JP3283913B2 - Ｇｐｓ受信装置 - Google Patents

Ｇｐｓ受信装置

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JP3283913B2
JP3283913B2 JP22165892A JP22165892A JP3283913B2 JP 3283913 B2 JP3283913 B2 JP 3283913B2 JP 22165892 A JP22165892 A JP 22165892A JP 22165892 A JP22165892 A JP 22165892A JP 3283913 B2 JP3283913 B2 JP 3283913B2
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利洋 川添
頼久 諏訪
行雄 横井
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Aisin Corp
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Japan Radio Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/22—Multipath-related issues

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車載に好適なＧＰＳ受信
装置に関し、さらに詳細にはマルチパス妨害の多い場所
において使用できるＧＰＳ受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ受信装置は従来、図３に示す如く
ＧＰＳ衛星から送出された信号（以下、ＧＰＳ信号とも
記す）をアンテナ１で受信し、高周波増幅部２において
増幅し、周波数変換部３において中間周波信号に変換し
て処理を容易にしている。ＧＰＳ信号はＰＮコードによ
って変調され、スペクトラム拡散されているため、逆拡
散する必要がある。このため、中間周波数に変換された
ＧＰＳ信号をＰＮコード発生部４において発生させたＰ
Ｎコードが入力されるＰＮコード相関部５に供給して逆
拡散する。
【０００３】ＰＮコード相関部５の出力はスイッチ手段
６Ａを介して信号サーチ部７および信号追尾部９に切り
換えて供給し、信号サーチ部７の出力および信号追尾部
９の出力をＰＮコード位相制御部１０Ａに送出して、Ｐ
Ｎコード位相制御部１０Ａの出力によってＰＮコード発
生部４から出力するＰＮコードの位相を制御する。上記
のように構成した従来のＧＰＳ受信装置において、電源
投入後スイッチ手段６Ａは信号サーチ部７側に切り換え
られ、ＰＮコードの位相が未だ一致していない段階で信
号サーチ部７からの出力にしたがってＰＮコード位相制
御部１０Ａの制御のもとにＰＮコード発生部４から出力
されるＰＮコードの位相が色々な位相に順次変更され、
このときの相関出力が信号サーチ部７においてモニター
され、相関出力が所定値を超えた点が捜索される。
【０００４】相関出力が所定値を超えたときにおいてス
イッチ手段６Ａが信号追尾部９側に切り換えられて、相
関出力が信号追尾部９においてモニターされ、相関出力
がピークから外れないようにＰＮコード位相制御部１０
Ａを介してＰＮコード発生部４から出力されるＰＮコー
ドの位相が制御される。
【０００５】受信したＧＰＳ信号のＰＮコードの位相と
ＰＮコード発生部４から発生させたＰＮコードとの位相
が一致しないときは相関出力は低く、一致したときは相
関出力がきわめて高くなる。この様子は図４に示す如く
であって、ＰＮコードの位相が１ビット分離れると相関
出力は殆ど無くなる。そこで、従来のＧＰＳ受信装置で
は信号サーチ部７において捜索された相関ピークをが維
持するように追尾される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のＧＰＳ受信装置を移動体、例えば自動車に搭載
し、市街地のようにマルチパスの多い環境内を移動した
場合、直接波とマルチパスによる反射波との伝搬距離に
差が生じ、信号サーチによって捜索した相関出力がマル
チパスによる反射波によるものであった場合、測位位置
にずれが生じるという問題点があった。さらに、自動車
の移動と共に周囲のマルチパスの情況も変化し、測位位
置のずれ方も種々に変化し、結果的に測位位置にバラツ
キが生ずるという問題点があった。 本発明は、マルチ
パスの多い環境において使用した場合でも、直接波のＧ
ＰＳ信号を判別して追尾し、測位誤差の発生を防止した
ＧＰＳ受信装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のＧＰＳ受信装置
