JP5228433B2 - 測位方法、プログラム、測位装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、測位方法、プログラム、測位装置及び電子機器に関する。

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、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位装置に利
用されている。ＧＰＳでは、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ＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情
報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。

しかし、ＧＰＳによる測位では、いわゆるマルチパスによる影響等、種々の誤差要因が
存在しており、測位誤差の発生を回避することが困難であるため、測位誤差を低減させる
ための様々な技術が考案されている。その一例として、特許文献１には、カルマンフィル
タを用いた測位処理に関する技術が開示されている。
特開２００１−３３７１５６号公報

カルマンフィルタを用いた測位処理では、１時刻前の測位位置からの相対移動距離を推
測して現在の測位位置を求める手順を繰り返して測位を行うが、最初に初期位置を設定す
る必要がある。特許文献１に開示されている技術では、例えば最小二乗法を用いた測位処
理で得られた測位位置を初期位置として設定することにしている。

しかし、最小二乗法を用いた測位処理で得られた測位位置が、測位装置の真位置から大
きく離れているような場合、カルマンフィルタを用いた測位処理では、その大きく離れた
位置からの相対移動距離を推測して測位位置を求めるため、測位精度が低下するという問
題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものである。

以上の課題を解決するための第１の発明は、測位装置が、複数の測位用衛星から発信さ
れている測位用信号を受信して最小二乗法を用いた第１の測位処理を行って現在位置を測
位することと、前記第１の測位処理の結果が、測位処理を移行する条件として予め定めら
れた測位移行条件を満たすか否かを判定することと、前記測位移行条件を満たすと判定さ
れた場合に、前記第１の測位処理を停止させ、複数の測位用衛星から発信されている測位
用信号を受信してカルマンフィルタを用いた第２の測位処理を行って現在位置を測位する
こととを含む測位方法である。

また、第９の発明として、複数の測位用衛星から発信されている測位用信号を受信して
最小二乗法を用いた第１の測位処理を行って現在位置を測位する第１の測位処理部と、前
記第１の測位処理の結果が、測位処理を移行する条件として予め定められた測位移行条件
を満たすか否かを判定する測位移行条件判定部と、前記測位移行条件を満たすと判定され
た場合に、前記第１の測位処理を停止させ、複数の測位用衛星から発信されている測位用
信号を受信してカルマンフィルタを用いた第２の測位処理を行って現在位置を測位する第
２の測位処理部とを備えた測位装置を構成してもよい。

この第１の発明等によれば、複数の測位用衛星から発信されている測位用信号を受信し
て最小二乗法を用いた第１の測位処理を行って現在位置が測位される。そして、第１の測
位処理の結果が、測位処理を移行する条件として予め定められた測位移行条件を満たすか
否かが判定され、満たすと判定された場合に、第１の測位処理を停止させ、複数の測位用
衛星から発信されている測位用信号を受信してカルマンフィルタを用いた第２の測位処理
を行って現在位置が測位される。

第１の測位処理において信頼性の高い測位位置が得られた時点で、測位移行条件を満た
したものと判定して第２の測位処理へと移行することで、信頼性の低い測位位置が第２の
測位処理に用いられることがなくなり、測位精度が低下することが防止される。

第２の発明は、第１の発明の測位方法であって、前記測位移行条件を満たすかの判定で
は、前記第１の測位処理による現在位置の測位の連続回数が所定の測位移行回数に達した
場合に、前記測位移行条件を満たしたと判定する測位方法である。

また、第１０の発明として、第９の発明の測位装置であって、前記測位移行条件判定部
が、前記測位移行条件を満たすかの判定では、前記第１の測位処理による現在位置の測位
の連続回数が所定の測位移行回数に達した場合に、前記測位移行条件を満たしたと判定す
る測位装置を構成してもよい。

この第２の発明等によれば、第１の測位処理による現在位置の測位の連続回数が所定の
測位移行回数に達した場合に、測位移行条件を満たしたと判定される。第１の測位処理を
ある程度の回数繰り返し実行することで、信頼性の高い測位位置が得られる可能性が高ま
る。

第３の発明は、第１又は第２の発明の測位方法であって、前記第１の測位処理は、現在
位置の測位の他に、前記測位装置の位置情報及び速度情報の誤差を算出する処理であり、
前記測位移行条件を満たすかの判定では、前記第１の測位処理において今回算出された誤
差と前回算出された誤差とが所定の誤差同等条件を満足する場合に、前記測位移行条件を
満たしたと判定する測位方法である。

また、第１１の発明として、第９又は第１０の発明の測位装置であって、前記第１の測
位処理部が、前記第１の測位処理において、現在位置の測位の他に、位置情報及び速度情
報の誤差を算出し、前記測位移行条件判定部が、前記測位移行条件を満たすかの判定では
、前記第１の測位処理において今回算出された誤差と前回算出された誤差とが所定の誤差
同等条件を満足する場合に、前記測位移行条件を満たしたと判定する測位装置を構成して
もよい。

この第３の発明等によれば、第１の測位処理では、測位装置の位置情報及び速度情報の
誤差が算出され、今回算出された誤差と前回算出された誤差とが所定の誤差同等条件を満
たした場合に、測位移行条件を満たしたと判定される。位置情報及び速度情報の誤差が今
回測位時と前回測位時とで同等であれば、今回の測位位置は信頼性の高いものである可能
性が高い。

第４の発明は、第３の発明の測位方法であって、前記第２の測位処理は、現在位置の測
位の他に、前記測位装置の位置情報及び速度情報の誤差の共分散を算出する処理であり、
前記誤差の共分散の初期値を、前記第１の測位処理において算出された誤差に基づいて設
定することを更に含む測位方法である。

また、第１２の発明として、第１１の発明の測位装置であって、前記第２の測位処理部
が、前記第２の測位処理において、現在位置の測位の他に、位置情報及び速度情報の誤差
の共分散を算出し、前記誤差の共分散の初期値を、前記第１の測位処理において算出され
た誤差に基づいて設定する誤差共分散初期値設定部を更に備えた測位装置を構成してもよ
い。

