JP2014044191A - 位置算出方法及び位置算出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測位用衛星信号に基づく位置算出において、初期位置算出時間の短縮を図ること。
【解決手段】位置算出装置１は、エフェメリスを保有していない初回位置算出時には、準天頂衛星５が発信する準天頂衛星信号に重畳されている測位支援情報を受信し、この測位支援情報に含まれるＧＰＳ衛星３の位置及び速度をもとにＧＰＳ衛星３の衛星軌道を予測し、予測した衛星軌道から推定したエフェメリスを用いた位置算出を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、測位用衛星からの信号を用いて位置を算出する位置算出方法等に関する。

測位用衛星からの測位用信号を利用した位置算出システムとして、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯電話機やカーナビゲーション装置等に位置算出装置として内蔵されている。ＧＰＳでは、ＧＰＳ衛星信号に重畳されている軌道情報（エフェメリスやアルマナック）を取得し、衛星の位置を特定した上で、擬似距離に基づいて自装置の位置を算出する。

初回位置算出時には、エフェメリスを保有していないため、先ずはエフェメリスを取得する必要があるが、これには数十秒程度の時間を要するため、初期位置算出時間（ＴＴＦＦ：Time to First Fix）が増大する。

なお、アルマナックを利用して衛星を捕捉する方法があるが、アルマナックを利用できるのは衛星の捕捉までであり、精度上の問題から測位には利用できない。とはいえ、アルマナックを早期取得できれば、衛星を早期に捕捉できる。そこで、非特許文献１には、準天頂衛星（ＱＺＳ：Quasi-Zenith Satellites）のＬ１−ＳＡＩＦ信号を利用して、アルマナック情報を送信する技術が提案されている。

坂井丈泰、「ＧＰＳ初期位置算出時間（ＴＴＦＦ）短縮のための軌道情報伝送方法」、電子情報通信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ９１−Ｂ，Ｎｏ．４，電子情報通信学会、２００８年４月、ｐ．４７９−４８６

しかしながら、上述の非特許文献１の技術では、準天頂衛星から送信するデータ量を削減するため、アルマナックの差分情報を送信することになる。このため、差分の基本となる専用アルマナックを端末装置側に予め記憶させておくための仕組みが必要となる。また、送信される軌道情報はアルマナックであるため、衛星の捕捉に要する時間を短縮できるに留まる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、測位用衛星からの信号に基づく位置算出において、初期位置算出時間の短縮を図ることを目的としている。

上記課題を解決するための第１の発明は、測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を発信する人工衛星から当該測位支援情報を受信することと、前記測位支援情報を用いて前記測位用衛星の軌道情報を算出することと、前記測位用衛星からの信号と前記軌道情報とを用いて受信装置の位置を算出することと、を含む位置算出方法である。

また、他の発明として、測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を発信する人工衛星から当該測位支援情報を受信する受信部と、前記測位支援情報を用いて前記測位用衛星の軌道情報を算出する軌道情報算出部と、前記測位用衛星からの信号と前記軌道情報とを用いて位置を算出する位置算出部と、を備えた位置算出装置を構成しても良い。

また、第２の発明として、測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を送信する地上通信装置から当該測位支援情報を受信することと、前記測位支援情報を用いて前記測位用衛星の軌道情報を算出することと、前記測位用衛星からの信号と前記軌道情報とを用いて受信装置の位置を算出することと、を含む位置算出方法を構成しても良い。

また、他の発明として、測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を送信する地上通信装置から当該測位支援情報を受信する受信部と、前記測位支援情報を用いて前記測位用衛星の軌道情報を算出する軌道情報算出部と、前記測位用衛星からの信号と前記軌道情報とを用いて位置を算出する位置算出部と、を備えた位置算出装置を構成してもよい。

この第１の発明等によれば、人工衛星や地上通信装置から発信されている測位支援情報を受信し、受信した測位支援情報を用いて測位用衛星の軌道情報を算出し、測位用衛星からの信号と算出した測位用衛星の軌道情報とを用いて位置が算出される。つまり、測位用衛星とは別の人工衛星や地上通信装置からの測位支援情報によって測位用衛星の軌道情報が得られるため、初期位置算出に要する時間を短縮することが可能となる。

