JP2002064331A - Multibeam antenna system - Google Patents

Multibeam antenna system

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JP2002064331A JP2000249221A JP2000249221A JP2002064331A JP 2002064331 A JP2002064331 A JP 2002064331A JP 2000249221 A JP2000249221 A JP 2000249221A JP 2000249221 A JP2000249221 A JP 2000249221A JP 2002064331 A JP2002064331 A JP 2002064331A
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直人 大信田
Koichi Fukutani
晃一 福谷
Toru Ishita
亨 井下
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multibeam antenna system for homing in on the GPS satellites or the like, in which system configuration is simplified. SOLUTION: Signal processing parts 301-30k are composed of software or firmware and a receiving module for converting the frequencies of the received signals of so-called DBF antennas 101-10n for constructing a phased array antenna is synchronized to a local signal. Besides, the relative position of the GPS satellites decoded by a message decoding means 43 is obtained, a directivity control means 46 operates the azimuth to the GPS satellites by using that output, and a virtual multibeams and directed toward the GPS satellites at all the time by DBF technology by using the signal processing parts 301-30k.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はマルチビーム空中線
装置に係り、特にディジタルビーム形成(DBF)を利
用した全地球測位システム(GPS)信号用のマルチビ
ーム空中線装置に関する。
The present invention relates to a multi-beam antenna device, and more particularly to a multi-beam antenna device for Global Positioning System (GPS) signals using digital beamforming (DBF).

【0002】[0002]

【従来の技術】民間の信号を利用しつつ、GPSの精度
を向上することができるDGPSは、よく知られてい
る。DGPSは既知の地点におけるGPS信号の誤差を
移動局へ伝送し、移動局の精度、信頼性を向上するシス
テムであるが、このシステムの精度と信頼性は、基準局
の性能が支配的であることは明らかである。
2. Description of the Related Art DGPS that can improve the accuracy of GPS while utilizing private signals is well known. DGPS is a system that transmits the error of a GPS signal at a known point to a mobile station to improve the accuracy and reliability of the mobile station. However, the accuracy and reliability of this system are based on the performance of the reference station. Is clear.

【0003】近年、このDGPSシステムを交通システ
ム等に利用する動きがある。静止衛星を利用して、DG
PS信号を移動体へ伝送するシステムが航空分野で検討
されている。このようなシステムでは、通常、GPS衛
星数を見かけ上、増加させ、衛星配置が劣化した場合で
も精度の良い測位演算が可能なように擬似レンジの提供
を行う。従って、擬似レンジの提供装置は、GPS衛星
に限らず、静止衛星や地上に設置された擬似衛星等が考
えられ、その供給源は増加傾向にある。
In recent years, there has been a movement to use this DGPS system for transportation systems and the like. DG using geostationary satellite
Systems for transmitting PS signals to mobiles are being considered in the aviation field. In such a system, the number of GPS satellites is usually increased apparently, and a pseudo range is provided so that accurate positioning calculation can be performed even when the satellite arrangement is deteriorated. Therefore, the pseudo range providing device is not limited to the GPS satellite, but may be a geostationary satellite, a pseudo satellite installed on the ground, or the like, and the supply sources thereof are increasing.

【0004】このようなシステムで常にリスクの第一に
挙げられ、世界各国で論議されている問題にGPS周波
数帯に影響する干渉の存在がある。特に干渉電波により
ユーザ受信信号のロックが外れる現象が懸念される。こ
の場合、航法信号が受信できなくなり、システムの継続
性が途絶えることになる。航空、輸送分野では、その公
共性から常時システムが使用できることが要求されるか
らである。
[0004] A risk that has always been a top priority in such systems and is being discussed around the world is the presence of interference affecting the GPS frequency band. In particular, there is a concern that the user reception signal may be unlocked due to interference radio waves. In this case, the navigation signal cannot be received, and the continuity of the system is interrupted. In the aviation and transportation fields, it is required that the system can be used at all times due to its public nature.

【0005】米国連邦航空局(FAA)においてもシス
テム開発の当初から干渉電波に対する対策計画を検討し
ており、干渉電波の問題の報告(The Johns Hopkins Un
iversity,Applied Physics Laboratory,GPS Risk Asses
sment Study Final Report,January,1999)がされてい
る。また、他の報告(M.Geyer,DOT Volpe Center,R.Fra
zier,FAA,FAA GPS Mitigation Program,ION-99,Nashvil
le,TN,September,1999)でも検討されており、国際的な
懸念として捉えられている。通常のDGPSでは、干渉
電波による妨害が発生した場合、この基準局システムの
補正値を使用している移動局すべてにおいて精度劣化、
又は使用不可に陥るからである。
[0005] The Federal Aviation Administration (FAA) has been studying a countermeasure plan for interfering radio waves since the beginning of system development, and reported a problem with interfering radio waves (The Johns Hopkins Un
iversity, Applied Physics Laboratory, GPS Risk Asses
sment Study Final Report, January, 1999). In addition, other reports (M. Geyer, DOT Volpe Center, R. Fra
zier, FAA, FAA GPS Mitigation Program, ION-99, Nashvil
le, TN, September, 1999) and is considered an international concern. In normal DGPS, when interference due to interference radio waves occurs, accuracy degradation occurs in all mobile stations using the correction value of the reference station system,
Or, it becomes unusable.

【0006】従来、このような干渉電波の第1の対策方
法として、位相器を用いたフェイズド・アレイ・アンテ
ナを用いて干渉波の到来方向にヌル(NULL)を形成
する方法がとられている。また、干渉電波の第2の対策
方法としてGPS等の送信源の方向が特定できる場合、
フェイズド・アレイ・アンテナのビームを送信機に向け
る方法が考えられている。
Conventionally, as a first countermeasure against such interference radio waves, a method of forming a null in the arrival direction of the interference wave using a phased array antenna using a phase shifter has been adopted. . If the direction of a transmission source such as GPS can be specified as a second countermeasure method for interference radio waves,
A method has been considered in which the beam of the phased array antenna is directed to the transmitter.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の第1
の対策方法では、第1の問題点として干渉電波の到来す
る方向を知らねばならないということがある。通常、干
渉波の発生場所は未知であり、到来方向を知ることは難
しい。干渉電波の形態も未知であるため、比較的容易な
CWやパルス的干渉波の場合は、NULLを走査するこ
とで方位認定することが可能であるが、故意にGPS信
号に似た信号を干渉させた場合は、その到来方向を正確
に知ることは非常に困難である(MUSIC法)。ま
た、第2の問題点は、形成したNULLに近傍の衛星
は、受信電波強度が低下してしまうことである。
SUMMARY OF THE INVENTION However, in the first method,
In the above countermeasure method, the first problem is that it is necessary to know the direction from which the interference radio wave arrives. Usually, the location where the interference wave is generated is unknown, and it is difficult to know the direction of arrival. Since the form of the interfering radio wave is also unknown, in the case of relatively easy CW or pulsed interfering wave, the direction can be identified by scanning NULL, but a signal similar to the GPS signal is intentionally interfered. In such a case, it is very difficult to know the direction of arrival accurately (MUSIC method). The second problem is that the satellite near the formed NULL has a low received radio wave intensity.