この第４の発明等によれば、第２の測位処理では、測位装置の位置情報及び速度情報の
誤差の共分散が算出されるが、この誤差の共分散の初期値が、第１の測位処理において算
出された誤差に基づいて設定される。これにより、実環境に合った誤差の共分散の初期値
が設定されることになり、第２の測位処理の測位精度が向上する。

第５の発明は、第４の発明の測位方法であって、前記第２の測位処理において算出され
た誤差の共分散が、所定の低誤差条件を満たすか否かを判定することと、前記低誤差条件
を満たさないと判定された場合に、前記第２の測位処理を停止させ、前記第１の測位処理
を行うこととを更に含む測位方法である。

また、第１３の発明として、第１２の発明の測位装置であって、前記第２の測位処理に
おいて算出された誤差の共分散が、所定の低誤差条件を満たすか否かを判定する低誤差条
件判定部を備え、前記第１の測位処理部が、前記低誤差条件を満たさないと判定された場
合に、前記第２の測位処理を停止させ、前記第１の測位処理を行う測位装置を構成しても
よい。

この第５の発明等によれば、第２の測位処理において算出された誤差の共分散が、所定
の低誤差条件を満たすか否かが判定され、満たさないと判定された場合に、第２の測位処
理を停止させ、第１の測位処理が行われる。従って、第２の測位処理で精度の低い測位位
置が得られた時点で、第１の測位処理へと移行される。

第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明の測位方法であって、前記第２の測位処理が
最後に行われてからの経過時間が所定の測位移行時間に達したか否かを判定することと、
前記測位移行時間に達したと判定された場合に、前記第２の測位処理を停止させ、前記第
１の測位処理を行うこととを更に含む測位方法である。

また、第１４の発明として、第９〜第１３の何れかの発明の測位装置であって、前記第
２の測位処理が最後に行われてからの経過時間が所定の測位移行時間に達したか否かを判
定する測位移行時間判定部を備え、前記第１の測位処理部が、前記測位移行時間に達した
と判定された場合に、前記第２の測位処理を停止させ、前記第１の測位処理を行う測位装
置を構成してもよい。

この第６の発明等によれば、第２の測位処理が最後に行われてからの経過時間が所定の
測位移行時間に達したか否かが判定され、達したと判定された場合に、第２の測位処理を
停止させ、第１の測位処理が行われる。従って、第２の測位処理が一定時間行われなかっ
た場合に、第１の測位処理へと移行される。

また、第７の発明として、第１〜第６の何れかの発明の測位方法であって、前記第１の
測位処理から前記第２の測位処理へと測位処理が移行されて後、所定の安定条件が成立す
るまでの間は、時刻変化に伴う測位位置の変動が大きくなるように前記カルマンフィルタ
のフィルタ特性を変化させて前記第２の測位処理を行うことを更に含む測位方法を構成し
てもよい。

この第７の発明によれば、第１の測位処理から第２の測位処理へと測位処理が移行され
て後、所定の安定条件が成立するまでの間は、時刻変化に伴う測位位置の変動が大きくな
るようにカルマンフィルタのフィルタ特性を変化させる。第１の測位処理で得られた測位
位置は精度が低い可能性があるため、第２の測位処理に移行してから暫くの間は、時刻変
化に伴う測位位置の変動を大きくすることで、測位位置が真位置に近づき易くなるように
する。

また、第８の発明として、第１〜第７の何れかの発明の測位方法を、測位装置に内蔵さ
れたコンピュータに実行させるためのプログラムを構成してもよいし、さらには、第１５
の発明として、第９〜第１４の何れかの発明の測位装置を備えた電子機器を構成してもよ
い。

以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。尚、以下では、測
位装置を備えた電子機器として携帯型電話機を例に挙げ、測位システムとしてＧＰＳを用
いた場合について説明するが、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。

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）されている測位用信
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。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。

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、捕捉したＧＰＳ衛星信号を発信した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。

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。

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演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。

本実施形態では、携帯型電話機１は、最小二乗法を用いた測位処理（以下、「ＬＳ（Le
ast Square）測位処理」と称す。）と、カルマンフィルタを用いた測位処理（以下、「Ｋ
Ｆ（Kalman Filter）測位処理」と称す。）とを相互に切り替えながら、現在位置を測位
する。ＬＳ測位処理は周知の処理であるため説明を省略し、ここでは本実施形態における
ＫＦ測位処理について詳細に説明する。

カルマンフィルタは、誤差を含む観測値を利用して、時々刻々と変化する状態量を推定
する確率理論に基づく推定方法である。本実施形態では、携帯型電話機１の状態を状態ベ
クトル「Ｘ」で表し、状態ベクトル「Ｘ」と真値との誤差の共分散を誤差共分散行列「Ｐ
」で表す。

状態ベクトル「Ｘ」は、携帯型電話機１の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）、クロ
ックバイアス（ｂ）、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）
を成分とする８次元のベクトルである。また、誤差共分散行列「Ｐ」は、状態ベクトル「
Ｘ」の各成分の誤差の共分散を示す８×８の行列である。

ＫＦ測位処理では、状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」の予測処理（Predic
tion）及び補正処理（Correction）を行う。以下説明においては、この計算処理上の時間
経過（計算処理上の所定時間間隔）を表す単位を「１時刻」と称し、時刻１つ１つを進め
ながら、各時刻毎に携帯型電話機１の現在位置を測位する。

図１は、本実施形態におけるＫＦ測位処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、携帯型電話機１の速度を予測する速度予測処理を行う（ステップＡ１）。具体的
には、式（１）及び式（２）に従って、現在の状態ベクトル「Ｘ」及び誤差共分散行列「
Ｐ」の予測値を算出する。

ここで、各式における下付きの添え字「ｔ」は時刻を示しており、上付きの添え字「−
」は予測値、「＋」は補正値、「Ｔ」は転置行列をそれぞれ示している。また、「φ」は
、状態遷移行列と呼ばれる８×８の行列であり、「Ｑ」は、プロセスノイズと呼ばれる８
×８の行列である。状態遷移行列「φ」及びプロセスノイズ「Ｑ」の行と列の並びは、状
態ベクトル「Ｘ」の８次元の成分（ｘ，ｙ，ｚ，ｂ，ｕ，ｖ，ｗ，ｄ）にそれぞれ対応し
ている。

