JPH03170081A - Satellite navigation receiving device - Google Patents

Satellite navigation receiving device

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Publication number
JPH03170081A
JPH03170081A JP30836289A JP30836289A JPH03170081A JP H03170081 A JPH03170081 A JP H03170081A JP 30836289 A JP30836289 A JP 30836289A JP 30836289 A JP30836289 A JP 30836289A JP H03170081 A JPH03170081 A JP H03170081A
Authority
JP
Japan
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code
data
pseudo
satellite
noise
Prior art date
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Pending
Application number
JP30836289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Arai
修 荒井
Kiyoaki Munemaru
宗円 清明
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Furuno Electric Co Ltd
Original Assignee
Furuno Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03170081A publication Critical patent/JPH03170081A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To extend and expand a time and a space where a position is measurable by generating a correct dummy noise code immediately after the switching point of a dummy noise code when the dummy noise code is switched at a constant period to track signals from plural satellites. CONSTITUTION:Two C/A code generators 1 and 2 are used as a dummy noise code generating means and a switch 7 selects and supplies the outputs of two C/A code generators 1 and 2 to a reception part 3 alternately in order. A switch 6 selects a C/A code generator which generates a C/A code next time between the two C/A code generators 1 and 2. In this case, the C/A code outputted by the C/A code generator 1 is supplied to the reception part 3 in a state shown in a figure and data B is supplied to the C/A code generator 2 which generates a C/A code next. Then the data B is supplied and the C/A code corresponding to the data B can be outputted to the reception part 3 with a specified phase from right after the generator is switched to the side of the C/A code generator 2.

Description

【発明の詳細な説明】 (a)産業トの利用分野 この発明は、NAVS’r/ltR/GPS (全世界
測位システム)における受信機など、Ni 71 ′4
’ii星から送信されてくる電波を受信して受信位置の
測位などを行う衛星航法受信装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of industrial application This invention is applicable to receivers in NAVS'r/ltR/GPS (Global Positioning System), etc.
This invention relates to a satellite navigation receiving device that receives radio waves transmitted from the 'ii star and measures the receiving position.

(bl発明の背景 NAVSTAR/GPSは従来のNNSSの次世代の衛
星航法システムとしてアメリカ国防総省が空軍を主開発
担当者として開発を進めている。
Background of the invention NAVSTAR/GPS is being developed by the U.S. Department of Defense as the next generation satellite navigation system for conventional NNSS, with the Air Force as the main developer.

このシステl、は宇宙(一定の衛星軌道に配置された複
数の航法衛星)、制御(各航法衛星に各+!It制御デ
ータを送信する地上施設)および利用者(複数の航法衛
星から送信される電波を受信する受信装置)の3部分か
ら構成されている。
This system consists of space (multiple navigation satellites placed in fixed satellite orbits), control (ground facilities that transmit each +!It control data to each navigation satellite), and users (multiple navigation satellites transmit control data). It consists of three parts: a receiving device that receives radio waves.

各衛星は高精度の時計をもっており、この時間信号を電
波にのせて送信する。衛星からのこの信号は受信機まで
の距離分だけ遅れて到着するため、この遅れ時間に電波
の伝搬速度を乗することにより距離は判明する。これを
3個の衛星について行えば、受信機の位置を三次元空間
I二で求めることができる。担し受信機内の時計は通常
衛星−Lの時計はどK6梢度でないため、もう1つの衛
星からの電波を受けて4つの方程弐から4つの未知数(
三次元位置と時間)の解が求められる。
Each satellite has a highly accurate clock and transmits this time signal over radio waves. This signal from the satellite arrives with a delay equal to the distance to the receiver, so the distance can be determined by multiplying this delay time by the propagation speed of the radio wave. If this is done for three satellites, the position of the receiver can be determined in three-dimensional space I2. Since the clock in the receiver is not normally the clock on satellite-L, it receives the radio waves from the other satellite and calculates the four unknowns from the four equations (2).
3D position and time).

各命星からの電波はいわゆるスペクトル拡散痩調が使用
されている。すなわち、擬似雑音コート(雑音状の二進
符号)で搬送波を位相シフトキーイング変調して送信し
ている。したがって衛星力らの電波を受信するには送信
信号と同じパターンでしかもタイミングが完全に一致す
る擬似雑音コードを受信信号に掛け合わせなければなら
ない。
The radio waves from each life star use so-called spread spectrum attenuation. That is, the carrier wave is phase-shift keyed modulated using a pseudo-noise coat (noise-like binary code) and then transmitted. Therefore, in order to receive radio waves from satellites, the received signal must be multiplied by a pseudo-noise code that has the same pattern and timing as the transmitted signal.