【0008】また、上記の第2の対策方法では、装置が
大規模になるという問題がある。これは、衛星の数だけ
ビームを形成しようとすると、そのための位相器システ
ムが必要であるからである。例えば、図5に示すよう
に、5×5素子のアンテナ・アレイ110を用いたマル
チビーム空中線装置では、5×5素子のアンテナ・アレ
イ110で受信されたGPS信号が分配器111で第1
の位相器アレイ112〜第4の位相器アレイ113の4
つの位相器アレイに分配入力される。
Further, the above-mentioned second countermeasure method has a problem that the apparatus becomes large-scale. This is because a phaser system is required for forming beams by the number of satellites. For example, as shown in FIG. 5, in a multi-beam antenna apparatus using a 5 × 5 element antenna array 110, a GPS signal received by a 5 × 5 element antenna array 110
Phaser array 112 to fourth phaser array 113-4
And distributed to the two phase shifter arrays.

【0009】第1の位相器アレイ112〜第4の位相器
アレイ113の各々には25台の位相器が設けられてお
り、各位相器に入力されたアンテナ・アレイ110の各
素子からの信号はそれぞれ移相された後、対応する合成
器114〜115に供給されて合成され、送信機方向に
向けた第1のビーム〜第4のビームを出力する。
Each of the first to fourth phase shifter arrays 112 to 113 is provided with 25 phase shifters, and signals from each element of the antenna array 110 input to each phase shifter are provided. Are phase-shifted, respectively, supplied to the corresponding combiners 114 to 115 and combined, and output first to fourth beams directed toward the transmitter.

【0010】このように、図5の従来のマルチビーム空
中線装置では、一つのビームを形成するために必要な位
相器は25台であるのに対し、GPSシステムでは最低
4衛星以上からのGPS信号を受信する必要がある。従
って、これらの衛星を安定的に追尾するためには、4以
上のビームを制御する必要がある。このため、25台の
位相器からなる位相器アレイを4台準備し、それらとア
ンテナ・アレイ110を結合する分配器111を使用し
なければならない。また、図5に示すように、位相器ア
レイ112〜113の各出力信号を合成する合成器11
4〜115も必要である。
As described above, the conventional multi-beam antenna shown in FIG. 5 requires 25 phase shifters to form one beam, whereas the GPS system uses GPS signals from at least four satellites or more. Need to receive. Therefore, to stably track these satellites, it is necessary to control four or more beams. Therefore, it is necessary to prepare four phase shifter arrays each composed of 25 phase shifters, and use a distributor 111 that couples the phase shifter array and the antenna array 110. Also, as shown in FIG. 5, a combiner 11 for combining the output signals of the phase shifter arrays 112 to 113.
4 to 115 are also required.

【0011】また、従来のマルチビーム空中線装置とし
て、DBFを用いて広帯域を得るフェイズド・アレイ・
アンテナも従来より知られている(特開平10−303
634号公報)。この従来装置は、複数のアンテナ素子
で囲まれた領域に仮想アンテナを想定し、推定部にてこ
の仮想アンテナ及び複数のアンテナ素子の位置ベクトル
から複数のアンテナ素子各々に対応する係数を求め、そ
の係数と複数のアンテナ素子での受信I/Qデータとか
ら仮想アンテナの受信I/Qデータを推定する。仮想ア
ンテナを推定することにより、仮想アンテナが実在した
時と同等の合成出力が得られる。その分だけアンテナの
サイズを大きくできるためアンテナ素子の広帯域化が図
れる。
Further, as a conventional multi-beam antenna device, a phased array device for obtaining a wide band by using a DBF.
Antennas are also conventionally known (JP-A-10-303).
634). In this conventional apparatus, a virtual antenna is assumed in an area surrounded by a plurality of antenna elements, and an estimating unit obtains a coefficient corresponding to each of the plurality of antenna elements from a position vector of the virtual antenna and the plurality of antenna elements. The received I / Q data of the virtual antenna is estimated from the coefficients and the received I / Q data at the plurality of antenna elements. By estimating the virtual antenna, a combined output equivalent to that when the virtual antenna actually exists can be obtained. Since the size of the antenna can be increased accordingly, the band of the antenna element can be widened.

【0012】しかるに、この従来装置では、GPSとの
連携が無いため、干渉防止機能が実現できないという問
題がある。つまり、DBFとGPS相関器とのサンプリ
ングが非同期であるため、相関結果に時間的な量子誤差
を生じるという点、また、同時に、一方向しか指向性を
得られないため、測位演算に必要な衛星電波を常時受信
することができないという点において問題である。
However, this conventional device has a problem that the interference prevention function cannot be realized because there is no cooperation with the GPS. That is, the sampling between the DBF and the GPS correlator is asynchronous, so that a temporal quantum error occurs in the correlation result. At the same time, since the directivity can be obtained in only one direction, the satellite required for the positioning calculation is required. This is a problem in that radio waves cannot always be received.

【0013】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
装置構成を簡略化したGPS衛星等をホーミングするた
めのマルチビーム空中線装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above points,
It is an object of the present invention to provide a multi-beam antenna device for homing a GPS satellite or the like whose device configuration is simplified.

【0014】また、本発明の他の目的は、個々の衛星に
対する受信感度を向上し得、妨害波が存在する環境にお
けるGPS受信の信頼性を向上し得るマルチビーム空中
線装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a multi-beam antenna apparatus capable of improving the receiving sensitivity of each satellite and improving the reliability of GPS reception in an environment where an interfering wave exists. .