また、第３の発明として、第１又は第２の発明の位置算出方法であって、
前記測位支援情報に含まれる前記測位用衛星の位置及び速度の情報は、所与の１つの時刻における前記測位用衛星の位置及び速度の情報である、
位置算出方法を構成しても良い。

この第３の発明によれば、受信した測位支援情報に含まれる情報は、１つの位置及び速度の情報である。このため、例えば測位用衛星から軌道情報（エフェメリス等）を受信する場合に比較して、受信した情報を記憶するためのメモリ量を削減できる。

また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明の位置算出方法であって、前記軌道情報を算出することは、地球を周回する衛星の運動を表わす運動方程式と、前記測位支援情報に含まれる前記測位用衛星の位置及び速度とを用いて、前記軌道情報を算出することである、位置算出方法を構成しても良い。

この第４の発明によれば、測位用衛星の軌道情報は、地球を周回する衛星の運動を表す運動方程式と、測位支援情報に含まれる測位用衛星の位置及び速度を用いて算出される。

また、第５の発明として、第４の発明の位置算出方法であって、前記測位支援情報には、地球姿勢情報が更に含まれており、前記運動方程式は、地球中心を基準とする慣性座標系で定義されており、前記測位支援情報に含まれる位置及び速度は、地球中心を基準とする固定座標系で定義されており、前記軌道情報を算出することは、前記測位支援情報に含まれる地球姿勢情報を用いて、前記測位支援情報に含まれる位置及び速度を前記慣性座標系の位置及び速度に座標変換することを含む、位置算出方法を構成しても良い。

この第５の発明によれば、地球近傍の衛星運動を表す運動方程式は、地球中心を基準とする慣性座標系で定義され、測位支援情報に含まれる位置及び速度は、地球中心を基準とする固定座標系で定義されている。また、人工衛星或いは地上通信装置は、地球姿勢情報を測位支援情報に含めて発信している。このため、測位用衛星の軌道情報の算出は、測位支援情報に含まれる地球姿勢情報を用いて、測位支援情報に含まれる測位用衛星の位置及び速度を慣性座標系の位置及び速度に座標変換した上で行う。

また、第６の発明として、第１〜第５の何れかの発明の位置算出方法であって、前記軌道情報を算出することは、前記測位用衛星のエフェメリスのパラメーターを求めることを含む、位置算出方法を構成しても良い。

この第６の発明によれば、軌道情報として、測位用衛星のエフェメリスのパラメーターが求められる。

また、第７の発明として、測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を発信する人工衛星から当該測位支援情報を受信することと、地球を周回する衛星の運動を表わす運動方程式と、前記測位支援情報に含まれる前記測位用衛星の位置及び速度とを用いて、前記測位用衛星の軌道関数を求めることと、前記軌道関数を用いて前記測位用衛星の衛星位置を推定することと、前記測位用衛星からの信号と前記推定された前記測位用衛星の衛星位置とを用いて受信装置の位置を算出することと、を含む位置算出方法を構成しても良い。

また、第８の発明として、測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を送信する地上通信装置から当該測位支援情報を受信することと、地球を周回する衛星の運動を表わす運動方程式と、前記測位支援情報に含まれる前記測位用衛星の位置及び速度とを用いて、前記測位用衛星の軌道関数を求めることと、前記軌道関数を用いて前記測位用衛星の衛星位置を推定することと、前記測位用衛星からの信号と前記推定された前記測位用衛星の衛星位置とを用いて受信装置の位置を算出することと、を含む位置算出方法を構成しても良い。

この第７，第８の発明によれば、人工衛星或いは地上通信装置から発信されている測位支援情報を受信し、地球近傍の衛星運動を表す運動方程式と、受信した測位支援情報に含まれる測位用衛星の位置及び速度とを用いて軌道関数を求め、求めた軌道関数を用いて測位用衛星の位置を推定し、測位用衛星からの信号と推定した測位用衛星の衛星位置とを用いて位置を算出する。つまり、人工衛星や地上通信装置からの測位支援情報によって測位用衛星の衛星位置が得られるため、初期位置算出に要する時間を短縮することが可能となる。

