位置计算方法以及位置计算装置制造方法
【专利摘要】在基于定位用卫星信号的位置计算中，实现初次位置计算时间的缩短。位置计算装置(1)在不具有星历表的初次位置计算时，接收与准天顶卫星(5)发送的准天顶卫星信号重叠的定位支持信息，并基于该定位支持信息所包含的GPS卫星(3)的位置以及速度来预测GPS卫星(3)的卫星轨道，并进行使用了基于预测出的卫星轨道所推定出的星历表的位置计算。
【专利说明】位置计算方法以及位置计算装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用来自定位用卫星的信号来计算位置的位置计算方法等。
【背景技术】
[0002] 作为使用了来自定位用卫星的定位用信号的位置计算系统，众所周知有 GPS (Global positioning System:全球定位系统），其作为位置计算装置被内置于便携式 电话机或汽车导航装置等。在GPS中，在获得与GPS卫星信号重叠的轨道信息（星历表或 历书）、并确定了卫星的位置后，基于伪距计算出自身装置的位置。
[0003] 在初次位置计算时，由于不具有星历表，首先需要获得星历表，但是，由于为此需 要大约数十秒的时间，因此，初次位置计算时间（TTFF :Time to First Fix:首次定位时间） 增加。
[0004] 另外，虽然有使用历书捕获卫星的方法，但是，历书的使用也仅到卫星的捕获为 止，由于精度的问题而不能用于定位。尽管如此，如果可以尽早地获得历书，则可以尽 早地捕获卫星。因此，在非专利文献1中，提出了使用准天顶卫星（QZS !Quasi-Zenith Satellites)的Ll-SAIF信号来发送历书信息的技术。
[0005] 在先技术文献
[0006] 非专利文献
[0007] 非专利文献1 :坂井丈泰，【用于缩短GPS初次位置计算时间（TTFF)的轨道信息传 送方法】，电子信息通信学会论文杂志Vol. J91-B，No. 4,电子信息通信学会，2008年4月， P. 479-486
【发明内容】
[0008] 发明要解决的课题
[0009] 但是，在上述非专利文献1的技术中，为了减少从准天顶卫星发送的数据量，则会 发送历书的差分信息。因此，需要是在终端装置侧预先存储作为差分的基础的专用历书的 结构。另外，由于所发送的轨道信息是历书，因此仅停留在可以缩短卫星捕获所需的时间。 [0010] 本发明是鉴于上述情况所做出的，其目的在于，在基于来自于定位用卫星的信号 的位置计算中，实现初次位置计算时间的缩短。
[0011] 解决课题的方案
[0012] 作为用于解决上述课题的第一发明的位置计算方法，包括：从发送至少包含定位 用卫星的位置以及速度的信息的定位支持信息的人工卫星接收该定位支持信息；使用所述 定位支持信息来计算所述定位用卫星的轨道信息；以及使用来自于所述定位用卫星的信号 和所述轨道信息来计算接收装置的位置。
[0013] 另外，作为本发明的另一个方面而构成的位置计算装置，包括：接收部，从发送至 少包含定位用卫星的位置以及速度的信息的定位支持信息的人工卫星接收该定位支持信 息；轨道信息计算部，使用所述定位支持信息来计算所述定位用卫星的轨道信息；以及位 置计算部，使用来自于所述定位用卫星的信号和所述轨道信息来计算位置。
[0014] 另外，作为第二发明而构成的位置计算方法，包括：从发送至少包含定位用卫星的 位置以及速度的信息的定位支持信息的地面通信装置接收该定位支持信息；使用所述定位 支持信息来计算所述定位用卫星的轨道信息；以及使用来自于所述定位用卫星的信号和所 述轨道信息来计算接收装置的位置。
[0015] 另外，作为本发明的另一方面而构成的位置计算装置，包括：接收部，从发送至少 包含定位用卫星的位置以及速度的信息的定位支持信息的地面通信装置接收该定位支持 信息；轨道信息计算部，使用所述定位支持信息来计算所述定位用卫星的轨道信息；以及 位置计算部，使用来自于所述定位用卫星的信号和所述轨道信息来计算位置。
[0016] 根据该第一发明等，接收从人工卫星或地面通信装置发出的定位支持信息，并使 用所接收的定位支持信息来计算定位用卫星的轨道信息，使用来自于定位用卫星的信号和 计算出的定位用卫星的轨道信息来计算位置。也就是说，根据来自于与定位用卫星不同的 其它人工卫星或地面通信装置的定位支持信息来获得定位用卫星的轨道信息，因此，可以 缩短初次位置计算所需的时间。
[0017] 另外，作为第三发明而构成的位置计算方法是根据第一或第二方面的位置计算方 法，其中，所述定位支持信息所包含的所述定位用卫星的位置以及速度的信息是给定的一 个时刻的所述定位用卫星的位置以及速度的信息。