本実施形態では、次式（３）で表される状態遷移行列「φ」を用いて計算を行う。

但し、「ｄｔ」は、前回のＫＦ測位処理時の時刻と現在（今回）の時刻との時刻差であ
る。

式（１）からわかるように、速度予測処理では、１時刻前の状態ベクトル「Ｘ」の補正
値を現在の状態ベクトル「Ｘ」の予測値とする。すなわち、携帯型電話機１の現在の速度
が、１時刻前に求められた速度と同一であると予測する。速度予測処理を行った後、予測
速度を補正する速度補正処理を行う（ステップＡ３）。

図２は、速度補正処理の流れを示すフローチャートである。
速度補正処理では、各捕捉衛星について、ループＡの処理を繰り返し実行する（ステッ
プＢ１〜Ｂ１９）。ループＡでは、先ず当該捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信した受
信周波数を取得して、受信周波数に関する実測値（以下、受信したＧＰＳ衛星信号に関す
る実測値のことを「メジャメント実測値」と称す。）とする（ステップＢ３）。

ＧＰＳ衛星信号の周波数は、１．５７５４２［ＧＨｚ］に規定されているが、ＧＰＳ衛
星と携帯型電話機１との相対的な移動方向・移動速度の変化に応じて携帯型電話機１での
受信周波数が変化する。この周波数偏移がいわゆるドップラー周波数であり、受信周波数
はドップラー周波数による偏移後の周波数である。

また、当該捕捉衛星の位置、移動方向及び速度の情報（衛星情報）と、状態ベクトル「
Ｘ」の予測値から得られる携帯型電話機１の位置、移動方向及び速度の情報（以下、包括
的に「自機情報」と称す。）とに基づいて、当該ＧＰＳ衛星信号の受信周波数を予測して
、受信周波数に関する予測値（以下、メジャメント実測値を予測した値のことを「メジャ
メント予測値」と称す。）とする（ステップＢ５）。

次いで、当該捕捉衛星の衛星情報と自機情報とに基づいて、携帯型電話機１から当該捕
捉衛星への視線方向を示す視線方向行列「Ｈ」を算出する（ステップＢ７）。また、カル
マンフィルタの入力値とする観測値「Ｚ」の測定誤差を示す行列として、所定の測定誤差
行列「Ｒ」を設定する（ステップＢ９）。そして、受信周波数に関して、ステップＢ３で
取得したメジャメント実測値と、ステップＢ５で算出したメジャメント予測値との差を算
出して、当該捕捉衛星の観測値「Ｚ」とする（ステップＢ１１）。

ＧＰＳ衛星信号の受信周波数の実測値と予測値との差をカルマンフィルタの入力値とす
ることで、状態ベクトル「Ｘ」の３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリ
フト（ｄ）の変化量を求めることができる。尚、この場合、状態ベクトル「Ｘ」の３次元
の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）の変化量は「０」である。

次いで、速度予測処理で算出された誤差共分散行列「Ｐ」の予測値と、視線方向行列「
Ｈ」と、測定誤差行列「Ｒ」とを用いて、次式（４）に従ってカルマンゲイン「Ｋ」を算
出する（ステップＢ１３）。

そして、カルマンゲイン「Ｋ」と、観測値「Ｚ」と、視線方向行列「Ｈ」とを用いて、
次式（５）に従って状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出する（ステップＢ１５）。

また、カルマンゲイン「Ｋ」と、視線方向行列「Ｈ」と、誤差共分散行列「Ｐ」の予測
値とを用いて、次式（６）に従って誤差共分散行列「Ｐ」を補正する（ステップＢ１７）
。

但し、「Ｉ」は単位行列である。

ステップＢ３〜Ｂ１７の処理を全捕捉衛星について順次行い、状態ベクトルの差分「Δ
Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」を更新していく。そして、次式（７）に従って、速度予測
処理で算出された状態ベクトル「Ｘ」の予測値に、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を加算し
て状態ベクトル「Ｘ」を補正することで、携帯型電話機１の速度を決定する（ステップＢ
２１）。

ステップＢ２１で得られた状態ベクトル「Ｘ」は、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ
）及びクロックドリフト（ｄ）が、それぞれ予測値から補正されたものとなっている。こ
れは、上述したように、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数に関するメジャメント実測値とメジ
ャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出したこ
とによるものである。補正後の状態ベクトル「Ｘ」の３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ
）で表される速度が、現在の時刻の速度となる。

図１のＫＦ測位処理に戻って、速度補正処理を行った後、携帯型電話機１の位置を予測
する位置予測処理を行う（ステップＡ５）。具体的には、次式（８）に従って、速度補正
処理で求められた状態ベクトル「Ｘ」の補正値に状態遷移行列「φ」を乗算することで、
状態ベクトル「Ｘ」の予測値を算出する。

式（３）からわかるように、状態遷移行列「φ」のうち、３次元の速度ベクトル（ｕ，
ｖ，ｗ）に対応する３×３の行列部分の対角成分は、前回の時刻と現在の時刻との時刻差
「ｄｔ」となっている。従って、状態ベクトル「Ｘ」の補正値に状態遷移行列「φ」を乗
算した場合、その位置成分に着目すると、１時刻前の測位位置に予測移動距離が加算され
ることになり、携帯型電話機１の現在の予測位置が算出される。位置予測処理を行った後
、予測位置を補正する位置補正処理を行う（ステップＡ７）。

図３は、位置補正処理の流れを示すフローチャートである。
位置補正処理の流れは速度補正処理の流れとほぼ同一であるため、異なる部分を中心に
説明する。位置補正処理では、当該捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号のコード位相を
取得してコード位相に関するメジャメント実測値とし（ステップＣ３）、当該ＧＰＳ衛星
信号のコード位相を予測してコード位相に関するメジャメント予測値とする（ステップＣ
５）。そして、このコード位相に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差
を算出して、カルマンフィルタの入力値である観測値「Ｚ」とする（ステップＣ１１）。

ここで、コード位相とは、ＧＰＳ衛星信号に変調されているＣ／Ａコードの位相のこと
である。観念的には、ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１との間には、Ｃ／Ａコードが連続的に
並んでいると考えることができるが、ＧＰＳ衛星から携帯型電話機１までの距離がＣ／Ａ
コードの長さの整数倍になるとは限らない。この場合、Ｃ／Ａコードの長さの整数倍に端
数部分を加えた長さがＧＰＳ衛星と携帯型電話機１間の距離になるが、この端数部分に相
当する位相がコード位相である。

