DE112016002574T5

DE112016002574T5 - Satelliten-positonierungssystem-empfänger

Info

Publication number: DE112016002574T5
Application number: DE112016002574.2T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Takewa; Wataru Tsujita; Yoshitsugu Sawa; Kenji Kataoka; Tadashi Yamamoto; Seiya Nagashima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2018-03-15
Also published as: JPWO2016199529A1; US10859708B2; WO2016199529A1; JP6440837B2; US20180203127A1

Abstract

Eine Testsignal-Generatoreinheit (100) erzeugt ein erstes Testsignal. Eine Testsignal-Übertragungseinheit (200) überträgt das erste Testsignal. Eine Funkfrequenz-Empfängereinheit (300) empfängt das erste Testsignal und ein erstes Satellitensignal durch eine Empfangsantenne, und sie erzeugt jeweils ein zweites Testsignal und ein zweites Satellitensignal. Jede von ersten und zweiten Demodulatoreinheiten (400a, 400B) berechnet einen Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, um einen Satelliten zu erhalten. Eine erste Fehlerdetektoreinheit (600) vergleicht die Signalstärke des zweiten Testsignals mit einem Schwellenwert, um ein erstes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Eine zweite Fehlerdetektoreinheit (700) vergleicht die Satelliten, die von den ersten und zweiten Demodulatoreinheiten (400A, 400B) erhalten worden sind, um ein zweites Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Eine Zustands-Bestimmungseinheit (900) bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, unter Verwendung von ersten und zweiten Fehlerdetektionssignalen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Empfänger zur Verwendung in einem Satelliten-Positionierungssystem, wie z. B. in einem GPS (Global Positioning System).
Stand der Technik
Eine Technik für einen GPS-Empfänger, um Selbstdiagnosen für eine Fehlfunktion durchzuführen, ist beispielsweise in dem Patentdokument 1 offenbart. Der in dem Patentdokument 1 offenbarte GPS-Empfänger kombiniert ein Ausgangssignal eines Pseudozufallsrauschgenerators in einer von einer Mehrzahl von Demodulatorschaltungen mit einem Ausgangssignal eines Trägerfrequenz-Oszillators, um ein Testsignal zur Selbstdiagnose zu erzeugen. Der GPS-Empfänger gibt dann das erzeugte Testsignal in die anderen Demodulatorschaltungen ein und vergleicht die berechneten Ergebnisse der anderen Demodulatorschaltungen mit einem Referenzwert, der im Voraus berechnet worden ist, so dass er den Betrieb der Demodulatorschaltungen diagnostiziert.
Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift JP 2003-004836 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Der in dem Patentdokument 1 offenbarte GPS-Empfänger kann Fehlfunktionen in den Demodulatorschaltungen diagnostizieren, und zwar nach den Stufen zum Konvertieren einer Signalfrequenz in eine Frequenz des Zwischenfrequenzbandes. Er kann jedoch keine Fehlfunktion in einer RF-Empfängereinheit (Funkfrequenz-Empfängereinheit) inklusive einer Empfangsantenne detektieren. Demzufolge besteht das Problem, dass beispielsweise dann, wenn eine Fehlfunktion in der Empfangsantenne auftritt, es nicht möglich ist, zu unterscheiden, ob die Positionierung permanent durch die Fehlfunktion im Empfänger verhindert wird, oder ob die Positionierung nur temporär durch eine verschlechterte Empfangsumgebung verhindert wird, wie z. B. einer Fahrt im Tunnel oder durch Verunreinigungen auf einem Radom.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das obige Problem zu lösen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger anzugeben, der zum Detektieren einer Fehlfunktion in einer Funkfrequenz-Empfängereinheit inklusive einer Empfangsantenne imstande ist.
Lösung des Problems
Ein Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Testsignal-Generatoreinheit, eine Testsignal-Übertragungseinheit, eine Funkfrequenz-Empfängereinheit, eine erste Demodulatoreinheit, eine zweite Demodulatoreinheit, eine Positionsberechnungseinheit, eine erste Fehler-detektoreinheit, eine zweite Fehlerdetektoreinheit und eine Zustands-Bestimmungseinheit. Die Testsignal-Generatoreinheit erzeugt ein erstes Testsignal, das eine Frequenz in einem Funkfrequenzband hat.
Die Testsignal-Übertragungseinheit überträgt das erste Testsignal. Die Funkfrequenz-Empfängereinheit empfängt das erste Testsignal und ein erstes Satellitensignal, das von einem Satelliten übertragen wird, durch eine Empfangsantenne, und sie erzeugt jeweils ein zweites Testsignal und ein zweites Satellitensignal, wobei jedes von dem zweiten Testsignal und dem zweiten Satellitensignal eine Frequenz in einem Basisband-Frequenzband hat. Die erste Demodulatoreinheit berechnet einen ersten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und einem Spreizcode, der pro Satellit zugeordnet ist, um einen Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt. Die zweite Demodulatoreinheit berechnet einen zweiten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, um den Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt.
Die Positionsberechnungseinheit berechnet eine eigene Position unter Verwendung des ersten Korrelationswerts. Die erste Fehlerdetektoreinheit vergleicht die Signalstärke des zweiten Testsignals mit einem vorbestimmten Schwellenwert, um ein erstes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die zweite Fehlerdetektoreinheit vergleicht den Satelliten, der von der ersten Demodulatoreinheit erhalten worden ist, mit dem Satelliten, der von der zweiten Demodulatoreinheit erhalten worden ist, um ein zweites Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals und des zweiten Fehlerdetektionssignals.
Ferner weist ein Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: eine Generatoreinheit für ein simuliertes Signal, eine Übertragungseinheit für das simulierte Signal, eine Funkfrequenz-Empfängereinheit, eine Demodulatoreinheit, eine Positionsberechnungseinheit, eine erste Fehlerdetektoreinheit, eine zweite Fehlerdetektoreinheit und eine Zustands-Bestimmungseinheit. Die Generatoreinheit für das simulierte Signal erzeugt ein erstes simuliertes Signal, das ein Satellitensignal simuliert, das von einem Satelliten erzeugt wird, der sich an einer vorbestimmten Position bewegt.
Die Übertragungseinheit für das simulierte Signal überträgt das erste simulierte Signal. Die Funkfrequenz-Empfängereinheit empfängt das erste simulierte Signal und ein erstes Satellitensignal, das von einem Satelliten übertragen wird, durch eine Empfangsantenne, und sie erzeugt jeweils ein zweites simuliertes Signal und ein zweites Satellitensignal, wobei jedes von dem zweiten simulierten Signal und dem zweiten Satellitensignal eine Frequenz in einem Basisband-Frequenzband hat.
Die Demodulatoreinheit berechnet einen Korrelationswert zwischen dem zweiten simulierten Signal und einem Spreizcode, der pro Satellit zugeordnet ist, um einen Satelliten zu erhalten, der von der Generatoreinheit für das simulierte Signal simuliert wird und berechnet einen Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, der pro Satellit zugeordnet ist, um einen Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt.
Die Positionsberechnungseinheit berechnet eine eigene Position unter Verwendung des Korrelationswerts zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode. Die erste Fehlerdetektoreinheit vergleicht die Signalstärke des zweiten simulierten Signals mit einem vorbestimmten Schwellenwert, um ein erstes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die zweite Fehlerdetektoreinheit bestimmt, ob der Satellit, der von der Generatoreinheit für das simulierte Signal simuliert wird, von der Demodulatoreinheit erhalten worden ist, um ein zweites Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals und des zweiten Fehlerdetektionssignals.
Ferner weist ein Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorlieenden Erfindung zwei Positionierungs-Empfängereinheiten und eine Zustands-Bestimmungseinheit auf. Jede der Positionierungs-Empfängereinheiten weist Folgendes auf: eine Testsignal-Generatoreinheit, eine Testsignal-Übertragungseinheit, eine Funkfrequenz-Empfängereinheit, eine erste Demodulatoreinheit, eine zweite Demodulatoreinheit, eine Positionsberechnungseinheit, eine erste Fehlerdetektoreinheit und eine zweite Fehlerdetektoreinheit.
Die Testsignal-Generatoreinheit erzeugt ein erstes Testsignal, das eine Frequenz in einem Funkfrequenzband hat. Die Testsignal-Übertragungseinheit überträgt das erste Testsignal. Die Funkfrequenz-Empfängereinheit empfängt das erste Testsignal und ein erstes Satellitensignal, das von einem Satelliten übertragen wird, durch eine Empfangsantenne, und sie erzeugt jeweils ein zweites Testsignal und ein zweites Satellitensignal, wobei jedes von dem zweiten Testsignal und dem zweiten Satellitensignal eine Frequenz in einem Basisband-Frequenzband hat. Die erste Demodulatoreinheit berechnet einen ersten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und einem Spreizcode, der pro Satellit zugeordnet ist, um einen Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt. Die zweite Demodulatoreinheit berechnet einen zweiten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, um den Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt.
Die Positionsberechnungseinheit berechnet eine eigene Position unter Verwendung des ersten Korrelationswerts, und sie gibt ein Signal für nichtverfügbare Positionierung aus, das darüber benachrichtigt, ob die eigene Position berechnet worden ist. Die erste Fehlerdetektoreinheit vergleicht die Signalstärke des zweiten Testsignals mit einem vorbestimmten Schwellenwert, um ein erstes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die zweite Fehlerdetektoreinheit vergleicht den Satelliten, der von der ersten Demodulatoreinheit erhalten worden ist, mit dem Satelliten, der von der zweiten Demodulatoreinheit erhalten worden ist, um ein zweites Fehlerdetektionssignal zu erzeugen.
Die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und wenn die Positionsberechnungseinheit die eigene Position nicht berechnen kann, dann bestimmt sie einen Grund dafür, warum die Positionsberechnungseinheit die eigene Position nicht berechnen kann, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals, des zweiten Fehlerdetektionssignals und des Signals für nichtverfügbare Positionierung, die aus den zwei Positionierungs-Empfängereinheiten ausgegeben worden sind.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger der vorliegenden Erfindung erzeugt die Testsignal-Generatoreinheit das erste Testsignal. Die Testsignal-Übertragungseinheit überträgt außerdem das erste Testsignal. Außerdem empfängt die Funkfrequenz-Empfängereinheit das erste Testsignal und das erste Satellitensignal durch die Empfangsantenne, und sie erzeugt jeweils das zweite Testsignal und das zweite Satellitensignal.
Außerdem berechnet die erste Demodulatoreinheit den ersten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, um den Satelliten zu erhalten. Außerdem berechnet die zweite Demodulatoreinheit den zweiten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, um den Satelliten zu erhalten. Außerdem vergleicht die erste Fehlerdetektoreinheit die Signalstärke des zweiten Testsignals mit dem Schwellenwert, um das erste Fehlerdetektionssignal zu erzeugen.
Die zweite Fehlerdetektoreinheit vergleicht außerdem den Satelliten, der von der ersten Demodulatoreinheit erhalten worden ist, mit dem Satelliten, der von der zweiten Demodulatoreinheit erhalten worden ist, um das zweite Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt außerdem, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals und des zweiten Fehlerdetektionssignals. Demzufolge ist es möglich, eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit inklusive der Empfangsantenne zu detektieren.
Ferner erzeugt gemäß dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger der vorliegenden Erfindung die Generatoreinheit für das simulierte Signal das erste simulierte Signal, das das Satellitensignal simuliert, das vom Satelliten übertragen wird, der sich an der vorbestimmten Position bewegt. Die Übertragungseinheit für das simulierte Signal überträgt außerdem das erste simulierte Signal. Außerdem empfängt die Funkfrequenz-Empfängereinheit das erste simulierte Signal und das erste Satellitensignal durch die Empfangsantenne, und sie erzeugt jeweils das zweite simulierte Signal und das zweite Satellitensignal.
Außerdem berechnet die Demodulatoreinheit den Korrelationswert zwischen dem zweiten simulierten Signal und dem Spreizcode, um den Satelliten zu erhalten, er von der Generatoreinheit für das simulierte Signal simuliert worden ist, und sie berechnet den Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, um den Satelliten zu erhalten, der das erstes Satellitensignal überträgt. Außerdem berechnet die Positionsberechnungseinheit die eigene Position unter Verwendung des Korrelationswerts zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode. Außerdem vergleicht die erste Fehlerdetektoreinheit die Signalstärke des zweiten simulierten Signals mit dem Schwellenwert, um das erste Fehlerdetektionssignal zu erzeugen.
Die zweite Fehlerdetektoreinheit bestimmt außerdem, ob der Satellit, der von der Generatoreinheit für das simulierte Signal simuliert wird, von der Demodulatoreinheit erhalten worden ist, um das zweite Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt außerdem, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals und des zweiten Fehlerdetektionssignals. Demzufolge ist es möglich, eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit inklusive der Empfangsantenne zu detektieren.
Ferner weist der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Erfindung die zwei Positionierungs-Empfängereinheiten und die eine Zustands-Bestimmungseinheit auf. Die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und wenn die Positionsberechnungseinheit die eigene Position nicht berechnen kann, dann bestimmt sie einen Grund dafür, warum die Positionsberechnungseinheit die eigene Position nicht berechnen kann, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals, des zweiten Fehlerdetektionssignals und des Signals für nichtverfügbare Positionierung, die von den zwei Positionierungs-Empfängereinheiten ausgegeben worden sind.
Demzufolge ist es möglich, eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit inklusive der Empfangsantenne zu detektieren. Wenn die Positionsberechnungseinheit die eigene Position nicht berechnen kann, ist es außerdem möglich, den Grund dafür zu bestimmen, warum die Positionsberechnungseinheit die eigene Position nicht berechnen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Testsignal-Generatoreinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Funkfrequenz-Empfängereinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer ersten Fehlerdetektoreinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine beispielhafte Konfiguration in einem Fall, in welchem Teile der Funktionen des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers von einem Prozessor und einem Speicher implementiert werden.
6 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer ersten Demodulatoreinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines ersten Kanals in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Zustands-Bestimmungseinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Zustands-Bestimmungseinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Generatoreinheit für das simulierte Signal in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer ersten Demodulatoreinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt eine Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Generatoreinheit für das simulierte Signal in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer ersten Generatoreinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 zeigt eine Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer ersten Positionierungs-Empfängereinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 zeigt eine weitere beispielhafte Konfiguration der ersten Positionierungs-Empfängereinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 zeigt eine weitere beispielhafte Konfiguration der ersten Positionierungs-Empfängereinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
21 ist eine schematische Ansicht, die eine beispielhafte Installation einer Empfangsantenne in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
23 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Generatoreinheit für das simulierte Signal in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
24 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Funkfrequenz-Empfängereinheit in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
25 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
26 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Generatoreinheit für das simulierte Signal in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1A gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist Folgendes auf: eine Testsignal-Generatoreinheit 100, eine Testsignal-Übertragungseinheit 200, eine Funkfrequenz-Empfängereinheit 300, eine erste Demodulatoreinheit 400A, eine zweite Demodulatoreinheit 400B, eine erste Positionsberechnungseinheit 500A, eine erste Fehlerdetektoreinheit 600, eine zweite Fehlerdetektoreinheit 700 und eine Zustands-Bestimmungseinheit 900. Es sei angemerkt, dass bei dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Demodulatoreinheiten als ein duales System konfiguriert sind, das die erste Demodulatoreinheit 400A und die zweite Demodulatoreinheit 400B aufweist.
Die Testsignal-Generatoreinheit 100 erzeugt ein erstes Testsignal, das eine Frequenz in einem Funkfrequenzband (Hochfrequenzband) hat. Das Funkfrequenzband ist ein Frequenzband, das zur Funkübertragung von Signalen von Satelliten verwendet wird. Die Testsignal-Übertragungseinheit 200 überträgt das erste Testsignal an die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300. Unter Bezugnahme auf 1 gilt Folgendes: Der Pfeil mit unterbrochener Linie von der Testsignal-Übertragungseinheit 200 zur Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 gibt an, dass das erste Testsignal von der Testsignal-Übertragungseinheit 200 zur Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 funkübertragen wird.
Die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 empfängt das erste Testsignal und ein erstes Satellitensignal, das als Funkwellen von einem Satelliten übertragen wird, und sie erzeugt jeweils ein zweites Satellitensignal und ein zweites Testsignal aus einem Mischsignal des ersten Testsignals und des ersten Satellitensignals, wobei jedes von dem zweiten Satellitensignal und dem zweiten Testsignal eine Frequenz im Basisband-Frequenzband hat.
Die erste Demodulatoreinheit 400A berechnet einen Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und einem Spreizcode, der pro Satellit zugeordnet ist, um einen Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt. Außerdem gibt die erste Demodulatoreinheit 400A den berechneten Korrelationswert als einen ersten Korrelationswert aus. Auf eine Weise ähnlich zu derjenigen der ersten Demodulatoreinheit 400A berechnet die zweite Demodulatoreinheit 400B einen Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, der pro Satellit zugeordnet ist, um den Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt.
Außerdem gibt die zweite Demodulatoreinheit 400B den berechneten Korrelationswert als einen zweiten Korrelationswert aus. Die erste Positionsberechnungseinheit 500A berechnet eine erste eigene Position, die die Position des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1A selbst angibt, auf der Basis des ersten Korrelationswerts. Obwohl der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform dazu konfiguriert ist, die erste eigene Position auf der Basis des ersten Korrelationswerts zu berechnen, kann der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A auch dazu konfiguriert sein, die erste eigene Position auf der Basis des zweiten Korrelationswerts zu berechnen.
Die erste Fehlerdetektoreinheit 600 vergleicht die Signalstärke des zweiten Testsignals in einem vorbestimmten Frequenzband mit einem Schwellenwert, um ein erstes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Der Schwellenwert wird im Voraus bestimmt. Außerdem wird das Frequenzband, das zum Erzeugen des ersten Fehlerdetektionssignals verwendet wird, gemäß dem Frequenzband des ersten Testsignals bestimmt. Das heißt, die erste Fehlerdetektoreinheit 600 vergleicht die Signalstärke einer Komponente des zweiten Testsignals im vorbestimmten Frequenzband mit dem Schwellenwert, um das erste Fehlerdetektionssignal zu erzeugen.
Die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 vergleicht den Satelliten, der von der ersten Demodulatoreinheit 400A erhalten worden ist, mit dem Satelliten, der von der zweiten Demodulatoreinheit 400B erhalten worden ist, um ein zweites Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die Zustands-Bestimmungseinheit 900 bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A besteht, und zwar auf der Basis des ersten Fehlerdetektionssignals und des zweiten Fehlerdetektionssignals. Der Betrieb des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend detaillierter beschrieben.
Zunächst wird die Testsignal-Generatoreinheit 100 beschrieben. 2 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Testsignal-Generatoreinheit 100 in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Testsignal-Generatoreinheit 100 weist einen Wellenform-Speicher 101, eine Daten-Leseeinheit 102, einen D/A-Umsetzer 103 und einen Verstärker 104 auf. Der Wellenform-Speicher 101 speichert die Wellenform des ersten Testsignals. Das bedeutet, der Wellenform-Speicher 101 speichert Informationen über die Stärke des ersten Testsignals zu jeder Zeit im Zeitablauf. Es sei angemerkt, dass "Zeit", wie hier verwendet, die relative Zeit von dem Zeitpunkt aus bedeutet, wenn damit begonnen wird, das erste Testsignal auszugeben.
Das erste Testsignal ist periodisch, und es ist nur notwendig, die Wellenform für eine Periode im Wellenform-Speicher 101 zu speichern. Die Daten-Leseeinheit 102 liest die Stärke des ersten Testsignals aus dem Wellenform-Speicher in einem vorbestimmten Zeitintervall, und sie gibt die Stärke des ersten Testsignals als eine kontinuierliche Signal-Wellenform an den D/A-Umsetzer aus. Die Daten-Leseeinheit 102 weist beispielsweise eine elektronische Schaltung auf. Als ein weiteres Beispiel wird die Daten-Leseeinheit 102 durch Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor relisiert.
Die Daten-Leseeinheit 102 liest Daten, die im Wellenform-Speicher 101 gespeichert sind, in einem angemessenen Zeitintervall aus, so dass das erste Testsignal eine Frequenz im Funkfrequenzband hat. Der D/A-Umsetzer 103 konvertiert die Daten, die aus der Daten-Leseeinheit 102 ausgelesen worden sind, in ein Analogsignal. Der Verstärker 104 verstärkt das Analogsignal, das aus dem D/A-Umsetzer 103 ausgegeben worden ist, auf einen vorbestimmten Signalpegel und gibt das verstärkte Signal als das erste Testsignal aus.
Durch den oben beschriebenen Betrieb erzeugt die Testsignal-Generatoreinheit 100 das erste Testsignal, dessen Frequenz im Funkfrequenzband liegt. Das erste Testsignal hat beispielsweise eine sinusförmige Wellenform der Frequenz f1. Alternativ kann das erste Testsignal eine Wellenform mit einer Mittenfrequenz f1 und einer Bandbreite 2 × ∆f1 haben. Eine solche Wellenform kann durch eine Sinc-Funktion oder eine Gauß-Funktion dargestellt werden.
Es sei angemerkt, dass die Frequenz oder das Frequenzband des ersten Testsignals so eingestellt ist, dass es das Signalband eines zu verwendenden Positionierungssatelliten nicht überlappt. Wenn GPS für den Positionierungssatelliten verwendet wird, dann wird das Signalband eines Satellitensignals erhalten, indem eine Doppler-Komponente infolge der Bewegung in der relativen Position zwischen dem Positionierungssatelliten und dem Empfänger zu einem (1575,42 ± 1,023) MHz-Band addiert wird, d. h. einem Band für eine Trägerfrequenz, die direkt mit einem 1,023 MHz-Code gespreizt ist. Da die Doppler-Komponente für das FPS höchstens ±10 kHz beträgt, werden f1 und ∆f1 so eingestellt, dass sie den folgenden mathematischen Ausdruck (1) oder (2) erfüllen.
[Mathematischer Ausdruck 1]