[0018] 根据该第三发明，接收的定位支持信息所包含的信息是一个位置以及速度的信 息。因此，与例如从定位用卫星接收轨道信息（星历表等）的情况相比，可以减少用于存储 所接收信息的存储量。
[0019] 另外，作为第四发明而构成的位置计算方法是根据第一?第三发明的任一项的位 置计算方法，其中，计算所述轨道信息是使用表示围绕地球的卫星的运动的运动方程式和 所述定位支持信息所包含的所述定位用卫星的位置以及速度来计算所述轨道信息。
[0020] 根据该第四发明，定位用卫星的轨道信息是使用表示卫星围绕地球的运动的运动 方程式和所述定位支持信息所包含的所述定位用卫星的位置以及速度而被算出的。
[0021] 另外，作为第五发明而构成的位置计算方法是根据第四发明的位置计算方法，其 中，在所述定位支持信息中还包括地球定向信息，所述运动方程式通过将地球中心作为基 准的惯性坐标系定义，所述定位支持信息所包含的位置以及速度通过将地球中心作为基准 的固定坐标系定义，计算所述轨道信息包括使用所述定位支持信息所包含的地球定向信 息，将所述定位支持信息所包含的位置以及速度坐标转换为所述惯性坐标系的位置以及速 度。
[0022] 根据该第五发明，表示地球附近的卫星运动的运动方程式通过将地球中心作为基 准的惯性坐标系定义，定位支持信息所包含的位置以及速度被将地球中心作为基准的固定 坐标系所定义。另外，人工卫星或地面通信装置将地球定向信息包含在定位支持信息中进 行发送。因此，定位用卫星的轨道信息的计算是在使用定位支持信息所包含的地球定向信 息、将定位支持信息所包含的定位用卫星的位置以及速度坐标转换为惯性坐标系的位置以 及速度的基础上进行的。
[0023] 另外，作为第六发明而构成的位置计算方法是根据第一?第五发明中的任一项的 位置计算方法，其中，计算所述轨道信息包括求出所述定位用卫星的星历表的参数。
[0024] 根据该第六发明，求出定位卫星的星历表的参数作为轨道信息。
[0025] 另外，作为第七发明而构成的位置算出方法，包括：从发送至少包含定位用卫星的 位置以及速度的信息的定位支持信息的人工卫星接收该定位支持信息；使用表示围绕地球 的卫星的运动的运动方程式和所述定位支持信息所包含的所述定位用卫星的位置以及速 度，求出所述定位用卫星的轨道函数；使用所述轨道函数来推定所述定位用卫星的卫星位 置；以及使用来自于所述定位用卫星的信号和所述推定的所述定位用卫星的卫星位置，计 算接收装置的位置。
[0026] 另外，作为第八发明而构成的位置计算方法，包括：从发送至少包含定位用卫星的 位置以及速度的信息的定位支持信息的地面通信装置接收该定位支持信息；使用表示围绕 地球的卫星的运动的运动方程式和所述定位支持信息所包含的所述定位用卫星的位置以 及速度，求出所述定位用卫星的轨道函数；使用所述轨道函数来推定所述定位卫星的卫星 位置；以及使用来自于所述定位用卫星的信号和所述推定的所述定位用卫星的卫星位置， 计算接收装置的位置。
[0027] 根据该第七、第八发明，接收从人工卫星或地面通信装置发送的定位支持信息，使 用表示围绕地球的卫星的运动的运动方程式和接收到的定位支持信息所包含的定位用卫 星的位置以及速度，求出轨道函数，使用求得的轨道函数来推定定位用卫星的位置，并使用 来自于定位用卫星的信号和推定出的定位用卫星的卫星位置来计算位置。也就是说，由于 根据来自于人工卫星或地面通信装置的定位支持信息得到定位用卫星的卫星位置，可以缩 短初次位置计算所需的时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1是位置计算装置的构成图。
[0029] 图2是基带处理电路部的功能构成图。
[0030] 图3是基带处理的流程图。
[0031] 图4是变形例的基带处理的流程图。
[0032] 图5是示出位置计算装置从地面通信装置接收定位支持信息时的变形例的图。
【具体实施方式】
[0033] 下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，可以适用本发明的实施方式 并不限定于此。
[0034] (概要）
[0035] 图1是本实施方式的位置计算装置1的构成图。位置计算装置1是接收来自于GPS 卫星3以及准天顶卫星5的卫星信号的接收装置，基于接收的卫星信号计算该装置的位置。
[0036] 在本实施方式中，作为人工卫星的准天顶卫星5使用作为日本的卫星定位系统 而为人所知的准天顶卫星系统计划中的卫星。另外，在本实施方式中，作为被叠加在作为 亚米级加强信号的Ll-SAIF信号的消息之一，准天顶卫星5发送作为用于支持GPS定位 的信息的定位支持信息。该定位支持信息包括卫星位置速度信息、地球定向参数（Earth Orientation Parameter :EOP)。卫星位置速度信息包括GPS卫星3各自的、某一时刻t0的 位置r〇以及速度v〇与时钟误差。作为地球定向信息的地球定向参数包括UT1-UTC、昼长 (Length of Day :LOD)、X极移、X极移速度、Y极移、Y极移速度。
