加速度センサー53から取得した検知結果とに基づいて、偏角、伏角及び全磁力を要素とする地磁気ベクトルを算出し、RAM35の地磁気ベクトルデータ354に記憶させる(ステップB5)。
Next, the
その後、CPU31は、ROM33に記憶されている緯度別地磁気データ333を参照して、ステップB5で算出した地磁気ベクトルの伏角3333から緯度3331を算出(換算)し、地磁気算出緯度としてRAM35の地磁気算出緯度データ355に記憶させる(ステップB7)。
Thereafter, the
次いで、CPU31は、2個の捕捉衛星それぞれについて、電波伝搬時間に光速度を乗算することで擬似距離を算出する(ステップB9)。また、CPU31は、地球中心から地表までの距離を算出する(ステップB11)。尚、携帯型電話機1の高度が既知である場合は、地球中心から当該高度までの距離を算出することにしてもよい。
Next, the
その後、CPU31は、測位計算の初期値を設定する(ステップB13)。初期値としては、GPS起動後の初回測位では任意の値を設定し、2回目以降の測位では、直前の測位結果を設定することができる。
Thereafter, the
その後、CPU31は、ステップB9で算出した擬似距離と、ステップB11で算出した距離と、ステップB13で設定した初期値とを用いて、逐次近似計算法に基づく収束計算(測位計算)を実行する(ステップB15)。
Thereafter, the
そして、CPU31は、収束計算の収束値から緯度、経度、高度を算出して暫定測位位置とし(ステップB17)、暫定測位位置の緯度を、暫定測位位置算出緯度としてRAM35の暫定測位位置緯度データ356に記憶させる(ステップB19)。尚、座標値と、緯度、経度、高度との間の相互換算については公知の手法を用いて実現されるため、説明を省略する。
Then, the
次いで、CPU31は、RAM35の地磁気算出緯度データ355に記憶されている地磁気算出緯度と、暫定測位位置緯度データ356に記憶されている暫定測位位置緯度との緯度差が所定の閾値以下であるか否かを判定し(ステップB21)、閾値を超えていると判定した場合は(ステップB21;No)、ステップB13で設定した初期値とは異なる値を、測位計算の初期値として再設定する(ステップB23)。そして、CPU31は、ステップB15に戻って、測位計算を再度実行する。
Next, the
一方、ステップB21において緯度差が閾値以下であると判定した場合は(ステップB21;Yes)、CPU31は、ステップB17で求めた暫定測位位置を測位位置に決定して、RAM35の測位データ357に蓄積記憶させる(ステップB25)。そして、CPU31は、地磁気利用2次元測位処理を終了する。
On the other hand, if it is determined in step B21 that the latitude difference is equal to or smaller than the threshold value (step B21; Yes), the
尚、ステップB21において暫定測位位置緯度が地磁気測位位置から乖離していると判定した場合は、初期値を設定し直して測位計算を再度実行するものとして説明したが、初期値を可変した再計算を行わず、地磁気利用2次元測位処理を終了することにしてもよい。 In addition, when it was determined in step B21 that the provisional positioning position latitude is deviated from the geomagnetic positioning position, it has been described that the initial value is reset and the positioning calculation is performed again. The geomagnetic-based two-dimensional positioning process may be terminated without performing the above.