(1575,42 + 1,033) MHz < f1 – ∆f1 (1)

[Mathematischer Ausdruck 2]

f1 + ∆f1 < (1575,42 – 1,033) MHz (2)

Als nächstes wird die Testsignal-Übertragungseinheit 200 beschrieben. Das erste Testsignal, das von der Testsignal-Generatoreinheit 100 erzeugt wird, wird an die Testsignal-Übertragungseinheit 200 ausgegeben. Die Testsignal-Übertragungseinheit 200 überträgt das erste Testsignal an die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300. Die Testsignal-Übertragungseinheit 200 dient als eine Sendeantenne. Die Testsignal-Übertragungseinheit 200 kann nur Signalleitungen enthalten. In einem solchen Fall kann die Testsignal-Übertragungseinheit 200 das erste Testsignal an die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 übertragen, indem sie eine schwache elektrische Kopplung zwischen der Signalleitung und einer Empfangsantenne herstellt, die in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 enthalten ist.
Die Testsignal-Übertragungseinheit 200 ist nahe der Empfangsantenne fixiert, die in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 enthalten ist. Wenn die Empfangsantenne innerhalb eines Radoms installiert ist, ist die Testsignal-Übertragungseinheit 200 ebenfalls innerhalb des Radoms installiert. Selbst wenn Schmutz an dem Radom anhaftet, kann demzufolge das erste Testsignal an die Empfangsantenne übertragen werden. Wenn die Testsignal-Übertragungseinheit 200 Signalleitungen enthält, ist das eine Ende der Signalleitung nahe der Empfangsantenne fixiert, die in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 enthalten ist.
Wenn eine solche Anordnung verwendet wird, bildet sich eine kleine elektrostatische Kapazitätskomponente zwischen der Signalleitung und der Empfangsantenne aus, was zu einer schwachen Kopplung zwischen der Signalleitung und der Empfangsantenne führt. Daher kann die Testsignal-Übertragungseinheit 200 das erste Testsignal an die Empfangsantenne übertragen.
Als nächstes wird die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 beschrieben. 3 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 weist Folgendes auf: eine Empfangsantenne 301, einen rauscharmen Verstärker 302, einen Mischer 303, einen Lokaloszillator 304, einen Signalteiler 305, ein erstes Filter 306, ein zweites Filter 307 sowie A/D-Umsetzer 308A und 308B. Die Empfangsantenne 301 empfängt gleichzeitig das erste Satellitensignal, das von einem Positionierungssatelliten übertragen wird, und das erste Testsignal, das von der Testsignal-Übertragungseinheit 200 übertragen wird.
Der rauscharme Verstärker 302 verstärkt ein Mischsignal aus dem ersten Satellitensignal und dem ersten Testsignal, die durch die Empfangsantenne 301 empfangen werden. Der Mischer 303 mischt das von dem rauscharmen Verstärker 302 verstärkte Signal mit einer sinusförmigen Welle, die vom Lokaloszillator 304 erzeugt wird. Demzufolge wird das Signal im Funkfrequenzband in ein Signal im Basisband-Frequenzband konvertiert. Das in das Basisband-Frequenzband konvertierte Signal ist ein Mischsignal aus dem zweiten Satellitensignal, das erhalten wird, indem das erste Satellitensignal in das Basisband-Frequenzband konvertiert wird, und dem zweiten Testsignal, das erhalten wird, indem das erste Testsignal in das Basisband-Frequenzband konvertiert wird.
Der Signalteiler 305 teilt das in das Basisband-Frequenzband konvertierte Signal in zwei Signale und gibt das eine Signal an das erste Filter 306 und das andere Signal an das zweite Filter 307 aus. Das erste Filter extrahiert das zweite Satellitensignal aus dem Mischsignal aus dem zweiten Satellitensignal und dem zweiten Testsignal und gibt dieses aus. Das zweite Filter 307 gibt das zweite Testsignal aus dem Mischsignal aus dem zweiten Satellitensignal und dem zweiten Testsignal und gibt dieses aus.
Das zweite Satellitensignal, das aus dem ersten Filter 306 ausgegeben wird, wird von dem A/D-Umsetzer 308A in ein Digitalsignal konvertiert, und das konvertierte Signal wird an die erste Demodulatoreinheit 400A und die zweite Demodulatoreinheit 400B ausgegeben. Das zweites Testsignal, das aus dem zweiten Filter 307 ausgegeben wird, wird wiederum von dem A/D-Umsetzer 308B in ein Digitalsignal konvertiert, und das konvertierte Digitalsignal wird an die erste erste Fehlerdetektoreinheit 600 ausgegeben.
Die Durchlassbänder des ersten Filters 306 und des zweiten Filters 307 werden gemäß der Frequenz f2 der sinusförmigen Welle, die von dem Lokaloszillator 304 erzeugt wird, und der Mittenfrequenz f1 und der Bandbreite 2 × ∆f1 des ersten Testsignals bestimmt. Angenommen beispielsweise, dass f2 bei 1575,42 MHz liegt, was gleich der Trägerfrequenz eines GPS-L1-Signals ist, kann ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 1,023 MHz für das erste Filter 306 verwendet werden. Andererseits kann ein Bandpassfilter mit einem Durchlassband im Frequenzbereich von (f1 – ∆f1 – f2) bis (f1 + ∆f1 – f2) für das zweite Filter 307 verwendet werden.
Als nächstes wird die erste Fehlerdetektoreinheit 600 beschrieben. 4 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der ersten Fehlerdetektoreinheit 600 im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die erste Fehlerdetektoreinheit 600 weist eine Frequenzanalysator-Einheit 610 und eine Entscheidungseinheit 620 auf, und sie analysiert die Frequenz des zweiten Testsignals, das von der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 ausgegeben wird, um eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 zu diagnostizieren. Die Frequenzanalysator-Einheit 610 führt eine Spektralanalyse des zweiten Testsignals durch, das aus der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 ausgegeben wird.
Wenn die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300, die die Empfangsantenne 301 aufweist, normal arbeitet, ist das zweite Testsignal ein Signal, dessen Band aus dem Funkfrequenzband in das Basisband-Frequenzband konvertiert wird. Die Entscheidungseinheit 620 bestimmt, dass die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 normal ist, wenn die Stärke der Frequenzkomponente des zweiten Testsignals in einem vorbestimmten Band einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Das vorbestimmte Band wird gemäß dem Frequenzband des ersten Testsignals bestimmt.
Für den Fall beispielsweise, in welchem eine sinusförmige Welle mit der Frequenz f1 als das erste Testsignal verwendet wird und eine sinusförmige Welle mit der Frequenz f2 von dem Lokaloszillator 304 erzeugt wird, ist, wenn die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 normal arbeitet, die Frequenz des zweiten Testsignals (f1–f2). Folglich kann die Entscheidungseinheit 620 eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 diagnostizieren, indem sie die Spektralkomponente der Frequenz (f1–f2) mit dem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht.
Die Entscheidungseinheit 620 gibt das erstes Fehlerdetektionssignal an die Zustands-Bestimmungseinheit 900 aus, wobei das erste Fehlerdetektionssignal angibt, ob sich die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 in einem Normalzustand oder einem Fehlfunktionszustand befindet. Die Entscheidungseinheit 620 stellt das erste Fehlerdetektionssignal auf "0" ein, wenn sie bestimmt, dass sich die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 im Normalzustand befindet. Die Entscheidungseinheit 620 stellt das erste Fehlerdetektionssignal hingegen auf "1" ein, wenn sie bestimmt, dass sich die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 im Fehlfunktionszustand befindet.
Die Frequenzanalysator-Einheit 610 und die Entscheidungseinheit 620 weisen beispielsweise elektronische Schaltungen auf. Als ein weiteres Beispiel werden die Frequenzanalysator-Einheit 610 und die Entscheidungseinheit 620 durch Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor realisiert. 5 zeigt eine beispielhafte Konfiguration in einem Fall, in welchem Teile der Funktionen des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers gemäß der vorliegenden Erfindung, wie die Frequenzanalysator-Einheit 610 oder die Entscheidungseinheit 620, von einem Prozessor 1001 und einem Speicher 1002 implementiert werden.
Der Prozessor 1001 liest ein im Speicher 1002 gespeichertes Programm durch einen Datenbus 1003 aus und führt dieses aus. Es sei angemerkt, dass Blöcke mit Ausnahme der Frequenzanalysator-Einheit 610 oder der Entscheidungseinheit 620 unter Verwendung des Prozessors 1001 und des Speichers 1002 implementiert sein können, und in diesem Fall können die Blöcke in einer ähnlichen Konfiguration implementiert sein.
Es sei angemerkt, dass die erste Fehlerdetektoreinheit 600 nicht notwendigerweise die Frequenzanalysator-Einheit 610 aufweist. Die erste Fehlerdetektoreinheit 600 vergleicht die Signalstärke des zweiten Testsignals im vorbestimmten Frequenzband mit dem Schwellenwert, um das erste Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. In diesem Fall wird das vorbestimmte Frequenzband gemäß dem Frequenzband des ersten Testsignals, beispielsweise (f1–f2), wie oben beschrieben bestimmt.
Wenn demnach das Durchlassband des zweiten Filters 307, das in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 enthalten ist, im Wesentlichen auf das vorbestimmte Frequenzband begrenzt ist, das verwendet wird, um das erstes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen, dann braucht die erste Fehlerdetektoreinheit 600 die Frequenzanalysator-Einheit 610 nicht zu enthalten. Wenn andererseits das Durchlassband des zweiten Filters 307 ein breites Frequenzband ist, ist es bevorzugt, dass die erste Fehlerdetektoreinheit 600 die Frequenzanalysator-Einheit 610 aufweist.
Als nächstes werden die erste Demodulatoreinheit 400A und die zweite Demodulatoreinheit 400B beschrieben. 6 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der ersten Demodulatoreinheit 400A im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es sei angemerkt, dass die zweite Demodulatoreinheit 400B ebenfalls auf eine Weise konfiguriert ist, die zu derjenigen der ersten Demodulatoreinheit 400A ähnlich ist. Die erste Demodulatoreinheit 400A weist eine Steuerungseinheit 410 und eine Demodulatorschaltung 420 auf. Die Steuerungseinheit 410 wird durch Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor verwirklicht, und sie erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs der Demodulatorschaltung 420.
Die Konfiguration auf der Basis des Speichers und des Prozessors ist ähnlich zu derjenigen gemäß 5. Die Demodulatorschaltung 420 weist n (n ist eine Ganzzahl) Kanäle auf, so dass sie dazu imstande ist, gleichzeitig Signale von einer Mehrzahl von Satelliten zu verarbeiten. 6 zeigt ein Beispiel, bei welchem die Demodulatorschaltung 420 vier Kanäle aufweist, d. h. einen ersten Kanal 430A, einen zweiten Kanal 430B, einen dritten Kanal 430C und einen vierten Kanal 430D. Das zweite Satellitensignal, das aus der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 ausgegeben wird, wird in jeden von dem ersten Kanal 430A, dem zweiten Kanal 430B, dem dritten Kanal 430C und dem vierten Kanal 430D eingegeben.
7 zeigt eine beispielhafte Konfiguration des ersten Kanals 430A im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es sei angemerkt, dass der zweite Kanal 430B, der dritte Kanal 430C und der vierte Kanal 430D ebenfalls auf eine Weise konfiguriert sind, die ähnlich zu derjenigen des ersten Kanals 430A ist. Der erste Kanal 430A weist eine Codegenerator-Einheit 431 und eine Korrelations-Berechnungseinheit 432 auf. Die Codegenerator-Einheit 431 erzeugt einen der Spreizcodes, die von Satellit zu Satellit unterschiedlich sind, gemäß einem Steuersignal von der Steuerungseinheit 410, und sie gibt den Spreizcode an die Korrelations-Berechnungseinheit 432 aus. Die Korrelations-Berechnungseinheit 432 führt Multiplikations- und Additionsoperationen an dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode aus, der von der Codegenerator-Einheit 431 erzeugt wird, um einen Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode zu berechnen.
Die erste Demodulatoreinheit 400A und die zweite Demodulatoreinheit 400B werden detaillierter beschrieben. Der Prozess, der von der ersten Demodulatoreinheit 400A und der zweiten Demodulatoreinheit 400B durchgeführt wird, weist einen Satelliten-Erhaltprozess auf, in welchem ein Satellit gesucht und erhalten wird, der das erste Satellitensignal übertragen hat, das von dem Empfänger empfangen worden ist, sowie einen Satelliten-Nachverfolgungsprozess, in welchem das Signal von dem erhaltenen Satellit nachverfolgt wird.
Einen Satelliten erhalten, bedeutet hierbei einen Zustand, in welchem ein Satellitensignal, das von einem Satelliten übertragen wird, empfangen wird. Im Satelliten-Erhaltprozess spezifiziert die Steuerungseinheit 410 einen Satelliten, der von jedem Kanal verarbeitet werden soll. Der Satellit wird unter Verwendung einer ID-Zahl des Satelliten oder dergleichen spezifiziert. Die Codegenerator-Einheit 431 in jedem Kanal erzeugt ein Spreizcode-Signal, das dem von der Steuerungseinheit 410 spezifizierten Satelliten entspricht. Die Korrelations-Berechnungseinheit 432 berechnet einen Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode-Signal.
Der berechnete Korrelationswert wird auch in die Steuerungseinheit 410 eingegeben. Die Steuerungseinheit 410 verändert jede von Frequenz und Phase des Spreizcode-Signals sowie die Frequenz und die Phase eines Trägersignals innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, um nach Bedingungen zum Maximieren des Korrelationswerts zu suchen. Das Trägersignal ist hierbei eine sinusförmige Welle, die von dem Lokaloszillator 304 erzeugt wird, der in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 enthalten ist.
Zur Vereinfachung der Darstellung ist eine Steuersignalleitung von der Steuerungseinheit 410 zur Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 nicht dargestellt. Außerdem berechnet die Korrelations-Berechnungseinheit 432 den Korrelationswert als eine Digitalsignal-Sequenz, und ein Maximieren des Korrelationswerts bedeutet, die Amplitude oder den Signalpegel der berechneten Digitalsignal-Sequenz zu maximieren.
Wenn die Amplitude oder der Signalpegel des Korrelationswerts einen vorbestimmten Schwellenwert in den durchsuchten Bedingungen überschreitet, dann bestimmt die Steuerungseinheit 410, dass der spezifizierte Satellit erhalten worden ist, und sie fährt mit dem Signal-Nachverfolgungsprozess fort. Im Signal-Nachverfolgungsprozess verändert die Steuerungseinheit 410 die Frequenz und Phase des Spreizcode-Signals sowie die Frequenz und die Phase des Trägersignals kontinuierlich, so dass diese Frequenzen und Phasen der Doppler-Verschiebung folgen.
Außerdem berechnet die Korrelations-Berechnungseinheit 432 in jedem Kanal den Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, und sie gibt den Korrelationswert zusammen mit den Identifikationsinformationen des Satelliten, die von jedem Kanal erhalten worden sind, an die erste Positionsberechnungseinheit 500A aus. Die Korrelations-Berechnungseinheit 432 in jedem Kanal gibt auch die Identifikationsinformationen des Satelliten, die von jedem Kanal erhalten worden sind, an die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 aus. Eine ID-Zahl eines Satelliten oder dergleichen wird als Identifikationsinformationen des erhaltenen Satelliten verwendet. Wenn kein Satellit erhalten wird, gibt die Korrelations-Berechnungseinheit 432 in jedem Kanal ein Signal aus, das angibt, dass kein Satellit erhalten wird.
Als nächstes wird die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 beschrieben. Die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 diagnostiziert einen Fehler in der ersten Demodulatoreinheit 400A und der zweiten Demodulatoreinheit 400B. Die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 vergleicht den Satelliten, der von der ersten Demodulatoreinheit 400A erhalten worden ist, mit dem Satelliten, der von der zweiten Demodulatoreinheit 400B erhalten worden ist, um eine Fehlfunktion zu diagnostizieren. Da die erste Demodulatoreinheit 400A und die zweite Demodulatoreinheit 400B als das duale System konfiguriert sind, kann die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 bestimmen, ob die Demodulatoreinheiten normal arbeiten, indem sie die erhaltenen Satelliten vergleicht und prüft.
Wenn alle ID-Zahlen der Satelliten, die von der ersten Demodulatoreinheit 400A und der zweiten Demodulatoreinheit 400B erhalten werden, zueinander identisch sind, dann bestimmt die zweite Fehlerdetektoreinheit 700, dass sich die erste Demodulatoreinheit 400A und die zweite Demodulatoreinheit 400B im Normalzustand befinden, setzt das zweite Fehlerdetektionssignal auf "0" und gibt das zweite Fehlerdetektionssignal aus. Wenn andererseits mindestens eine der ID-Zahlen der Satelliten, die von der ersten Demodulatoreinheit 400A und der zweiten Demodulatoreinheit 400B erhalten werden, zueinander nicht identisch sind, dann bestimmt die zweite Fehlerdetektoreinheit 700, dass sich mindestens eine von der ersten Demodulatoreinheit 400A und der zweiten Demodulatoreinheit 400B im Fehlfunktionszustand befindet, setzt das zweite Fehlerdetektionssignal auf "1" und gibt das zweite Fehlerdetektionssignal aus.
Da typischerweise eine Mehrzahl von Satelliten von der ersten Demodulatoreinheit 400A und der zweiten Demodulatoreinheit 400B erhalten werden, bestimmt die zweite Fehlerdetektoreinheit 700, ob Kombinationen der erhaltenen Satelliten zueinander identisch sind. Wenn sowohl von der ersten Demodulatoreinheit 400A, als auch der zweiten Demodulatoreinheit 400B kein Satellit erhalten wird, dann resultiert der Vergleich darin, dass er identisch ist, und daher setzt die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 das zweite Fehlerdetektionssignal auf "0" und gibt das zweite Fehlerdetektionssignal aus.
Das zweite Fehlerdetektionssignal wird in die Zustands-Bestimmungseinheit 900 eingegeben. Die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 weist beispielsweise eine elektronische Schaltung auf. Als ein weiteres Beispiel wird die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 durch Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor verwirklicht. Die Konfiguration des Speichers und des Prozessors ist ähnlich zu derjenigen gemäß 5.
Nachstehend werden modifizierte Ausführungsformen des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zunächst ist eine erste modifizierte Ausführungsform wie folgt aufgebaut. Wenn es beispielsweise einen Satelliten gibt, der von der ersten Demodulatoreinheit 400A erhalten wird, aber nicht von der zweiten Demodulatoreinheit 400B erhalten wird (als ein "N-ter Satellit" bezeichnet), dann überträgt die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 ein Benachrichtigungssignal an die zweite Demodulatoreinheit 400B.
Wenn das Benachrichtigungssignal empfangen wird, dann erhält bzw. bezieht die zweite Demodulatoreinheit 400B den N-ten Satelliten erneut, und zwar in einem Kanal, der verschieden ist von dem Kanal, der verwendet worden ist, als der N-te Satellit zuletzt erhalten bzw. bezogen worden ist. Wenn der N-te Satellit erhalten wird, dann bestimmt demzufolge die zweite Fehlerdetektoreinheit 700, dass sich nur der Kanal, der verwendet worden ist, als der N-te Satellit zuletzt erhalten worden ist, im Fehlfunktionszustand befindet. Die erste modifizierte Ausführungsform ist oben beschrieben.
Als nächstes ist die zweite modifizierte Ausführungsform wie folgt aufgebaut. In dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A, wie in 1 gezeigt, sind die Demodulatoreinheiten als das duale System konfiguriert, das die erste Demodulatoreinheit 400A und die zweite Demodulatoreinheit 400B enthält. Die Demodulatoreinheiten können jedoch auch als ein Mehrfachsystem konfiguriert sein, das drei oder mehr Einheiten aufweist. In solch einem Fall führt die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 eine Majoritäts-Entscheidung durch, und sie bestimmt, dass sich eine Demodulatoreinheit, die ein Minoritätsergebnis ausgegeben hat, im Fehlfunktionszustand befindet. Die zweite modifizierte Ausführungsform ist oben beschrieben.
Als nächstes wird die erste Positionsberechnungseinheit 500A beschrieben. Die erste Positionsberechnungseinheit 500A demoduliert eine Navigationsnachricht auf der Basis des Korrelationswerts, der von der ersten Demodulatoreinheit 400A ausgegeben worden ist, und die Identifikationsinformationen des erhaltenen Satelliten, und sie berechnet die eigene Position, d. h. die Position des Empfängers selbst. Die erste Positionsberechnungseinheit 500A dekodiert die Navigationsnachricht aus dem Korrelationswert, der dem erhaltenen Satelliten entspricht, und sie berechnet die eigene Position unter Verwendung der übertragenen Zeit des Signals und der Orbit-Informationen des Satelliten, die daraus erhalten werden.
Wenn die erste Demodulatoreinheit 400A vier oder mehr Satelliten erhält, dann setzt die erste Positionsberechnungseinheit 500A ein Signal für nichtverfügbare Positionierung auf "0" und gibt das Signal für nichtverfügbare Positionierung aus. Wenn weniger als vier Satelliten erhalten werden, dann setzt die erste Positionsberechnungseinheit 500A das Signal für nichtverfügbare Positionierung auf "1" und gibt das Signal für nichtverfügbare Positionierung aus.
Wenn das Signal für nichtverfügbare Positionierung "1" ist, dann zeigt dies an, dass die erste Positionsberechnungseinheit 500A die eigene Position nicht berechnen kann. Die erste Positionsberechnungseinheit 500A weist beispielsweise eine elektronische Schaltung auf. Als ein anderes Beispiel ist die erste Positionsberechnungseinheit 500A durch Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor verwirklicht. Die Konfiguration des Speichers und des Prozessors ist ähnlich zu derjenigen gemäß 5. Wenn in diesem Fall die erste Demodulatoreinheit 400A fünf oder mehr Satelliten erhält, dann wählt die erste Positionsberechnungseinheit 500A vier Satelliten unter den erhaltenen Satelliten aus und berechnet die eigene Position unter Verwendung der ausgewählten Satelliten.
Nachstehend wird die Zustands-Bestimmungseinheit 900 beschrieben. Die Zustands-Bestimmungseinheit 900 bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A besteht, und zwar auf der Basis des ersten Fehlerdetektionssignals und des zweiten Fehlerdetektionssignals. Außerdem hat die Zustands-Bestimmungseinheit 900 auch die Funktion, den Grund dafür abzuschätzen, warum das Signal für nichtverfügbare Positionierung von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A "1" ist, wenn das Signal für nichtverfügbare Positionierung "1" ist, obwohl bestimmt wird, dass es keine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gibt.
8 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Zustands-Bestimmungseinheit 900 im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Zustands-Bestimmungseinheit 900 weist eine Karteninformations-Speichereinheit 910, eine Fehlerortungseinheit 920 und eine Speichereinheit 930 für eigene Position auf. Die Karteninformations-Speichereinheit 910 und die Speichereinheit 930 für eigene Position sind beispielsweise Speicher. Die Fehlerortungseinheit 920 weist beispielsweise eine elektronische Schaltung auf. Als ein weiteres Beispiel wird die Fehlerortungseinheit 920 durch Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor verwirklicht. Die Konfiguration des Speichers und des Prozessors ist ähnlich zu derjenigen gemäß 5.
Das erste Fehlerdetektionssignal und das zweite Fehlerdetektionssignal werden in die Fehlerortungseinheit 920 eingegeben. Die Fehlerortungseinheit 920 bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A besteht, und zwar gemäß der Tabelle 1. Wenn sowohl das erste Fehlerdetektionssignal, als auch das zweite Fehlerdetektionssignal "0" sind, dann bestimmt die Fehlerortungseinheit 920, dass es keinen Fehlerort im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gibt (Typen 1 bis 3 in Tabelle 1).

Wenn das erste Fehlerdetektionssignal "0" ist und das zweite Fehlerdetektionssignal "1" ist, dann bestimmt die Fehlerortungseinheit 920, dass es eine Fehlfunktion in der ersten Demodulatoreinheit 400A oder der zweiten Demodulatoreinheit 400B gibt (Typ 4 in Tabelle 1). Wenn das erste Fehlerdetektionssignal "1" ist, dann bestimmt die Fehlerortungseinheit 920, dass es eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 gibt (Typen 5 und 6 in Tabelle 1). [Tabelle 1]

Typ	Erstes Fehlerdetektionssignal	Zweites Fehlerdetektionssignal	Signal für nicht-verfügbare Positionierung	Karteninformationen	Entscheidungs-Ergebnis
1	0	0	0	-	kein Fehlerort (normal)
2	0	0	1	innerhalb des vorbestimmten Bereichs	kein Fehlerort (verschlechterte Empfangsumgebung)
3	0	0	1	außerhalb des vorbestimmten Bereichs	kein Fehlerort (Schmutz auf Antennen-Radom)
4	0	1	-	-	Fehlfunktion in der Demodulatoreinheit
5	1	0	-	-	Fehlfunktion in Funkfrequenz-Empfängereinheit
6	1	1	-	-	Fehlfunktion in Funkfrequenz-Empfängereinheit