位置算出装置の構成図。 ベースバンド処理回路部の機能構成図。 ベースバンド処理のフローチャート。 変形例におけるベースバンド処理のフローチャート。 位置算出装置が地上通信装置から測位支援情報を受信する場合の変形例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。

［概要］
図１は、本実施形態の位置算出装置１の構成図である。位置算出装置１は、ＧＰＳ衛星３及び準天頂衛星５からの衛星信号を受信する受信装置であり、受信した衛星信号に基づき当該装置の位置を算出する。

本実施形態において、人工衛星である準天頂衛星５は、日本の衛星測位システムとして知られる準天頂衛星システム計画の衛星を用いるものとする。また、本実施形態において、準天頂衛星５は、サブメーター級補強信号であるＬ１−ＳＡＩＦ信号に重畳されるメッセージの一つとして、ＧＰＳ測位を支援するための情報である測位支援情報を発信するものとする。この測位支援情報は、衛星位置速度情報と、地球姿勢パラメーター（Earth Orientation Parameter：ＥＯＰ）とを含む。衛星位置速度情報は、ＧＰＳ衛星３それぞれの、ある時刻ｔ０における位置ｒ０及び速度ｖ０と、クロック誤差とを含んでいる。地球姿勢情報である地球姿勢パラメーターは、ＵＴ１−ＵＴＣと、日長（Length of Day：ＬＯＤ）と、Ｘ極運動と、Ｘ極運動速度と、Ｙ極運動と、Ｙ極運動速度とを含んでいる。

位置算出装置１は、初回位置算出（初回測位）の際には、準天頂衛星５から受信した測位支援情報を用いて、ＧＰＳ衛星３のエフェメリス（軌道情報）を推定し、この推定したエフェメリスを用いて位置算出（測位）を行う。初回位置算出後、継続してＧＰＳ衛星３からＧＰＳ衛星信号を受信し、ＧＰＳ衛星信号に含まれるエフェメリスの取得が完了すると、以降は、この取得したエフェメリスを用いた位置算出に切り替える。このように、準天頂衛星５からの測位支援情報を用いることで、ＴＴＦＦの短縮が実現されている。

［原理］
準天頂衛星５から受信した測位支援情報に基づく、ＧＰＳ衛星３のエフェメリスの推定について説明する。

先ず、ＧＰＳ衛星３について、次式（１）の運動方程式が成立する。

式（１）において、ｍはＧＰＳ衛星３の質量、ＦはＧＰＳ衛星３に作用する力、ｒは時刻ｔにおけるＧＰＳ衛星３の位置、である。また、ａは、ＧＰＳ衛星３に作用する加速力であり、次式（２）で与えられる。

上式（２）において、ａ_ｇは重力加速度、ａ_ｍｏｏｎは月の引力、ａ_ｓｕｎは太陽の引力、ａ_ｓｒｇは太陽輻射圧、である。すなわち、式（１）と式（２）により、宇宙空間における地球を周回する衛星の運動を表わす運動方程式が決まる。

そして、式（１）の運動方程式について、時刻ｔ０における位置ｒ（ｔ０）＝ｒ０、及び、速度ｖ（ｔ０）＝ｖ０、を初期値とした数値積分を行うことで、時刻ｔにおけるＧＰＳ衛星３の位置ｒ（ｔ）、すなわち衛星軌道を示す軌道関数が、次式（３）のように求められる。

ここで与える初期値を、測位支援情報に含まれる、時刻ｔ０におけるＧＰＳ衛星３の位置ｒ０及び速度ｖ０とする。衛星軌道が求められると、この衛星軌道に適合するエフェメリスを推定することができる。