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、ディジタル・ビーム形成を有するアレイア
ンテナを構成するn個(nは2以上の整数)のアンテナ
素子と、n個のアンテナ素子のそれぞれで受信された衛
星からの高周波信号を、局部信号に基づいてI信号とQ
信号に検波及び分離した後、局部信号に同期したディジ
タル信号に変換する、n個のアンテナ素子毎に設けられ
たn個の受信モジュールと、受信モジュールから出力さ
れた信号をそれぞれ入力として受け、複数の入力信号に
対してそれぞれ位相遅延及び重み付けを行った後ベクト
ル合成して仮想的な指向性のある信号をそれぞれ出力す
るk個(kは2以上の整数)の信号処理部と、受信すべ
き衛星に対応する擬似ランダムコードを発生する擬似ラ
ンダムコード発生器と、k個の信号処理部に対応して設
けられ、信号処理部の出力信号と擬似ランダムコードと
の相関を取り、最も相関の大きな時刻を高周波信号の到
着時刻として出力するk個の相関器と、k個の相関器か
らの信号中に含まれる衛星の軌道データに関する情報を
それぞれ解読する解読手段と、解読手段からの軌道デー
タに関する情報に基づいて、k個の信号処理部の各々に
ついて、その信号処理部から出力される信号の指向性が
対応する衛星を追尾するように、位相遅延量及び重み付
けの値それぞれを制御する指向性制御手段と、擬似ラン
ダムコード発生器からの擬似ランダムコードが同期信号
として入力され、局部信号を発生する局部信号発生手段
とを有する構成としたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an array antenna having digital beamforming, wherein n (n is an integer of 2 or more) antenna elements and n antennas are provided. The high frequency signal from the satellite received by each of the elements is converted into an I signal and a Q signal based on the local signal.
After being detected and separated into signals, the signal is converted into a digital signal synchronized with the local signal, n receiving modules provided for each of the n antenna elements, and a signal output from the receiving module is received as an input, respectively. K (k is an integer of 2 or more) signal processing units that perform phase delay and weighting on each of the input signals and then perform vector synthesis to output signals having virtual directivity, respectively, and A pseudo-random code generator for generating a pseudo-random code corresponding to a satellite, and a pseudo-random code generator are provided corresponding to the k signal processing units. The correlation between the output signal of the signal processing unit and the pseudo-random code is obtained. Decode information relating to k correlators that output the time as the arrival time of the high-frequency signal and the orbit data of the satellite included in the signals from the k correlators. A phase delay for each of the k signal processing units based on the information about the orbit data from the reading unit and the decoding unit such that the directivity of the signal output from the signal processing unit tracks the corresponding satellite. It has a directivity control means for controlling the amount and the weighting value, respectively, and a local signal generating means for receiving a pseudo random code from a pseudo random code generator as a synchronization signal and generating a local signal. .

【0016】この発明では、解読手段からの受信すべき
衛星の軌道データに関する情報に基づいて衛星の相対的
位置を知り、その出力を用いて指向性制御手段が衛星の
方角を演算した制御信号により、k個の信号処理部の各
々について、その信号処理部から出力される信号の指向
性が対応する衛星を追尾するように、位相遅延量及び重
み付けの値それぞれを制御すると共に、衛星からの信号
受信機とインタフェースを有するディジタル・ビーム形
成(DBF)を有するアレイアンテナ(DBF空中線)
を使用することで、多数の衛星をトラッキング(追尾)
することができる。また、この発明では衛星毎に指向性
を持つ仮想ビームを形成することができる。
According to the present invention, the relative position of the satellite is known based on the information on the orbit data of the satellite to be received from the decoding means, and the directivity control means calculates the direction of the satellite using the output of the relative position. , K signal processing units, the phase delay amount and the weighting value are controlled so that the directivity of the signal output from the signal processing unit tracks the corresponding satellite. Array antenna with digital beamforming (DBF) interfacing with receiver (DBF antenna)
To track a large number of satellites
can do. According to the present invention, a virtual beam having directivity can be formed for each satellite.

【0017】ここで、k個の信号処理部の各々は、n個
の受信モジュールから出力された信号をそれぞれ入力と
して受け、複数の入力信号に対してそれぞれ指向性制御
手段からの制御信号に基づいて、入力信号に対して付与
する位相遅延量及び重み付け値を可変する位相遅延及び
重み付け付加手段と、位相遅延及び重み付け付加手段か
らの信号をベクトル合成演算して仮想的な指向性のある
信号を出力する合成手段とよりなり、ソフトウェア又は
ファームウェアで構成されていることを特徴とする。こ
の発明では、信号処理部がソフトウェア又はファームウ
ェアで構成されているため、ハードウェアにより構成す
る場合よりも信号処理部の構成を簡略化することができ
る。
Here, each of the k signal processing units receives as input the signals output from the n receiving modules, and based on the control signals from the directivity control means, respectively, for a plurality of input signals. A phase delay and weighting means for varying the amount of phase delay and weighting given to the input signal, and a vector synthesis operation of the signal from the phase delay and weighting means to obtain a signal having virtual directivity. It is characterized by being composed of software or firmware. According to the present invention, since the signal processing unit is configured by software or firmware, the configuration of the signal processing unit can be simplified as compared with the case where the signal processing unit is configured by hardware.

【0018】また、上記の受信モジュールは、アンテナ
素子で受信された衛星からの高周波信号を、局部信号を
用いて周波数変換し、I信号とQ信号に検波及び分離す
るベクトル発生手段と、I信号及びQ信号を局部信号に
同期したサンプリングクロックでそれぞれディジタル信
号に変換するA/D変換手段とよりなることを特徴とす
る。
Further, the receiving module converts a high-frequency signal from a satellite received by the antenna element using a local signal, and detects and separates the signal into an I signal and a Q signal. And A / D conversion means for converting the Q signal into a digital signal with a sampling clock synchronized with the local signal.