Ferner werden die eigene Position, die von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A erhalten wird, das Signal für nichtverfügbare Positionierung und die Karteninformationen, die in der Karteninformations-Speichereinheit 910 gespeichert sind, ebenfalls in die Fehlerortungseinheit 920 eingegeben. Die Fehlerortungseinheit 920 verwendet diese Informationen, um den Grund dafür zu bestimmen, warum die erste Positionsberechnungseinheit 500A die eigene Position nicht berechnen kann, obwohl es keine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gibt.
Ein möglicher Grund ist, dass Funkwellen von Satelliten infolge einer verschlechterten Empfangsumgebung der Empfangsantenne 301 blockiert werden. Falls sich die Empfangsantenne 301 in enem Tunnel oder hinter Gebäuden befindet, verschlechtert sich die Empfangsumgebung. Ein weiterer möglicher Grund ist, dass Funkwellen infolge von Schmutz blockiert werden, der an einem Radomteil der Empfangsantenne 310 anhaftet.
Eine verschlechterte Empfangsumgebung bedeutet hierbei, dass die Empfangsantenne 301 gegenwärtig dort positioniert ist, wo die Funkwellen von den Satelliten kaum bei der Empfangsantenne 301 ankommen. Falls sich der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A bewegt, kann in diesem Fall der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A die eigene Position möglicherweise berechnen. Wenn andererseits Schmutz an dem Radomteil der Empfangsantenne 301 anhaftet, kann dann, wenn der anhaftende Schmutz beseitigt wird, der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A die eigene Position möglicherweise berechnen.
Wenn ein Bewegungspfad, wie etwa bei Bahnschienen festgelegt wird ist es möglich, im Voraus Positionen zu identifizieren, wo die Funkwellen von Tunneln, Gebäuden und dergleichen blockiert werden. Die in der Karteninformations-Speichereinheit 910 gespeicherten Karteninformationen weisen Informationen über solche funkwellenblockierenden Positionen auf. Wenn der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A in der Nähe von der funkwellenblockierenden Position ist, werden Funkwellen blockiert.
Während das Signal für nichtverfügbare Positionierung "0" ist, aktualisiert die Fehlerortungseinheit 920 kontinuierlich die eigene Position, die in der Speichereinheit 930 für eigene Position gespeichert ist, auf die neueste Information. Wenn das Signal für nichtverfügbare Positionierung "1" wird, dann prüft die Fehlerortungseinheit 920, ob die eigene Position, die in der Speichereinheit 930 für eigene Position gespeichert ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von der funkwellenblockierenden Position ist, die von den Karteninformationen angegeben wird.
Wenn die eigene Position innerhalb des vorbestimmten Bereichs von der funkwellenblockierenden Position ist, dann bestimmt die Fehlerortungseinheit 920, dass sich die Empfangsumgebung verschlechtert (Typ 2 in Tabelle 1). Wenn die eigene Position außerhalb des vorbestimmten Bereichs von der funkwellenblockierenden Position liegt, dann bestimmt die Fehlerortungseinheit 920, dass Schmutz am Radom der Antenne anhaftet (Typ 3 in Tabelle 1). Es sei angemerkt, dass dann, wenn sämtliche von dem ersten Fehlerdetektionssignal, dem zweiten Fehlerdetektionssignal und dem Signal für nichtverfügbare Positionierung "0" sind, die Fehlerortungseinheit 920 bestimmt, dass der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A normal ist (Typ 1 in Tabelle 1).
Wie oben beschrieben, erzeugt in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Testsignal-Generatoreinheit 100 das erste Testsignal. Die Testsignal-Übertragungseinheit 200 überträgt außerdem das erste Testsignal. Außerdem empfängt die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 das erste Testsignal und das erste Satellitensignal durch die Empfangsantenne 301, und sie erzeugt jeweils das zweite Testsignal und das zweite Satellitensignal. Außerdem berechnet die erste Demodulatoreinheit 400A den ersten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, um den Satelliten zu erhalten.
Außerdem berechnet die zweite Demodulatoreinheit 400B den zweiten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, um den Satelliten zu erhalten. Außerdem vergleicht die erste Fehlerdetektoreinheit 600 die Signalstärke des zweiten Testsignals im Frequenzband, das gemäß dem Frequenzband des ersten Testsignals bestimmt worden ist, mit dem Schwellenwert, um das erstes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die zweite Fehlerdetektoreinheit 700 vergleicht außerdem den Satelliten, der von der ersten Demodulatoreinheit erhalten worden ist, mit dem Satelliten, der von der zweiten Demodulatoreinheit erhalten worden ist, um das zweite Fehlerdetektionssignal zu erzeugen.
Die Zustands-Bestimmungseinheit 900 bestimmt außerdem, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals und des zweiten Fehlerdetektionssignals. Demzufolge ist es möglich, auch eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit zu detektieren und die Fähigkeit zum Detektieren von Fehlfunktionen zu verbessern.
Außerdem gilbt bei dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A der vorliegenden Ausführungsform Folgendes: Wenn es eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gibt, ist es möglich, zuverlässig zu detektieren, ob und wo die Fehlfunktion besteht. Außerdem gilt bei dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A der vorliegenden Ausführungsform Folgendes: Indem die Karteninformationen und die eigene Position überprüft werden, ist es möglich, einen Grund dafür zu bestimmen, warum die eigene Position nicht positioniert werden kann, wenn die eigene Position nicht positioniert werden kann, obwohl es keine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gibt.
Genauer gesagt: Mit dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, zu bestimmen, ob die Positionierung infolge einer verschlechterten Empfangsumgebung der Empfangsantenne 301 oder infolge von Schmutz, der am Radom der Empfangsantenne 301 anhaftet, nicht möglich ist. Im Ergebnis ist der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform für ein System verfügbar, das eine hohe Zuverlässigkeit benötigt, wie z. B. eine Schienenfahrzeug-Sicherungsvorrichtung und eine automatische Fortbewegung.
Außerdem erzeugt die Testsignal-Generatoreinheit 100 das Testsignal im Frequenzband, das das Frequenzband des Satellitensignal nicht überlappt, und folglich ist es möglich, eine gewöhnliche Positionierung und Fehlfunktions-Detektion gleichzeitig durchzuführen. Wenn die Wellenform des ersten Testsignals eine sinusförmige Welle mit einer einzelnen Frequenz ist, ist es außerdem möglich, die Konfiguration der Testsignal-Generatoreinheit 100 zu vereinfachen.
Zweite Ausführungsform
In dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der ersten Ausführungsform sind die Demodulatoreinheiten als das duale System konfiguriert. Im Gegensatz dazu sind gemäß dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger der vorliegenden Ausführungsform die Positionsberechnungseinheiten auch als ein duales System konfiguriert, und folglich ist es möglich, zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion in der Positionsberechnungseinheit besteht. 9 zeigt eine Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1B gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1A, der in 1 gezeigt ist, in den folgenden zwei Punkten.
Der erste Unterschied ist der, dass der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine zweite Positionsberechnungseinheit 500B und eine dritte Fehlerdetektoreinheit 800 aufweist. Der zweite Unterschied ist der, dass der Betrieb der Zustands-Bestimmungseinheit 901, wie in 9 gezeigt, von dem Betrieb der Zustands-Bestimmungseinheit 900, wie in 1 gezeigt, verschieden ist. Es sei angemerkt, dass die Komponenten, die ähnlich denjenigen des Satelliten-Positionierungs-system-Empfängers 1A in 1 sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass deren Beschreibung weggelassen wird.
Zunächst wird die zweite Positionsberechnungseinheit 500B beschrieben. Die zweite Positionsberechnungseinheit 500B hat die gleiche Konfiguration wie diejenige der ersten Positionsberechnungseinheit 500A. Die erste Positionsberechnungseinheit 500A berechnet jedoch eine erste eigene Position unter Verwendung von Informationen, die aus der ersten Demodulatoreinheit 400A ausgegeben werden, wohingegen die zweite Positionsberechnungseinheit 500B eine zweite eigene Position unter Verwendung von Informationen berechnet, die aus der zweiten Demodulatoreinheit 400B ausgegeben werden. Die Positionsberechnungseinheiten sind als ein duales System konfiguriert, das die erste Positionsberechnungseinheit 500A und die zweite Positionsberechnungseinheit 500B aufweist.
Als nächstes wird die dritte Fehlerdetektoreinheit 800 beschrieben. Die dritte Fehlerdetektoreinheit 800 vergleicht die erste eigene Position, die von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A ausgegeben wird, mit der zweiten eigenen Position, die von der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B ausgegeben wird, um ein drittes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die dritte Fehlerdetektoreinheit 800 bestimmt, ob eine Fehlfunktion in der ersten Positionsberechnungseinheit 500A oder der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B besteht, und zwar gemäß dem Vergleichsergebnis der ersten eigenen Position und der zweiten eigenen Position.
Wenn die erste eigene Position die gleiche ist wie die zweite eigene Position, dann bestimmt die dritte Fehlerdetektoreinheit 800, dass es weder eine Fehlfunktion in der ersten Positionsberechnungseinheit 500A, noch in der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B gibt, sie setzt das dritte Fehlerdetektionssignal zu "0", und sie gibt das dritte Fehlerdetektionssignal an die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus.
Wenn andererseits die erste eigene Position nicht die gleiche ist wie die zweite eigene Position, dann bestimmt die dritte Fehlerdetektoreinheit 800, dass es eine Fehlfunktion in der ersten Positionsberechnungseinheit 500A oder der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B gibt, sie setzt das dritte Fehlerdetektionssignal auf "1", und sie gibt das dritte Fehlerdetektionssignal an die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus.
Es sei angemerkt, dass, wenn das Signal für nichtverfügbare Positionierung von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A oder der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B "1" ist, die erste eigene Position oder die zweite eigene Position nicht erhalten werden kann. In diesem Fall arbeitet die dritte Fehlerdetektoreinheit 800 wie folgt. Wenn das Signal für nichtverfügbare Positionierung von einer der ersten Positionsberechnungseinheit 500A und der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B gleich "1" ist und das Signal für nichtverfügbare Positionierung von der anderen gleich "0" ist, dann setzt die dritte Fehlerdetektoreinheit das dritte Fehlerdetektionssignal auf "1" und gibt das dritte Fehler-detektionssignal an die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus.
Wenn die Signale für nichtverfügbare Positionierung sowohl von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A, als auch der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B gleich "1" sind, dann setzt außerdem die dritte Fehlerdetektoreinheit 800 das dritte Fehlerdetektionssignal auf "0" und gibt das dritte Fehlerdetektionssignal an die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus. Die dritte Fehlerdetektoreinheit 800 weist beispielsweise eine elektronische Schaltung auf. Als ein weiteres Beispiel wird die dritte Fehlerdetektoreinheit 800 durch Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor verwirklicht. Die Konfiguration des Speichers und des Prozessors ist ähnlich zu derjenigen gemäß 5.
Als nächstes wird die Zustands-Bestimmungseinheit 901 beschrieben. Die Zustands-Bestimmungseinheit 901 bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B besteht, und zwar auf der Basis des ersten Fehlerdetektionssignals, des zweiten Fehlerdetektionssignals und des dritten Fehlerdetektionssignals. 10 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Zustands-Bestimmungseinheit 901 im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Zustands-Bestimmungseinheit 901 weist eine Karteninformations-Speichereinheit 910, eine Fehlerortungseinheit 921, und eine Speichereinheit 930 für eigene Position auf.
Die Karteninformations-Speichereinheit 910 und die Speichereinheit 930 für eigene Position sind ähnlich zu denjenigen der ersten Ausführungsform, wie in 8 gezeigt. Die Fehlerortungseinheit 921 weist beispielsweise eine elektronische Schaltung auf. Als ein weiteres Beispiel wird die Fehlerortungseinheit 921 durch Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor verwirklicht. Die Konfiguration des Speichers und des Prozessors ist ähnlich zu derjenigen gemäß 5.
Das erste Fehlerdetektionssignal, das zweite Fehlerdetektionssignal und das dritte Fehlerdetektionssignal werden in die Fehlerortungseinheit 921 eingegeben. Die Fehlerortungseinheit 921 bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B besteht, und zwar gemäß der Tabelle 2. Wenn sämtliche von dem ersten Fehlerdetektionssignal, dem zweiten Fehlerdetektionssignal und dem dritten Fehlerdetektionssignal gleich "0" sind, dann bestimmt die Fehlerortungseinheit 921, dass es keinen Fehlerort im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B gibt (Typen 1 bis 3 in Tabelle 2). Wenn das erste Fehlerdetektionssignal und das zweite Fehlerdetektionssignal geich "0" sind und das dritte Fehlerdetektionssignal "1" ist, dann bestimmt die Fehlerortungs-einheit 921, dass es eine Fehlfunktion in der ersten Positionsberechnungseinheit 500A oder der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B gibt (Typ 4 in Tabelle 2).
Wenn das erste Fehlerdetektionssignal "0" ist und das zweite Fehlerdetektionssignal "1" ist, dann bestimmt die Fehlerortungseinheit 921, dass es eine Fehlfunktion in der ersten Demodulatoreinheit 400A oder der zweiten Demodulatoreinheit 400B gibt (Typen 5 und 6 in Tabelle 2). Wenn das erste Fehlerdetektionssignal gleich "1" ist, dann bestimmt die Fehlerortungseinheit 921, dass es eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 gibt (Typen 7 bis 10 in Tabelle 2). Die Fehlerortungseinheit 921 bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B besteht, wie oben beschrieben.

Außerdem hat die Fehlerortungseinheit 921 auch die Funktion, den Grund abzuschätzen, warum das Signal für nichtverfügbare Positionierung von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A geich "1" ist, wenn das Signal für nichtverfügbare Positionierung "1" ist, obwohl bestimmt wird, dass es keine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1b gibt (Typen 2 und 3 in Tabelle 2). Diese Funktion ist ähnlich zu derjenigen der ersten Ausführungsform. [Tabelle 2]

Typ	Erstes Fehlerdetektionssignal	Zweites Fehlerdetektionssignal	Drittes Fehlerdetektionssignal	Signal für nicht-verfügbare Positionierung	Karteninformationen	Entscheidungs-Ergebnis
1	0	0	0	0	-	kein Fehlerort (normal)
2	0	0	0	1	innerhalb des vorbestimmten Bereichs	kein Fehlerort (verschlechterte Empfangsumgebung)
3	0	0	0	1	außerhalb des vorbestimmten Bereichs	kein Fehlerort (Schmutz auf ntennen-Radom)
4	0	0	1	-	-	Fehlfunktion in der Positionierungs-Berechnungseinheit
5	0	1	0	-	-	Fehlfunktion in der Demodulatoreinheit
6	0	1	1	-	-	Fehlfunktion in der Demodulatoreinheit
7	1	0	0	-	-	Fehlfunktion in Funkfrequenz-Empfängereinheit
8	1	0	1	-	-	Fehlfunktion in Funkfrequenz-Empfängereinheit
9	1	1	0	-	-	Fehlfunktion in Funkfrequenz-Empfängereinheit
10	1	1	1	-	-	Fehlfunktion in Funkfrequenz-Empfängereinheit