ところで、衛星の運動を表す上述の運動方程式（式（１））は地球中心を基準とする慣性座標系である地球中心慣性（Earth Centered Inertial：ＥＣＩ）座標系において定義
される。一方、位置算出装置１において算出される位置や、準天頂衛星５が発信する測位支援情報に含まれるＧＰＳ衛星３の位置及び速度は、地球中心を基準とし、地球に固定した座標系である地球中心地球固定（Earth Centered Earth Fixed：ＥＣＥＦ）座標系において定義される。

このため、衛星軌道の推定に際には、地球中心慣性（ＥＣＩ）座標系と、地球中心地球固定（ＥＣＥＦ）座標系との間の座標変換が必要である。地球中心慣性（ＥＣＩ）座標系と、地球中心地球固定（ＥＣＥＦ）座標系との座標変換行列Ｑは、公知のように、次式（４）で与えられる。

式（４）において、Ａは極運動の回転行列、Ｂは恒星時の回転行列、Ｃは章動の回転行列、Ｄは歳差の回転行列、を表す。これらの行列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、時刻ｔと、測位支援情報に含まれる地球姿勢パラメーター（ＥＯＰ）とによって決まる。換言すると、地球姿勢パラメーターによってこれらの行列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが示され、座標変換行列Ｑが決まるとも言える。

［測位装置の構成］
位置算出装置１は、衛星受信アンテナ１０と、衛星信号受信部２０と、ホスト処理部３０と、操作部３１と、表示部３２と、音出力部３３と、時計部３４と、記憶部３５とを備えて構成される。

衛星受信アンテナ１０は、ＧＰＳ衛星３から発信されているＧＰＳ衛星信号や、準天頂衛星５から発信されている準天頂衛星信号（ＱＺＳ衛星信号）を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナである。

衛星信号受信部２０は、ＲＦ受信回路部２１と、ベースバンド処理回路部２２とを有し、衛星受信アンテナ１０にて受信された衛星信号に基づいて、位置算出装置１の位置を算出する。なお、ＲＦ受信回路部２１とベースバンド処理回路部２２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。

ＲＦ受信回路部２１は、ＲＦ信号の受信回路である。回路構成としては、例えば、衛星受信アンテナ１０にて受信されたＲＦ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、デジタル信号を処理する受信回路としても良いし、衛星受信アンテナ１０にて受信されたＲＦ信号をアナログ信号のまま信号処理し、最終的にＡ／Ｄ変換することでデジタル信号をベースバンド処理回路部２２に出力する構成としても良い。

後者の場合には、例えば、次のようにＲＦ受信回路部２１を構成することができる。すなわち、所定の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、衛星受信アンテナ１０から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、ＩＦ（Intermediate Frequency）信号）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２２に出力する。

ベースバンド処理回路部２２は、ＲＦ受信回路部２１にて受信された信号に対してキャリア除去や相関処理等を行って、ＧＰＳ衛星信号や準天頂衛星信号を捕捉する。そして、捕捉したＧＰＳ衛星信号から取り出したエフェメリスや、捕捉した準天頂衛星信号から取り出した測位支援情報に基づく所定の位置算出を行って、位置算出装置１の位置（位置座標）や時計誤差を算出する。

ホスト処理部３０は、例えば、ＣＰＵ等の演算装置で実現され、記憶部３５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、位置算出装置１の各部を統括的に制御する。例えば、ベースバンド処理回路部２２から取得した位置座標をもとに、表示部３２に現在位置を指し示した地図を表示させたり、その位置座標を各種のアプリケーション処理に利用する。

操作部３１は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等の入力装置であり、なされた操作に応じた操作信号を、ホスト処理部３０に出力する。
この操作部３１の操作により、位置算出要求等の各種指示入力がなされる。

表示部３２は、例えばＬＣＤ等の表示装置であり、ホスト処理部３０から入力される表示信号に基づく各種表示を行う。音出力部３３は、例えばスピーカーなどの音出力装置であり、ホスト処理部３０から入力される音声信号に基づく各種音出力を行う。時計部３４は、内部時計であり、水晶発振器等の発振回路を備えて構成される。