【0019】また、本発明は上記の目的を達成するた
め、k個の相関器に対応して設けられ、相関器から出力
された相関結果の分散を測定し、その測定値が予め定め
た値よりも大きいかどうか比較し、測定値が予め定めた
値よりも大きいときに、干渉を受けていることを示すフ
ラグ信号を測位演算処理へ出力して、該当する信号を測
位演算から除外させる信号品質判定手段を有することを
特徴とする。この発明では、衛星の擬似レンジ提供装置
方向と干渉源の方向が偶然に一致した場合には、信号品
質判定手段からフラグ信号が測位演算処理へ出力され、
該当する信号を測位演算から除外するようにしたため、
干渉源の方向に一致する衛星を使用しないようにでき
る。
Further, in order to achieve the above object, the present invention is provided in correspondence with k correlators and measures the variance of the correlation result output from the correlators, and the measured value is a predetermined value. If the measured value is larger than a predetermined value, a flag signal indicating that interference is being received is output to the positioning calculation processing, and the corresponding signal is excluded from the positioning calculation. It is characterized by having quality judgment means. According to the present invention, when the direction of the pseudo-range providing device of the satellite coincides with the direction of the interference source by accident, a flag signal is output from the signal quality determination means to the positioning calculation processing,
Since the corresponding signal was excluded from the positioning calculation,
Satellites that match the direction of the interferer can be avoided.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1は本発明になるマルチビー
ム空中線装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図
に示すように、本実施の形態のマルチビーム空中線装置
は、n個のアンテナ素子101〜10nと、これらアンテ
ナ素子101〜10nに1対1に対応して設けられたn個
の受信モジュール201〜20nと、k個の信号処理部3
1〜30kと、これら信号処理部301〜30kの出力側
に1対1に対応して設けられた相関器411〜41kと、
これら相関器の出力側に1対1に対応して設けられた信
号品質判定手段421〜42kと、メッセージ解読手段4
3と、擬似ランダムコード発生手段44と、擬似ランダ
ムコード発生手段44からの擬似ランダムコードを入力
として受け、受信モジュール201〜20nに局部信号を
供給する局部信号発生器45と、メッセージ解読手段4
3の解読結果を入力として受け、信号処理部301〜3
kに制御信号を供給する指向性制御手段46とより構
成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a multi-beam antenna device according to the present invention. As shown in the figure, the multi-beam antenna device according to the present embodiment has n antenna elements 10 1 to 10 n and n antenna elements 10 1 to 10 n provided in one-to-one correspondence. number of receiving module 20 1 to 20 n and, k-number of the signal processing section 3
0 1 and to 30 k, a correlator 41 1 to 41 k provided in one-to-one correspondence with the output side of the signal processing unit 30 1 to 30 k,
Signal quality determining means 42 1 to 42 k provided on the output side of these correlators in a one-to-one correspondence;
3, a pseudo-random code generating means 44 receives the pseudo-random code from the pseudo-random code generator 44 as an input, a local signal generator 45 for supplying a local signal to the receiving module 20 1 to 20 n, the message decoding means 4
Receiving a third decoding result as an input, the signal processor 30 1-3
And a directivity control means 46 for supplying a control signal to 0 k .

【0021】受信モジュール201は、一つのベクトル
発生手段211と、2つのA/D変換器221及び231
とから構成されている。同様に、他の受信モジュール2
2〜20nのそれぞれは、一つのベクトル発生手段21
2〜21nと、2つのA/D変換器222〜22n及び23
2〜23nとから構成されている。また、信号処理部30
1は、m個の入力を持ち、m個の位相遅延手段311
31mと、m個の重み付け付加手段321〜32mと、こ
れらm個の重み付け付加手段321〜32mの各出力信号
を加算合成するベクトル合成手段33とから構成されて
いる。他の信号処理部302〜30mも信号処理部301
と同様に、m個の位相遅延手段と、m個の重み付け付加
手段と、一つのベクトル合成手段とから構成されてい
る。
The receiving module 20 1, and one vector generating means 21 1, two A / D converters 22 1 and 23 1
It is composed of Similarly, the other receiving module 2
0 2 to 20 n each correspond to one vector generation unit 21.
2 to 21 n and two A / D converters 22 2 to 22 n and 23
It is composed of a 2 ~ 23 n. Also, the signal processing unit 30
1 has m inputs and m phase delay units 31 1 to 31 1 .
31 m , m weighting means 32 1 to 32 m, and vector combining means 33 for adding and combining the output signals of the m weighting means 32 1 to 32 m . Other signal processing unit 30 2 to 30 m even if the signal processing unit 30 1
Similarly to the above, it is composed of m phase delay means, m weighting means, and one vector combining means.

【0022】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。アンテナ素子101〜10nにより受信された高周波
信号は、対応して設けられた受信モジュール201〜2
nにそれぞれ供給される。受信モジュール201〜20
nでは、ベクトル発生手段21 1〜21nにおいて入力高
周波信号を局部信号発生器45から出力された局部信号
に基づいて、中間周波数(IF)信号に周波数変換す
る。ここで、ミキサ等を用いて行う周波数変換では、入
力の位相情報が保存される。このため、ベクトル発生手
段211〜21nでは、局部信号発生器45の出力局部信
号を互いに直交する信号に分離し、各々を入力高周波信
号と作用させ、周波数変換することでI信号とQ信号に
分離することが可能である。
Next, the operation of this embodiment will be described.
You. Antenna element 101-10nHigh frequency received by
The signal is transmitted to the corresponding receiving module 201~ 2
0nRespectively. Receiving module 201~ 20
nThen, the vector generation means 21 1~ 21nInput height at
The local signal output from the local signal generator 45 as the frequency signal
Is converted to an intermediate frequency (IF) signal based on
You. Here, in frequency conversion performed using a mixer or the like,
Force phase information is saved. Because of this, the vector generated hand
Step 211~ 21nThen, the output local signal of the local signal generator 45 is
Signal into signals orthogonal to each other, and
And I and Q signals by frequency conversion
It is possible to separate.

【0023】ベクトル発生手段211〜21nからそれぞ
れ出力されるI信号とQ信号は、入力RF信号をベクト
ル表示した場合の実軸成分と虚軸成分に対応する。これ
らのI信号とQ信号は、A/D変換器221〜22n及び
231〜23nにそれぞれ供給され、ここで局部信号発生
器45からの局部信号に同期したサンプリングクロック
に基づいてディジタル信号に変換された後、k個ある信
号処理部301〜30kに分配される。
The I signal and the Q signal output from the vector generating means 21 1 to 21 n correspond to the real axis component and the imaginary axis component when the input RF signal is represented by a vector. These I and Q signals are supplied to the A / D converter 22 1 through 22 n and 23 1 ~ 23 n, wherein based on a sampling clock synchronized with a local signal from a local signal generator 45 digital converted to a signal, is distributed to the k is the signal processing unit 30 1 to 30 k.

【0024】信号処理部301〜30kは、ソフトウェア
で構築される処理部であり、k個の分配のソフトウェア
により行われる。信号処理部301〜30kはすべて同一
構成で同様の処理を行うので、信号処理部301につい
て代表して説明するに、信号処理部301は受信モジュ
ール201〜20nから入力されたディジタル信号に対
し、m(=2n)個の位相遅延手段311〜31mにより
付与する移相量や、重み付け手段321〜32mにより乗
算する重み付けの値が指向性制御手段46の出力制御信
号の指示によりn個の衛星方向にそれぞれの最大利得が
向くように互いに独立して制御され、合成手段33でベ
クトル合成演算して、仮想的な指向性を得る。この処理
で各アンテナ素子101〜10nに含まれる干渉波成分は
相殺され、減衰される。
The signal processing unit 30 1 to 30 k is a processing unit that is built in software, is performed by the software of k distribution. Since all the signal processing unit 30 1 to 30 k performs the same processing with the same configuration, it will be representatively described signal processing unit 30 1, the signal processing unit 30 1 is input from the reception module 20 1 to 20 n The output of the directivity control unit 46 is controlled by the amount of phase shift given to the digital signal by the m (= 2n) phase delay units 31 1 to 31 m and the value of the weight multiplied by the weighting units 32 1 to 32 m. The signals are controlled independently so that the maximum gains are directed in the directions of the n satellites according to the instruction of the signal, and the combining means 33 performs a vector combining operation to obtain virtual directivity. In this process, the interference wave components included in each of the antenna elements 10 1 to 10 n are canceled and attenuated.