Schließlich werden modifizierte Ausführungsformen des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird eine erste modifizierte Ausführungsform beschrieben. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B, wie in 9 gezeigt, weist die Positionsberechnungseinheiten als das duale System inklusive der ersten Positionsberechnungseinheit 500A und der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B auf.
Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B kann jedoch auch Positionsberechnungseinheiten als ein Mehrfachsystem aufweisen, das drei oder mehr Einheiten aufweist. In solch einem Fall führt die dritte Fehlerdetektoreinheit 800 eine Majoritäts-Entscheidung durch, und sie bestimmt, dass sich eine Positionsberechnungseinheit, die ein Minoritätsergebnis ausgegeben hat, im Fehlfunktionszustand befindet. Die erste modifizierte Ausführungsform ist oben beschrieben.
Als nächstes wird eine zweite modifizierte Ausführungsform beschrieben. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B, wie in 9 gezeigt, weist die Zustands-Bestimmungseinheit 901 auf, in welche das Signal für nichtverfügbare Positionierung von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A eingegeben wird. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B kann jedoch auch die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aufweisen, in welche das Signal für nichtverfügbare Positionierung von der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B eingegeben wird. Die zweite modifizierte Ausführungsform ist oben beschrieben.
Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet wie oben beschrieben. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann auch eine Fehlfunktion in der ersten Positionsberechnungseinheit 500A oder der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B detektieren. Wenn es eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B gibt, ist es daher möglich, noch zuverlässiger zu detektieren, ob und wo eine Fehlfunktion besteht. Außerdem hat der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie diejenigen, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind.
Dritte Ausführungsform
Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 2 gemäß der zweiten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass er die Demodulatoreinheiten als das duale System aufweist, und er vergleicht die Satelliten, die von den jeweiligen Modulatoreinheiten erhalten werden, um eine Fehlfunktion in der Demodulatoreinheit zu diagnostizieren. Im Gegensatz dazu ist der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Ausführungsform dazu konfiguriert, eine Fehlfunktion in einer Demodulatoreinheit zu diagnostizieren, die nicht als ein duales System konfiguriert ist. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Ausführungsform wählt einen Satelliten aus, der sich an einer Position bewegt, die von dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nicht erhalten werden kann, und er erzeugt ein erstes simuliertes Signal, das ein erstes Satellitensignal simuliert, das von dem ausgewählten Satelliten übertragen wird.
Außerdem konvertiert der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Band des ersten simulierten Signals, um ein zweites simuliertes Signal zu erzeugen, er demoduliert das zweite simulierte Signal mittels der Demodulatoreinheit, und er bestimmt, ob eine Fehlfunktion in der Demodulatoreinheit besteht, und zwar auf der Basis des Demodulationsergebnisses. Es sei angemerkt, dass in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein erstes Testsignal, das eine Frequenz im Funkfrequenzband hat, innerhalb eines Frequenzbandes des ersten simulierten Signals kombiniert wird.
11 zeigt eine Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1C gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B, der in 9 gezeigt ist, in den folgenden vier Punkten. Der erste Unterschied ist der, dass der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal und eine Übertragungseinheit 201 für das simulierte Signal aufweist, und zwar anstelle der Testsignal-Generatoreinheit 100 und der Testsignal-Übertragungseinheit 200.
Der zweite Unterschied ist der, dass der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C gemäß der vorliegenden Ausführungsform die zweite Demodulatoreinheit 400B nicht aufweist, sondern dass er nur eine erste Demodulatoreinheit 401A aufweist. Der dritte Unterschied ist der, dass der Betrieb der ersten Demodulatoreinheit 401A, wie in 11 gezeigt, von dem Betrieb der ersten Demodulatoreinheit 400A, wie in 9 gezeigt, verschieden ist.
Der vierte Unterschied ist der, dass der Betrieb der zweiten Fehlerdetektoreinheit 701, wie in 12 gezeigt, von dem Betrieb der zweiten Fehlerdetektoreinheit 700, wie in 9 gezeigt, verschieden ist. Es sei angemerkt, dass die Komponenten, die ähnlich denjenigen des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1B in 9 sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass deren Beschreibung weggelassen wird.
Zunächst wird die Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal beschrieben. 12 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal weist Folgendes auf: eine Satelliteninformations-Speichereinheit 1110, eine Spreizcode-Leseeinheit 1120, eine Auswahl-Steuerungseinheit 1130, einen D/A-Umsetzer 103B, einen Mischer 303B, einen Lokaloszillator 304B, einen Verstärker 104B und eine Testsignal-Generatoreinheit 100.
Die Satelliteninformations-Speichereinheit 1110 speichert im Voraus Spreizcode-Signalwellenformen von allen Satelliten sowie Informationen, die sechs Orbit-Elemente aufweisen, die zum Berechnen des Orbits von jedem Satelliten benötigt werden, als Satelliten-Informationen. Die Satelliten-Informationen, die in der Satelliteninformations-Speichereinheit 1110 gespeichert sind, werden auf die neuesten Informationen aktualisiert, und zwar beispielsweise durch den Empfang von Ephemeride, Almanach oder Zweizeilen-Elementen durch ein drahtloses Netzwerk.
Die eigene Position und das Signal für nichtverfügbare Positionierung, die von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A ausgegeben werden, werden in die Auswahl-Steuerungseinheit 1130 eingegeben. Die Auswahl-Steuerungseinheit 1130 hat auch die Funktion, die eigene Position zu speichern. Während das Signal für nichtverfügbare Positionierung gleich "0" ist, aktualisiert die Auswahl-Steuerungseinheit 1130 kontinuierlich die gespeicherte eigene Position auf die neuesten Informationen.
Es sei angemerkt, dass die Auswahl-Steuerungseinheit 1130 auch so konfiguriert sein kann, dass sie die Aktualisierung der eigenen Position unterbricht, wenn sie die Fehlfunktions-Diagnose durchführt, wie nachstehend beschrieben. Außerdem wählt die Auswahl-Steuerungseinheit 1130 einen der Satelliten aus, für den es unwahrscheinlicher ist, dass er von dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C erhalten wird, und zwar auf der Basis der neuesten eigenen Position, die in der Auswahl-Steuerungseinheit 1130 selbst gespeichert ist, und der Satelliten-Informationen, die in der Satelliteninformations-Speichereinheit 1110 gespeichert sind. Außerdem gibt die Auswahl-Steuerungseinheit 1130 Identifikationsinformationen des ausgewählten Satelliten an die erste Demodulatoreinheit 401A und die zweite Fehlerdetektoreinheit 701 aus.
Die Spreizcode-Leseeinheit 1120 wird von der Auswahl-Steuerungseinheit 1130 so gesteuert, dass sie die Spreizcode-Signalwellenform des ausgewählten Satelliten aus der Satelliteninformations-Speichereinheit 1110 ausliest und die Spreizcode-Signalwellenform an den D/A-Umsetzer 103B ausgibt. Die Auswahl-Steuerungseinheit 1130 und die Spreizcode-Leseeinheit 1120 weisen beispielsweise elektronische Schaltungen auf. Als ein weiteres Beispiel werden die Auswahl-Steuerungseinheit 1130 und die Spreizcode-Leseeinheit 1120 durch Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor verwirklicht. Die Konfiguration des Speichers und des Prozessors ist ähnlich zu derjenigen gemäß 5.
Nachstehend wird ein Verfahren für die Auswahl-Steuerungseinheit 1130 beschrieben, um einen Satelliten auszuwählen, für den es weniger wahrscheinlich ist, dass er erhalten wird. Die Auswahl-Steuerungseinheit 1130 berechnet die absolute Koordinate von jedem Satelliten unter Verwendung der Satelliten-Informationen, die in der Satelliteninformations-Speichereinheit 1110 gespeichert sind, und sie erhält den Elevationswinkel θ von jedem Satelliten unter Verwendung der absoluten Koordinate der eigenen Position.
In diesem Fall ist der Elevationswinkel θ des Satelliten als ein Winkel definiert, der gegenüber der horizontalen Ebene, tangential zum Boden gebildet ist. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C kann ein Signal von einem Satelliten oberhalb der horizontalen Ebene empfangen, aber er kann kein Signal von einem Satelliten unterhalb der horizontalen Ebene empfangen. Das heißt, der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C kann keinen Satelliten erhalten, der einen negativen Elevationswinkel θ hat, und er kann niemals ein erstes Satellitensignal empfangen, das von diesem Satelliten übertragen wird.
Der D/A-Umsetzer 103B konvertiert die Spreizcode-Signalwellenform, die von der Spreizcode-Leseeinheit 1120 eingegeben wird, in ein Analogsignal. Der Mischer 303B mischt das Analogsignal, das vom D/A-Umsetzer 103B ausgegeben wird, mit einer sinusförmigen Welle, die von dem Lokaloszillator 304B erzeugt wird, um ein Signal im Basisband-Frequenzband in ein Signal im Funkfrequenzband zu konvertieren. Das vom Mischer 303B im Funkfrequenzband ausgegebene Signal wird als "drittes simuliertes Signal" bezeichnet. Das Frequenzband des dritten simulierten Signals ist das gleiche wie das Frequenzband des ersten Satellitensignals.
Die Testsignal-Generatoreinheit 100 ist die gleiche wie diejenige der ersten Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, und sie erzeugt ein erstes Testsignal mit einer Frequenz im Funkfrequenzband. Der Verstärker 104B verstärkt das dritte simulierte Signal auf einen vorbestimmten Signalpegel, kombiniert das verstärkte dritte simulierte Signal mit dem ersten Testsignal und gibt das kombinierte Signal als ein erstes simuliertes Signal aus. Demzufolge wird das erste Testsignal innerhalb eines Frequenzbands des ersten simulierten Signals kombiniert. Mit anderen Worten: Das Frequenzband des ersten simulierten Signals weist das erste Testsignal auf, das die Frequenz im Funkfrequenzband hat.
Wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, ist die Frequenz oder das Frequenzband des ersten Testsignals so vorgegeben, dass sie sich nicht mit dem Frequenzband des ersten Satellitensignals überlappt. Das Frequenzband des dritten simulierten Signals ist indes das gleiche wie das Frequenzband des ersten Satellitensignals. Demzufolge überlappt sich die Frequenz oder das Frequenzband des ersten Testsignals nicht mit dem Frequenzband des dritten simulierten Signals.
Daher ist das dritte simulierte Signal in einem vorbestimmten Frequenzband des ersten simulierten Signals, und das erste Testsignal ist in einem vorbestimmten Frequenzband, das von demjenigen des dritten simulierten Signals verschieden ist. Die Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal arbeitet wird oben beschrieben, um das erste simulierte Signal zu erzeugen, das die Frequenz im Funkfrequenzband hat.
Als nächstes wird ein Prozess zum Konvertieren des ersten simulierten Signals in das zweite simulierte Signal und zum Eingeben des zweiten simulierten Signals in die erste Demodulatoreinheit 401A beschrieben. Das erste simulierte Signal wird in die Übertragungseinheit 201 für das simulierte Signal eingegeben. Die Übertragungseinheit 201 für das simulierte Signal überträgt das erste simulierte Signal an die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300.
Das erste simulierte Signal im Funkfrequenzband wird empfangen und in das zweite simulierte Signal im Basisband-Frequenzband konvertiert, und zwar von der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300. Das Frequenzband des dritten simulierten Signals, das im ersten simulierten Signal enthalten ist, ist das gleiche wie das Frequenzband des ersten Satellitensignals. Demzufolge wird ein Signal, das eine Frequenzkomponente hat, die dem dritten simulierten Signal entspricht, das im zweiten simulierten Signal enthalten ist, aus dem zweiten simulierten Signal vom ersten Filter 306 extrahiert und vom A/D-Umsetzer 308A in ein Digitalsignal konvertiert.
Das heißt, das Signal, das durch Konvertieren des Frequenzbands des dritten simulierten Signals in das Basisband-Frequenzband erhalten wird, das im zweiten simulierten Signal enthalten ist, geht durch das erste Filter 306 und wird dann vom A/D-Umsetzer 308A in ein Digitalsignal konvertiert. Das zweite simulierte Signal, das in das Digitalsignal konvertiert worden ist, wird mit dem zweiten Satellitensignal kombiniert, und das kombinierte Signal wird an die erste Demodulatoreinheit 401A ausgegeben.
Ein Signal, das eine Frequenzkomponente hat, die dem ersten Testsignal entspricht, das im zweiten simulierten Signal enthalten ist, wird von einem zweiten Filter 307 aus dem zweiten simulierten Signal extrahiert und als das zweite Testsignal behandelt. Das heißt, ein Signal, das erhalten wird, indem das Frequenzband des ersten Testsignals in das Basisband-Frequenzband konvertiert wird, das im zweiten simulierten Signal enthalten ist, geht durch das zweite Filter 307 und wird als das zweite Testsignal behandelt.
Das zweite Testsignal, das vom zweiten Filter 307 ausgegeben wird, wird vom A/D-Umsetzer 308B in ein Digitalsignal konvertiert und dann an die erste Fehlerdetektoreinheit 600 ausgegeben. Das zweite Testsignal wird erhalten, indem das Frequenzband des ersten Testsignals, das im ersten simulierten Signal enthalten ist, aus dem Funkfrequenzband in das Basisband-Frequenzband konvertiert wird. Demzufolge ist das zweite Testsignal im zweiten simulierten Signal enthalten, und es ist innerhalb eines Frequenzbands, das gemäß dem Frequenzband des ersten Testsignals bestimmt wird.
Als nächstes wird die erste Demodulatoreinheit 401A beschrieben. 13 ist eine beispielhafte Konfiguration der ersten Demodulatoreinheit 401A im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die erste Demodulatoreinheit 401A hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie diejenige der ersten Demodulatoreinheit 400A, wie in 6 gezeigt, aber sie unterscheidet sich davon dahingehend, dass die Identifikationsinformationen des Satelliten, der von der Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal ausgewählt wird, in eine Steuerungseinheit 411 eingegeben werden. Außerdem unterscheidet sich die erste Demodulatoreinheit 401A von der ersten Demodulatoreinheit 400A dahingehend, dass die erste Demodulatoreinheit 401A einen Betrieb zur Fehlfunktions-Diagnose ausführt, wie nachstehend beschrieben.
Während der Fehlfunktions-Diagnose wählt die Steuerungseinheit 411, die in der ersten Demodulatoreinheit 401A enthalten ist, einen Kanal aus, für welchen die Fehlfunktions-Diagnose ausgeführt wird. Es wird beispielsweise angenommen, dass der erste Kanal 430A ausgewählt wird. Die Konfiguration des ersten Kanals 430A ist wie in 7 gezeigt. Im ersten Kanal 430A erzeugt die Codegenerator-Einheit 431 das erste Spreizcode-Signal des Satelliten, der von der Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal ausgewählt worden ist, und die Korrelations-Berechnungseinheit 432 berechnet den Korrelationswert zwischen dem Signal, das von der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 eingegeben wird, und dem Spreizcode-Signal. Die Steuerungseinheit 411 bestimmt, ob der Satellit erhalten wird, der für die Fehlfunktions-Diagnose ausgewählt ist, und zwar auf der Basis des berechneten Korrelationswerts.
Ein Signal, das erhalten wird, indem das zweite simulierte Signal, das durch das erste Filter 306 gegangen ist, mit dem zweiten Satellitensignal kombiniert wird, wird in die Korrelations-Berechnungseinheit 432 eingegeben. Wenn der ausgewählte Kanal normal ist, wird daher der ausgewählte Satellit im ausgewählten Kanal zur Fehlfunktions-Diagnose erhalten. Die Korrelations-Berechnungseinheit 432 gibt Identifikationsinformationen des erhaltenen Satelliten an die zweite Fehlerdetektoreinheit 701 aus. Wenn der Satellit nicht erhalten wird, gibt die Korrelations-Berechnungseinheit 432 ein Signal aus, das angibt, dass der Satellit nicht erhalten wird.