図8のベースバンド処理に戻って、ステップA7、A9及びA11の何れかの測位処理を行った後、CPU31は、測位処理により求めた測位位置をホストCPU60に出力する(ステップA13)。
Returning to the baseband process of FIG. 8, after performing the positioning process of any of steps A7, A9 and A11, the
次いで、CPU31は、測位を終了するか否かを判定する(ステップA15)。具体的には、ホストCPU60から測位終了指示を入力した場合に、測位を終了するものと判定する。そして、まだ測位を終了しないと判定した場合は(ステップA15;No)、CPU31は、ステップA1に戻り、測位を終了すると判定した場合は(ステップA15;Yes)、ベースバンド処理を終了する。
Next, the
4.作用効果
本実施形態によれば、地磁気検知部50による検知結果から現在位置の緯度が算出され、
捕捉したGPS衛星から受信したGPS衛星信号と、地磁気の検知結果から算出された緯度とに基づいて現在位置が測位される。より具体的には、捕捉したGPS衛星の数が2個であることが検出された場合に、地磁気センサー51及び加速度センサー53の検知結果に基づいて、伏角、偏角及び全磁力を要素とする地磁気ベクトルが算出され、当該地磁気ベクトルの伏角から緯度が算出されて地磁気算出緯度とされる。そして、受信したGPS衛星信号を発信したGPS衛星からの擬似距離が算出され、算出された擬似距離と地磁気算出緯度とから、現在位置を特定する測位演算が行われる。
4). According to the present embodiment, the latitude of the current position is calculated from the detection result by the
The current position is determined based on the GPS satellite signal received from the captured GPS satellite and the latitude calculated from the geomagnetic detection result. More specifically, when it is detected that the number of captured GPS satellites is two, based on the detection results of the
すなわち、地磁気算出緯度をいわばアシスト情報として測位に利用することで、十分な数のGPS衛星を捕捉することができない場合であっても、現在位置を測位することができる。また、地磁気算出緯度は、携帯型電話機1の現在位置の緯度を示している。従って、暫定的に算出した測位位置の緯度が、地磁気算出緯度から乖離している場合は、暫定測位位置は誤った測位結果である可能性が高い。本実施形態では、暫定測位位置の緯度と地磁気算出緯度との緯度差が所定の閾値以下である場合に、当該暫定測位位置を適切な測位結果と判定することにしているため、誤った測位結果を採用することを回避することができる。
That is, by using the geomagnetic calculation latitude as so-called assist information for positioning, the current position can be measured even when a sufficient number of GPS satellites cannot be captured. The calculated geomagnetic latitude indicates the latitude of the current position of the
5.変形例
5−1.測位装置
本発明は、携帯型電話機の他、携帯型のナビゲーション装置や車載用のナビゲーション装置、腕時計等についても同様に適用することが可能である。
5. Modified example 5-1. Positioning Device The present invention can be similarly applied to a portable navigation device, an in-vehicle navigation device, a wristwatch, and the like in addition to the portable phone.
5−2.暫定測位位置等の補正
暫定測位位置を、地磁気算出緯度に基づいて補正することにしてもよい。この場合は、ROM33に、ベースバンド処理プログラム331のサブルーチンとして第2地磁気利用2次元測位プログラムを格納しておく。そして、CPU31は、ベースバンド処理のステップA11において、第2地磁気利用2次元測位プログラムに従って第2地磁気利用2次元測位処理を行う。
5-2. Correction of Temporary Positioning Position, etc. The temporary positioning position may be corrected based on the geomagnetic calculated latitude. In this case, the second geomagnetism-based two-dimensional positioning program is stored in the
図10は、第2地磁気利用2次元測位処理の流れを示すフローチャートである。尚、図9の地磁気利用2次元測位処理と同一のステップについては同一の符号を付し、地磁気利用2次元測位処理とは異なる部分を中心に説明する。 FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the second geomagnetism-based two-dimensional positioning process. Note that the same steps as those in the geomagnetism-based two-dimensional positioning process in FIG.
第2地磁気利用2次元測位処理では、ステップB19において暫定測位位置緯度をRAM35に記憶させた後、CPU31は、暫定測位位置緯度を地磁気算出緯度に補正する(ステップC1)。そして、CPU31は、補正後の暫定測位位置を測位位置としてRAM35に蓄積記憶させて(ステップC3)、第2地磁気利用2次元測位処理を終了する。
In the second geomagnetism-based two-dimensional positioning process, after the provisional positioning position latitude is stored in the
尚、暫定測位位置の補正方法は種々の方法が考えられ、例えば、暫定測位位置緯度を、暫定測位位置緯度と地磁気算出緯度との中間の緯度に補正することにしてもよい。また、暫定測位位置に含まれる位置誤差に基づいて、補正の程度を決定することにしてもよい。例えば、暫定測位位置に含まれる位置誤差が大きいほど、暫定測位位置緯度を地磁気算出緯度に近づけるように補正する。 There are various methods for correcting the provisional positioning position. For example, the provisional positioning position latitude may be corrected to an intermediate latitude between the provisional positioning position latitude and the geomagnetic calculation latitude. Further, the degree of correction may be determined based on the position error included in the temporary positioning position. For example, the provisional positioning position latitude is corrected to be closer to the geomagnetic calculation latitude as the position error included in the provisional positioning position is larger.