記憶部３５は、例えばＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置で実現され、ホスト処理部３０が位置算出装置１を統括的に制御するためのシステムプログラムや、各種アプリケーション処理を実行するための各種プログラムやデータ等を記憶する。

図２は、ベースバンド処理回路部２２の機能構成図である。ベースバンド処理回路部２２は、処理部１００と、記憶部２００とを有している。

処理部１００は、例えばＣＰＵやＤＳＰ等の演算装置で実現され、記憶部２００に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、ベースバンド処理回路部２２の全体制御を行う。また、処理部１００は、ＧＰＳ衛星捕捉部１１０と、準天頂衛星捕捉部１２０と、座標変換行列生成部１３０と、エフェメリス推定部１４０と、位置算出部１５０とを有する。

ＧＰＳ衛星捕捉部１１０は、ＧＰＳ衛星信号の捕捉を行う。先ず、捕捉対象とするＧＰＳ衛星（捕捉対象衛星）の選定を行う。具体的には、時計部３４で計時されている現在時刻において、所与の基準位置の天空に位置するＧＰＳ衛星を、予め取得したアルマナックや長期予測軌道データ等を用いて判定し、捕捉対象衛星とする。基準位置は、例えば電源投入後の初回の位置算出の場合には、サーバアシストによって取得した位置とし、２回目以降の位置算出の場合には、最新の算出位置とする。

次いで、捕捉対象衛星それぞれについて、ＧＰＳ衛星信号の捕捉を行う。すなわち、ＲＦ受信回路部２１から出力されている受信信号に対して、当該捕捉対象衛星に対応するレプリカＣ／Ａコードを用いた相関演算を行うことで、当該捕捉対象衛星を捕捉する。次いで、捕捉したＧＰＳ衛星信号に対するキャリア除去を行い、当該ＧＰＳ衛星信号に含まれる航法メッセージの復号を行い、航法メッセージに含まれるエフェメリスを取得する。取得したエフェメリスは、当該ＧＰＳ衛星の受信エフェメリス情報２３２として記憶部２００に記憶される。

準天頂衛星捕捉部１２０は、準天頂衛星信号の捕捉を行う。すなわち、ＧＰＳ衛星捕捉部１１０によるＧＰＳ衛星の捕捉と同様に、ＲＦ受信回路部２１から出力されている受信信号に対して、捕捉対象の準天頂衛星に対応するレプリカＣ／Ａコードを用いた相関演算を行うことで、当該準天頂衛星を捕捉する。そして、捕捉した準天頂衛星信号に対するキャリア除去を行い、当該準天頂衛星信号に含まれる測位支援情報の復号を行う。取得した測位支援情報は、測位支援情報２２０として記憶部２００に記憶される。

座標変換行列生成部１３０は、測位支援情報２２０に含まれる地球姿勢パラメーター（ＥＯＰ）を用いて、上式（４）のように定義される地球中心慣性（ＥＣＩ）座標系と、地球中心地球固定（ＥＣＥＦ）座標系との座標変換行列Ｑを算出する。

エフェメリス推定部１４０は、測位支援情報２２０をもとに、各ＧＰＳ衛星３のエフェメリスを推定する。具体的には、測位支援情報２２０に含まれるＧＰＳ衛星の位置ｒ０及び速度ｖ０を、座標変換行列生成部１３０によって生成された座標変換行列Ｑを用いて、地球中心地球固定（ＥＣＥＦ）座標系から地球中心慣性（ＥＣＩ）座標系に変換する。次いで、上式（３）の軌道関数ｒ（ｔ）に対して、座標変換後の位置ｒ０及び速度ｖ０を初期値とした数値積分を行って、衛星軌道を表す軌道関数ｒ（ｔ）を求める、そして、この軌道関数ｒ（ｔ）で表される衛星軌道に適合するエフェメリスを算出する。エフェメリスの算出は、例えば、規定のエフェメリスのパラメーター値に基づく衛星軌道と、軌道関数ｒ（ｔ）で表わされる衛星軌道との差を最小化させる数値計算（例えば、最小二乗法）によって求めることができる。但し、これ以外の方法であってもよいことは勿論である。そして、算出したエフェメリスは、該当するＧＰＳ衛星の推定エフェメリス情報２３３として記憶部２００に記憶される。