このことにより初めて衛星からの信号が受信さねたこと
になり、擬似雑音コードのパターンが異なるか、タイミ
ングが一致していなければ受イ言{3号は雑音としか感
じられない。
This means that the signal from the satellite has not been received for the first time, and unless the pseudo-noise code pattern is different or the timing does not match, the signal received will only be perceived as noise.

各衛星の送信する電波の周波数は同一であるガ、各々固
有の擬似雑音コードパターンで変調を行っているため、
受信機側では受信しようとする衛星に対応して擬似雑音
コードを発生させ、そのタイくングを合わせることによ
って希望する衛星の信号を復調することができる。また
、この擬似雑音コートのタイくングを合わせることが衛
星との距離を測定したことになる。なお、擬似雑音コー
トとしてはC/AコードとPコードの2つが使用され、
PコードはC/Aコードに比較して測距桔度が高いが、
C/Aコードのみ公開されていて、民生用の受信機はこ
のC/Aコードのみ利用している。
Although the frequency of the radio waves transmitted by each satellite is the same, each satellite modulates it with its own unique pseudo-noise code pattern.
On the receiver side, a pseudo-noise code is generated corresponding to the satellite to be received, and by matching the timing, it is possible to demodulate the signal of the desired satellite. Also, by matching the tying of this pseudo-noise coat, the distance to the satellite is measured. In addition, two pseudo noise codes, C/A code and P code, are used.
The P code has a higher distance measurement accuracy than the C/A code, but
Only the C/A code is made public, and consumer receivers only use this C/A code.

この他に各衛星は自己の軌道情報と各種パラメータを5
 0 b / sの転送レートで送信している。
In addition, each satellite records its own orbit information and various parameters.
It is transmitting at a transfer rate of 0 b/s.

受信機はこの情報と、上記距離をもとに緯度,経度およ
び高さとして受信機の位置を測位する。
The receiver measures the position of the receiver in terms of latitude, longitude, and height based on this information and the above-mentioned distance.

また、衛星からのキャリア信号の受信周波数のドップラ
効果を測定することによって受信機の移動速度が求めら
れる。
Furthermore, the moving speed of the receiver can be determined by measuring the Doppler effect of the reception frequency of the carrier signal from the satellite.

(C)従来の技術 GPS受信機の基本構成としては、受信機内部で作った
C/Aコードと受信信号との相関が最大となるようにC
/Aコードの位相を制御してスペクトル逆拡散を行う部
分と、スペクトル逆拡散した信号に含まれるキャリア周
波数を測定することにより、GPS信号のドップラーシ
フトを算出する部分、およびスペクトル逆拡敗した復調
信号に含まれている伝送速度5 Q b / sの航法
データから衛星の軌道データや時間データなどを収集す
る部分とを備えている。
(C) Conventional technology The basic configuration of a GPS receiver is to use C/A to maximize the correlation between the C/A code created inside the receiver and the received signal.
/A part that performs spectrum despreading by controlling the phase of the A code, a part that calculates the Doppler shift of the GPS signal by measuring the carrier frequency included in the spectrum despread signal, and a part that performs spectrum despreading and demodulation. It is equipped with a part that collects satellite orbit data, time data, etc. from navigation data at a transmission rate of 5 Q b/s included in the signal.

h述の各機能は必頭の基本機能であるが、その構威は受
信機により異なり、それぞれ特徴を備えている。
Each of the functions described in (h) is an essential basic function, but its structure differs depending on the receiver, and each has its own characteristics.

これら受信機の構或は次の3つに分けることができる。The structures of these receivers can be divided into the following three types.

■1チャンネルシーケンシャル受信方弐■1チャンネル
高速シーケンシャル受信方式■複数チャンネル受信方式 1チャンネルシーケンシャル受信方式は、1つの衛星か
ら全ての衛星のアルマナックデータを受信し、アルマナ
ックデータをもとに測位に用いる複数の衛星の補足を行
いエフェメリスデータを収集し、さらにその後実際の測
位用に各衛星からのC/Aコードを例えば1秒間づつ測
定する。この方式の欠点は、1つの衛星のデータを収集
している間は他の衛星の測定が行えないことであり、測
位に用いる全ての衛星の測定が完了するまでに長時間を
要する。
■1-channel sequential reception method 2 ■1-channel high-speed sequential reception method ■Multi-channel reception method The 1-channel sequential reception method receives almanac data from all satellites from one satellite, and uses multiple channels for positioning based on the almanac data. The satellites are captured and ephemeris data is collected, and then the C/A code from each satellite is measured, for example, for one second each for actual positioning. A disadvantage of this method is that while data from one satellite is being collected, measurements of other satellites cannot be performed, and it takes a long time to complete measurements of all the satellites used for positioning.

