專利名稱：位置計算方法和位置計算裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及位置計算方法和位置計算裝置。
背景技術：
作為利用定位信號的定位系統，公知有GPS(全球定位系統)，被用在內置于移動電話或汽車導航裝置等的位置計算裝置中。GPS基于多個GPS衛星的位置或從各GPS衛星到位置計算裝置的偽距等信息進行位置計算運算以得到位置計算裝置的位置坐標和時鐘誤差。在利用衛星定位系統的位置計算運算中，眾所周知的是利用所謂的最小二乘法 的位置計算運算，即，使利用關于多個定位衛星的接收信號測定的偽距中可能包含的誤差(以下稱為“偽距誤差”)的平方和最小化(例如專利文獻I)。現有技術文獻專利文獻專利文獻I JP特開第2009-97897號在現有的位置計算運算中，通常是在每個進行位置計算運算的時刻(以下稱為“運算時刻”)利用最小二乘法等一次次地單獨進行位置計算運算。因此，例如，如果在測定的偽距中瞬間混入了很大的誤差，缺點是此時的位置計算運算的精度急劇下降，而優點是對之后的位置計算運算沒有影響。雖然是瞬間的，但作為運算結果得到的是與真實位置偏離很多的位置，即產生所謂的位置跳躍，有時會造成很大的問題。
發明內容
本發明鑒于上述問題而做出，其目的是提供一種用于提高位置計算的準確性的新的位置計算方法。解決上述問題的第一方式是一種位置計算方法，包括接收定位信號；以及，利用所接收的定位信號進行位置計算運算，該位置計算運算是基于至少將過去的運算結果的變化作為隨機變量的給定的概率分布模型的運算。另外，作為其他方式，也可以構造位置計算裝置，該位置計算裝置具有接收部，接收定位信號；以及位置計算部，利用接收部接收的定位信號進行位置計算運算，該位置計算運算是基于至少將過去的運算結果的變化作為隨機變量的給定的概率分布模型的運算。根據該第一方式等，利用所接收的定位信號進行位置計算運算，該位置計算運算是基于至少將過去的運算結果的變化作為隨機變量的給定的概率分布模型的運算。通過這樣，可以不使各運算結果獨立，而使運算結果具有時間上的相關性而進行位置計算。因此，即使測定量瞬間混入很大的誤差，也可以防止位置計算精度降低。另外，作為第二方式，也可以構造以下位置計算方法在第一方式的位置計算方法中，還包括基于上述過去的運算結果，對上述變化的標準進行更新；以及，利用上述標準計算上述變化。
根據該第二方式，基于過去的運算結果對運算結果的變化的標準進行更新，從而可以使這一次的位置計算運算結果反映過去的位置計算運算的結果。利用更新后的標準來計算運算結果的變化，從而提高位置計算的準確性。另外，作為第三方式，也可以構造以下位置計算方法在第一或第二方式的位置計算方法中，上述位置計算運算是基于至少將上述過去的運算結果作為隨機變量的正態分布模型的運算，該位置計算方法還包括基于上述過去的運算結果對上述正態分布模型進行更新。根據該第三方式，進行基于至少將過去的運算結果作為隨機變量的正態分布模型
的位置計算運算。即，假定運算結果的變化分布按照正態分布。而且，不是固定地設定正態分布模型，而是基于過去的位置計算運算的結果對正態分布模型進行更新，從而可以基于與時間變化對應的適當的正態分布模型進行位置計算。另外，作為第四方式，也可以構造以下位置計算方法在第三方式的位置計算方法中，還包括基于所接收的信號測量偽距，上述位置計算運算是基于將過去的運算結果的變化作為隨機變量的正態分布模型和將偽距中包含的誤差作為隨機變量的概率分布模型的運算。根據該第四方式，基于所接收的定位信號測量偽距。另外，進行基于將過去的運算結果的變化作為隨機變量的正態分布模型和將偽距中包含的誤差作為隨機變量的概率分布模型的位置計算運算。除了將運算結果的變化作為隨機變量的正態分布模型以外，還使用將偽距中包含的誤差作為隨機變量的概率分布模型，從而可以進行適當的位置計算運