位置算出部１５０は、位置算出装置１の位置を算出する。具体的には、電源投入後は、初回位置算出として、捕捉対象のＧＰＳ衛星３それぞれの推定エフェメリス情報２３３を用いた位置算出を行う。その後、ＧＰＳ衛星信号を継続して受信することで捕捉対象のＧＰＳ衛星それぞれのエフェメリスが完全に取得されると、それ以降は、受信エフェメリス情報２３２を用いた位置算出を行う。算出した位置は、例えば算出時刻と対応付けて、算出位置データ２４０として記憶部３５に蓄積記憶される。

記憶部２００は、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置で実現され、処理部１００がベースバンド処理回路部２２を統合的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部１００の作業領域として用いられ、処理部１００が各種プログラムに従って実行した演算結果が一時的に格納される。本実施形態では、ベースバンド処理プログラム２１０と、測位支援情報２２０と、個別衛星情報２３０と、算出位置データ２４０とが記憶される。

個別衛星情報２３０は、ＧＰＳ衛星３毎に生成され、該当するＧＰＳ衛星３を識別する衛星ＩＤ２３１と、受信エフェメリス情報２３２と、推定エフェメリス情報２３３と、メジャメント情報２３４とが含まれる。

［処理の流れ］
図３は、ベースバンド処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、処理部１００が、ベースバンド処理プログラム２１０を実行することで実現される処理である。

先ず、準天頂衛星捕捉部１２０が、準天頂衛星信号を捕捉し、捕捉した準天頂衛星信号に含まれる測位支援情報を取得する（ステップＡ１）。次いで、座標変換行列生成部１３０が、取得した地球姿勢パラメーター（ＥＯＰ）を用いて、地球中心慣性（ＥＣＩ）座標系と地球中心地球固定（ＥＣＥＦ）座標系との座標変換行列Ｑを生成する（ステップＡ３）。続いて、ＧＰＳ衛星捕捉部１１０が、捕捉対象とするＧＰＳ衛星を選定する（ステップＡ５）。

そして、エフェメリス推定部１４０が、選定された捕捉対象衛星それぞれを対象とした軌道推定処理を並列的に行う。軌道推定処理では、先ず、取得された捕捉支援情報に含まれる、該当するＧＰＳ衛星の位置ｒ０及び速度ｖ０を、座標変換行列Ｑを用いて座標変換する（ステップＡ７）。次いで、当該ＧＰＳ衛星についての運動方程式を生成し（ステップＡ９）、この運動方程式に対して座標変換後の位置ｒ０及び速度ｖ０を初期値とした数値積分を行うことで、当該ＧＰＳ衛星の予測される衛星軌道を算出する（ステップＡ１１）。そして、予測した衛星軌道から推定エフェメリスを算出する（ステップＡ１３）。

全ての捕捉対象衛星について、推定エフェメリスの算出を完了したならば（ステップＡ１５：ＹＥＳ）、これらの推定エフェメリスを用いた位置算出を行って、位置算出装置１の位置を算出する（ステップＡ１７）。具体的には、推定エフェメリスを用いて捕捉対象のＧＰＳ衛星３の位置を特定し、この衛星位置と、受信したＧＰＳ衛星信号に基づく擬似距離とから、位置算出装置１の現在位置を算出する。そして、算出した位置を、例えば表示部３２に表示出力させる（ステップＡ１９）。

続いて、捕捉対象衛星それぞれを対象とした捕捉処理を並列的に行う。捕捉処理では、該当するＧＰＳ衛星信号を捕捉する（ステップＡ２１）。次いで、捕捉したＧＰＳ衛星のメジャメント情報（コード位相及び受信周波数）を取得し（ステップＡ２３）、続いて、航法メッセージの復号を行う（ステップＡ２５）。