ＧＰＳ衛星信号のコード位相に関するメジャメント実測値とメジャメント予測値との差
をカルマンフィルタの入力値とすることで、状態ベクトル「Ｘ」の３次元の位置ベクトル
（ｘ，ｙ，ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）の変化量を求めることができる。尚、この場
合、３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（ｄ）の変化量は「０」
である。

ステップＣ３〜Ｃ１７の処理を全捕捉衛星について順次行い、状態ベクトルの差分「Δ
Ｘ」及び誤差共分散行列「Ｐ」を更新していく。そして、式（７）に従って、位置予測処
理で算出された状態ベクトル「Ｘ」の予測値に、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を加算して
状態ベクトル「Ｘ」を補正することで、携帯型電話機１の測位位置を決定する（ステップ
Ｃ２１）。

ステップＣ２１で得られた状態ベクトル「Ｘ」は、３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ
）及びクロックバイアス（ｂ）が、それぞれ予測値から補正されたものとなっている。こ
れは、上述したように、ＧＰＳ衛星信号のコード位相の実測値と予測値との差を観測値「
Ｚ」として、状態ベクトルの差分「ΔＸ」を算出したことによるものである。補正後の状
態ベクトル「Ｘ」の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）で表される位置が、最終的に求
めた現在の時刻における測位位置となる。

次に、ＬＳ測位処理とＫＦ測位処理とを切り替える原理について説明する。本実施形態
では、測位処理において、携帯型電話機１の位置、クロックバイアス、速度及びクロック
ドリフトのそれぞれの誤差を示す値（以下、それぞれ「位置σ値」、「クロックバイアス
σ値」、「速度σ値」及び「クロックドリフトσ値」と称し、これらを包括して「σ値」
と称す。）を算出し、当該σ値に基づいて測位処理を切り替える。

σ値の算出方法について説明する。携帯型電話機１の３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，
ｚ）及びクロックバイアス（ｂ）の視線方向行列「Ｈ」に、小さな変動「δｒ」があった
時、位置及びクロックバイアスを成分とするベクトル（ｘ，ｙ，ｚ，ｓ）に与える影響「
δＸ」と、視線方向行列「Ｈ」と、変動「δｒ」との間には、次式（９）のような関係が
成立する。

視線方向行列「Ｈ」の逆行列を用いて式（９）から「δＸ」を求めると、次式（１０）
のようになる。

このとき、誤差伝播の法則を用いて「δＸ」の共分散行列「ｃｏｖ（δＸ）」を求める
と、次式（１１）のようになる。

ここで、「δｒ」の各成分の間に相関がなく、測定誤差の分散が「σ²」と表されるも
のとすると、次式（１２）が成立する。

従って、式（１２）を式（１１）に代入することで、次式（１３）を得ることができる
。

このとき、位置σ値「σ_P」及びクロックバイアスσ値「σ_B」は、共分散行列「ｃｏｖ
（δＸ）」の成分を用いて、次式（１４）、（１５）に従ってそれぞれ算出することがで
きる。

速度σ値及びクロックドリフトσ値についても、同様にして算出することができる。す
なわち、携帯型電話機１の３次元の速度ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）及びクロックドリフト（
ｄ）の視線方向行列「Ｈ」を用いて上記と同様の計算を行い、小さな変動「δｒ」が、速
度及びクロックドリフトを成分とするベクトル（ｕ，ｖ，ｗ，ｄ）に与える影響「δＸ」
の共分散行列「ｃｏｖ（δＸ）」を求めると、次式（１６）のようになる。

このとき、速度σ値「σ_V」及びクロックドリフトσ値「σ_D」は、共分散行列「ｃｏｖ
（δＸ）」の成分を用いて、次式（１７）、（１８）に従ってそれぞれ算出することがで
きる。

本実施形態では、ＬＳ測位処理による現在位置の測位の連続回数が所定回数（例えば「
２０回」）に達しており、且つ、ＬＳ測位処理において今回算出されたσ値と前回算出さ
れたσ値とが所定の誤差同等条件を満たす場合に、ＬＳ測位処理からＫＦ測位処理へと処
理を移行する。

具体的には、位置σ値、クロックバイアスσ値、速度σ値及びクロックドリフトσ値の
それぞれについて、今回のＬＳ測位処理で算出された値と、前回のＬＳ測位処理で算出さ
れた値との差分を算出する。そして、算出したσ値の差分を、４種類のσ値それぞれにつ
いて予め定められた閾値と比較し、全てのσ値の差分が閾値を超えなかった場合に（閾値
を超えたσ値の差分が１つも存在しなかった場合に）、誤差同等条件を満たすものと判定
する。

前回と今回のＬＳ測位処理における位置、クロックバイアス、速度及びクロックドリフ
トのそれぞれの誤差が同等であれば、今回のＬＳ測位処理で得られた測位位置は信頼性の
高いものである可能性が高い。そこで、ＬＳ測位処理をある程度の回数連続して実行した
後、誤差同等条件が満たされた時点で、ＫＦ測位処理へと移行することにしている。

ＫＦ測位処理へと移行した後、ＫＦ測位処理で得られた誤差共分散行列「Ｐ」が所定の
低誤差条件を満たしている間は、ＫＦ測位処理を続行する。具体的には、誤差共分散行列
「Ｐ」のうち、３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）に対応する３×３の行列部分の各成
分が、それぞれ所定の閾値を超えていない場合は、低誤差条件を満たすものと判定する。
一方、閾値を超えた成分が１つでも存在する場合は、低誤差条件を満たさないものと判定
して、ＬＳ測位処理へと処理を移行する。

２．機能構成
図４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、ＧＰ
Ｓアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal
Oscillator）４０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）５０と、操作部６０と
、表示部７０と、携帯電話用アンテナ８０と、携帯電話用無線通信回路部９０と、ＲＯＭ
（Read Only Memory）１００と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１０とを備えて構成
される。

ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されている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２０に出力する。

ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０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２０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２１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２１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。

ＲＦ受信回路部２１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」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。