地磁気算出緯度は携帯型電話機1の現在位置の緯度を表しているため、測位計算により算出した暫定測位位置を地磁気算出緯度に基づいて補正することで、現在位置を適切に求めることができる。
Since the geomagnetic calculated latitude represents the latitude of the current position of the
また、2次元測位処理や3次元測位処理により求めた測位位置を地磁気算出緯度に基づいて補正することにしてもよい。この場合は、ROM33に第2ベースバンド処理プログラムを格納しておき、CPU31は、第2ベースバンド処理プログラムに従って第2ベースバンド処理を行う。
Further, the positioning position obtained by the two-dimensional positioning process or the three-dimensional positioning process may be corrected based on the geomagnetic calculated latitude. In this case, the second baseband processing program is stored in the
図11は、第2ベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。尚、図8のベースバンド処理と同一のステップについては同一の符号を付し、ベースバンド処理とは異なる部分を中心に説明する。 FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the second baseband process. Note that the same steps as those in the baseband processing in FIG.
CPU31は、ステップA5において捕捉衛星の数を判定し、2個以下であると判定した場合は(ステップA5;2個以下)、ステップA1に戻って衛星捕捉・追尾処理を行う。また、捕捉衛星の数が3個であると判定した場合は(ステップA5;3個)、2次元測位処理を行い(ステップA7)、4個以上であると判定した場合は(ステップA5;4個以上)、3次元測位処理を行う(ステップA9)。
In step A5, the
ステップA7又はA9において測位処理を行った後、CPU31は、地磁気センサー51から検知結果を取得してRAM35に記憶させるとともに(ステップD1)、加速度センサー53から検知結果を取得してRAM35に記憶させる(ステップD3)。
After performing the positioning process in step A7 or A9, the
次いで、CPU31は、ステップD1で地磁気センサー51から取得した検知結果と、ステップD3で加速度センサー53から取得した検知結果とに基づいて地磁気ベクトルを算出して、RAM35に記憶させる(ステップD5)。そして、CPU31は、ステップD5で算出した地磁気ベクトルの伏角から緯度を算出し、地磁気算出緯度としてRAM35に記憶させる(ステップD7)。
Next, the
その後、CPU31は、測位処理により求めた測位位置の緯度を、ステップD7で算出した地磁気算出緯度に補正する(ステップD9)。そして、CPU31は、ステップD9の補正結果でRAM35に記憶されている測位位置を更新した後(ステップD11)、当該測位位置をホストCPU60に出力する(ステップA13)。 Then, CPU31 correct | amends the latitude of the positioning position calculated | required by the positioning process to the geomagnetism calculation latitude calculated by step D7 (step D9). And CPU31 updates the positioning position memorize | stored in RAM35 by the correction result of step D9 (step D11), and outputs the said positioning position to host CPU60 (step A13).
5−3.受信状況の条件
上述した実施形態では、捕捉衛星の数が2個である場合に、地磁気を利用した測位を行うものとして説明した。すなわち、地磁気を利用した測位を行うための受信状況の条件として、捕捉したGPS衛星信号(GPS衛星)の数が設定されており、当該条件が成立した場合に、地磁気を利用した測位を行うことになる。
5-3. Conditions for Reception Status In the above-described embodiment, it has been described that positioning using geomagnetism is performed when the number of captured satellites is two. In other words, the number of captured GPS satellite signals (GPS satellites) is set as a condition of the reception status for performing positioning using geomagnetism, and positioning using geomagnetism is performed when the condition is satisfied. become.