Es sei angemerkt, dass in den Kanälen, für welche die Fehlfunktions-Diagnose nicht ausgeführt wird, ein Prozess ähnlich zu demjenigen ausgeführt wird, der in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Es sei angemerkt, dass die Steuerungseinheit 411 individuell und sequentiell einen Kanal auswählen kann, für welchen die Fehlfunktions-Diagnose ausgeführt wird, oder dass sie gleichzeitig eine Fehlfunktions-Diagnose für eine Mehrzahl von Kanälen ausführen kann. Außerdem kann die Steuerungseinheit 411 kontinuierlich den Betrieb zur Fehlfunktions-Diagnose ausführen, oder sie kann den Betrieb zur Fehlfunktions-Diagnose mit einem vorbestimmten Zeitintervall ausführen.
Es sei angemerkt, dass vorzugsweise die erste Demodulatoreinheit 401A fünf oder mehr Kanäle aufweist. Außerdem berechnet vorzugsweise jede von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A und der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B die eigene Position unter Verwendung des Korrelationswerts, der von dem Kanal ausgegeben worden ist, für welchen die Fehlfunktions-Diagnose nicht ausgeführt wird.
Der Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode wird von dem Kanal ausgegeben, für welchen die Fehlfunktions-Diagnose nicht ausgeführt wird. Wenn eine solche Konfiguration verwendet wird, kann demzufolge der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C die eigene Position kontinuierlich berechnen, wenn er die Fehlfunktions-Diagnose ausführt.
Als nächstes wird die zweite Fehlerdetektoreinheit 701 beschrieben. Die zweite Fehlerdetektoreinheit 701 bestimmt, ob der Satellit, der von der Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal ausgewählt worden ist, von der ersten Demodulatoreinheit 401A erhalten wird, wenn die Fehlfunktions-Diagnose in der ersten Demodulatoreinheit 401A ausgeführt wird. Wenn der ausgewählte Satellit erhalten wird, dann bestimmt die zweite Fehlerdetektoreinheit 701, dass die erste Demodulatoreinheit 401A normal ist, sie setzt das zweite Fehlerdetektionssignal auf "0", und sie gibt das zweite Fehlerdetektionssignal an die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus.
Wenn der ausgewählte Satellit nicht erhalten wird, so bestimmt die zweite Fehlerdetektoreinheit 701, dass es eine Fehlfunktion in der ersten Demodulatoreinheit 401A gibt, sie setzt das zweite Fehlerdetektionssignal auf "1", und sie gibt das zweite Fehlerdetektionssignal an die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus. Es sei angemerkt, dass die zweite Fehlerdetektoreinheit 701 Informationen über die Kanäle, für welche die Fehlfunktions-Diagnose ausgeführt wird, von der ersten Demodulatoreinheit 401A empfangen kann und ausgeben kann, welcher Kanal sich in einem Fehlfunktionszustand befindet.
Wie oben beschrieben, wählt in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal den Satelliten aus, der sich an der vorbestimmten Position bewegt, und sie erzeugt das erste simulierte Signal, das das Satellitensignal simuliert, das vom ausgewählten Satelliten übertragen wird. Das erste simulierte Signal weist das erste Testsignal auf. Außerdem überträgt die Übertragungseinheit 201 für das simulierte Signal das erste simulierte Signal.
Außerdem empfängt die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 das erste simulierte Signal und das erste Satellitensignal durch die Empfangsantenne 301, und sie erzeugt jeweils das zweite simulierte Signal und das zweite Satellitensignal. Außerdem gibt die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 das Signal im vorbestimmten Frequenzband aus, das im zweiten simulierten Signal enthalten ist, und zwar an die erste Demodulatoreinheit 401A, und sie gibt das Signal in einem anderen vorbestimmten Frequenzband als das zweite Testsignal aus.
Weiterhin berechnet die erste Demodulatoreinheit 401A den Korrelationswert zwischen dem zweiten simulierten Signal und dem Spreizcode um den Satelliten zu erhalten, der von der Generatoreinheit für das simulierte Signal ausgewählt worden ist, und sie berechnet den Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode, um den Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt. Außerdem berechnet jede von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A und der zweiten Positionsberechnungseinheit 500B die eigene Position unter Verwendung des Korrelationswerts zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode.
Ferner vergleicht die erste Fehlerdetektoreinheit 600 die Signalstärke des zweiten Testsignals mit dem Schwellenwert, um das erste Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die zweite Fehlerdetektoreinheit 701 bestimmt außerdem, ob der Satellit, der von der Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal simuliert wird, von der Demodulatoreinheit 401A erhalten worden ist, um das zweite Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die Zustands-Bestimmungseinheit 901 bestimmt außerdem, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals und des zweiten Fehlerdetektionssignals.
Demzufolge ist es möglich, eine Fehlfunktion in der Demodulatoreinheit zu detektieren, ohne mehrere Modulatoreinheiten zu verwenden. Außerdem hat der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie diejenigen, die in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben sind.
Vierte Ausführungsform
Jeder der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der zweiten und dritten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass er die Positionsberechnungseinheiten als ein duales System aufweist und die Berechnungsergebnisse der jeweiligen Positionsberechnungseinheiten vergleicht, um eine Fehlfunktion in den Positionsberechnungseinheiten zu diagnostizieren. Ein Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger kann jedoch auch so konfiguriert sein, dass er eine Fehlfunktion in einer Positionsberechnungseinheit diagnostiziert, die nicht als das duale System konfiguriert ist.
Ein Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Ausführungsform wählt mindestens vier Satelliten aus, die sich an Positionen bewegen, die von dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nicht erhalten werden können, und er erzeugt ein erstes simuliertes Signal, das erste Satellitensignale simuliert, die von den ausgewählten Satelliten übertragen werden. Außerdem erzeugt der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein zweites simuliertes Signal, indem es das Band des ersten simulierten Signals konvertiert, das zweite simulierte Signal mittels einer Demodulatoreinheit demoduliert und die eigene Position mittels der Positionsberechnungseinheit erhält.
Außerdem bestimmt der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ob eine Fehlfunktion in der Positionsberechnungseinheit besteht, und zwar auf der Basis der erhaltenen eigenen Position.
14 zeigt eine Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1D gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C, der in 11 gezeigt ist, in den folgenden drei Punkten. Der erste Unterschied ist der, dass eine Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal, wie in 14 gezeigt, eine Konfiguration hat, die von derjenigen der Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal, wie in 11 gezeigt, verschieden ist.
Der zweite Unterschied ist der, dass der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D gemäß der vorliegenden Ausführungsform die zweite Positionsberechnungseinheit 500B nicht aufweist, sondern dass er nur die erste Positionsberechnungseinheit 500A aufweist. Der dritte Unterschied ist der, dass der Betrieb einer dritten Fehlerdetektoreinheit 801, wie in 14 gezeigt, von dem Betrieb der dritten Fehlerdetektoreinheit 800, wie in 11 gezeigt, verschieden ist. Es sei angemerkt, dass die Komponenten, die ähnlich denjenigen des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1C in 11 sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass deren Beschreibung weggelassen wird.
Zunächst wird die Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal beschrieben. 15 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal weist eine Satelliteninformations-Speichereinheit 1111, eine Auswahl-Steuerungseinheit 1131, eine Signalgeneratoreinheit 1140, eine Kombinierereinheit 1150 und eine Testsignal-Generatoreinheit 100 auf. Außerdem weist die Signalgeneratoreinheit 1140 eine erste Generatoreinheit 1160A, eine zweite Generatoreinheit 1160B, eine dritte Generatoreinheit 1160C und eine vierte Generatoreinheit 1160D auf.
Die Satelliteninformations-Speichereinheit 1111 speichert im Voraus Spreizcode-Signalwellenformen von allen Satelliten sowie Informationen, die sechs Orbit-Elemente aufweisen, die zum Berechnen des Orbits von jedem Satelliten benötigt werden, als Satelliten-Informationen. Außerdem speichert die Satelliteninformations-Speichereinheit 1111 ebenfalls im Voraus Navigationsnachrichten für Satelliten als die Satelliten-Informationen.
Die Signalgeneratoreinheit 1140 wird von der Auswahl-Steuerungseinheit 1131 gesteuert, und sie erzeugt vier simulierte Signale unter Verwendung der Satelliten-Informationen. Die Testsignal-Generatoreinheit 100 ist ähnlich zu derjenigen der ersten Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, und sie erzeugt das erste Testsignal. Die Kombinierereinheit 1150 ist eine Kombinierschaltung zum Kombinieren von Signalen, und sie kombiniert die vier simulierten Signale und das erste Testsignal miteinander.
Die eigene Position und das Signal für nichtverfügbare Positionierung, die von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A ausgegeben werden, werden in die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 eingegeben. Die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 hat auch die Funktion, die eigene Position zu speichern. Die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 aktualisiert kontinuierlich die gespeicherte eigene Position auf die neuesten Informationen, nicht während der Fehlfunktions-Detektion wie nachstehend beschrieben, sondern während eines Zeitraums, in welchem das Signal für nichtverfügbare Positionierung gleich "0" ist.
Außerdem wählt die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 irgendwelche vier der Satelliten aus, für die es unwahrscheinlicher ist, dass sie von dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1d erhalten werden, auf der Basis der neuesten eigenen Position, die in der Auswahl-Steuerungseinheit 1131 selbst gespeichert ist, und der Satelliten-Informationen, die in der Satelliteninformations-Speichereinheit 1111 gespeichert sind. Außerdem steuert die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 die Signalgeneratoreinheit 1140 so, dass sie die Satelliten-Informationen der ausgewählten vier Satelliten aus der Satelliteninformations-Speichereinheit 1111 ausliest.
Ferner bestimmt die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 Signalverzögerungszeiten auf der Basis von Abstandsdifferenzen zwischen den Positionen der ausgewählten Satelliten und einer vorbestimmten Referenzposition, und sie führt die Signalverzögerungszeiten der Signalgeneratoreinheit 1140 zu. Die Signalverzögerungszeiten sind nachstehend beschrieben.
Hierbei steuert die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 die erste Generatoreinheit 1160A, die zweite Generatoreinheit 1160B, die dritte Generatoreinheit 1160C und die vierte Generatoreinheit 1160D so, dass sie jeweils die Satelliten-Informationen der verschiedenen Satelliten auslesen. Außerdem gibt die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 Identifikationsinformationen der ausgewählten vier Satelliten an die erste Demodulatoreinheit 401A und die zweite Fehlerdetektoreinheit 701 aus.
Außerdem gibt die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 Informationen über die Referenzposition an die dritte Fehlerdetektoreinheit 801 aus. Die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 weist beispielsweise eine elektronische Schaltung auf. Als ein weiteres Beispiel wird die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 durch Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor verwirklicht. Die Konfiguration des Speichers und des Prozessors ist ähnlich zu derjenigen gemäß 5.
16 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der ersten Generatoreinheit 1160A in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die erste Generatoreinheit 1160A weist Folgendes auf: eine Spreizcode-Leseeinheit 1120, einen D/A-Umsetzer 103B, eine Nachrichten-Leseschaltung 1161, einen Modulator 1162, eine Verzögerungseinheit 1163, einen Mischer 303B, einen Lokaloszillator 304B und einen Verstärker 104B.
Die Spreizcode-Leseeinheit 1120 wird von der Auswahl-Steuerungseinheit 1131 so gesteuert, dass sie die Spreizcode-Signalwellenform des Satelliten, der von der Auswahl-Steuerungseinheit 1131 spezifiziert wird, aus der Satelliteninformations-Speichereinheit 1111 ausliest, und dass sie die Spreizcode-Signalwellenform an den D/A-Umsetzer 103B ausgibt. Der D/A-Umsetzer 103B konvertiert die Spreizcode-Signalwellenform, die von der Spreizcode-Leseeinheit 1120 eingegeben wird, in ein Analogsignal.
Die Nachrichten-Leseschaltung 1161 liest eine Navigationsnachricht des Satelliten, der von der Auswahl-Steuerungseinheit 1131 spezifiziert wird, aus der Satelliteninformations-Speichereinheit 1111 aus und gibt die Navigationsnachricht an den Modulator 1162 aus. Der Modulator 1162 moduliert die Navigationsnachricht unter Verwendung der Spreizcode-Signalwellenform, die in das Analogsignal konvertiert worden ist, und gibt das modulierte Signal an die Verzögerungseinheit 1163 aus. Die Verzögerungseinheit 1163 verzögert das Signal gemäß der Signalverzögerungszeit, die von der Auswahl-Steuerungseinheit 1131 zugeführt wird.
Der Mischer 303B mischt das Signal, das von der Verzögerungseinheit 1163 verzögert worden ist, mit der sinusförmigen Welle, die vom Lokaloszillator 304B erzeugt wird, um ein Signal im Basisband-Frequenzband in ein Signal im Funkfrequenzband zu konvertieren. Der Verstärker 104B verstärkt das vom Mischer 303B ausgegebene Signal im konvertierten Band auf einen vorbestimmten Signalpegel, und er gibt das verstärkte Signal als das dritte simulierte Signal aus. Das Frequenzband des dritten simulierten Signals ist das gleiche wie das Frequenzband des ersten Satellitensignals.
Die erste Generatoreinheit 1160A arbeitet wie oben beschrieben. Es sei angemerkt, dass die zweite Generatoreinheit 1160B, die dritte Generatoreinheit 1160C und die vierte Generatoreinheit 1160D auch auf eine ähnliche Weise wie diejenige der ersten Generatoreinheit 1160A konfiguriert sind, und dass sie auf eine ähnliche Weise wie die erste Generatoreinheit 1160A arbeiten. Die Kombinierereinheit 1150 kombiniert die vier dritten simulierten Signale, die aus der Signalgeneratoreinheit 1140 ausgegeben worden sind, mit dem ersten Testsignal, das aus der Testsignal-Generatoreinheit 100 ausgegeben worden ist, um das erste simulierte Signal zu erzeugen, und sie gibt das erste simulierte Signal an die Übertragungseinheit 201 für das simulierte Signal aus.
Nachstehend wird ein Verfahren für die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 beschrieben, um die Signalverzögerungszeit zu bestimmen. Zum Zwecke der Beschreibung wird angenommen, dass ein Satellit A, ein Satellit B, ein Satellit C und ein Satellit D von der Auswahl-Steuerungseinheit 1131 ausgewählt werden. Die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 berechnet die Abstände La, Lb, Lc und Ld zwischen der vorbestimmten Referenzposition und jedem der ausgewählten Satelliten. Angenommen, La < Lb < Lc < Ld, dann ist die Zeitdifferenz zwischen der Zeit, wenn das erste Satellitensignal vom Satelliten A, der der Referenzposition am nächsten ist, die Referenzposition erreicht, und der Zeit, wenn das erste Satellitensignal vom Satelliten B, der der Referenzposition am zweitnächsten ist, die Referenzposition erreicht, als (Lb – La)/c berechnet, wobei "c" die Lichtgeschwindigkeit bezeichnet.
Auf ähnliche Weise wird die Zeitdifferenz zwischen der Zeit, wenn das erste Satellitensignal vom Satelliten A die Referenzposition erreicht, und der Zeit, wenn das erste Satellitensignal vom Satelliten C die Referenzposition erreicht, als (Lc – La)/c berechnet. Die Zeitdifferenz zwischen der Zeit, wenn das erste Satellitensignal vom Satelliten A die Referenzposition erreicht, und der Zeit, wenn das erste Satellitensignal vom Satelliten D die Referenzposition erreicht, wird als (Ld – La)/c berechnet.