ベースバンド処理回路部３０は、ＲＦ受信回路部２１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て測位演算を行う回路部である。ベースバンド処理回路部３０は、
衛星捕捉・追尾部３１と、プロセッサとしてのＣＰＵ３３と、メモリとしてのＲＯＭ３５
及びＲＡＭ３７とを備えて構成される。尚、本実施形態においては現在位置の測位演算そ
のものはＣＰＵ３３で実行することとして説明するが、ＣＰＵ３３で実行する処理全てを
ホストＣＰＵ５０で実行することとしてもよいのは勿論である。

衛星捕捉・追尾部３１は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号から、ＧＰＳ衛
星信号の捕捉・追尾を行う回路部であり、ＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾により得られた受
信周波数やコード位相に関する情報を、メジャメント実測値としてＣＰＵ３３に出力する
。

ＧＰＳ衛星信号の捕捉は、擬似的に発生させた拡散符合（レプリカＣ／Ａコード）とＩ
Ｆ信号との相関値を算出し、最も振幅が大きい周波数成分及び位相成分を抽出する相関処
理によって実現する。また、ＧＰＳ衛星信号の追尾は、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（Ph
ase Locked Loop））として知られるキャリアループ等の回路によって、ＧＰＳ衛星信号
に含まれるＣ／Ａコード及び搬送波の位相を追尾することで実現する。

図５は、ＲＯＭ３５に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ３５には、ＣＰ
Ｕ３３により読み出され、ベースバンド処理（図９参照）として実行されるベースバンド
処理プログラム３５１が記憶されている。また、ベースバンド処理プログラム３５１には
、ＬＳ測位処理として実行されるＬＳ測位プログラム３５１１と、ＫＦ測位移行判定処理
（図１０参照）として実行されるＫＦ測位移行判定プログラム３５１３と、ＫＦ測位処理
（図１〜３参照）として実行されるＫＦ測位プログラム３５１５とがサブルーチンとして
含まれている。

ベースバンド処理とは、ＣＰＵ３３が、ＬＳ測位処理とＫＦ測位処理とを切り替えなが
ら、携帯型電話機１の現在位置を測位して出力する処理である。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。

ＬＳ測位処理とは、ＣＰＵ３３が、複数の捕捉衛星について最小二乗法を用いた測位演
算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する処理である。ＬＳ測位処理につい
ては周知の処理内容であるため、詳細な説明を省略する。

ＫＦ測位移行判定処理とは、ＣＰＵ３３が、ＬＳ測位処理を連続して実行した回数が所
定回数に達しているか否かを判定し、所定回数に達していると判定した場合であって、所
定の誤差同等条件が成立する場合に、ＫＦ測位処理への移行が可能であると判定する処理
である。ＫＦ測位移行判定処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。

ＫＦ測位処理とは、ＣＰＵ３３が、複数の捕捉衛星についてカルマンフィルタを用いた
測位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する処理である。ＫＦ測位処理
については、図１〜図３を参照して説明した通りである。

図６は、ＲＡＭ３７に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ３７には、ＬＳ
測位カウンタデータ３７１と、ＫＦ測位カウンタデータ３７３と、ＫＦ測位フラグデータ
３７５と、捕捉衛星別メジャメントデータ３７７と、測位履歴データ３７９とが記憶され
る。

ＬＳ測位カウンタデータ３７１は、ＬＳ測位処理の連続実行回数をカウントするための
ＬＳ測位カウンタが記憶されたデータであり、ベースバンド処理においてＣＰＵ３３によ
り更新される。

ＫＦ測位カウンタデータ３７３は、ＫＦ測位処理の連続実行回数をカウントするための
ＫＦ測位カウンタが記憶されたデータであり、ベースバンド処理においてＣＰＵ３３によ
り更新される。

ＫＦ測位フラグデータ３７５は、ＬＳ測位処理からＫＦ測位処理への移行が可能である
と判定された場合に「ＯＮ」に設定されるＫＦ測位フラグが記憶されたデータであり、ベ
ースバンド処理においてＣＰＵ３３により更新される。

図７は、捕捉衛星別メジャメントデータ３７７のデータ構成例を示す図である。捕捉衛
星別メジャメントデータ３７７には、捕捉衛星３７７１と、メジャメント実測値３７７３
と、メジャメント予測値３７７５とが対応付けて記憶される。捕捉衛星３７７１には、当
該捕捉衛星の番号が記憶され、メジャメント実測値３７７３及びメジャメント予測値３７
７５には、当該捕捉衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の受信周波数やコード位相の実測値
及び予測値がそれぞれ記憶される。

例えば、捕捉衛星「Ｓ１」についてのメジャメント実測値は、受信周波数が「ＳＦｒｅ
ｑ１」、コード位相が「ＳＣＰ１」であり、メジャメント予測値は、受信周波数が「ＥＦ
ｒｅｑ１」、コード位相が「ＥＣＰ１」である。ＫＦ測位処理では、ＣＰＵ３３は、メジ
ャメント実測値とメジャメント予測値との差を観測値「Ｚ」として、速度補正処理及び位
置補正処理を行う。

図８は、測位履歴データ３７９のデータ構成例を示す図である。測位履歴データ３７９
には、測位位置が決定された時刻３７９１と、その測位位置３７９３と、σ値３７９５と
が対応付けて新しい順に記憶されていく。測位履歴データ３７９のうち、最も新しい１レ
コード分の時刻３７９１、測位位置３７９３及びσ値３７９５の組合せを「最新測位情報
」、次に新しい１レコード分の時刻３７９１、測位位置３７９３及びσ値３７９５の組合
せを「前回測位情報」と称する。また、最新測位情報に含まれる測位位置３７９３を「最
新測位位置」と称する。

例えば、時刻「ｔ１」における測位位置は（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）であり、σ値は、位置
σ値が「Ｐσ１」、クロックバイアスσ値が「Ｂσ１」、速度σ値が「Ｖσ１」、クロッ
クドリフトσ値が「Ｄσ１」である。測位履歴データ３７９は、ＬＳ測位処理及びＫＦ測
位処理においてＣＰＵ３３により更新される。

ＴＣＸＯ４０は、所定の発振周波数で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２１及びベースバンド処理回路部３０に出力する。