この地磁気を利用した測位を行う受信状況の条件は、他にも適宜設定可能である。具体的には、捕捉したGPS衛星信号の信号強度の条件を受信状況の条件として設定することができる。例えば、捕捉した全てのGPS衛星信号のうち、信号強度が所定の閾値以下となったGPS衛星信号の数が5割に達したことや、捕捉したGPS衛星信号の信号強度の平均値が所定の閾値以下となったことを受信状況の条件として設定してもよい。 Other conditions for reception status for positioning using geomagnetism can be set as appropriate. Specifically, the condition of the signal strength of the captured GPS satellite signal can be set as the condition of the reception status. For example, among all the acquired GPS satellite signals, the number of GPS satellite signals whose signal intensity is below a predetermined threshold has reached 50%, or the average value of the signal intensity of the acquired GPS satellite signals is predetermined. It may be set as a condition of the reception status that the value is equal to or less than the threshold.
この場合は、携帯型電話機1が位置している場所がアーバンキャニオン環境等である場合に、地磁気を利用した測位が行われることになり、マルチパスの影響によって測位誤差が発生することを効果的に防止することができる。尚、この場合の疑似距離算出に用いる衛星信号は、最も信号強度の強い信号2つとする等、適宜選択することとしてよい。
In this case, when the
5−4.緯度の算出
上述した実施形態では、地磁気ベクトルの伏角から緯度を算出するものとして説明したが、さらに偏角を併用して緯度を算出することにしてもよい。この場合は、ROM33の緯度別地磁気データ333として、緯度と、地磁気ベクトルの伏角及び偏角とを対応付けたデータを記憶させておく。そして、CPU31は、地磁気ベクトルの伏角及び偏角から緯度を算出して地磁気算出緯度とし、当該地磁気算出緯度を用いて現在位置を測位する。
5-4. Calculation of Latitude In the above-described embodiment, it has been described that the latitude is calculated from the dip angle of the geomagnetic vector. However, the latitude may also be calculated using a declination. In this case, as the latitude-specific
地磁気ベクトルの伏角ばかりでなく偏角も利用して緯度を算出することで、携帯型電話機1の現在位置の緯度をより正確に求めることが可能となり、ひいては、測位精度の向上に資することができる。
By calculating the latitude using not only the dip angle but also the declination of the geomagnetic vector, it becomes possible to more accurately determine the latitude of the current position of the
5−5.処理の分化
CPU31が行う処理の一部又は全部を、ホストCPU60が行うことにしてもよい。例えば、衛星捕捉・追尾処理や衛星情報の算出はCPU31が行い、捕捉衛星数の判定や測位処理はホストCPU60が行うようにする。
5-5. Differentiation of Processing The
1 携帯型電話機、 5 GPSアンテナ、 10 GPS受信部、
20 RF受信回路部、 30 ベースバンド処理回路部、 40 TCXO、
50 地磁気検知部、 51 地磁気センサー、 53 加速度センサー、
60 ホストCPU、 70 操作部、 80 表示部、90 携帯電話用アンテナ、
100 携帯電話用無線通信回路部、110 ROM、 120 RAM
1 mobile phone, 5 GPS antenna, 10 GPS receiver,
20 RF receiving circuit section, 30 baseband processing circuit section, 40 TCXO,
50 geomagnetism detector, 51 geomagnetic sensor, 53 acceleration sensor,
60 host CPU, 70 operation unit, 80 display unit, 90 mobile phone antenna,
100 wireless communication circuit unit for mobile phone, 110 ROM, 120 RAM
Claims (13)
地磁気を検知する地磁気検知部と、
前記地磁気検知部による検知結果から現在位置の緯度を算出する緯度算出部と、
前記受信部により受信された測位用信号と前記緯度算出部により算出された緯度とに基づいて現在位置を測位する測位部と、
を備えた測位装置。 A receiving unit for receiving a positioning signal transmitted from a positioning satellite;
A geomagnetism detector for detecting geomagnetism,
A latitude calculator that calculates the latitude of the current position from the detection result by the geomagnetism detector;
A positioning unit for positioning the current position based on the positioning signal received by the receiving unit and the latitude calculated by the latitude calculating unit;
Positioning device equipped with.