1チャンネル高速シーケンシャル受信方式は、1つの衛
星について例えば5msの間隔でサンプリングを行って
2 0msで4個の衛星からの測距を完了する.さらに
航法衛星の1ビットは20mSであるので、この間に高
速切換によって4個の衛星のデータを収集する。
The 1-channel high-speed sequential reception method samples one satellite at intervals of, for example, 5 ms, and completes ranging from four satellites in 20 ms. Furthermore, since one bit of a navigation satellite is 20 mS, data from four satellites is collected by high-speed switching during this time.

複数チャンネル受信方式は、各衛星毎に独立した受信部
を備えるもので、ハードウェアが複雑であり高価である
The multi-channel reception system includes an independent reception section for each satellite, and the hardware is complicated and expensive.

(d)発明が解決しようとする課題 前記1チャンネル高速シーケンシャル受信方式は、ハー
ドウェアが簡素であり、しかも1チャンネルシーケンシ
ャル受信方式のような欠点が解消される。しかし、衛星
からの信号を短時間サンプリングして利用するためS/
N比が劣化し、S/N比の悪い衛星信号が捕捉できない
という欠点を備えている。
(d) Problems to be Solved by the Invention The one-channel high-speed sequential reception system has simple hardware and eliminates the drawbacks of the one-channel sequential reception system. However, in order to sample and utilize signals from satellites for a short period of time,
It has the disadvantage that the N ratio deteriorates and satellite signals with a poor S/N ratio cannot be captured.

しかも1チャンネル高速シーケンシャル受信方式では、
信号を短時間サンプリングしたこと以外に以下゛に述べ
る理由でS/N比の面で不利であった。
Moreover, with the 1-channel high-speed sequential reception method,
In addition to the fact that the signal was sampled for a short time, it was disadvantageous in terms of S/N ratio for the reasons described below.

第9図は従来のGPS受信機の主要部の構戒図、第10
図は20ms間における衛星からの信号のサンプリング
タイξングを表す図である。
Figure 9 is a structural diagram of the main parts of a conventional GPS receiver, Figure 10
The figure is a diagram showing the sampling timing of the signal from the satellite during 20 ms.

第9図において、C/Aコード発生器5は与えられるデ
ータA. − Dに応じたC/Aコードを受信部3へ与
える。受信部3はC/Aコード発生器5の発生したC/
Aコードと衛星からの信号との相関を求めるとともに、
C/Aコードのコード位相を制御する。したがって、ス
イッチ4を切り換えてC/Aコード発生器5へ与えるデ
ータA−Dを切り換えることによって、その設定したデ
ータに対応する衛星の信号を受信することができる。
In FIG. 9, the C/A code generator 5 receives data A. - Give the C/A code corresponding to D to the receiving section 3. The receiving section 3 receives the C/A code generated by the C/A code generator 5.
In addition to finding the correlation between the A code and the signal from the satellite,
Controls the code phase of C/A code. Therefore, by switching the switch 4 to switch the data A to D given to the C/A code generator 5, it is possible to receive a satellite signal corresponding to the set data.