Die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 setzt die Signalverzögerungszeit auf "0", als eine Referenz, und zwar für das simulierte Signal des Satelliten A, der der Referenzposition am nächsten ist. Außerdem setzt die Auswahl-Steuerungseinheit 1131 die Signalverzögerungszeit auf (Lb – La)/c für das simulierte Signal des Satelliten B, die Signalverzögerungszeit auf (Lc – La)/c für das simulierte Signal des Satelliten C, und die Signalverzögerungszeit auf (Ld – La)/c für das simulierte Signal des Satelliten D. Im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet die Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal wie oben beschrieben, um das erste simulierte Signal mit der Frequenz im Funkfrequenzband zu erzeugen.
Als nächstes wird ein Prozess beschrieben, in welchem das erste simulierte Signal in die erste Demodulatoreinheit 401A eingegeben wird. Das erste simulierte Signal wird in die Übertragungseinheit 201 für das simulierte Signal eingegeben. Die Übertragungseinheit 201 für das simulierte Signal überträgt das erste simulierte Signal an die Funkfrequenz-Empfängereinheit 300. Das erste simulierte Signal im Funkfrequenzband wird empfangen und in das zweite simulierte Signal im Basisband-Frequenzband konvertiert, und zwar von der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300. Das Frequenzband des dritten simulierten Signals, das im ersten simulierten Signal enthalten ist, ist das gleiche wie das Frequenzband des ersten Satellitensignals.
Demzufolge geht das Signal, das durch Konvertieren des Frequenzbands des dritten simulierten Signals in das Basisband-Frequenzband erhalten wird, das im zweiten simulierten Signal enthalten ist, durch das erste Filter 306 und wird dann vom A/D-Umsetzer 308A in ein Digitalsignal konvertiert. Das zweite simulierte Signal, das in das Digitalsignal konvertiert worden ist, wird mit dem zweiten Satellitensignal kombiniert und dann an die erste Demodulatoreinheit 401A ausgegeben.
Als nächstes werden die erste Demodulatoreinheit 401A und die zweite Fehlerdetektoreinheit 701 beschrieben. Die erste Demodulatoreinheit 401A und die zweite Fehlerdetektoreinheit 701 arbeiten im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie in der dritten Ausführungsform. Bei dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D der vorliegenden Ausführungsform wählt jedoch die Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal die vier Satelliten zur Fehlfunktions-Diagnose aus, und die erste Demodulatoreinheit 401A berechnet vier Korrelationswerte unter Verwendung von Spreizcode-Signalen der ausgewählten vier Satelliten, wenn sie die Fehlfunktions-Detektion durchführt.
Die zweite Fehlerdetektoreinheit 701 bestimmt, ob der Satellit, der von der Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal ausgewählt worden ist, von der ersten Demodulatoreinheit 401A erhalten wird, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion in der ersten Demodulatoreinheit 401A vorliegt. Es sei angemerkt, dass die erste Demodulatoreinheit 401A vier oder mehr Korrelationswerte unter Verwendung der Spreizcode-Signale von Satelliten berechnen kann, die von den ausgewählten vier Satelliten verschieden sind.
Schließlich werden die erste Positionsberechnungseinheit 500A und die dritte Fehlerdetektoreinheit 801 beschrieben. Die erste Positionsberechnungseinheit 500A arbeitet im Grundsatz auf die gleiche Weise wie in der ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben. Bei dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D der vorliegenden Ausführungsform gilt jedoch Folgendes: Wenn die Fehlfunktions-Detektion durchgeführt wird, berechnet die erste Positionsberechnungseinheit 500A die eigene Position zur Fehlfunktions-Detektion unter Verwendung von vier Korrelationswerten, die den vier Satelliten entsprechen, die von der Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal ausgewählt worden sind.
Die eigene Position zur Fehlfunktions-Detektion, die von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A berechnet worden ist, und die Informationen der Referenzposition, die von der Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal ausgegeben worden sind, werden in die dritte Fehlerdetektoreinheit 801 eingegeben. Die dritte Fehlerdetektoreinheit 801 vergleicht die eigene Position zur Fehlfunktions-Detektion, die von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A berechnet worden ist, mit der Referenzposition, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion in der ersten Positionsberechnungseinheit 500A vorliegt.
Wenn der Abstand zwischen der eigenen Position zur Fehlfunktions-Detektion, die von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A berechnet worden ist, und der Referenzposition kleiner als oder gleich groß wie ein vorbestimmter Schwellenwert ist, dann bestimmt die dritte Fehlerdetektoreinheit 801, dass es keine Fehlfunktion in der ersten Positionsberechnungseinheit 500A gibt, sie setzt das dritte Fehlerdetektionssignal auf "0", und sie gibt das dritte Fehlerdetektionssignal an die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus.
Wenn andererseits der Abstand zwischen der eigenen Position zur Fehlfunktions-Detektion, die von der ersten Positionsberechnungseinheit 500A berechnet worden ist, und der Referenzposition den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, dann bestimmt die dritte Fehlerdetektoreinheit 801, dass eine Fehlfunktion in der ersten Positionsberechnungseinheit 500A vorliegt, sie setzt das dritte Fehlerdetektionssignal auf "1", und sie gibt das dritte Fehlerdetektionssignal an die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet wie oben beschrieben.
Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D gemäß der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die dritte Fehlerdetektoreinheit 801 auf. Außerdem wählt die Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal mindestens vier Satelliten aus und erzeugt das erste simulierte Signal, das die Satellitensignale simuliert, die von den ausgewählten Satelliten übertragen werden und an der Referenzposition empfangen werden.
Wenn die Fehlfunktions-Diagnose durchgeführt wird, berechnet die Positionsberechnungseinheit außerdem die eigene Position zur Fehlfunktions-Diagnose unter Verwendung des Korrelationswerts zwischen dem zweiten simulierten Signal und dem Spreizcode. Außerdem vergleicht die dritte Fehlerdetektoreinheit die eigene Position zur Fehlfunktions-Diagnose mit der Referenzposition, um das dritte Fehlerdetektionssignal zu erzeugen. Die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt außerdem, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals, des zweiten Fehlerdetektionssignals und des dritten Fehlerdetektionssignals.
Demzufolge kann der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Fehlfunktion in der Positionsberechnungseinheit detektieren, ohne mehrere Positionsberechnungseinheiten zu verwenden. Außerdem hat der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie diejenigen, die in der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform beschrieben sind.
Fünfte Ausführungsform
Jeder der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der zweiten, dritten und vierten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass er eine Positionierungs-Empfängereinheit aufweist, die die erste Fehlerdetektoreinheit, die zweite Fehlerdetektoreinheit und die dritte Fehlerdetektoreinheit aufweist. Im Gegensatz dazu weist der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei Positionierungs-Empfängereinheiten auf, und er bestimmt folglich, ob eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger besteht, ob sich die Empfangsumgebung der Empfangsantennen verschlechtert, und ob Schmutz an einem Radom der Empfangsantennen besteht, ohne Karteninformationen zu verwenden.
17 zeigt eine Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1E gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist zwei Positionierungs-Empfängereinheiten auf, d. h. eine erste Positionierungs-Empfängereinheit 2A und eine zweite Positionierungs-Empfängereinheit 2B, sowie eine Zustands-Bestimmungseinheit 902. Die Zustands-Bestimmungseinheit 902 bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E besteht, und zwar unter Verwendung von Signalen von den zwei Positionierungs-Empfängereinheiten.
18 zeigt eine weitere beispielhafte Konfiguration der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die erste Positionierungs-Empfängereinheit 2A, wie in 18 gezeigt, ist konfiguriert, indem die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus der Konfiguration des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1B, wie in 9 gezeigt, weggelassen ist. Außerdem zeigt 19 eine weitere beispielhafte Konfiguration der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die erste Positionierungs-Empfängereinheit 2A, wie in 19 gezeigt, ist konfiguriert, indem die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus der Konfiguration des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1C, wie in 11 gezeigt, weggelassen ist. Außerdem zeigt 20 eine weitere beispielhafte Konfiguration der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die erste Positionierungs-Empfängereinheit 2A, wie in 20 gezeigt, ist konfiguriert, indem die Zustands-Bestimmungseinheit 901 aus der Konfiguration des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1D, wie in 14. gezeigt, weggelassen ist. Es sei angemerkt, dass die Komponenten, die ähnlich denjenigen wie in 9, 11 und 14 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass deren erneute Beschreibung weggelassen wird. Die zweite Positionierungs-Empfängereinheit 2B hat ebenfalls eine Konfiguration, die derjenigen der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A ähnlich ist.
21 ist eine schematische Ansicht, die eine beispielhafte Installation von Empfangsantennen in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 21 zeigt ein Beispiel zum Installieren des Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1E gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Schienenfahrzeug 3.
Eine Empfangsantenne 301A der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A und eine Empfangsantenne 301B der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B sind in einem Schienenfahrzeug 3 mit einem Abstand dazwischen installiert, so dass Schmutz nicht gleichzeitig an den Radomen anhaftet, und so dass die Empfangsantennen 301A und 301B im Wesentlichen gleichzeitig einer Blockade von Funkwellen infolge eines Tunnels oder infolge von blockierendem Material unterworfen sind. Beispielsweise kann die Konfiguration so erfolgen, dass die Empfangsantennen 301A und 301B an der Vorderseite bzw. der Rückseite oder der linken bzw. rechten Seite des Schienenfahrzeugs 3 montiert sind. 21 zeigt ein Beispiel für die Montage der Empfangsantenne 301A an der Vorderseite des Fahrzeugs 3 und der Empfangsantenne 301B an der Rückseite des Fahrzeugs 3.
Wenn sich das Fahrzeug, in welchem die Empfangsantennen 301A und 301B installiert sind, wie in 21 gezeigt, an einer Position bewegt, wo Funkwellen von einem Tunnel oder einem Gebäude blockiert werden, sind sowohl das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das von der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A ausgegeben wird, als auch das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das von der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B ausgegeben wird, gleich "1". Wenn ferner Schmutz am Radom der Empfangsantenne 301A anhaftet, dann ist das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das aus der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A ausgegeben wird, gleich "1", aber das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das aus der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B ausgegeben wird, ist "0".
Als nächstes wird die Zustands-Bestimmungseinheit 902 beschrieben. Die Zustands-Bestimmungseinheit 902 bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E besteht, und zwar auf der Basis der ersten Fehlerdetektionssignale, der zweiten Fehlerdetektionssignale und der dritten Fehler-detektionssignale, die aus der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A und der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B ausgegeben werden. Die Zustands-Bestimmungseinheit 902 weist beispielsweise eine elektronische Schaltung auf.
Als ein weiteres Beispiel wird die Zustands-Bestimmungseinheit 902 durch das Ausführen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, in einem Prozessor realisiert. Die Konfiguration des Speichers und des Prozessors ist ähnlich zu derjenigen gemäß 5. Die Zustands-Bestimmungseinheit 902 bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E besteht, und zwar gemäß Tabelle 3.
Es sei angemerkt, dass in Tabelle 3 der Wert "1" für das erste Fehlerdetektionssignal angibt, dass mindestens eines der zwei ersten Fehlerdetektionssignale, die aus der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A und der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B ausgegeben werden, gleich "1" ist. Außerdem gibt in Tabelle 3 der Wert "0" für das erste Fehlerdetektionssignal an, dass beide der zwei ersten Fehlerdetektionssignale, die aus der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A und der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B ausgegeben werden, "0" sind. Das gleiche gilt auch für das zweite Fehlerdetektionssignal und das dritte Fehlerdetektionssignal.
Wenn sämtliche von dem ersten Fehlerdetektionssignal, dem zweiten Fehlerdetektionssignal und dem dritten Fehlerdetektionssignal gleich "0" sind, dann bestimmt die Zustands-Bestimmungseinheit 902, dass es keinen Fehlerort im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E gibt (Typen 1 bis 4 in Tabelle 3). Wenn das erste Fehlerdetektionssignal und das zweite Fehlerdetektionssignal gleich "0" sind und das dritte Fehlerdetektionssignal gleich "1" ist, dann bestimmt die Zustands-Bestimmungseinheit 902, dass es eine Fehlfunktion in der Positionsberechnungseinheit in der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A oder der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B gibt (Typ 5 in Tabelle 3).
Wenn das erste Fehlerdetektionssignal "0" ist und das zweite Fehlerdetektionssignal "1" ist, dann bestimmt die Zustands-Bestimmungseinheit 902, dass es eine Fehlfunktion in der Demodulatoreinheit in der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A oder der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B gibt (Typen 6 und 7 in Tabelle 2).
Wenn das erste Fehlerdetektionssignal "1" ist, dann bestimmt die Zustands-Bestimmungseinheit 902, dass es eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit in der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A oder der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B gibt (Typen 8 bis 11 in Tabelle 3). Die Zustands-Bestimmungseinheit 902 bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E besteht, wie oben beschrieben.
Außerdem hat die Zustands-Bestimmungseinheit 902 die Funktion, den Grund dafür abzuschätzen, warum das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das von der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A oder der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B ausgegeben wird, gleich "1" ist, wenn das Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger "1" ist, obwohl bestimmt wird, dass es keine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E gibt (Typen 2 bis 4 in Tabelle 3).
Wenn beide, d. h. das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das von der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A ausgegeben wird, und das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das aus der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B ausgegeben wird, "0" sind, dann bestimmt die Zustands-Bestimmungseinheit 902, dass der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E normal ist (Typ 1 in Tabelle 3).
Wenn das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das von der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A ausgegeben wird, gleich "0" ist und das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das von der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B ausgegeben wird, gleich "1" ist, dann bestimmt die Zustands-Bestimmungseinheit 902, dass Schmutz an der Empfangsantenne 301B der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B anhaftet (Typ 2 in Tabelle 3).
Wenn das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das von der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A ausgegeben wird, gleich "1" ist und das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das von der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B ausgegeben wird, gleich "0" ist, dann bestimmt die Zustands-Bestimmungseinheit 902, dass Schmutz an der Empfangsantenne A der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A anhaftet (Typ 3 in Tabelle 3).