前記緯度算出部は、前記地磁気検知部により検知された地磁気ベクトルの少なくとも伏角に基づいて緯度を算出する、
請求項1に記載の測位装置。 The geomagnetism detection unit includes a triaxial geomagnetic sensor and an acceleration sensor, and is configured to detect an absolute geomagnetic vector at the current position regardless of the posture of the device itself.
The latitude calculation unit calculates the latitude based on at least the dip angle of the geomagnetic vector detected by the geomagnetism detection unit;
The positioning device according to claim 1.
前記受信部により受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出部と、
前記受信部による測位用信号の受信状況が、緯度情報を利用した測位を行う受信状況の条件として予め定められた条件を満足することを検出する緯度情報利用測位状況検出部と、
前記検出時に、前記疑似距離算出部により算出された疑似距離と前記緯度算出部により算出された緯度とから現在位置を特定する測位演算を行う緯度情報利用測位部と、
を有する請求項1又は2に記載の測位装置。 The positioning unit is
Based on the positioning signal received by the receiving unit, a pseudo distance calculating unit that calculates a pseudo distance from the positioning satellite that has transmitted the positioning signal;
Latitude information using positioning status detection unit for detecting that the reception status of the positioning signal by the receiving unit satisfies a condition predetermined as a reception status condition for performing positioning using latitude information;
A latitude information using positioning unit that performs a positioning operation to identify a current position from the pseudo distance calculated by the pseudo distance calculating unit and the latitude calculated by the latitude calculating unit at the time of detection;
The positioning device according to claim 1 or 2, comprising:
前記受信部により受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出部と、
前記疑似距離算出部により算出された疑似距離から暫定的な測位位置を算出する暫定測位位置算出部と、
前記暫定測位位置算出部により算出された暫定測位位置の緯度と前記緯度算出部により算出された緯度との適否を判定し、適切と判定された場合に当該暫定測位位置を現在位置として決定する現在位置決定部と、
を有する請求項1〜3の何れか一項に記載の測位装置。 The positioning unit is
Based on the positioning signal received by the receiving unit, a pseudo distance calculating unit that calculates a pseudo distance from the positioning satellite that has transmitted the positioning signal;
A provisional positioning position calculation unit that calculates a provisional positioning position from the pseudo distance calculated by the pseudo distance calculation unit;
The current position for determining whether the latitude of the provisional positioning position calculated by the provisional positioning position calculation unit and the latitude calculated by the latitude calculation unit are appropriate, and determining the provisional positioning position as the current position when it is determined to be appropriate A position determining unit;
The positioning device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記受信部により受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出部と、
前記疑似距離算出部により算出された疑似距離から暫定的な測位位置を算出する暫定測位位置算出部と、
前記暫定測位位置算出部により算出された暫定測位位置を、前記緯度算出部により算出された緯度に基づき補正して現在位置を算出する現在位置補正算出部と、
を有する請求項1〜3の何れか一項に記載の測位装置。 The positioning unit is
Based on the positioning signal received by the receiving unit, a pseudo distance calculating unit that calculates a pseudo distance from the positioning satellite that has transmitted the positioning signal;
A provisional positioning position calculation unit that calculates a provisional positioning position from the pseudo distance calculated by the pseudo distance calculation unit;
A current position correction calculating unit that calculates the current position by correcting the temporary positioning position calculated by the temporary positioning position calculating unit based on the latitude calculated by the latitude calculating unit;
The positioning device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
測位用衛星から発信された測位用信号を受信する受信ステップと、
前記地磁気検知部による検知結果から現在位置の緯度を算出する緯度算出ステップと、
前記受信ステップで受信された測位用信号と前記緯度算出ステップで算出された緯度とに基づいて現在位置を測位する測位ステップと、
を含む測位方法。 It is a positioning method of the current position using a geomagnetism detection unit that detects geomagnetism,
A receiving step for receiving a positioning signal transmitted from a positioning satellite;
A latitude calculating step for calculating the latitude of the current position from the detection result by the geomagnetic detector;
A positioning step of positioning the current position based on the positioning signal received in the receiving step and the latitude calculated in the latitude calculating step;
Positioning method including.