【0025】信号処理部301〜30kから出力された信
号は、相関器411〜41kに供給され、ここで擬似ラン
ダムコード発生手段44からの受信すべきGPS衛星に
対応する擬似ランダムコードとの相関がとられる。相関
器411〜41kからは最も相関の大きな出力の時刻をG
PS信号の到着時刻として測位演算処理へ出力する。ま
た、この相関器411〜41kの出力信号には、航法メッ
セージと呼ばれるGPS衛星の軌道データに関する情報
が含まれている。この情報はメッセージ解読手段43に
入力される。
The signal output from the signal processing unit 30 1 to 30 k, the pseudo-random code is supplied to the correlator 41 1 to 41 k, where corresponds to the GPS satellite to be received from the pseudo-random code generating means 44 Is correlated. The time of the output having the largest correlation from the correlators 41 1 to 41 k is represented by G
The PS signal is output to the positioning calculation process as the arrival time. The output signals of the correlators 41 1 to 41 k include information on the orbit data of the GPS satellite called a navigation message. This information is input to the message decoding means 43.

【0026】メッセージ解読手段43は、入力された軌
道データと現在の時刻とからGPS衛星の配置を決定
し、指向性制御手段46に出力すると共に、可視衛星に
対応する擬似ランダム信号を発生させるため、擬似ラン
ダムコード発生手段44へ衛星配置を伝達する。DGP
Sの場合、空中線の位相中心座標は既知である。従っ
て、衛星等の擬似距離供給装置の相対的な方角は幾何学
的に算出できる。この算出値に基づき、各GPS衛星に
向けて指向性ビームを形成するために必要な値が指向性
制御手段46から信号処理部301〜30kに入力され
る。
The message decoding means 43 determines the arrangement of the GPS satellites from the input orbit data and the current time, outputs the arrangement to the directivity control means 46, and generates a pseudo-random signal corresponding to the visible satellite. , The satellite constellation is transmitted to the pseudo-random code generation means 44. DGP
In the case of S, the phase center coordinates of the antenna are known. Therefore, the relative direction of the pseudo distance supply device such as a satellite can be calculated geometrically. Based on the calculated value, the value required to form a directional beam toward each GPS satellite is inputted from the directional control means 46 to the signal processing unit 30 1 to 30 k.

【0027】一方、擬似ランダムコード発生手段44か
ら同期信号が局部発生器45へ供給される。これによ
り、受信モジュール201〜20nでI、Qベースバンド
に検波される信号である、A/D変換器221〜22n
び231〜23nの出力ディジタル信号がGPSコードと
コヒーレントとなり、相関器411〜41kの相関処理に
おける量子化誤差を最小限に抑えることができる。
On the other hand, a synchronization signal is supplied from the pseudo random code generation means 44 to the local generator 45. Thus, I in the receiving module 20 1 to 20 n, a signal that is detected in the Q baseband, the output digital signal of the A / D converter 22 1 through 22 n and 23 1 ~ 23 n is the GPS code and coherent , The quantization error in the correlation processing of the correlators 41 1 to 41 k can be minimized.

【0028】信号品質判定手段421〜42kは、相関器
411〜41kの検出結果の分散を測定し、その測定値が
予め定めた測定値よりも大きい場合、干渉を受けている
としてフラグ信号を測位演算処理へ出力する。ここで、
測位演算処理とは、各GPS衛星からの擬似距離を基に
GPS空中線の位相中心の座標を算出する処理である。
a番目(a=1〜k)の信号品質判定手段42aからフ
ラグ信号が測位演算処理へ出力された場合は、a番目の
ビーム方向に位置するGPS衛星からの信号品質が劣化
しているとして、そのGPS衛星からの擬似距離を除外
する。
The signal quality judging means 42 1 to 42 k measure the variance of the detection results of the correlators 41 1 to 41 k. If the measured value is larger than a predetermined measured value, it is determined that interference has occurred. The flag signal is output to the positioning calculation process. here,
The positioning calculation process is a process of calculating the coordinates of the phase center of the GPS antenna based on the pseudo distance from each GPS satellite.
When the flag signal is output from the a-th (a = 1 to k) signal quality determination unit 42a to the positioning calculation processing, it is determined that the signal quality from the GPS satellite located in the a-th beam direction is degraded. Exclude the pseudorange from that GPS satellite.

【0029】なお、太陽も一種の干渉源であることが知
られており、GPS衛星と太陽の方角とが一致した場合
にも、そのGPS衛星からの信号品質が劣化するので、
そのGPS衛星からの擬似距離を除外する。ただし、G
PS衛星からの擬似距離を除外する場合も、そのGPS
衛星に対する仮想ビームの指向性は維持しておく。その
後に、干渉が無くなる可能性があるからである。
Incidentally, the sun is also known to be a kind of interference source. Even when the direction of the GPS satellite coincides with the direction of the sun, the signal quality from the GPS satellite deteriorates.
Exclude the pseudorange from that GPS satellite. Where G
When excluding the pseudorange from the PS satellite, the GPS
The directivity of the virtual beam to the satellite is maintained. Thereafter, interference may be eliminated.

【0030】このようにして、本実施の形態によれば、
ソフトウェアによりフェイズド・アレイ・アンテナを構
築する、いわゆるDBF空中線とGPS受信回路が連携
され、仮想的なn本のマルチビームをn個のGPS衛星
に指向し、所要の信号対ジャミング比を確保できる。
As described above, according to the present embodiment,
A so-called DBF antenna, which constructs a phased array antenna by software, and a GPS receiving circuit are linked to direct virtual n multi-beams to n GPS satellites, thereby securing a required signal-to-jamming ratio.