ホストＣＰＵ５０は、ＲＯＭ１００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。ホストＣＰ
Ｕ５０は、ベースバンド処理回路部３０のＣＰＵ３３から入力した最新測位位置をプロッ
トしたナビゲーション画面を、表示部７０に表示させる。

操作部６０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ＣＰＵ５０に出力する。この操作部６０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。

表示部７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ５
０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７０には、
ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。

携帯電話用アンテナ８０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。

携帯電話用無線通信回路部９０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。

ＲＯＭ１００は、ホストＣＰＵ５０が携帯型電話機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
。

ＲＡＭ１１０は、ホストＣＰＵ５０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。

３．処理の流れ
図９は、ＣＰＵ３３によりＲＯＭ３５に記憶されているベースバンド処理プログラム３
５１が読み出されて実行されることで、携帯型電話機１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。

ベースバンド処理は、ＲＦ受信回路部２１によるＧＰＳ衛星信号の受信と併せて、ＣＰ
Ｕ３３が、操作部６０に測位開始指示の操作がなされたことを検出した場合に実行を開始
する処理であり、各種アプリケーションの実行といった各種の処理と並行して行われる処
理である。尚、携帯型電話機１の電源のＯＮ／ＯＦＦとＧＰＳの起動／停止とを連動させ
、携帯型電話機１の電源投入操作を検出した場合に処理の実行を開始させることにしても
よい。原則として、測位演算は「１秒」毎に行われるものとする。

また、特に説明しないが、以下のベースバンド処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ１０に
よるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部２１によるＩＦ信号へのダウンコンバート、衛星
捕捉・追尾部３１によるＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾等が随時行われている状態にあるも
のとする。

先ず、ＣＰＵ３３は、初期設定を行う（ステップＳ１）。具体的には、ＬＳ測位カウン
タ及びＫＦ測位カウンタを「０」に設定し、ＲＡＭ３７のＬＳ測位カウンタデータ３７１
及びＫＦ測位カウンタデータ３７３にそれぞれ記憶させる。また、ＫＦ測位フラグを「Ｏ
ＦＦ」に設定し、ＲＡＭ３７のＫＦ測位フラグデータ３７５に記憶させる。

次いで、ＣＰＵ３３は、ＲＡＭ３７のＫＦ測位フラグデータ３７５に記憶されているＫ
Ｆ測位フラグが「ＯＦＦ」であるか否かを判定し（ステップＳ３）、「ＯＦＦ」であると
判定した場合は（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、ＲＯＭ３５に記憶されているＬＳ測位プログ
ラム３５１１を読み出して実行することで、ＬＳ測位処理を行う（ステップＳ５）。

ＬＳ測位処理では、複数の捕捉衛星について最小二乗法を用いた測位演算を行うことで
、携帯型電話機１の現在位置を測位する。また、式（９）〜式（１８）に従って位置σ値
、クロックバイアスσ値、速度σ値及びクロックドリフトσ値を算出し、時刻３７９１と
、測位位置３７９３と、σ値３７９５とを対応付けて、ＲＡＭ３７の測位履歴データ３７
９に記憶させる。

次いで、ＣＰＵ３３は、ＲＡＭ３７のＬＳ測位カウンタデータ３７１に記憶されている
ＬＳ測位カウンタをインクリメントする（ステップＳ７）。そして、ＲＯＭ３５に記憶さ
れているＫＦ測位移行判定プログラム３５１３を読み出して実行することで、ＫＦ測位移
行判定処理を行う（ステップＳ９）。

図１０は、ＫＦ測位移行判定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ３３は、ＲＡＭ３７のＬＳ測位カウンタデータ３７１に記憶されているＬ
Ｓ測位カウンタが「２０」未満であるか否かを判定し（ステップＴ１）、「２０」未満で
あると判定した場合は（ステップＴ１；Ｙｅｓ）、ＫＦ測位移行不可と判定して（ステッ
プＴ３）、ＫＦ測位移行判定処理を終了する。

一方、ＬＳ測位カウンタが「２０」以上であると判定した場合は（ステップＴ１；Ｎｏ
）、ＣＰＵ３３は、ＲＡＭ３７の測位履歴データ３７９に記憶されている各σ値３７９５
それぞれについて、最新測位情報に含まれる値と、前回測位情報に含まれる値との差分を
算出する（ステップＴ５）。

次いで、ＣＰＵ３３は、誤差同等条件が成立したか否かを判定する（ステップＴ７）。
具体的には、ステップＴ５で算出した各σ値の差分が、各σ値それぞれについて予め定め
られた閾値未満であるか否かを判定し、全てのσ値の差分が閾値未満である場合に、誤差
同等条件が成立したものと判定する。一方、閾値以上となったσ値が１つでも存在した場
合は、誤差同等条件が成立しなかったものと判定する。

ステップＴ７において誤差同等条件が成立しなかったものと判定した場合は（ステップ
Ｔ７；Ｎｏ）、ＣＰＵ３３は、ステップＴ３へと処理を移行する。一方、誤差同等条件が
成立したと判定した場合は（ステップＴ７；Ｙｅｓ）、測位移行条件を満たし、ＫＦ測位
移行可と判定して（ステップＴ９）、ＫＦ測位移行判定処理を終了する。

図９のベースバンド処理に戻って、ＫＦ測位移行判定処理を行った後、ＣＰＵ３３は、
ＫＦ測位移行不可である場合は（ステップＳ１１；Ｎｏ）、ステップＳ２１へと処理を移
行する。また、ＫＦ測位移行可である場合は（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、ＬＳ測位処理
で求められた測位位置を、カルマンフィルタの状態ベクトル「Ｘ」の位置成分に設定する
（ステップＳ１３）。

また、ＣＰＵ３３は、式（１３）及び（１６）に従って算出された「δＸ」の共分散行
列「ｃｏｖ（δＸ）」の各成分を、カルマンフィルタの誤差共分散行列「Ｐ」の各成分に
対応付けて設定する（ステップＳ１５）。これにより、実環境に合った誤差共分散行列「
Ｐ」の初期値が設定されることになり、ＫＦ測位処理の測位精度が向上する。