前記緯度算出ステップは、前記地磁気検知部により検知された地磁気ベクトルの少なくとも伏角に基づいて緯度を算出するステップである、
請求項7に記載の測位方法。 The geomagnetism detection unit includes a triaxial geomagnetic sensor and an acceleration sensor, and is configured to detect an absolute geomagnetic vector at the current position regardless of the posture of the device itself.
The latitude calculating step is a step of calculating the latitude based on at least the dip angle of the geomagnetic vector detected by the geomagnetic detection unit.
The positioning method according to claim 7.
前記受信ステップで受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出ステップと、
前記受信ステップでの測位用信号の受信状況が、緯度情報を利用した測位を行う受信状況の条件として予め定められた条件を満足することを検出する緯度情報利用測位状況検出ステップと、
前記検出時に、前記疑似距離算出ステップで算出された疑似距離と前記緯度算出ステップで算出された緯度とから現在位置を特定する測位演算を行う緯度情報利用測位ステップと、
を含む請求項7又は8に記載の測位方法。 The positioning step includes
Based on the positioning signal received in the receiving step, a pseudo distance calculating step for calculating a pseudo distance from a positioning satellite that has transmitted the positioning signal;
Latitude information use positioning status detection step for detecting that the reception status of the positioning signal in the receiving step satisfies a condition predetermined as a reception status condition for performing positioning using latitude information;
A latitude information using positioning step for performing a positioning operation to identify a current position from the pseudo distance calculated in the pseudo distance calculating step and the latitude calculated in the latitude calculating step during the detection;
The positioning method according to claim 7 or 8, comprising:
前記受信ステップで受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出ステップと、
前記疑似距離算出ステップで算出された疑似距離から暫定的な測位位置を算出する暫定測位位置算出ステップと、
前記暫定測位位置算出ステップで算出された暫定測位位置の緯度と前記緯度算出ステップで算出された緯度との適否を判定し、適切と判定された場合に当該暫定測位位置を現在位置として決定する現在位置決定ステップと、
を含む請求項7〜9の何れか一項に記載の測位方法。 The positioning step includes
Based on the positioning signal received in the receiving step, a pseudo distance calculating step for calculating a pseudo distance from a positioning satellite that has transmitted the positioning signal;
A provisional positioning position calculation step for calculating a provisional positioning position from the pseudo distance calculated in the pseudo distance calculation step;
The current position of determining the appropriateness of the latitude of the provisional positioning position calculated in the provisional positioning position calculation step and the latitude calculated in the latitude calculation step, and determining the provisional positioning position as the current position when determined appropriate A positioning step;
The positioning method according to any one of claims 7 to 9, comprising:
前記受信ステップで受信された測位用信号に基づいて、該測位用信号を発信した測位用衛星からの疑似距離を算出する疑似距離算出ステップと、
前記疑似距離算出ステップで算出された疑似距離から暫定的な測位位置を算出する暫定測位位置算出ステップと、
前記暫定測位位置算出ステップで算出された暫定測位位置を、前記緯度算出ステップで算出された緯度に基づき補正して現在位置を算出する現在位置補正算出ステップと、
を含む請求項7〜9の何れか一項に記載の測位方法。 The positioning step includes
Based on the positioning signal received in the receiving step, a pseudo distance calculating step for calculating a pseudo distance from a positioning satellite that has transmitted the positioning signal;
A provisional positioning position calculation step for calculating a provisional positioning position from the pseudo distance calculated in the pseudo distance calculation step;
A current position correction calculating step for correcting the temporary positioning position calculated in the temporary positioning position calculating step based on the latitude calculated in the latitude calculating step and calculating a current position;
The positioning method according to any one of claims 7 to 9, comprising:
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