[0037] 位置计算装置1在初次位置计算（初次定位）时，使用从准天顶卫星5接收的定位 支持信息，推定GPS卫星3的星历表（轨道信息），使用该推定的星历表进行位置计算（定 位）。在初次位置计算后，继续从GPS卫星3接收GPS卫星信号，在GPS卫星信号所包含的 星历表的获取完成的情况下，则在之后，切换为使用了该获取的星历表的位置计算。这样， 通过使用来自于准天顶卫星5的定位支持信息，实现了 TTFF的缩短。
[0038] (原理）
[0039] 对基于从准天顶卫星5接收的定位支持信息的、GPS卫星3的星历表的推定进行 说明。
[0040] 首先，关于GPS卫星3,下面的公式⑴的运动方程式成立。 _]【数1】
【权利要求】
1. 一种位置计算方法，其特征在于，包括： 从发送至少包含定位用卫星的位置W及速度的信息的定位支持信息的人工卫星接收 该定位支持信息； 使用所述定位支持信息来计算所述定位用卫星的轨道信息；W及 使用来自于所述定位用卫星的信号和所述轨道信息来计算接收装置的位置。
2. -种位置计算方法，其特征在于，包括： 从发送至少包含定位用卫星的位置W及速度的信息的定位支持信息的地面通信装置 接收该定位支持信息； 使用所述定位支持信息来计算所述定位用卫星的轨道信息；W及 使用来自所述定位用卫星的信号和所述轨道信息来计算接收装置的位置。
3. 根据权利要求1或2所述的位置计算方法，其特征在于， 所述定位支持信息所包含的所述定位用卫星的位置W及速度的信息是给定的一个时 刻的所述定位用卫星的位置W及速度的信息。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的位置计算方法，其特征在于， 计算所述轨道信息是使用表示围绕地球的卫星的运动的运动方程式和所述定位支持 信息所包含的所述定位用卫星的位置W及速度来计算所述轨道信息。
5. 根据权利要求4所述的位置计算方法，其特征在于， 在所述定位支持信息中还包括地球定向信息， 所述运动方程式通过将地球中屯、作为基准的惯性坐标系定义， 所述定位支持信息所包含的位置W及速度通过将地球中屯、作为基准的固定坐标系定 义， 计算所述轨道信息包括使用所述定位支持信息所包含的地球定向信息，将所述定位支 持信息所包含的位置W及速度坐标转换为所述惯性坐标系的位置W及速度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的位置计算方法，其特征在于， 计算所述轨道信息包括求出所述定位用卫星的星历表的参数。
7. -种位置计算方法，其特征在于，包括： 从发送至少包含定位用卫星的位置W及速度的信息的定位支持信息的人工卫星接收 该定位支持信息； 使用表示围绕地球的卫星的运动的运动方程式和所述定位支持信息所包含的所述定 位用卫星的位置W及速度，求出所述定位用卫星的轨道函数； 使用所述轨道函数来推定所述定位用卫星的卫星位置；W及 使用来自于所述定位用卫星的信号和所述推定的所述定位用卫星的卫星位置，计算接 收装置的位置。
8. -种位置计算方法，其特征在于，包括： 从发送至少包含定位用卫星的位置W及速度的信息的定位支持信息的地面通信装置 接收该定位支持信息； 使用表示围绕地球的卫星的运动的运动方程式和所述定位支持信息所包含的所述定 位用卫星的位置W及速度，求出所述定位用卫星的轨道函数； 使用所述轨道函数来推定所述定位用卫星的卫星位置；W及 使用来自于所述定位用卫星的信号和所述推定的所述定位用卫星的卫星位置，计算接 收装置的位置。
9. 一种位置计算装置，其特征在于，包括： 接收部，从发送至少包含定位用卫星的位置W及速度的信息的定位支持信息的人工卫 星接收该定位支持信息； 轨道信息计算部，使用所述定位支持信息来计算所述定位用卫星的轨道信息；W及 位置计算部，使用来自于所述定位用卫星的信号和所述轨道信息来计算位置。
10. -种位置计算装置，其特征在于，包括： 接收部，从发送至少包含定位用卫星的位置W及速度的信息的定位支持信息的地面通 信装置接收该定位支持信息； 轨道信息计算部，使用所述定位支持信息来计算所述定位用卫星的轨道信息；W及 位置计算部，使用来自于所述定位用卫星的信号和所述轨道信息来计算位置。
【文档编号】G01S19/42GK104471439SQ201380038466
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】村木清孝 申请人:精工爱普生株式会社