Wenn sowohl das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das von der ersten Positionierungs-Empfängereinheit 2A ausgegeben wird, als auch das Signal für nichtverfügbare Positionierung, das von der zweiten Positionierungs-Empfängereinheit 2B ausgegeben wird, gleich "1" ist, dann bestimmt die Zustands-Bestimmungseinheit 902, dass sich die Empfangsumgebung verschlechtert (Typ 4 in Tabelle 3). [Tabelle 3]

Typ	Erstes Fehlerdetektionssignal	Zweites Fehlerdetektionssignal	Drittes Fehlerdetektionssignal	Signal für nichtverfügbare Positionierung		Entscheidungs-Ergebnis
Typ	Erstes Fehlerdetektionssignal	Zweites Fehlerdetektionssignal	Drittes Fehlerdetektionssignal	Erste Positionierungs-Empfängereinheit	Zweite Positionierungs-Empfängereinheit	Entscheidungs-Ergebnis
1	0	0	0	0	0	kein Fehlerort (normal)
2	0	0	0	0	1	kein Fehlerort (Schmutz auf Antennen-Radom)
3	0	0	0	1	0	kein Fehlerort (Schmutz auf Antennen-Radom)
4	0	0	0	1	1	kein Fehlerort (verschlechterte Empfangsumgebung)
5	0	0	1	-	-	Fehlfunktion in der Positionierungs-Berechnungseinheit
6	0	1	0	-	-	Fehlfunktion in der Demodulatoreinheit
7	0	1	1	-	-	Fehlfunktion in der Demodulatoreinheit
8	1	0	0	-	-	Fehlfunktion in Funkfrequenz-Empfängereinheit
9	1	0	1	-	-	Fehlfunktion in Funkfrequenz-Empfängereinheit
10	1	1	0	-	-	Fehlfunktion in Funkfrequenz-Empfängereinheit
11	1	1	1	-	-	Fehlfunktion in Funkfrequenz-Empfängereinheit

Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet wie oben beschrieben. Gemäß dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion im Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E besteht, ob sich die Empfangsumgebung der Empfangsantennen verschlechtert, und ob Schmutz am Radom der Empfangsantennen besteht, ohne die Karteninformationen zu verwenden. Außerdem hat der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1E gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie diejenigen, die in der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform beschrieben sind.
Sechste Ausführungsform
Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der dritten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass er die Testsignal-Generatoreinheit in der Generatoreinheit für das simulierte Signal aufweist, das simulierte Signal erzeugt, das das Testsignal aufweist, und eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit unter Verwendung des Testsignals detektiert. Im Gegensatz dazu detektiert ein Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Fehlfunktion in einer Funkfrequenz-Empfängereinheit, ohne ein Testsignal zu verwenden.
22 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1F gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1F, wie in 22 gezeigt, unterscheidet sich von dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1C, wie in 11 gezeigt, in den folgenden drei Punkten. Der erste Unterschied ist der, dass eine Generatoreinheit 1102 für das simulierte Signal, wie in 22 gezeigt, eine Konfiguration hat, die von derjenigen der Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal, wie in 11 gezeigt, verschieden ist.
Der zweite Unterschied ist der, dass eine Funkfrequenz-Empfängereinheit 310, wie in 22 gezeigt, eine Konfiguration hat, die verschieden von derjenigen der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 ist, wie in 11 gezeigt. Der dritte Unterschied ist der, dass der Betrieb einer ersten Fehlerdetektoreinheit 601, wie in 22 gezeigt, von dem Betrieb der ersten Fehlerdetektoreinheit 600, wie in 11. gezeigt, verschieden ist. Es sei angemerkt, dass die Komponenten, die ähnlich denjenigen wie in 11 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass deren erneute Beschreibung weggelassen wird.
Zunächst wird die Generatoreinheit 1102 für das simulierte Signal beschrieben. 23 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Generatoreinheit 1102 für das simulierte Signal in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1F gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Generatoreinheit 1102 für das simulierte Signal weist Folgendes auf: eine Satelliteninformations-Speichereinheit 1110, eine Spreizcode-Leseeinheit 1120, eine Auswahl-Steuerungseinheit 1130, einen D/A-Umsetzer 103B, einen Mischer 303B, einen Lokaloszillator 304B und einen Verstärker 104C. Die Generatoreinheit 1102 für das simulierte Signal, wie in 23 gezeigt, unterscheidet sich von der Generatoreinheit 1100 für das simulierte Signal, wie in 12 gezeigt, in den folgenden zwei Punkten.
Der erste Unterschied ist der, dass die Generatoreinheit 1102 für das simulierte Signal, wie in 23 gezeigt, die Testsignal-Generatoreinheit 100 nicht aufweist. Der zweite Unterschied ist der, dass der Betrieb des Verstärkers 104C, wie in 23 gezeigt, von dem Betrieb des Verstärkers 104B, wie in 12 gezeigt, verschieden ist. Es sei angemerkt, dass die Komponenten, die ähnlich denjenigen wie in 12 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass deren erneute Beschreibung weggelassen wird.
Der Verstärker 104C, der in 23 gezeigt ist, verstärkt das dritte simulierte Signal, das aus dem Mischer 303B ausgegeben wird, und er gibt das verstärkte Signal als das erste simulierte Signal aus. Das heißt, in der Generatoreinheit 1102 für das simulierte Signal gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält das erste simulierte Signal nicht das erste Testsignal.
Als nächstes wird die Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 beschrieben. 24 zeigt eine Konfiguration der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1F gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Funkfrequenz-Empfängereinheit 310, wie in 24 gezeigt, unterscheidet sich von der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300, wie in 3 gezeigt, dahingehend, dass die Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 den Signalteiler 305, das zweite Filter 307 und den A/D-Umsetzer 308B nicht aufweist.
Es sei angemerkt, dass die Komponenten, die ähnlich denjenigen wie in 3 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass deren Beschreibung weggelassen wird. In der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310, wie in 24 gezeigt, wird das Signal, das aus dem A/D-Umsetzer 308A ausgegeben wird, an die erste Demodulatoreinheit 401A und die erste Fehlerdetektoreinheit 601 ausgegeben. Ein Digitalsignal, das erhalten wird, indem das zweite Satellitensignal mit dem zweiten simulierten Signal kombiniert wird, wird aus dem A/D-Umsetzer 308A ausgegeben.
Als nächstes wird die erste Fehlerdetektoreinheit 601 beschrieben. Die erste Fehlerdetektoreinheit 601 diagnostiziert einen Fehler in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 auf der Basis der Stärke eines Signals, das aus der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 in einem vorbestimmten Frequenzband ausgegeben wird. Wenn die Funkfrequenz-Empfängereinheit 310, die die Empfangsantenne 301 enthält, normal arbeitet, dann sind das zweite Satellitensignal und das zweite simulierte Signal Signale, deren Frequenzband aus dem Funkfrequenzband in das Basisband-Frequenzband konvertiert wird. Demzufolge diagnostiziert die erste Fehlerdetektoreinheit 601 eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 auf der Basis der Stärke eines Signals, das aus der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 im Basisband-Frequenzband ausgegeben wird.
Wenn die Stärke des Signals, das aus der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 im Basisband-Frequenzband ausgegeben wird, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, dann bestimmt die erste Fehlerdetektoreinheit 601, dass die Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 normal arbeitet. Wenn andererseits die Stärke des Signals, das von der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 im Basisband-Frequenzband ausgegeben wird, kleiner als oder gleich groß wie der vorbestimmte Schwellenwert ist, dann bestimmt die erste Fehlerdetektoreinheit 601, dass die Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 nicht normal arbeitet.
Selbst wenn das erste Satellitensignal infolge von Schmutz an einem Radom oder infolge der Umgebung nicht empfangen werden kann, gilt Folgendes: Wenn die Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 normal arbeitet, dann gibt die Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 das zweite simulierte Signal aus. Demzufolge ist es möglich, zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 besteht, indem der Schwellenwert gemäß der Stärke des ersten simulierten Signals eingestellt wird.
Als nächstes wird die Signalstärke des ersten simulierten Signals beschrieben. Im Allgemeinen wird das erste Satellitensignal, das von einem Positionierungssatelliten abgestrahlt wird, stark gedämpft, bevor es am Boden ankommt. Demzufolge ist das erste Satellitensignal, das von der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 empfangen wird, unterhalb des Grundrauschens. Das Grundrauschen ist die Stärke des Rauschens in einer elektronischen Schaltung, das von der elektronischen Schaltung selbst erzeugt wird. Die Signalstärke des ersten simulierten Signals sollte oberhalb des Grundrauschens liegen.
Da der Satellit, der für das erste simulierte Signal verwendet wird, verschieden von dem Satelliten ist, der zum Messen der eigenen Position verwendet wird, gilt Folgendes: Wenn die Stärke des ersten simulierten Signals oberhalb des Grundrauschens ist, beeinflusst dies nicht die gewöhnliche Positionierung.
Gemäß dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1F der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 besteht, ohne ein Testsignal zu verwenden, was in einer vereinfachten Konfiguration resultiert. Außerdem hat der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1F gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie diejenigen, die in der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform beschrieben sind.
Siebte Ausführungsform
Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vierten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass er die Testsignal-Generatoreinheit in der Generatoreinheit für das simulierte Signal aufweist, das simulierte Signal erzeugt, das das Testsignal aufweist, und eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit unter Verwendung des Testsignals detektiert. Im Gegensatz dazu detektiert ein Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Fehlfunktion in einer Funkfrequenz-Empfängereinheit, ohne ein Testsignal zu verwenden.
25 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines Satelliten-Positionierungssystem-Empfängers 1G gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1G, wie in 25 gezeigt, unterscheidet sich von dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1D, wie in 14 gezeigt, in den folgenden drei Punkten. Der erste Unterschied ist der, dass eine Generatoreinheit 1103 für das simulierte Signal, wie in 25 gezeigt, eine Konfiguration hat, die von derjenigen der Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal, wie in 14 gezeigt, verschieden ist.
Der zweite Unterschied ist der, dass eine Funkfrequenz-Empfängereinheit 310, wie in 25 gezeigt, eine Konfiguration hat, die verschieden von derjenigen der Funkfrequenz-Empfängereinheit 300 ist, wie in 14 gezeigt. Der dritte Unterschied ist der, dass der Betrieb einer ersten Fehlerdetektoreinheit 601, wie in 25 gezeigt, von dem Betrieb der ersten Fehlerdetektoreinheit 600, wie in 14 gezeigt, verschieden ist.
Es sei angemerkt, dass die Komponenten, die ähnlich denjenigen wie in 14 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass deren Beschreibung weggelassen wird. Außerdem sind die Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 und die erste Fehlerdetektoreinheit 601 ähnlich zu denjenigen, die in 22 gezeigt sind, und demzufolge wird deren Beschreibung weggelassen.
Zunächst wird die Generatoreinheit 1103 für das simulierte Signal beschrieben. 26 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Generatoreinheit 1103 für das simulierte Signal in dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1G gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Generatoreinheit 1103 für das simulierte Signal weist die Satelliteninformations-Speichereinheit 1111, eine Auswahl-Steuerungseinheit 1131, eine Signalgeneratoreinheit 1140 und eine Kombinierereinheit 1151 auf.
Außerdem weist die Signalgeneratoreinheit 1140 eine erste Generatoreinheit 1160A, eine zweite Generatoreinheit 1160B, eine dritte Generatoreinheit 1160C und eine vierte Generatoreinheit 1160D auf. Die Generatoreinheit 1103 für das simulierte Signal, wie in 26 gezeigt, unterscheidet sich von der Generatoreinheit 1101 für das simulierte Signal, wie in 15 gezeigt, in den folgenden zwei Punkten.
Der erste Unterschied ist der, dass die Generatoreinheit 1103 für das simulierte Signal, wie in 26 gezeigt, die Testsignal-Generatoreinheit 100 nicht aufweist. Der zweite Unterschied ist der, dass der Betrieb der Kombinierereinheit 1151, wie in 26 gezeigt, von derjenigen der Kombinierereinheit 1150, wie in 15 gezeigt, verschieden ist. Es sei angemerkt, dass die Komponenten, die ähnlich denjenigen wie in 15 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass deren Beschreibung weggelassen wird.
Die Kombinierereinheit 1151, wie in 26 gezeigt, kombiniert die vier dritten simulierten Signale, die aus der Signalgeneratoreinheit 1140 ausgegeben worden sind, um das erste simulierte Signal zu erzeugen, und sie gibt das erste simulierte Signal an die Übertragungseinheit 201 für das simulierte Signal aus. Das heißt, in der Generatoreinheit 1103 für das simulierte Signal gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält das erste simulierte Signal nicht das erste Testsignal.
Die Übertragungseinheit 201 für das simulierte Signal überträgt das erste simulierte Signal. Der Betrieb der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 und der ersten Fehlerdetektoreinheit 601 ist ähnlich zu dem Betrieb, der in der sechsten Ausführungsform beschrieben ist. Außerdem ist der Betrieb der ersten Demodulatoreinheit 401A, der ersten Positionsberechnungseinheit 500A, der zweiten Fehlerdetektoreinheit 701, der dritten Fehlerdetektoreinheit 801 und der Zustands-Bestimmungseinheit 901 ähnlich zu dem Betrieb, der in der vierten Ausführungsform beschrieben ist.
Gemäß dem Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1G der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion in der Funkfrequenz-Empfängereinheit 310 besteht, ohne ein Testsignal zu verwenden, was in einer vereinfachten Konfiguration resultiert. Außerdem hat der Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger 1G gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch die gleiche vorteilhaften Wirkungen wie diejenigen, die in der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1A, 1B, 1C: Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger
1D, 1E, 1F: Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger
2A: erste Positionierungs-Empfängereinheit
2B: zweite Positionierungs-Empfängereinheit
3: Fahrzeug
100: Testsignal-Generatoreinheit
101: Wellenform-Speicher
102: Daten-Leseeinheit
103, 103B: D/A-Umsetzer
104: Verstärker
104B, 104C: Verstärker
200: Testsignal-Übertragungseinheit
201: Übertragungseinheit für das simulierte Signal
300, 310: Funkfrequenz-Empfängereinheit
301: Empfangsantenne
301A, 301B: Empfangsantenne
302: rauscharmer Verstärker
303, 303B: Mischer
304, 304B: Lokaloszillator
305: Signalteiler
306: erstes Filter
307: zweites Filter
308A, 308B: A/D-Umsetzer
400A, 401A: erste Demodulatoreinheit
400B: zweite Demodulatoreinheit
410, 411: Steuerungseinheit
420: Demodulatorschaltung
430A: erster Kanal
430B: zweiter Kanal
430C: dritter Kanal
430D: vierter Kanal
431: Codegenerator-Einheit
432: Korrelations-Berechnungseinheit
500A: erste Positionsberechnungseinheit
500B: zweite Positionsberechnungseinheit
600, 601: erste Fehlerdetektoreinheit
610: Frequenzanalysator-Einheit
620: Entscheidungseinheit
700, 701: zweite Fehlerdetektoreinheit
800, 801: dritte Fehlerdetektoreinheit
900, 901, 902: Zustands-Bestimmungseinheit
910: Karteninformations-Speichereinheit
920, 921: Fehlerortungseinheit
930: Speichereinheit für eigene Position
1001: Prozessor
1002: Speicher
1003: Datenbus
1100, 1101: Generatoreinheit für das simulierte Signal
1102, 1103: Generatoreinheit für das simulierte Signal
1110, 1111: Satelliteninformations-Speichereinheit
1120: Spreizcode-Leseeinheit
1130, 1131: Auswahl-Steuerungseinheit
1140: Signalgeneratoreinheit
1150, 1151: Kombinierereinheit
1160A: erste Generatoreinheit
1160B: zweite Generatoreinheit
1160C: dritte Generatoreinheit
1160D: vierte Generatoreinheit
1161: Nachrichten-Leseschaltung
1162: Modulator
1163: Verzögerungseinheit