は、ＧＰＳ衛星から送出された信号を受信し、受信した
信号中のＰＮコードと同一のＰＮコードを出力すると共
に、出力されるＰＮコードの位相を制御可能なＰＮコー
ド発生手段と、ＰＮコード発生手段からの出力ＰＮコー
ドが一方の入力として供給されて受信したＧＰＳ信号を
逆拡散する相関器と、相関器からの相関出力をモニター
し、かつＰＮコード発生手段から出力されるＰＮコード
の位相を制御して相関出力が所定値を超える点を捜索す
る信号サーチ手段と、信号サーチ手段によって捜索され
た所定値を超える相関出力を第１の記憶領域に格納し、
前記所定値を超える相関出力の第１の記憶領域への格納
後ＰＮコード発生手段から出力されるＰＮコードの位相
を時間的に前の位相にずらしたときにおける相関出力を
第２の記憶領域に格納する記憶手段と、第１の記憶領域
に格納された相関出力のレベルと第２の記憶領域に格納
された相関出力のレベルとの大小を比較する比較手段と
を含み、第２の記憶領域に格納された相関出力のレベル
が大きいときは第２の記憶領域に格納された相関出力を
直接波による相関出力とし、第１の記憶領域に格納され
た相関出力のレベルが大きいときは第１の記憶領域に格
納された相関出力を直接波による相関出力とする信号判
定手段と、ＰＮコード発生手段から出力されるＰＮコー
ドの位相を制御して直接波によるものであると判定され
た相関出力のピークを追尾する信号追尾手段とを備えた
ことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【作用】本発明のＧＰＳ受信装置によれば、ＰＮコード
発生手段からの出力ＰＮコードの位相が制御されて、信
号サーチ手段により所定値を超えている相関出力が捜索
される。捜索された所定値を超えている相関出力は第１
の記憶領域に格納され、この格納後にＰＮコード発生手
段から出力されるＰＮコードの位相が時間的に前の位相
にずらしたときにおける相関出力が第２の記憶領域に格
納される。この格納により第１の記憶領域に格納された
相関出力のレベルと第２の記憶領域に格納された相関出
力のレベルの大小が比較される。
【００１０】この比較によって、第２の記憶領域に格納
された相関出力のレベルが大きいときは第２の記憶領域
に格納された相関出力が直接波による相関出力とされ
る。これは直接波は時間的に早く検出され、かつ直接波
は反射波よりも減衰が少ないためである。すなわちこの
場合は、第２の記憶領域に格納された相関出力は時間的
に先に検出されており、かつそのレベルが大きいため直
接波による相関出力と判別されるのである。この判別に
よって、ＧＰＳ信号の直接波による相関出力であると判
定されたときは、その相関出力のピークから外れないよ
うに信号追尾手段によって、ＰＮコード発生手段から出
力されるＰＮコードの位相を制御することにより追尾さ
れる。したがって、マルチパス妨害の多い環境内におい
ての直接波による相関出力が追尾されて、測位誤差の発
生が防止され、正しい測位位置を得ることができること
になる。また、上記の比較によって、第１の記憶領域に
格納された相関出力のレベルが大きいときは第１の記憶
領域に格納された相関出力が直接波による相関出力とさ
れる。その相関出力のピークから外れないように信号追
尾手段によって、ＰＮコード発生手段から出力されるＰ
Ｎコードの位相を制御することにより追尾される。これ
は第１の記憶領域に格納されている相関出力は時間的に
後の相関出力であるが、第２の記憶領域に格納されてい
る相関出力よりもレベルが大きいため、第２の記憶領域
に格納されている相関出力はノイズによるものと判定さ
れるためであって、これによってノイズによる誤判定が
防止できる。
【００１１】
【実施例】以下本発明を実施例によって説明する。
【００１２】図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。
【００１３】本実施例のＧＰＳ受信装置は、ＧＰＳ衛星
から送出されたＧＰＳ信号をアンテナ１で受信し、高周
波増幅部２において増幅し、高周波増幅部２において増
幅されたＧＰＳ信号を周波数変換部３において中間周波
信号に変換して処理の容易な周波数に変換し、中間周波
信号に変換されたＧＰＳ信号をＰＮコード発生部４にお
いて発生させたＰＮコードが入力されるＰＮコード相関
部５に供給して逆拡散する。
【００１４】ＰＮコード相関部５の出力はスイッチ手段
６を介して信号サーチ部７、信号判定部８および信号追
尾部９に切り換えて供給し、信号追尾部９の出力をＰＮ
コード位相制御部１０に送出して、ＰＮコード位相制御
部１０の出力によってＰＮコード発生部４から出力する
ＰＮコードの位相を制御する。