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ο更具體的是，作為第五方式，可構造以下位置計算方法將第四方式的位置計算方法中的將上述偽距中包含的誤差作為隨機變數的概率分布模型形成為正態分布模型或正態混合分布模型。在通常的定位環境下，可以假定偽距中包含的誤差分布遵從正態分布。但是，如果像多徑環境那樣，假定偽距中包含的誤差分布是正態分布有時未必適當。因此，如第五方式那樣，將偽距中包含的誤差作為隨機變數的概率分布模型作為正態分布模型或正態混合分布模型進行位置計算運算，從而可以實現與定位環境相符的適當的位置計算。另外，作為第六方式，也可以構造以下位置計算方法在第三至第五方式中的任一個的位置計算方法中，上述位置計算運算是計算位置信息、鐘差、速度信息以及時鐘漂移中的至少任意一個的運算，上述正態分布模型是將過去的運算結果的各元素的變化作為隨機變量的模型。根據該第六方式，除了位置信息以外，還進行計算鐘差、速度信息和時鐘漂移中的任意個的位置計算運算。此時，使用將運算結果的各要素的變化作為隨機變量的正態分布模型，從而可以使各要素具有時間相關性地進行位置計算。另外，作為第七方式，也可以構造以下位置計算方法在第一至第六方式中的任一個的位置計算方法中，還包括通過利用所接收的信號進行預定的收斂運算來計算計算參數中的預定參數的值，該計算參數能夠通過使用上述位置計算運算來計算，該位置計算運算是利用過去通過使用收斂運算而算出的該預定參數的值進行的運算。根據該第七方式，使用接收信號進行預定的收斂運算，計算能夠通過位置計算運算來計算的計算參數中的預定參數的值。并且，使用過去通過收斂運算算出的預定參數的值來進行位置計算運算。通過這樣，就特定的計算參數而言，不使其具有時間相關性就可以進行預定的收斂運算、計算其值。并且，將該計算結果反映在基于給定的隨機分布模型而確定的位置計算運算中，從而可以有效地進行位置計算。
圖I是狀態變化正態分布模型的說明圖。圖2是偽距誤差正態分布模型的說明圖。圖3是多徑說明圖。圖4是示出自相關的一個例子的圖。圖5是示出多徑環境中的自相關的一個例子的圖。圖6是示出多徑環境中的自相關的一個例子的圖。圖7是第一偽距誤差正態混合分布模型的說明圖。圖8是第二偽距誤差正態混合分布模型的說明圖。圖9是示出位置計算結果的一個例子的圖。圖10是示出位置計算結果的一個例子的圖。圖11是示出位置計算結果的一個例子的圖。圖12是示出移動電話的功能結構的一個例子的框圖。圖13是示出基帶處理電路部的電路結構的一個例子的圖。圖14是示出基帶處理的流程的流程圖。圖15是示出第一位置計算處理的流程的流程圖。圖16是示出第二位置計算處理的流程的流程圖。圖17是示出第三位置計算處理的流程的流程圖。圖18是示出第四位置計算處理的流程的流程圖。圖19是示出多普勒定位處理的流程的流程圖。
具體實施例方式以下參照附圖就本發明適當的實施方式的一個例子進行說明。本實施方式是應用于一種衛星定位系統即GPS(全球定位系統)的實施方式。另外，可以使用本發明的實施方式當然不限于以下說明的實施方式。I.原理就本實施方式中的位置計算方法(位置計算原理)進行說明。在利用GPS的衛星定位系統中，GPS衛星(其為一種定位衛星)將包含年歷和星歷等衛星軌道數據的導航數據置于GPS衛星信號(其為一種定位衛星信號)中進行發送。GPS衛星信號是通過C/A (Coarse and Acquisition)碼(其為一種擴頻碼)、通過被稱為擴頻方式的CDMA (Code Division MultipleAccess)方式進行調制的I. 57542 [GHz]的通信信號。C/A碼是使碼長為1023個碼片作為IPN幀的重復周期為Ims的偽隨機噪聲碼，是每個GPS衛星固有的碼。GPS利用多個GPS衛星的位置和從每個GPS衛星到GPS接收器(位置計算裝置)的偽距等與GPS衛星信號的接收信號相關的測定量，進行計算GPS接收器的位置(位置坐標)和時鐘誤差(鐘差)的位置計算運算。偽距是進行衛星搜索、捕獲GPS衛星信號、利用作為結果得到的測量信息進行測量而獲得的。衛星搜索包括對接收GPS衛星信號而得到的信號進行的相位方向的相關運算(以下稱為“相位搜索”)和頻率方向的相關運算(以下稱為“頻率搜索”)。通過進行相位搜索，可以獲取GPS接收器在接收GPS衛星信號時的C/A碼的相位(以下稱為“碼相位”)作為測量信息。另外，通過進行頻率搜索，可以獲取GPS接收器接收的GPS衛星信號的接收頻率和多普勒頻率作為測量信息。在觀念上，在GPS衛星與GPS接收器之間可以排列多個C/AH。GPS衛星與GPS接收器之間的距離不限于是C/A碼的整倍數的長度，也可以產生小數部分。與該偽距的小數部分對應的是碼相位。偽距的整數部分通過GPS接收器和GPS衛星的大致位置得到。在本實施方式中，將GPS接收器(位置計算裝置)的位置矢量“P”和鐘差(時鐘誤差)“b”作為未知數，將以這些為分量的GPS接收器的狀態矢量“X”定義為下式(I)。