捕捉対象衛星について航法メッセージの取得を完了したならば（ステップＡ２７：ＹＥＳ）、これらの取得した航法メッセージに含まれるエフェメリスを用いた位置算出を行って、位置算出装置１の位置を算出する（ステップＡ２９）。一方、航法メッセージの取得が未完了ならば（ステップＡ２７：ＮＯ）、推定エフェメリスを用いた位置算出を行う（ステップＡ３１）。そして、算出した位置を、例えば表示部３２に表示出力させる（ステップＡ３３）。

その後、処理部１００は、処理を終了するか否かを判断し、終了しないならば（ステップＡ３５：ＮＯ）、ステップＡ２１に戻る。処理を終了するならば（ステップＡ３５：ＹＥＳ）、ベースバンド処理を終了する。

［作用効果］
このように、本実施形態の位置算出装置１は、エフェメリスを保有していない初回位置算出時には、準天頂衛星５が発信する準天頂衛星信号に重畳されている測位支援情報を受信し、この測位支援情報に含まれるＧＰＳ衛星３の位置及び速度をもとにＧＰＳ衛星３の衛星軌道を予測し、予測した衛星軌道から推定したエフェメリスを用いた位置算出を行う。これにより、ＧＰＳ衛星３が発信するＧＰＳ衛星信号からのエフェメリスの取得を待つことなく、準天頂衛星５から受信した測位支援情報を用いた位置算出を行うことができるため、初期位置算出時間（ＴＴＦＦ）の短縮を図ることができる。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

（Ａ）ＧＰＳ衛星の位置算出
上述の実施形態では、測位支援情報からＧＰＳ衛星の衛星軌道（軌道関数ｒ（ｔ））を求め、この衛星軌道を表すエフェメリスを推定することにした。しかし、衛星軌道（軌道関数ｒ（ｔ））からＧＰＳ衛星３の位置を直接求め、この衛星位置を用いて位置算出を行うことにしても良い。

具体的には、図４のように、捕捉対象衛星について、予測される衛星軌道（すなわち、衛星軌道を表す軌道関数ｒ（ｔ））を算出すると（ステップＡ１１）、この予測軌道から、所与の時刻ｔにおける当該ＧＰＳ衛星の位置を算出する（ステップＢ１３）。全ての捕捉対象衛星について衛星位置を算出したならば（ステップＢ１５：ＹＥＳ）、これらの衛星位置を用いた位置算出を行って、所与の時刻ｔにおける位置算出装置１の位置を算出する（ステップＢ１７）。そして、算出した位置を、例えば表示部３２に表示出力させる（ステップＢ１９）。その後、処理部１００は、処理を終了するか否かを判断し、終了しないならば（ステップＡ３５：ＮＯ）、ステップＢ１３に戻る。処理を終了するならば（ステップＡ３５：ＹＥＳ）、ベースバンド処理を終了する。

この変形例によれば、予測軌道から推定エフェメリスを算出したり、ＧＰＳ衛星信号を継続受信してエフェメリスを取得する必要が無くなる。

（Ｂ）測位支援情報
また、上述の実施形態では、測位支援情報には、ある時刻ｔ０における位置ｒ０及び速度ｖ０という１つの位置情報と１つの速度情報とが含まれる例を挙げて説明したが、複数の時刻における位置情報及び速度情報を含んでいても良い。

（Ｃ）衛星測位システム
また、上述の実施形態では、ＧＰＳ衛星のエフェメリスを取得して位置算出を行う位置算出装置を例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムとしても良い。

（Ｄ）人工衛星
また、上述の実施形態では、人工衛星を準天頂衛星としたが、静止衛星としてもよい。位置算出装置１の使用地域が赤道近傍の地域である場合には静止衛星が好適である。また、受信範囲が限られてしまうが、地球上（地上）の装置で代用することとしても良いことは勿論である。例えば、図５に示すように、ＩＭＥＳ（Indoor MEssaging System）や、内部或いは外部に送信機能を備えたサーバー装置、携帯電話やデータ通信用の基地局、等の地上通信装置６としてもよい。その場合、地上通信装置６は、上述の人工衛星と同一の送信方式（送信プロトコルや送信周波数、変調方式など）で送信するように構成すれば好適である。異なる送信方式で送信する場合には、位置算出装置１に、当該送信方式に対応した受信機能を具備させる必要がある。