【００１５】信号判定部８はスイッチ手段６を介して異
なる時期に入力された相関出力を格納する第１および第
２の記憶領域を有するＲＡＭ８１と、ＲＡＭ８１の第１
および第２の記憶領域に格納した相関出力レベルの大小
を比較する比較器８２とを有する。
【００１６】信号サーチ部７からの出力および信号判定
部８の比較器８２からの出力は、ＲＡＭ８１の制御およ
びＰＮコード位相制御部１０の制御を行うコンピュータ
を含む制御回路１１に供給してあり、制御回路１１の出
力により信号サーチ部７の出力に基づいてＰＮコード位
相制御部１０を制御して相関出力のサーチをし、かつ比
較器８２と協働して直接波と反射波とを判別して追尾す
る相関出力を選定する。
【００１７】ＰＮコード位相制御部１０の出力はＰＮコ
ード発生部４に送出して、ＰＮコード発生部４から出力
されるＰＮコードの位相を制御する。
【００１８】上記のように構成した本実施例のＧＰＳ受
信装置において、電源投入後スイッチ手段６は信号サー
チ部７側に切り換えられ、ＰＮコードの位相が未だ一致
していない段階でＰＮコード相関部５からの相関出力が
信号サーチ部７においてモニターされ、信号サーチ部７
からの出力にしたがって制御回路１１の制御に基づくＰ
Ｎコード位相制御部１０の制御のもとに、ＰＮコード発
生部４から出力されるＰＮコードの位相が色々な位相に
順次変更され、相関出力が所定値を超える点が捜索され
る。
【００１９】信号サーチ部７において相関出力が所定値
を超えたことを検出した信号に基づいて、制御回路１１
の制御のもとにスイッチ手段６は信号判定部８側に切り
換えられ、かつ前記所定値を超えた相関出力がＲＡＭ８
１の第１の記憶領域に格納される。次いで制御回路１１
の制御に基づくＰＮコード位相制御部１０の制御によっ
て、ＰＮコード発生部４から出力されるＰＮコードの位
相が時間的に前の位相にずらされ、この位相がずらされ
たＰＮコードによるときの相関出力がＲＡＭ８１の第２
の記憶領域に格納される。
【００２０】前記のように所定値を超えた相関出力を検
出した後、ＰＮコードの位相をさらに変化させるのは、
その相関出力が直接波によるものか、マルチパスによる
反射波によるものかを判別するためである。
【００２１】マルチパスによる信号は例えば建物などに
よって反射した後アンテナ１に入感するものであり、直
接波よりも伝搬経路が長く、直接波により入感した信号
よりも時間的に遅れて入感する。さらに反射波は反射の
際に減衰するために信号強度も直接波よりも低い。
【００２２】マルチパスによる反射波の上記の性質を利
用して、ＰＮコード発生部４から出力されるＰＮコード
の位相を変化させる。信号サーチ部７によって前記所定
値を超えた相関出力が検出された時点よりも時間的に前
の位相にＰＮコード発生部４から出力されるＰＮコード
の位相をずらして、この状態で信号判定部８において相
関出力がモニターされる。
【００２３】この状態は例えば図２に示すごとくであ
り、図２においてａは信号サーチ部７によって捜索され
た所定値を超えた相関ピーク出力を示している。ここで
ＰＮコードの位相を時間的に前の位相にずらしたとき図
２に示す相関ピーク出力ｂが得られた場合、両相関ピー
ク出力ａとｂのレベルが比較器８２によって比較され
る。この比較によって相関ピーク出力ｂのレベルが相関
ピーク出力ａのレベルより大きく、かつ相関ピーク出力
ｂの発生が時間的に前であるとき、相関ピーク出力ｂが
直接波による相関出力であると判定される。何れが時間
的に前か否かは、本実施例ではＲＡＭ８１の第２の記憶
領域に格納された相関出力が時間的に前であると判別さ
れる。
【００２４】また、ＰＮコード発生部４から出力される
ＰＮコードの位相を時間的に前の位相に変更しても相関
ピーク出力が無い場合、相関ピーク出力ａより時間的に
前に相関ピーク出力が無く、相関ピーク出力ａが実質的
に早いものであり、比較の対象となる相関出力が第２の
記憶領域に格納されていないことになって、この場合は
相関ピーク出力ａが直接波による相関出力と判別され
る。
【００２５】ここで、両相関ピーク出力ａとｂのレベル
を比較器８２によって比較するのは、ノイズによって時
間的に前に相関ピーク出力が存在するようなときに誤判
定を避けるためである。例えば、雑音などによって相関
ピーク出力ａよりも時間的に前に相関ピーク出力ｂが捜
索された場合において、比較器８２によってそのレベル
は相関ピーク出力ａより小さいと判別される。そこで、
相関ピーク出力ｂが時間的に前であっても相関ピーク出
力ａが直接波による相関出力であると判別される。これ
は、直接波による相関ピーク出力は反射波による相関ピ
ーク出力よりもレベルが大きい筈であるが、小さいと判
別されたため時間的に前に発生していても直接波による