【0031】次に、本実施の形態の効果について図2及
び図3と共に説明する。図2は本発明のマルチビーム空
中線装置とGPS衛星及び干渉源との関係の一例を示す
システム図である。同図において、本発明のマルチビー
ム空中線装置51では半球53上に配置されたアンテナ
素子(図1の101〜10n)により、仮想的にn本の指
向性のある仮想ビーム531〜53nが形成される。仮想
ビーム531〜53nのそれぞれはGPS衛星SV#1〜
SV#nに別々に指向性を有しているため、未知の方向
から電波発射されたと考えることができる干渉源56か
らの干渉電波57や、GPS衛星SV#1からの電波が
反射物体54で反射されたマルチパス55による干渉波
のレベルを相対的に低減することができる。また、GP
S衛星SV#1〜SV#n毎に別々の仮想ビーム531
〜53nを用いているため、衛星同士の干渉、いわゆる
インターナル干渉を低減できる。
Next, the effect of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a system diagram showing an example of the relationship between the multi-beam antenna device of the present invention, a GPS satellite, and an interference source. In the figure, in a multi-beam antenna device 51 of the present invention, n directional virtual beams 53 1 to 53 having virtually directivity are provided by antenna elements (10 1 to 10 n in FIG. 1) arranged on a hemisphere 53. n is formed. Each of the virtual beams 53 1 to 53 n is a GPS satellite SV # 1.
Since the SVs #n have different directivities, an interfering radio wave 57 from an interference source 56, which can be considered to have been emitted from an unknown direction, and a radio wave from a GPS satellite SV # 1 are reflected by a reflecting object 54. The level of the interference wave caused by the reflected multipath 55 can be relatively reduced. Also, GP
Separate virtual beams 53 1 for each of the S satellites SV # 1 to SV # n
Due to the use of to 53 n, the interference of the satellite each other can be reduced so-called internal interference.

【0032】また、GPS衛星は見かけ上一日で地球上
を約一周するため、その角速度は太陽と同程度のゆっく
りした変化である。本発明では、GPS衛星が見える間
は時分割ではなく、常に衛星方向を仮想ビームが追尾す
るため、個々のGPS衛星に対する受信感度が向上す
る。
Also, since a GPS satellite orbits around the earth in one day, its angular velocity changes as slowly as the sun. According to the present invention, the reception sensitivity to each GPS satellite is improved because the virtual beam always tracks the satellite direction instead of time division while the GPS satellite is visible.

【0033】図3は2500mm〜300mmの開口面
を持つ空中線アレイのパターン計算結果を示す。同図に
示すように、ビーム幅は約5度程度であり、GPS衛星
が約20分間で通過する角度である。この指向性では、
ビーム外の信号を約30度減衰させることが可能であ
る。言い換えると、耐干渉性能を30dB改善すること
が可能である。
FIG. 3 shows a pattern calculation result of an antenna array having an opening surface of 2500 mm to 300 mm. As shown in the figure, the beam width is about 5 degrees, which is an angle at which a GPS satellite passes in about 20 minutes. In this directionality,
It is possible to attenuate the signal outside the beam by about 30 degrees. In other words, it is possible to improve the interference resistance performance by 30 dB.

【0034】また、本実施の形態のマルチビーム空中線
装置では、マルチビーム形成に必要な信号処理部301
〜30nをソフトウェア又はファームウェアで実現して
いるため、マルチビーム空中線装置全体を比較的簡易な
ハードウェアで実現することができる。また、受信感度
が向上し個々のGPS衛星からのS/Nが改善されるた
め、擬似距離に含まれる揺らぎ成分が低減し、また、衛
星が見える間はビームが衛星方向を追尾するため、各衛
星の同一時刻の擬似距離を測位演算に使用でき、更に信
号品質判定手段421〜42kにより信号品質が劣化した
衛星からの擬似距離を除外できるため、精度を向上でき
る。
Further, in the multi-beam antenna of the present embodiment, the signal processing section 30 1 required for multi-beam formation.
Due to the realized to 30 n in software or firmware, it is possible to realize the whole multi-beam antenna device with a relatively simple hardware. In addition, since the reception sensitivity is improved and the S / N from each GPS satellite is improved, the fluctuation component included in the pseudorange is reduced, and the beam tracks the satellite direction while the satellite is visible. available pseudoranges same time satellite positioning calculation, it is possible to exclude the pseudoranges from more signal quality judging means 42 1 through 42 k satellite signal quality is deteriorated by, accuracy can be improved.

【0035】更に、本実施の形態では、太陽とGPS衛
星との方角が一致した場合、そのGPS衛星を使用しな
いことができるため、太陽干渉にも対処できる。なお、
上記の実施の形態では、n本の仮想ビームをn個のGP
S衛星に指向させるように説明したが、そのうちの1又
は複数本を地上設置の擬似衛星へ指向させることもでき
る。その場合は、地上に設置された擬似衛星からの信号
のレベル変化がGPS衛星からのGPS信号のレベル変
化に比べて極めて大きいが、本実施の形態では、地上に
設置された擬似衛星に対する指向性利得をGPS衛星に
対するそれよりも小さくすることがメッセージ解読手段
43及び指向性制御手段46によりできるので、擬似衛
星の遠近問題を解決できる。
Further, in the present embodiment, when the direction of the sun coincides with the direction of the GPS satellite, the GPS satellite can be not used, so that it is possible to cope with solar interference. In addition,
In the above embodiment, n virtual beams are converted into n GPs.
Although it has been described that the satellite is directed to the S satellite, one or a plurality of the satellites may be directed to a pseudolite installed on the ground. In this case, the level change of the signal from the pseudo satellite installed on the ground is much larger than the level change of the GPS signal from the GPS satellite, but in the present embodiment, the directivity for the pseudo satellite installed on the ground is changed. Since the gain can be made smaller than that for the GPS satellites by the message decoding means 43 and the directivity control means 46, the near-far problem of the pseudolite can be solved.

【0036】次に、本発明におけるアンテナ系の各実施
の形態について説明する。図4(A)は半球面に素子を
配置する例であり、この半球面に図2に52で示したよ
うにアンテナ素子を複数配置することにより、ペンシル
ビームを自由に形成でき、全周にわたり利得変化が小さ
いという理想的な性質を持つ。
Next, embodiments of the antenna system according to the present invention will be described. FIG. 4A shows an example in which elements are arranged on a hemispherical surface. By arranging a plurality of antenna elements on this hemispherical surface as indicated by 52 in FIG. It has the ideal property that the gain change is small.