次いで、ＣＰＵ３３は、ＲＡＭ３７のＫＦ測位フラグデータ３７５に記憶されているＫ
Ｆ測位フラグを「ＯＮ」に設定する（ステップＳ１７）。また、ＲＡＭ３７のＬＳ測位カ
ウンタデータ３７１に記憶されているＬＳ測位カウンタをリセットする（ステップＳ１９
）。

その後、ＣＰＵ３３は、ＲＡＭ３７の測位履歴データ３７９に記憶されている最新測位
位置をホストＣＰＵ５０に出力する（ステップＳ２１）。そして、ＣＰＵ３３は、操作部
６０に対してユーザによる測位終了指示がなされたか否かを判定し（ステップＳ２３）、
なされなかったと判定した場合は（ステップＳ２３；Ｎｏ）、ステップＳ３に戻る。また
、測位終了指示がなされたと判定した場合は（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、ベースバンド
処理を終了する。

一方、ステップＳ３においてＫＦ測位フラグが「ＯＮ」であると判定した場合は（ステ
ップＳ３；Ｎｏ）、ＣＰＵ３３は、ＲＡＭ３７の測位履歴データ３７９に記憶されている
最新測位位置の決定時刻からの経過時間が「３０秒」以上であるか否かを判定する（ステ
ップＳ２５）。

そして、経過時間が「３０秒」以上であると判定した場合は（ステップＳ２５；Ｙｅｓ
）、ＣＰＵ３３は、ステップＳ５へと処理を移行する。携帯型電話機１がトンネル内に位
置している場合等、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ衛星信号を受信することができず、長時間に亘
ってＫＦ測位処理を実行することができないと、最後に得られた測位位置が携帯型電話機
１の真位置から大きく外れることにより、現在位置が正しく推定されなくなるおそれがあ
る。そこで、最新測位位置の決定時刻から所定時間が経過している場合は、ＫＦ測位処理
を停止して、ＬＳ測位処理へと移行することにしている。

一方、ステップＳ２５において経過時間が「３０秒」未満であると判定した場合は（ス
テップＳ２５；Ｎｏ）、ＣＰＵ３３は、ＲＡＭ３７のＫＦ測位カウンタデータ３７３に記
憶されているＫＦ測位カウンタが「１０」以下であるか否かを判定する（ステップＳ２７
）。

そして、ＫＦ測位カウンタが「１０」よりも大きいと判定した場合は（ステップＳ２７
；Ｎｏ）、ＣＰＵ３３は、ステップＳ３１へと処理を移行し、「１０」以下であると判定
した場合は（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、カルマンフィルタのパラメータであるプロセス
ノイズ「Ｑ」の各成分に既定値を設定する（ステップＳ２９）。

本実施形態では、ＬＳ測位処理で求められた測位位置をＫＦ測位処理の初期位置として
いるが（ステップＳ１３）、このＬＳ測位処理で求められた測位位置は、携帯型電話機１
の真位置から離れている可能性がある。

そこで、ＫＦ測位処理に移行してから所定回数は、時刻変化に伴う測位位置の変動を大
きくし、測位位置が真位置に近づき易くなるようにするため、８×８の行列で表されるプ
ロセスノイズ「Ｑ」のうち、３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）に対応する３×３の行
列部分の各成分に大きな値（具体的な数値としては、例えば「５．６５ｍ」）を設定し、
それ以外の成分には「０」を設定する。

ステップＳ２９においてプロセスノイズ「Ｑ」を設定した後、ＣＰＵ３３は、ＲＯＭ３
５に記憶されているＫＦ測位プログラム３５１５を読み出して実行することで、ＫＦ測位
処理を行う（ステップＳ３１）。ＫＦ測位処理では、ＣＰＵ３３は、図１〜図３のフロー
チャートに従って処理を実行する。

次いで、ＣＰＵ３３は、ＲＡＭ３７のＫＦ測位カウンタデータ３７３に記憶されている
ＫＦ測位カウンタをインクリメントする（ステップＳ３３）。そして、ＣＰＵ３３は低誤
差条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ３５）。具体的には、ＫＦ測位処理によ
り求められた誤差共分散行列「Ｐ」のうち、３次元の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）に対応
する３×３の行列部分の各成分が、それぞれ所定の閾値未満であるか否かを判定し、閾値
未満であると判定した場合に、低誤差条件を満たすものと判定する。

そして、低誤差条件を満たすと判定した場合は（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３
３は、ステップＳ２１へと処理を移行し、低誤差条件を満たさないと判定した場合は（ス
テップＳ３５；Ｎｏ）、ＲＡＭ３７のＫＦ測位フラグデータ３７５に記憶されているＫＦ
測位フラグを「ＯＦＦ」に設定する（ステップＳ３７）。そして、ＣＰＵ３３は、ＲＡＭ
３７のＫＦ測位カウンタデータ３７３に記憶されているＫＦ測位カウンタをリセットして
（ステップＳ３９）、ステップＳ５へと処理を移行する。

４．作用効果
本実施形態によれば、複数のＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を受信して
最小二乗法を用いたＬＳ測位処理を行って現在位置が測位される。そして、ＬＳ測位処理
の結果が、測位処理を移行する条件として予め定められた測位移行条件を満たすか否かが
判定され、満たすと判定された場合に、ＬＳ測位処理を停止させ、複数のＧＰＳ衛星から
発信されているＧＰＳ衛星信号を受信してカルマンフィルタを用いたＫＦ測位処理が行わ
れて、現在位置が測位される。

ＬＳ測位処理による現在位置の測位の連続回数が所定回数（例えば「２０回」）に達し
ており、且つ、ＬＳ測位処理において今回算出されたσ値と前回算出されたσ値とが誤差
同等条件を満たす場合に、測位移行条件を満たし、ＫＦ測位処理への移行が可能であると
判定することにしているため、信頼性の低い測位位置がＫＦ測位処理に用いられることが
なくなり、測位精度が低下することが防止される。

また、ＫＦ測位処理で算出された誤差共分散行列「Ｐ」が所定の低誤差条件を満たさな
いと判定された場合や、ＫＦ測位処理が最後に行われてからの経過時間が所定時間に達し
たと判定された場合には、ＫＦ測位処理を停止して、ＬＳ測位処理へと移行される。従っ
て、ＫＦ測位処理で精度の低い測位位置が得られた場合や、携帯型電話機１がトンネル内
に位置しているためにＫＦ測位処理を一定時間行うことができない場合等に、ＬＳ測位処
理へと移行されることになる。