ところが、ト記C/Aコード発生器5は例えば第8図に
示すようなG系列符号発生器(いわゆるゴールド符号発
生器)が用いられる。これはシフトレジスタ9,10と
、与えられたデータに応したビットを初段のビソトヘ返
すセレクタ11.12からなる2組のM系列擬似雑音コ
ード発生器が接続されていて、与えるデータに応じたパ
ターンの擬似雑音コードを発生する。ここで、シフトレ
ジスタ9,lOはそれぞれ10段でコード長は1023
ビッ1・、クロソク信号の周波数はl,023M b 
/ sであるため、1周期のコート長が1msの擬似雑
音コードが発生される。ところが、このようなG系列符
号発生器は、シフトレジスタ9lOの初ル1値が一定で
あるため、1 0 2 3ビットのコードのうち必ず先
頭のビットから順に発生する。したがって、■023ビ
ットのうち任意のビットか5直ちに発生させることはで
きず、先頭ビットを発生させるタイミングを変えること
によってC/Aコードの位相を制御しなければならない
。したがって、第10図に示すようにC/Aコ−ド発生
器にC/Aコード設定用データ(C/Aコードの種類を
表すデータ)とC/Aコードの位相データ(C/Aコー
ドの先頭ビットの発生タイ稟ングを表ずデータ)とを与
えてから最大1ms経過後でなければ所望のC/Aコー
ドが受信部に与えられない。第10図において××部分
はC/Aコードが定まらない最大時間である。したがっ
て、サンプリングした5msの信号のうち実際には最低
4msの時間しか利用することができない。このように
各衛星からの利用=1能な信号時間が4/5になること
によJQS/N比がさらに2dB低下していた。
However, as the C/A code generator 5, for example, a G-series code generator (so-called Gold code generator) as shown in FIG. 8 is used. This is connected to two sets of M-sequence pseudo-noise code generators consisting of shift registers 9 and 10 and selectors 11 and 12 that return bits corresponding to the given data to the first-stage bits, and a pattern corresponding to the given data. generates a pseudo-noise code. Here, shift registers 9 and 10 each have 10 stages and a code length of 1023.
Bit 1, the frequency of the cross signal is 1,023M b
/s, a pseudo-noise code with a one-cycle coat length of 1 ms is generated. However, in such a G-series code generator, since the initial value of the shift register 91O is constant, the code is always generated sequentially from the first bit of the 1023-bit code. Therefore, it is not possible to immediately generate any one of the 023 bits, and the phase of the C/A code must be controlled by changing the timing at which the first bit is generated. Therefore, as shown in FIG. The desired C/A code is not given to the receiving section until a maximum of 1 ms has elapsed since the first bit (indicating the generation timing data) is given. In FIG. 10, the XX portion is the maximum time during which the C/A code is not determined. Therefore, of the sampled 5 ms signal, only a minimum of 4 ms can actually be used. In this way, the available signal time from each satellite was reduced to 4/5, resulting in a further 2 dB drop in the JQS/N ratio.

尚、C/Aコードのパターンは一定であるため、このパ
ターンをROMに予め書き込んでおき、そのROMアド
レスを順次指定することによってC/Aコードを発生さ
せる方法も考えられるが、その方法では多数のROM 
(ゲートアレイ)を必要とし、現実的ではない。
Since the pattern of the C/A code is constant, it is conceivable to write this pattern in advance to the ROM and generate the C/A code by sequentially specifying the ROM addresses, but there are many ways to do this. ROM of
(gate array), which is not practical.

この発明の目的は、前述の1チャンネル高速シーケンシ
ャル受信方式において、サンプリングした衛星からの信
号の全期間を有効に利用できるようにしてL記S/N比
の低下を防1ヒし、S / N .l:l:,の悪い衛
星信号をも十分捕捉できるようにした衛星航法受信装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to prevent a decrease in the S/N ratio by effectively utilizing the entire period of a sampled signal from a satellite in the one-channel high-speed sequential reception system described above. .. An object of the present invention is to provide a satellite navigation receiving device that can sufficiently capture even bad satellite signals of l:l:.

(81課題を解決するための手段 この発明は、擬似雑音コードを発生するコード発生手段
と、 このコード発生手段の出力するコードの位相をずらせて
、受信信号との相関が最大になるコード位相を求める手
段と、 追尾すべき複数の航法衛星の擬似雑音コードに応じて、
上記コード発生手段より出力するコードを一定時間間隔
で切り換える手段を備えた衛星航法受信装置において、 設定されるデータに応した複数種の擬似雑音コードを交
互に発生ずる2つのコード発生手段と、上記2つのコー
ド発生手段のうち次凹に擬似雑音コードを発生させるべ
きコード発生手段に対して擬似雑音コードと擬似雑音コ
ートの位相を定めるデータを、遅くとも擬似雑音コード
の一周期より早く設定するコードデータ設定手段とを設
けたことを特徴とする。
(81 Means for Solving Problems) This invention includes a code generation means for generating a pseudo-noise code, and a code phase that shifts the phase of the code outputted from this code generation means to determine the code phase that maximizes the correlation with the received signal. Depending on the method of determination and the pseudo-noise codes of multiple navigation satellites to be tracked,
A satellite navigation receiver comprising means for switching the code output from the code generation means at regular time intervals, comprising: two code generation means for alternately generating a plurality of types of pseudo-noise codes corresponding to set data; Code data that sets data that determines the phase of the pseudo noise code and the pseudo noise coat for the code generating means that should generate the pseudo noise code in the next concave of the two code generating means, at least one cycle of the pseudo noise code earlier. The present invention is characterized in that a setting means is provided.

([1作用 この発明の衛星航法受信装置の主要部の構成およびサン
プリングタイミングを表す図を第1図および第2図に示
す。
(1) Diagrams showing the configuration and sampling timing of the main parts of the satellite navigation receiver of the present invention are shown in FIGS. 1 and 2.