ものと判定されない。したがって、ノイズによって誤判
定するようなことも無い。
【００２６】信号判定部８によって、直接波による相関
出力が判定されたときは、制御回路１１の出力に基づい
てスイッチ手段６は信号追尾部９側に切り換えられ、相
関出力が信号追尾部９においてモニターされて、直接波
による相関出力と判定されたときのＰＮコード位相にお
ける相関ピーク出力から外れないように、ＰＮコード位
相制御部１０を介してＰＮコード発生部４から出力され
るＰＮコードの位相が制御されて追尾される。
【００２７】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、信号
サーチ手段によって捜索された相関出力がＧＰＳ信号の
直接波による相関出力であるかを信号判定手段によって
判定し、直接波であると判定された相関出力のピークを
信号追尾手段によって追尾するようにしたため、ＧＰＳ
受信装置がマルチパス妨害の多い環境において使用され
た場合でも、反射波による相関出力を追尾するようなこ
とは無くなって、マルチパスによる測位誤差の発生が防
止できるため、正しい測位位置の測定ができる効果があ
る。
【００２８】また、直接波による相関出力の判定におい
て、ノイズによる誤判定を避けることができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図２】本発明の一実施例の作用の説明に供する相関出
力を示す模式図である。
【図３】従来のＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図
である。
【図４】ＰＮコード相関部の相関出力を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
１…アンテナ ２…高周波増幅部 ３…周波数変換部 ４…ＰＮコード発生部 ５…ＰＮコード相関部 ６…スイッチ手段 ７…信号サーチ部 ８…信号判定部 ９…信号追尾部 １０…ＰＮコード位相制御部 １１…制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諏訪 頼久 東京都三鷹市下連雀５丁目１番１号 日 本無線株式会社内 (72)発明者 横井 行雄 東京都三鷹市下連雀５丁目１番１号 日 本無線株式会社内 (72)発明者 関根 兆五 東京都三鷹市下連雀５丁目１番１号 日 本無線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−6478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−141154（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/14 H04B 1/69 - 1/713

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＧＰＳ衛星から送出された信号を受信し、
    受信した信号中のＰＮコードと同一のＰＮコードを出力
    すると共に、出力されるＰＮコードの位相を制御可能な
    ＰＮコード発生手段と、 ＰＮコード発生手段からの出力ＰＮコードが一方の入力
    として供給されて受信したＧＰＳ信号を逆拡散する相関
    器と、 相関器からの相関出力をモニターし、かつＰＮコード発
    生手段から出力されるＰＮコードの位相を制御して相関
    出力が所定値を超える点を捜索する信号サーチ手段と、 信号サーチ手段によって捜索された所定値を超える相関
    出力を第１の記憶領域に格納し、前記所定値を超える相
    関出力の第１の記憶領域への格納後ＰＮコード発生手段
    から出力されるＰＮコードの位相を時間的に前の位相に
    ずらしたときにおける相関出力を第２の記憶領域に格納
    する記憶手段と、第１の記憶領域に格納された相関出力
    のレベルと第２の記憶領域に格納された相関出力のレベ
    ルとの大小を比較する比較手段とを含み、第２の記憶領
    域に格納された相関出力のレベルが大きいときは第２の
    記憶領域に格納された相関出力を直接波による相関出力
    とし、第１の記憶領域に格納された相関出力のレベルが
    大きいときは第１の記憶領域に格納された相関出力を直
    接波による相関出力とする信号判定手段と、 ＰＮコード発生手段から出力されるＰＮコードの位相を
    制御して直接波によるものであると判定された相関出力
    のピークを追尾する信号追尾手段とを備えたことを特徴
    とするＧＰＳ受信装置。
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