【0037】また、図4(B)に示すアンテナ系は、平
面をつなぎ合わせた簡単な構成例で、平面61、62等
に多素子のアンテナ・エレメントが配置される。このア
ンテナ・アレイでは曲面補正演算が不要である。図4
(C)は更に簡便なアンテナ・アレイである。同図
(C)において、垂直方向のアレイ63は複数のアンテ
ナ・アレイを有しており、垂直方向のみに指向性を持た
せた空中線システムを構成しており、これに頂点からの
電波を受信する一つのアンテナ素子64を組み合わせた
構成である。このアンテナ・アレイでは、妨害除去能力
が落ちるが、簡便にアンテナを構築することができる。
The antenna system shown in FIG. 4B is a simple configuration example in which planes are connected to each other, and a multi-element antenna element is arranged on planes 61, 62 and the like. This antenna array does not require a curved surface correction operation. FIG.
(C) is a simpler antenna array. In FIG. 6C, a vertical array 63 has a plurality of antenna arrays, and constitutes an antenna system having directivity only in the vertical direction, and receives an electric wave from a vertex. This is a configuration in which one antenna element 64 is combined. In this antenna array, the interference removal capability is reduced, but the antenna can be easily constructed.

【0038】なお、アンテナ素子の配置については、図
4以外の構成も可能であり、環境等の最適なシステムが
選択されても本発明の手段に使用することが可能であ
る。また、信号処理部301〜30kはソフトウェアによ
り構成されるように説明したが、ディジタルシグナルプ
ロセッサ(DSP)等のファームウェアで実現すること
もできる。
The arrangement of the antenna elements may be other than that shown in FIG. 4. Even if an optimal system such as an environment is selected, the antenna elements can be used in the means of the present invention. The signal processing unit 30 1 to 30 k has been described as being configured by software can also be implemented in firmware, such as a digital signal processor (DSP).

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下のような数々の特長を有する。 (1)個々の衛星方向に指向性を持たせることができる
ため、干渉波のレベルを相対的に低減させることができ
る。 (2)個々の衛星方向に指向性を持たせ、マルチビーム
を追尾させることができるため、個々の衛星に対する受
信感度を向上できる。 (3)衛星毎に別々のビームを用いるようにしたため、
衛星同士の干渉、いわゆるインターナル干渉を低減でき
る。 (4)マルチビーム形成に必要な、分配器、位相遅延手
段、重み付け手段、合成手段等をソフトウェア又はファ
ームウェアで実現しているため、これらのマルチビーム
空中線を比較的簡単なハードウェアで実現することがで
きる。 (5)(4)の理由により受信感度が向上し、個々の衛
星からのS/Nが改善されるため、擬似距離に含まれる
揺らぎ成分が低減し、また、衛星が見える間は時分割で
なく常にマルチビームを衛星方向に追尾させるため、各
衛星の同一時刻の擬似距離を測位演算に使用でき、更に
信号品質判定手段により、信号品質が劣化した衛星から
の擬似距離を除外できるため、精度を向上できる。 (6)GPS衛星と太陽の方角が一致したとき、そのG
PS衛星から受信したGPS信号の信号品質が劣化する
ため、擬似距離を除外することでそのGPS衛星を使用
しないことができ、また太陽も一種の干渉源であり、指
向性ビームの外に位置する場合は、十分な減衰が得られ
るため、太陽干渉の問題を解決できる。 (7)地上に設置された擬似衛星への指向性利得を他の
GPS衛星への指向性利得と独立して設定することがで
きるため、擬似衛星の遠近問題を解決することができ
る。
As described above, according to the present invention,
It has the following features. (1) Since directivity can be given to each satellite direction, the level of an interference wave can be relatively reduced. (2) Since directivity is provided in the direction of each satellite and multi-beams can be tracked, the reception sensitivity to each satellite can be improved. (3) Since separate beams are used for each satellite,
Interference between satellites, so-called internal interference, can be reduced. (4) Since a distributor, a phase delay unit, a weighting unit, a combining unit, and the like necessary for multi-beam formation are realized by software or firmware, these multi-beam antennas should be realized by relatively simple hardware. Can be. (5) The reception sensitivity is improved for the reason of (4), and the S / N from each satellite is improved, so that the fluctuation component included in the pseudo range is reduced, and the time division is performed while the satellite is visible. Since the multi-beams are always tracked in the direction of the satellite, the pseudo-range of each satellite at the same time can be used for positioning calculation.In addition, the pseudo-range from the satellite whose signal quality has deteriorated can be excluded by the signal quality judgment means. Can be improved. (6) When the direction of the GPS satellite coincides with the direction of the sun, the G
Since the signal quality of the GPS signal received from the PS satellite is deteriorated, the GPS satellite can not be used by excluding the pseudorange, and the sun is also a kind of interference source and is located outside the directional beam. In this case, sufficient attenuation can be obtained, so that the problem of solar interference can be solved. (7) Since the directivity gain for the pseudo satellites installed on the ground can be set independently of the directivity gain for the other GPS satellites, the problem of near and far of the pseudo satellites can be solved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention.

【図2】本発明のマルチビーム空中線装置とGPS衛星
及び干渉源との関係の一例を示すシステム図である。
FIG. 2 is a system diagram showing an example of the relationship between the multi-beam antenna device of the present invention, a GPS satellite, and an interference source.

【図3】空中線アレイのパターン計算結果の一例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a pattern calculation result of an antenna array.

【図4】アンテナ・アレイの各例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing each example of an antenna array.

【図5】従来の一例のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of an example of the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101〜10n アンテナ 201〜20n 受信モジュール 211〜21n ベクトル発生手段 221〜22n、231〜23n A/D変換器 301〜30k 信号処理部 311〜31m 位相遅延手段 321〜32m 重み付け手段 33 合成手段 411〜41k 相関器 421〜42k 信号品質判定手段 43 メッセージ解読手段 44 擬似ランダムコード発生手段 45 局部信号発生器 46 指向性制御手段 51 マルチビーム空中線装置 52 半球上に配置されたアンテナ・アレイ 531〜53n 仮想ビーム 54 反射物体 55 マルチパス 56 干渉源 57 干渉電波 SV#1〜SV#n GPS衛星10 1 to 10 n antenna 20 1 to 20 n receive module 21 1 through 21 n vector generating means 22 1 ~22 n, 23 1 ~23 n A / D converters 30 1 to 30 k signal processing unit 31 1 to 31 m Phase delay means 32 1 to 32 m weighting means 33 combining means 41 1 to 41 k correlator 42 1 to 42 k signal quality determining means 43 message decoding means 44 pseudo-random code generating means 45 local signal generator 46 directivity control means 51 Multibeam antenna device 52 Antenna array 531 to 53n arranged on hemisphere Virtual beam 54 Reflecting object 55 Multipath 56 Interference source 57 Interfering electric wave SV # 1 to SV # n GPS satellite

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井下 亨 東京都港区芝5丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5J021 AA05 AA06 AB02 AB06 DB01 EA02 FA06 FA13 FA14 FA18 FA29 GA02 GA05 GA08 HA02 HA03 HA07 JA10 5J062 CC07 EE04 GG02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toru Inoshita 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo F-term in NEC Corporation (reference) 5J021 AA05 AA06 AB02 AB06 DB01 EA02 FA06 FA13 FA14 FA18 FA29 GA02 GA05 GA08 HA02 HA03 HA07 JA10 5J062 CC07 EE04 GG02