[式I]
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β} [J.J在式⑴中，“x、y、z”是進行定位的坐標系中的GPS接收器(位置計算裝置)的位置矢量“P”的各軸的位置分量。為了后續方便，將位置分量“x、y、z”和鐘差“b”在作為狀態矢量“X”的分量這個意義上標記為“Xi = (X，y，z, b)T = (X1, X2, X3, X4)T”。下標的“i=1、2、3、4”表示狀態矢量“X”的分量編號。上標的“T”表示矩陣的轉置。另外，在本實施方式的數學式中省略了表示矢量的箭頭標記，以簡要地記載。設GPS接收器的真正的位置矢量為“P = Ptl+δ P”，真正的鐘差為“b = b0+5b"o“ δ P”和“ Sb”是用于各個位置矢量和鐘差的初始值的未知的變化量(校正量)，分別稱為“位置變化量矢量”和“鐘差變化量”。另外，匯總“位置變化量矢量SP”和“鐘差變化量Sb”，將狀態變化量矢量“ δχ”定義為下式(2)。[式2]
祖嚴郝
Sm = μ - AX1
""C1Tl n Ft "II
dr = P - Λ # - J - Ffi Af, ,Sm =^=:.....層 .…(2)
A-I-Ae : = 二 - :υ I SX $
Sb = b - L· SX 4在現已使用的GPS的定位計算中，例如利用下式(3)中的觀測方程式來計算狀態變化量矢量“ sx”。[式3]δ P = G δ Χ+Ε…(3)在本說明書中，將在GPS衛星中GPS接收器捕獲成功的衛星(以下稱為“捕獲衛星”)的編號標記為“k”，原則上用下標來標記各個量。另外，在本實施方式中，就GPS接收器對總共K個GPS衛星捕獲成功為例進行說明。即就“k=l、2、……、K”進行說明。式(3)的左邊的“ δ P ”是偽距校正量矢量，表示為下式(4)。[式4]
權利要求
1.一種位置計算方法，包括 接收定位信號；以及 利用所接收的定位信號進行位置計算運算，所述位置計算運算是基于至少將過去的運算結果的變化作為隨機變量的給定的概率分布模型的運算。
2.根據權利要求I所述的位置計算方法，還包括 基于所述過去的運算結果，對所述變化的標準進行更新；以及利用所述標準計算所述變化。
3.根據權利要求I所述的位置計算方法，其中，所述位置計算運算是基于至少將所述過去的運算結果作為隨機變量的正態分布模型的運算，并且 所述位置計算方法還包括基于所述過去的運算結果，對所述正態分布模型進行更新。
4.根據權利要求3所述的位置計算方法，還包括基于所接收的定位信號測量偽距， 其中，所述位置計算運算是基于將所述過去的運算結果的變化作為隨機變量的正態分布模型和將所述偽距中包含的誤差作為隨機變量的概率分布模型的運算。
5.根據權利要求4所述的位置計算方法， 其中，將所述偽距中包含的誤差作為隨機變量的概率分布模型是正態分布模型或正態混合分布模型。
6.根據權利要求3所述的位置計算方法， 其中，所述位置計算運算是計算位置信息、鐘差、速度信息以 及時鐘漂移中的至少任意一個的運算， 其中，所述正態分布模型是將所述過去的運算結果的各元素的 變化作為隨機變量的模型。
7.根據權利要求I所述的位置計算方法，還包括通過利用所接收的信號進行預定的收斂運算來計算計算參數中的預定參數的值，所述計算參數能夠通過使用所述位置計算運算來計算， 其中，所述位置計算運算是利用過去通過使用所述收斂運算而算出的所述預定參數的值進行的運算。
8.一種位置計算裝置，包括 接收部，接收定位信號；以及 位置計算部，利用所述接收部接收的定位信號進行位置計算運算，所述位置計算運算是基于至少將過去的運算結果的變化作為隨機變量的給定的概率分布模型的運算。
全文摘要
本發明提供了一種新的位置計算方法和位置計算裝置。該位置計算方法包括接收作為定位信號中的一種的GPS衛星信號。并且，進行位置計算運算，以計算GPS接收器的位置。該位置計算運算基于至少將GPS接收器的位置的變化作為隨機變量的概率分布模型即狀態變化正態分布模型的運算。
文檔編號G01S19/42GK102736090SQ20121010383
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月10日 優先權日2011年4月11日
發明者白井翼 申請人:精工愛普生株式會社