５．変形例
５−１．電子機器
本発明は、測位装置を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例
えば、ノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション
装置等についても同様に適用可能である。

５−２．衛星測位システム
上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡ
ＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）
、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛
星測位システムであってもよい。

５−３．処理の分化
ＣＰＵ３３が実行する処理の一部又は全部を、ホストＣＰＵ５０が実行することにして
もよい。例えば、ホストＣＰＵ５０がＫＦ測位移行判定処理を実行することとし、その判
定結果に基づいて、ＣＰＵ３３が測位処理を切り替えるようにする。また、ＬＳ測位処理
及びＫＦ測位処理も含めて、ＣＰＵ３３が実行する処理全てをホストＣＰＵ５０が実行す
ることにしてもよい。

５−４．測位移行条件
上述した実施形態では、ＬＳ測位処理による現在位置の測位の連続回数が所定回数（例
えば「２０回」）に達しており、且つ、ＬＳ測位処理において今回算出されたσ値と前回
算出されたσ値とが誤差同等条件を満たす場合に、ＫＦ測位処理への移行が可能であると
判定するものとして説明したが、何れか一方の条件が成立した場合に、ＫＦ測位処理への
移行が可能であると判定することにしてもよい。

５−５．測定誤差行列「Ｒ」の設定
上述した実施形態では、ＬＳ測位処理からＫＦ測位処理に切り替えた後、所定回数は、
プロセスノイズ「Ｑ」の位置成分に大きな値を設定することで、時刻変化に伴う測位位置
の変動を大きくし、測位位置が真位置に近づき易くなるようにするものとして説明した。
これを、カルマンフィルタの他のパラメータである測定誤差行列「Ｒ」の位置成分に小さ
な値を設定することによって実現することも可能である。

ＫＦ測位処理の流れを示すフローチャート。 速度補正処理の流れを示すフローチャート。 位置補正処理の流れを示すフローチャート。 携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。 ＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。 ＲＡＭに格納されたデータの一例を示す図。 捕捉衛星別メジャメントデータのデータ構成例を示す図。 測位履歴データのデータ構成例を示す図。 ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。 ＫＦ測位移行判定処理の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１ 携帯型電話機 、 １０ ＧＰＳアンテナ、 ２０ ＧＰＳ受信部、
２１ ＲＦ受信回路部、 ３０ ベースバンド処理回路部、 ３１ 衛星捕捉・追尾部、
３３ ＣＰＵ、 ３５ ＲＯＭ、 ３７ ＲＡＭ、 ４０ ＴＣＸＯ、
５０ ホストＣＰＵ、 ６０ 操作部、 ７０ 表示部、 ８０ 携帯電話用アンテナ、
９０ 携帯電話用無線通信回路部、 １００ ＲＯＭ、 １１０ ＲＡＭ

Claims (8)

1. 測位装置が、
   複数の測位用衛星から発信されている測位用信号を受信して最小二乗法を用いた第１の測位処理を行って現在位置を測位することと、
   前記第１の測位処理の結果が、測位処理を移行する条件として予め定められた測位移行条件を満たすか否かを判定することと、
   前記測位移行条件を満たすと判定された場合に、前記第１の測位処理を停止させ、複数の測位用衛星から発信されている測位用信号を受信してカルマンフィルタを用いた第２の測位処理を行って現在位置を測位することと、を含み、
   前記第１の測位処理は、現在位置の測位の他に、前記測位装置の位置情報及び速度情報
   の誤差を算出する処理であり、
   前記測位移行条件を満たすか否かの判定では、前記第１の測位処理において今回算出された誤差と前回算出された誤差とが所定の誤差同等条件を満たす場合に、前記測位移行条件を満たすと判定する測位方法。
2. 前記第２の測位処理は、現在位置の測位の他に、前記測位装置の位置情報及び速度情報
   の誤差の共分散を算出する処理であり、
   前記誤差の共分散の初期値を、前記第１の測位処理において算出された誤差に基づいて
   設定することを更に含む、
   請求項１に記載の測位方法。
3. 前記第２の測位処理において算出された誤差の共分散が、所定の低誤差条件を満たすか
   否かを判定することと、
   前記低誤差条件を満たさないと判定された場合に、前記第２の測位処理を停止させ、前
   記第１の測位処理を行うことと、
   を更に含む請求項２に記載の測位方法。
4. 前記第２の測位処理が最後に行われてからの経過時間が所定の測位移行時間に達したか
   否かを判定することと、
   前記測位移行時間に達したと判定された場合に、前記第２の測位処理を停止させ、前記
   第１の測位処理を行うことと、
   を更に含む請求項１〜３の何れか一項に記載の測位方法。
5. 前記第１の測位処理から前記第２の測位処理へと測位処理が移行されて後、所定の安定
   条件が成立するまでの間は、時刻変化に伴う測位位置の変動が大きくなるように前記カル
   マンフィルタのフィルタ特性を変化させて前記第２の測位処理を行うことを更に含む請求
   項１〜４の何れか一項に記載の測位方法。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の測位方法を、測位装置に内蔵されたコンピュータに
   実行させるためのプログラム。
7. 複数の測位用衛星から発信されている測位用信号を受信して最小二乗法を用いた第１の測位処理を行って現在位置を測位する第１の測位処理部と、
   前記第１の測位処理の結果が、測位処理を移行する条件として予め定められた測位移行条件を満たすか否かを判定する測位移行条件判定部と、
   前記測位移行条件を満たすと判定された場合に、前記第１の測位処理を停止させ、複数の測位用衛星から発信されている測位用信号を受信してカルマンフィルタを用いた第２の測位処理を行って現在位置を測位する第２の測位処理部と、を備え、
   前記第１の測位処理部が、前記第１の測位処理において、現在位置の測位の他に、位置情報及び速度情報の誤差を算出し、
   前記測位移行条件判定部が、前記測位移行条件を満たすか否かの判定では、前記第１の測位処理において今回算出された誤差と前回算出された誤差とが所定の誤差同等条件を満たす場合に、前記測位移行条件を満たすと判定する測位装置。
8. 請求項７に記載の測位装置を備えた電子機器。

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