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディジタル・ビーム形成を有するアレイ
アンテナを構成するn個(nは2以上の整数)のアンテ
ナ素子と、 前記n個のアンテナ素子のそれぞれで受信された衛星か
らの高周波信号を、前記局部信号に基づいてI信号とQ
信号に検波及び分離した後、前記局部信号に同期したデ
ィジタル信号に変換する、前記n個のアンテナ素子毎に
設けられたn個の受信モジュールと、 前記受信モジュールから出力された信号をそれぞれ入力
として受け、複数の入力信号に対してそれぞれ位相遅延
及び重み付けを行った後ベクトル合成して仮想的な指向
性のある信号をそれぞれ出力するk個(kは2以上の整
数)の信号処理部と、 受信すべき衛星に対応する擬似ランダムコードを発生す
る擬似ランダムコード発生器と、 前記k個の信号処理部に対応して設けられ、前記信号処
理部の出力信号と前記擬似ランダムコードとの相関を取
り、最も相関の大きな時刻を前記高周波信号の到着時刻
として出力するk個の相関器と、 前記k個の相関器からの信号中に含まれる前記衛星の軌
道データに関する情報をそれぞれ解読する解読手段と、 前記解読手段からの前記軌道データに関する情報に基づ
いて、前記k個の信号処理部の各々について、その信号
処理部から出力される信号の指向性が対応する衛星を追
尾するように、前記位相遅延量及び重み付けの値それぞ
れを制御する指向性制御手段と、 前記擬似ランダムコード発生器からの前記擬似ランダム
コードが同期信号として入力され、前記局部信号を発生
する局部信号発生手段とを有することを特徴とするマル
チビーム空中線装置。
1. An antenna having n (n is an integer of 2 or more) antenna elements constituting an array antenna having digital beamforming, and a high-frequency signal from a satellite received by each of the n antenna elements, The I signal and Q based on the local signal
After being detected and separated into signals, the signal is converted into a digital signal synchronized with the local signal, n receiving modules provided for each of the n antenna elements, and a signal output from the receiving module as an input. K (k is an integer of 2 or more) signal processing units for receiving and performing phase delay and weighting on each of a plurality of input signals, and then performing vector synthesis to output virtual directivity signals; A pseudo-random code generator for generating a pseudo-random code corresponding to a satellite to be received, provided in correspondence with the k signal processing units, and correlating an output signal of the signal processing unit with the pseudo-random code. K correlators that output the time of highest correlation as the arrival time of the high-frequency signal; and the satellite trajectory included in the signals from the k correlators. Decoding means for decoding the information on the road data, and based on the information on the orbit data from the decoding means, for each of the k signal processing units, the directivity of the signal output from the signal processing unit is Direction control means for controlling each of the amount of phase delay and weighting so as to track the corresponding satellite, The pseudo-random code from the pseudo-random code generator is input as a synchronization signal, and the local signal is And a local signal generating means for generating the signal.
【請求項2】 前記k個の信号処理部の各々は、前記n
個の受信モジュールから出力された信号をそれぞれ入力
として受け、複数の入力信号に対してそれぞれ前記指向
性制御手段からの制御信号に基づいて、入力信号に対し
て付与する位相遅延量及び重み付け値を可変する位相遅
延及び重み付け付加手段と、前記位相遅延及び重み付け
付加手段からの信号をベクトル合成演算して仮想的な指
向性のある信号を出力する合成手段とよりなり、ソフト
ウェア又はファームウェアで構成されていることを特徴
とする請求項1記載のマルチビーム空中線装置。
2. The method according to claim 1, wherein each of the k signal processing units includes the n signal processing units.
Receiving the signals output from the plurality of receiving modules as inputs, and based on the control signals from the directivity control means for each of the plurality of input signals, a phase delay amount and a weighting value to be given to the input signals. Variable phase delay and weighting means, and a synthesis means for outputting a signal having a virtual directivity by performing a vector synthesis operation on the signal from the phase delay and weighting means, and is configured by software or firmware. 2. The multi-beam antenna device according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記受信モジュールは、前記アンテナ素
子で受信された衛星からの高周波信号を、前記局部信号
を用いて周波数変換し、I信号とQ信号に検波及び分離
するベクトル発生手段と、前記I信号及びQ信号を前記
局部信号に同期したサンプリングクロックでそれぞれデ
ィジタル信号に変換するA/D変換手段とよりなること
を特徴とする請求項1記載のマルチビーム空中線装置。
3. The receiving module, wherein the high frequency signal from the satellite received by the antenna element is frequency-converted using the local signal, and a vector generating means for detecting and separating into an I signal and a Q signal; 2. The multi-beam antenna according to claim 1, further comprising A / D conversion means for converting each of the I signal and the Q signal into a digital signal with a sampling clock synchronized with the local signal.
【請求項4】 前記k個の相関器に対応して設けられ、
前記相関器から出力された相関結果の分散を測定し、そ
の測定値が予め定めた値よりも大きいかどうか比較し、
前記測定値が予め定めた値よりも大きいときに、干渉を
受けていることを示すフラグ信号を測位演算処理へ出力
して、該当する信号を測位演算から除外させる信号品質
判定手段を有することを特徴とする請求項1又は2記載
のマルチビーム空中線装置。
4. Corresponding to the k correlators are provided,
Measure the variance of the correlation result output from the correlator, compare whether the measured value is greater than a predetermined value,
When the measured value is larger than a predetermined value, a signal quality determination unit that outputs a flag signal indicating that interference has been received to the positioning calculation process and excludes the corresponding signal from the positioning calculation. The multi-beam antenna device according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項5】 前記n個のアンテナ素子は、半球面に配
置されていることを特徴とする請求項1記載のマルチビ
ーム空中線装置。
5. The multi-beam antenna device according to claim 1, wherein said n antenna elements are arranged on a hemispherical surface.
【請求項6】 前記n個のアンテナ素子は、つなぎ合わ
せた平面上に配置されていることを特徴とする請求項1
記載のマルチビーム空中線装置。
6. The apparatus according to claim 1, wherein the n antenna elements are arranged on a connected plane.
A multi-beam antenna device as described.
【請求項7】 前記衛星は、少なくともGPS衛星を含
んでいることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれ
か一項記載のマルチビーム空中線装置。
7. The multi-beam antenna device according to claim 1, wherein the satellite includes at least a GPS satellite.
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