第1図に示すように、擬似雑音コード発生手段として、
この例では2つのC/Aコード発生器l2を用い、スイ
ッチ7は2つのC/Aコード発生器1.2の出力を交互
に選択し゜ζC/Aコードを順次受信部3へ与える。ス
イソチ6は2つのC/Aコード発生器1.2のうち次回
にC/Aコードを発生させるべきC/Aコード発生器を
選択する。さらに、スイッチ4はC/Aコード発生器1
または2に与えるデータ(それぞれC/Aコードの種類
と位相を表すデータ)A−Dを切り換える。第1図に示
した状態では、C/Aコード発生器lから出力されるC
/Aコードが受信部3に与えられ、次回にC/Aコード
を発生させるべきC/Aコード発生器2に対してデータ
Bが与えられる。例えば、スイッチ7をC/Aコード発
生器2側へ切り換える遅くともlms前にC/Aコード
発生器2に対してデータBを与えることによって、スイ
ッチ7をC/Aコード発生器2側へ切り換えた直後から
データBに対応するC/Aコードを指定した位相で受信
部3へ出力させることができるこの様子は第2図に示す
タイミングチャートから明らかなように、所望のC/A
コードが発生されない最大区間(××印)は使用されず
、所望のC/Aコードが発生される区間だけが使用され
る.このことによりサンプリングした各5msの全期間
を有効に利用することができるようになる。
As shown in Fig. 1, as pseudo noise code generation means,
In this example, two C/A code generators l2 are used, and the switch 7 alternately selects the outputs of the two C/A code generators 1.2 and sequentially supplies the C/A codes to the receiving section 3. The switch 6 selects the C/A code generator that should generate the next C/A code from among the two C/A code generators 1.2. Furthermore, the switch 4 is connected to the C/A code generator 1.
Alternatively, the data given to 2 (data representing the type and phase of the C/A code, respectively) is switched between A and D. In the state shown in FIG. 1, the C output from the C/A code generator l is
The /A code is given to the receiving section 3, and the data B is given to the C/A code generator 2 which is to generate a C/A code next time. For example, the switch 7 is switched to the C/A code generator 2 side by giving data B to the C/A code generator 2 at least lms before switching the switch 7 to the C/A code generator 2 side. As is clear from the timing chart shown in FIG.
The maximum interval (marked with XX) in which no code is generated is not used, and only the interval in which the desired C/A code is generated is used. This makes it possible to effectively utilize the entire sampled period of 5 ms.

{O実施例 この発明の実施例であるGPS受信機の全体のブロック
図を第3図に示す。
{O Embodiment FIG. 3 shows an overall block diagram of a GPS receiver which is an embodiment of the present invention.

第3図において、13はアンテナ、14はアンテナ信号
を適当な中間周波数に変換し、増幅する回路、l5はこ
の信号を中間周波数の約4倍でサンプリングし、ディジ
タルデー夕に変換するA−Dコンバータである.ゲート
アレイ16.17はそれぞれ後述するスペクトル逆拡散
復調を行う、CP01Bはゲートアレイ16.17から
C/Aコードとの相関値などを読み込み、RAM19の
データバッファへ収納し、またゲートアレイ1617に
対して各種設定データを与える。CPU2lはRAM2
4をワーキングエリアとしてROM23に書き込まれて
いるプログラムを実行してcputsから所定のタイ4
ングでC/Aコードの位相およびキャリア周波数などを
受け取り、測位演算を行う。また、CPU18が実行す
るプログラムをパワーオン時にRAM19へ転送する。
In Fig. 3, 13 is an antenna, 14 is a circuit that converts the antenna signal to an appropriate intermediate frequency and amplifies it, and 15 is an A-D that samples this signal at about four times the intermediate frequency and converts it into digital data. It is a converter. The gate arrays 16 and 17 each perform spectrum despread demodulation, which will be described later.CP01B reads the correlation value with the C/A code from the gate array 16 and 17, stores it in the data buffer of the RAM 19, and also sends the data to the gate array 1617. and give various setting data. CPU2l is RAM2
Execute the program written in the ROM 23 using 4 as the working area and read the specified tie 4 from cputs.
The phase and carrier frequency of the C/A code are received by the receiver, and positioning calculations are performed. Further, the program executed by the CPU 18 is transferred to the RAM 19 when the power is turned on.