Claims

Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger, der Folgendes aufweist: eine Testsignal-Generatoreinheit, die ein erstes Testsignal mit einer Frequenz in einem Funkfrequenzband erzeugt; eine Testsignal-Übertragungseinheit, die das erste Testsignal überträgt; eine Funkfrequenz-Empfängereinheit, die das erste Testsignal und ein erstes Satellitensignal empfängt, das von einem Satelliten übertragen wird, durch eine Empfangsantenne, und die jeweils ein zweites Testsignal und ein zweites Satellitensignal erzeugt, wobei jedes von dem zweiten Testsignal und dem zweiten Satellitensignal eine Frequenz in einem Basisband-Frequenzband hat; eine erste Demodulatoreinheit, die einen ersten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und einem Spreizcode berechnet, der pro Satellit zugeordnet ist, um einen Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt; eine zweite Demodulatoreinheit, die einen zweiten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode berechnet, um den Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt; eine Positionsberechnungseinheit, die eine eigene Position unter Verwendung des ersten Korrelationswerts berechnet; eine erste Fehlerdetektoreinheit, die die Signalstärke des zweiten Testsignals mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um ein erstes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen; eine zweite Fehlerdetektoreinheit, die den Satelliten, der von der ersten Demodulatoreinheit erhalten wird, mit dem Satelliten vergleicht, der von der zweiten Demodulatoreinheit erhalten wird, um ein zweites Fehlerdetektionssignal zu erzeugen; und eine Zustands-Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals und des zweiten Fehlerdetektionssignals.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nach Anspruch 1, der eine dritte Fehlerdetektoreinheit aufweist, wobei die Positionsberechnungseinheit eine erste Positionsberechnungseinheit, die eine erste eigene Position unter Verwendung des ersten Korrelationswerts berechnet, und eine zweite Positionsberechnungseinheit aufweist, die eine zweite eigene Position unter Verwendung des zweiten Korrelationswerts berechnet, wobei die dritte Fehlerdetektoreinheit die erste eigene Position mit der zweiten eigenen Position vergleicht, um ein drittes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen, und wobei die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals, des zweiten Fehlerdetektionssignals und des dritten Fehlerdetektionssignals.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Testsignal-Übertragungseinheit eine Signalleitung aufweist, die nahe der Empfangsantenne angeordnet ist, und das erste Testsignal an die Empfangsantenne unter Verwendung einer schwachen elektrischen Kopplung zwischen der Signalleitung und der Empfangsantenne überträgt.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger, der Folgendes aufweist: eine Generatoreinheit für ein simuliertes Signal, die ein erste simuliertes Signal erzeugt, das ein Satellitensignal simuliert, das von einem Satelliten übertragen wird, der sich an einer vorbestimmten Position bewegt; eine Übertragungseinheit für das simulierte Signal, die das erste simulierte Signal überträgt; eine Funkfrequenz-Empfängereinheit, die das erste simulierte Signal und ein erstes Satellitensignal, das von einem Satelliten übertragen wird, durch eine Empfangsantenne empfängt, und die jeweils ein zweites simuliertes Signal und ein zweites Satellitensignal erzeugt, wobei jedes von dem zweiten simulierten Signal und dem zweiten Satellitensignal eine Frequenz in einem Basisband-Frequenzband hat; eine Demodulatoreinheit, die einen Korrelationswert zwischen dem zweiten simulierten Signal und einem Spreizcode berechnet, der pro Satellit zugeordnet ist, um einen Satelliten zu erhalten, der von der Generatoreinheit für das simulierte Signal simuliert wird, und die einen Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode berechnet, der pro Satellit zugeordnet ist, um einen Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt; eine Positionsberechnungseinheit, die eine eigene Position unter Verwendung des Korrelationswerts zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode berechnet; eine erste Fehlerdetektoreinheit, die die Signalstärke des zweiten simulierten Signals mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um ein erstes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen; eine zweite Fehlerdetektoreinheit, die bestimmt, ob der Satellit, der von der Generatoreinheit für das simulierte Signal simuliert wird, von der Demodulatoreinheit erhalten worden ist, um ein zweites Fehlerdetektionssignal zu erzeugen; und eine Zustands-Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals und des zweiten Fehlerdetektionssignals.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nach Anspruch 4, wobei das Frequenzband des ersten simulierten Signals ein erstes Testsignal aufweist, und wobei die erste Fehlerdetektoreinheit die Signalstärke des zweiten simulierten Signals in einem Frequenzband, das gemäß einem Frequenzband bestimmt wird, das das erste Testsignal aufweist, mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um das erste Fehlerdetektionssignal zu erzeugen.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nach Anspruch 4 oder 5, wobei die vorbestimmte Position eine Position ist, die nicht von der Demodulatoreinheit an der eigenen Position erhalten werden kann.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nach einem der Ansprüche 4 bis 6, der eine dritte Fehlerdetektoreinheit aufweist, wobei die Positionsberechnungseinheit eine erste Positionsberechnungseinheit, die eine erste eigene Position berechnet, und eine zweite Positionsberechnungseinheit aufweist, die eine zweite eigene Position berechnet, wobei die dritte Fehlerdetektoreinheit die erste eigene Position mit der zweiten eigenen Position vergleicht, um ein drittes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen, und wobei die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals, des zweiten Fehlerdetektionssignals und des dritten Fehlerdetektionssignals.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nach einem der Ansprüche 4 bis 6, der eine dritte Fehlerdetektoreinheit aufweist, wobei die Generatoreinheit für das simulierte Signal mindestens vier Satelliten auswählt und ein erstes simuliertes Signal erzeugt, das Satellitensignale simuliert, die von den ausgewählten Satelliten übertragen werden und an einer Referenzposition empfangen werden; wobei, wenn die Fehlfunktions-Diagnose durchgeführt wird, die Positionsberechnungseinheit eine eigene Position zur Fehlfunktions-Diagnose unter Verwendung eines Korrelationswerts zwischen dem zweiten simulierten Signal und dem Spreizcode berechnet, wobei die dritte Fehlerdetektoreinheit die eigene Position zur Fehlfunktions-Diagnose mit der Referenzposition vergleicht, um das dritte Fehlerdetektionssignal zu erzeugen, und wobei die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals, des zweiten Fehlerdetektionssignals und des dritten Fehlerdetektionssignals.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Übertragungseinheit für das simulierte Signal eine Signalleitung aufweist, die nahe der Empfangsantenne angeordnet ist, und das erste simulierte Signal an die Empfangsantenne unter Verwendung einer schwachen elektrischen Kopplung zwischen der Signalleitung und der Empfangsantenne überträgt.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Zustands-Bestimmungseinheit Folgendes aufweist: eine Karteninformations-Speichereinheit, die eine funkwellenblockierende Position speichert, wo das erste Satellitensignal blockiert ist, und eine Speichereinheit für eigene Position, die die eigene Position speichert, die zuletzt von der Positionsberechnungseinheit berechnet worden ist, und wobei dann, wenn die Positionsberechnungseinheit die eigene Position nicht berechnen kann, die Zustands-Bestimmungseinheit die funkwellenblockierende Position mit der eigenen Position vergleicht, um einen Grund dafür zu bestimmen, warum die Positionsberechnungseinheit die eigene Position nicht berechnen kann.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nach Anspruch 10, wobei die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt, dass sich die Empfangsumgebung des ersten Satellitensignals verschlechtert, wenn die eigene Position innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von der funkwellenblockierenden Position ist, und bestimmt, dass Schmutz an einem Radom der Empfangsantenne anhaftet, wenn die eigene Position außerhalb der vorbestimmten Bereichs von der funkwellenblockierenden Position ist.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger nach Anspruch 1 oder 5, wobei das Frequenzband des ersten Testsignals von dem Frequenzband des ersten Satellitensignals verschieden ist.
Satelliten-Positionierungssystem-Empfänger, der Folgendes aufweist: zwei Positionierungs-Empfängereinheiten und eine Zustands-Bestimmungseinheit, wobei jede der Positionierungs-Empfängereinheiten Folgendes aufweist: eine Testsignal-Generatoreinheit, die ein erstes Testsignal mit einer Frequenz in einem Funkfrequenzband erzeugt; eine Testsignal-Übertragungseinheit, die das erste Testsignal überträgt; eine Funkfrequenz-Empfängereinheit, die das erste Testsignal und ein erstes Satellitensignal empfängt, das von einem Satelliten übertragen wird, durch eine Empfangsantenne, und die jeweils ein zweites Testsignal und ein zweites Satellitensignal erzeugt, wobei jedes von dem zweiten Testsignal und dem zweiten Satellitensignal eine Frequenz in einem Basisband-Frequenzband hat; eine erste Demodulatoreinheit, die einen ersten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und einem Spreizcode berechnet, der pro Satellit zugeordnet ist, um einen Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt; eine zweite Demodulatoreinheit, die einen zweiten Korrelationswert zwischen dem zweiten Satellitensignal und dem Spreizcode berechnet, um den Satelliten zu erhalten, der das erste Satellitensignal überträgt; eine Positionsberechnungseinheit, die eine eigene Position unter Verwendung des ersten Korrelationswerts berechnet, und die ein Signal für nichtverfügbare Positionierung ausgibt, das darüber benachrichtigt, ob die eigene Position berechnet worden ist, eine erste Fehlerdetektoreinheit, die die Signalstärke des zweiten Testsignals mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um ein erstes Fehlerdetektionssignal zu erzeugen, und eine zweite Fehlerdetektoreinheit, die den Satelliten, der von der ersten Demodulatoreinheit erhalten wird, mit dem Satelliten vergleicht, der von der zweiten Demodulatoreinheit erhalten wird, um ein zweites Fehlerdetektionssignal zu erzeugen, und wobei die Zustands-Bestimmungseinheit bestimmt, ob und wo eine Fehlfunktion besteht, und wenn die Positionsberechnungseinheit die eigene Position nicht berechnen kann, dann bestimmt sie einen Grund dafür, warum die Positionsberechnungseinheit die eigene Position nicht berechnen kann, und zwar unter Verwendung des ersten Fehlerdetektionssignals, des zweiten Fehlerdetektionssignals und des Signals für nichtverfügbare Positionierung, die aus den zwei Positionsberechnungseinheiten ausgegeben worden sind.