１ 位置算出装置、３ ＧＰＳ衛星、５ 準天頂衛星、１０ 衛星受信アンテナ、
２０ 衛星信号受信部、３０ ホスト処理部、３１ 操作部、３２ 表示部、
３３ 音出力部、３４ 時計部、３５ 記憶部

Claims (10)

1. 測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を発信する人工衛星から当該測位支援情報を受信することと、
   前記測位支援情報を用いて前記測位用衛星の軌道情報を算出することと、
   前記測位用衛星からの信号と前記軌道情報とを用いて受信装置の位置を算出することと、
   を含む位置算出方法。
2. 測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を送信する地上通信装置から当該測位支援情報を受信することと、
   前記測位支援情報を用いて前記測位用衛星の軌道情報を算出することと、
   前記測位用衛星からの信号と前記軌道情報とを用いて受信装置の位置を算出することと、
   を含む位置算出方法。
3. 前記測位支援情報に含まれる前記測位用衛星の位置及び速度の情報は、所与の１つの時刻における前記測位用衛星の位置及び速度の情報である、
   請求項１又は２に記載の位置算出方法。
4. 前記軌道情報を算出することは、地球を周回する衛星の運動を表わす運動方程式と、前記測位支援情報に含まれる前記測位用衛星の位置及び速度とを用いて、前記軌道情報を算出することである、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の位置算出方法。
5. 前記測位支援情報には、地球姿勢情報が更に含まれており、
   前記運動方程式は、地球中心を基準とする慣性座標系で定義されており、
   前記測位支援情報に含まれる位置及び速度は、地球中心を基準とする固定座標系で定義されており、
   前記軌道情報を算出することは、前記測位支援情報に含まれる地球姿勢情報を用いて、前記測位支援情報に含まれる位置及び速度を前記慣性座標系の位置及び速度に座標変換することを含む、
   請求項４に記載の位置算出方法。
6. 前記軌道情報を算出することは、前記測位用衛星のエフェメリスのパラメーターを求めることを含む、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の位置算出方法。
7. 測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を発信する人工衛星から当該測位支援情報を受信することと、
   地球を周回する衛星の運動を表わす運動方程式と、前記測位支援情報に含まれる前記測位用衛星の位置及び速度とを用いて、前記測位用衛星の軌道関数を求めることと、
   前記軌道関数を用いて前記測位用衛星の衛星位置を推定することと、
   前記測位用衛星からの信号と前記推定された前記測位用衛星の衛星位置とを用いて受信装置の位置を算出することと、
   を含む位置算出方法。
8. 測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を送信する地上通信装置から当該測位支援情報を受信することと、
   地球を周回する衛星の運動を表わす運動方程式と、前記測位支援情報に含まれる前記測位用衛星の位置及び速度とを用いて、前記測位用衛星の軌道関数を求めることと、
   前記軌道関数を用いて前記測位用衛星の衛星位置を推定することと、
   前記測位用衛星からの信号と前記推定された前記測位用衛星の衛星位置とを用いて受信装置の位置を算出することと、
   を含む位置算出方法。
9. 測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を発信する人工衛星から当該測位支援情報を受信する受信部と、
   前記測位支援情報を用いて前記測位用衛星の軌道情報を算出する軌道情報算出部と、
   前記測位用衛星からの信号と前記軌道情報とを用いて位置を算出する位置算出部と、
   を備えた位置算出装置。
10. 測位用衛星の位置及び速度の情報を少なくとも含む測位支援情報を送信する地上通信装置から当該測位支援情報を受信する受信部と、
    前記測位支援情報を用いて前記測位用衛星の軌道情報を算出する軌道情報算出部と、
    前記測位用衛星からの信号と前記軌道情報とを用いて位置を算出する位置算出部と、
    を備えた位置算出装置。

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