なお、FPU2 2はCPU2 1のコブロセフサであ
り、浮動小数点演算を行う。CPU26はRAM28を
ワーキングエリアとしてROM27に書き込まれている
プログラムを実行して、CPU2lにより求められた測
位演算結果から、例えば現在地から目的地の方位、距離
および所要時間などを求める航法演算を行う。またCP
U26はキーインタフエイス回路32を介してキーボー
ド33の操作内容を読み込み、LCDドライバ30に対
して表示データを書き込むことによってLCD31へ表
示を行い、さらにシリアルインタフエイス29を介して
外部との間でシリアルデータ伝送を行う。尚、バスアー
ビタ20,25は各バスラインの調停を行う。
Incidentally, the FPU 2 2 is a subsystem of the CPU 2 1 and performs floating point operations. The CPU 26 uses the RAM 28 as a working area to execute a program written in the ROM 27, and performs navigation calculations to determine, for example, the direction, distance, and required time from the current location to the destination from the positioning calculation results obtained by the CPU 2l. Also CP
The U26 reads the operation contents of the keyboard 33 via the key interface circuit 32, writes display data to the LCD driver 30 to display on the LCD 31, and also communicates with the outside via the serial interface 29. Perform data transmission. Note that the bus arbiters 20 and 25 arbitrate between each bus line.

第3図に示したゲートアレイ16.17の構成を第4図
に示す。
FIG. 4 shows the configuration of the gate arrays 16, 17 shown in FIG. 3.

第4図において、IQ分離回路40は、A−D変換され
たデータを交互に!(同相)戒分とQ(直交)或分(■
成分からπ/2遅れた点のデータ)として求める。キャ
リア戒分除去回路4lはIQ分離回路40から与えられ
るI或分とQ威分て表される座標値をキャリアNGO 
(数値制御発振回路)42から与えられる回転位相デー
タに相当する角度だけ座標回転を行い、キャリア成分を
除去したI信号とQ信号をそれぞれEPL分離回路44
および45へ出力する。キャリアNGO回路42はキャ
リアNGO設定用データレジスタ43から与えられるデ
ータに基づいて回転位相データを発生する。後述するよ
うに各相関出力データからキャリア周波数およびキャリ
ア位相の推定が行われ、キャリア周波数およびキャリア
位相を追尾するようにキャリアNGO設定用データレジ
スタ43にデータが設定される。
In FIG. 4, the IQ separation circuit 40 alternately sends A-D converted data! (in-phase) precept and Q (orthogonal) or part (■
(data at a point delayed by π/2 from the component). The carrier division removal circuit 4l converts the coordinate values expressed by I and Q given from the IQ separation circuit 40 into carrier NGOs.
(Numerically controlled oscillation circuit) 42 performs coordinate rotation by an angle corresponding to the rotational phase data given from the EPL separation circuit 42 and removes carrier components from the I signal and Q signal, respectively.
and output to 45. The carrier NGO circuit 42 generates rotational phase data based on data given from the carrier NGO setting data register 43. As will be described later, the carrier frequency and carrier phase are estimated from each correlation output data, and data is set in the carrier NGO setting data register 43 so as to track the carrier frequency and carrier phase.

EI)L分離回路44.45はそれぞれキャリア威分の
除去されたI戒分とQ成分の出力タイミングを0.5チ
ップ(C/Aコードの1ビット長の1/2)進んだ信号
(以下E(EARLY)信号と言う。)と、0チップ(
以下これをP (PUNCTUAI、)信号と註う。)
および一〇。5チソプ(C/Aコードのlビット長の1
/2遅れた信号(以下L(LATE)信号と言う。)に
分離してそれぞれ掛蒐器46〜51へ出力する。これら
のffL算器46〜51にはそれぞれC/Aコード発生
器lまたはC/Aコード発生器2から出力されるC/A
コードが与えられる。積算器52〜57は各掛算器46
〜51の出力値を一定時間積算(カウントアップ)する
。すなわちC/Aコード発生器1.2と掛算器46〜4
8および積算器52〜54によって■戒分の相関器が横
威され、C/Aコード発生器1.2と掛算器49〜5l
および積算器55〜57によってQ或分の相関器が構或
される。
EI) L separation circuits 44 and 45 each produce a signal (hereinafter referred to as 0.5 chips (1/2 of the 1-bit length of the C/A code)) that advances the output timing of the I component and Q component from which the carrier components have been removed. It is called the E (EARLY) signal.) and the 0 chip (
Hereinafter, this will be referred to as the P (PUNCTUAI,) signal. )
and ten. 5 chisop (1 of l bit length of C/A code
The signal is separated into signals delayed by /2 (hereinafter referred to as L (LATE) signals) and outputted to the receivers 46 to 51, respectively. These ffL calculators 46 to 51 each receive the C/A code output from the C/A code generator 1 or the C/A code generator 2.
A code will be given. Multipliers 52 to 57 correspond to each multiplier 46
-51 output values are integrated (counted up) for a certain period of time. That is, C/A code generator 1.2 and multipliers 46 to 4.
8 and multipliers 52 to 54, the precept correlator is manipulated, and the C/A code generator 1.2 and multipliers 49 to 5l
The integrator 55 to 57 constitute a correlator for Q.

第7図は受信信号とE,  P,  L信号との相関を
示している。図に示すとおり、P信号との相関がE信号
やL信号との相関より高く、かつE信号との相関とL信
号との相関が等しくなったときC/Aコード位相が一致
したとみなすことができる。
Figure 7 shows the correlation between the received signal and the E, P, and L signals. As shown in the figure, when the correlation with the P signal is higher than the correlation with the E and L signals, and the correlation with the E signal and the correlation with the L signal are equal, the C/A code phases are considered to match. Can be done.

各積算器52〜57の結果は第3図に示したCPU18
が必要なタイξングで読み取る。またCPU18は第4
図に示す各種タイミング制御[61路5Hに対して、C
/Aコード発生器1.2に対するC/Aコード設定用デ
ータの設定タイ鋭ング、C/Aコード発生器2から掛算
器46〜51へC/Aコードを発生させるタイミングな
ど各種タイミング制御データを与える。また、CPU1
8はC/Aコード設定用データレジスタ59に対して、
次回に発生すべきC/Aコード設定用データおよびC/
Aコード発生器1.2の内部に設けられているフリーラ
ンのクロック信号に対してどれだけずらせて、C/Aコ
ードを発生させるか(第8図に示したG系列符号発生器
を初期値からスタートさせるか)を表すデータを設定す
る。
The results of each integrator 52 to 57 are sent to the CPU 18 shown in FIG.
is read at the required timing. Also, the CPU 18 is the fourth
Various timing controls shown in the figure [for 61-way 5H, C
Various timing control data such as setting timing of C/A code setting data for the /A code generator 1.2 and the timing for generating the C/A code from the C/A code generator 2 to the multipliers 46 to 51. give. Also, CPU1
8 is for the C/A code setting data register 59,
C/A code setting data and C/A code to be generated next time.
How far to shift the free-run clock signal provided inside the A code generator 1.2 to generate the C/A code (set the G sequence code generator shown in Figure 8 to the initial value) Set data representing whether to start from ).

第3図に示した信号処理用のC P LJ 1 8の処
理手順を第5図および第6図に示す。
The processing procedure of C P LJ 18 for signal processing shown in FIG. 3 is shown in FIGS. 5 and 6.

CP018はクロソク信号発生回路および割込み制?2
11回路(不図示)からのlms毎の割込みに基づいて
第5図に示す割込み処理を行う。先ず、第4図に示した
積算器52〜57の積算値すなわち、発生したC/Aコ
ードに対する受信信号の1威分におけるE信号との相関
値.P信号との相関値,L信号との相関値および受信信
号のQ成分におけるE信号との相関値.P信号との相関
値,L信号との相関値をそれぞれ読み取り、RAM19
内の所定のデータバンファエリアに収納する。
Does CP018 have a cross signal generation circuit and an interrupt system? 2
The interrupt processing shown in FIG. 5 is performed based on the interrupt every lms from the No. 11 circuit (not shown). First, the integrated values of the integrators 52 to 57 shown in FIG. Correlation value with the P signal, correlation value with the L signal, and correlation value with the E signal in the Q component of the received signal. Read the correlation value with the P signal and the correlation value with the L signal, and store them in the RAM 19.
The data is stored in a predetermined data buffer area.

L記1ms毎の割込み処理は極短時間に終了し、通常は
第6図に示すタイ主ングによる制御が行われる。第6図
において「ループフィルタの演算」処理ではト記割込み
処理により収納されたデータバソファエリアから各相関
出力データを取り出し、C/Aコードおよびキャリア周
波数追尾用の演算を行い(C/Aコードの位相は、第7
図に示したようにE,P,L各信号との相関により推定
し、キャリア周波数およびキャリア位相は■成分が最大
、Q成分が0となるように、キャリアNGOの出力すべ
き周波数と位相を推定し)メモリ内の所定のエリアに収
納する。
The interrupt processing every 1 ms is completed in a very short time, and control is normally performed using the tie control shown in FIG. In the "loop filter calculation" process in FIG. The phase of
As shown in the figure, the carrier frequency and carrier phase are estimated based on the correlation with the E, P, and L signals, and the frequency and phase to be output by the carrier NGO are determined so that the ■ component is maximum and the Q component is 0. (estimate) and store it in a predetermined area in memory.

また、「コード,キャリア周波数などの設定」処理では
、E記ループフィルタの演算により求めたデータを第4
図に示したキャリアNGO設定用データレジスタ43お
よびC/Aコード設定用データレジスタ59へ設定する
。その際、C/Aコード発生器1,2のC/Aコード設
定用データおよびC/Aコードの位相データを、第2図
に示したようにC/Aコードの切換タイ兆ングより1 
rnSだけ早いタイミングで設定する。
In addition, in the "setting code, carrier frequency, etc." process, the data obtained by the calculation of the loop filter E is
Settings are made to the carrier NGO setting data register 43 and C/A code setting data register 59 shown in the figure. At that time, the C/A code setting data and the C/A code phase data of the C/A code generators 1 and 2 are changed to 1 from the C/A code switching timing as shown in FIG.
Set rnS at an earlier timing.

「測位演算部へのデータ出力」処理では、各衛星のC/
Aコード位相と、キャリア周波数などを測位演算部(第
3図中CPU21)へ毎秒1回出力する。これにより測
位演算部では現在の位置,移動方向および速度を演算に
より求める。また、HDOP(水平方向の幾何学的精度
低下率)なども求める。
In the "data output to the positioning calculation unit" process, each satellite's C/
The A code phase, carrier frequency, etc. are output to the positioning calculation unit (CPU 21 in FIG. 3) once per second. As a result, the positioning calculation unit calculates the current position, moving direction, and speed. In addition, HDOP (horizontal geometric precision decline rate) and the like are also determined.

さらに、I゛その他」の処理では測位に用いるべき衛星
の割り当てや各衛星の追尾のステータス変史および信号
中断時の処理などを行う。
Furthermore, in the process of "I"Others", assignment of satellites to be used for positioning, history of tracking status of each satellite, and processing at the time of signal interruption are performed.

以−ヒのようにして2Qmsの間に5ms毎に4つの衛
星からの信号を順次追尾する際、C/Aコードを切り換
えた直後からC/Aコードの位相,キャリア周波数およ
びキャリア位相の追尾を開始することができる。
When sequentially tracking signals from four satellites every 5ms during 2Qms as shown below, track the C/A code phase, carrier frequency, and carrier phase immediately after switching the C/A code. You can start.

(hl発明の効果 この発明によれば、擬似雑音コードを一定周期で切り換
えて複数の衛星からの信号を追尾する際、擬似雑音コー
ドの切換時点から直ちに正しい擬.似雑音コードを発生
させることができるため、サンプリング期間の全期間を
有効に利用することができ、圧常な擬似雑音コードの発
生タイミングの遅れによるS/N比の低下がない。この
ため、S/N比の悪い衛星信号をも捕捉可能となり、測
位可能な時間および空間が拡大される。
(hl Effects of the Invention According to this invention, when tracking signals from a plurality of satellites by switching pseudo-noise codes at regular intervals, it is possible to generate a correct pseudo-noise code immediately from the time of switching the pseudo-noise code. Therefore, the entire sampling period can be used effectively, and there is no drop in the S/N ratio due to a delay in the generation timing of the constant pseudo-noise code.Therefore, satellite signals with a poor S/N ratio can be Also, the time and space in which positioning can be performed is expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図はこの発明の作用を説明する図であ
り、第1図は衛星航法受信装置の主要部のブロック図、
第2図はその制御タイミングを表す図である。第3図は
この発明の実施例であるGPS受信機の全体のブロック
図、第4図はその一部の詳細なブロック図である。第5
図および第6図は同受信機の主要部の処理手順を表すフ
ローチャートである。第7図は実施例におけるC/Aコ
ードと受信信号との相関値の変化を示す図である。第8
図はC/Aコード発生器の例を示す回路図である。第9
図および第10図は従来のGPS受信機の主要部のブロ
ック図およびその制御タイミングを示す図である。
1 and 2 are diagrams explaining the operation of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram of the main part of the satellite navigation receiving device;
FIG. 2 is a diagram showing the control timing. FIG. 3 is an overall block diagram of a GPS receiver according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a detailed block diagram of a portion thereof. Fifth
6 and 6 are flowcharts showing the processing procedure of the main parts of the receiver. FIG. 7 is a diagram showing changes in the correlation value between the C/A code and the received signal in the embodiment. 8th
The figure is a circuit diagram showing an example of a C/A code generator. 9th
1 and 10 are block diagrams of the main parts of a conventional GPS receiver and diagrams showing the control timing thereof.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)擬似雑音コードを発生するコード発生手段と、 このコード発生手段の出力するコードの位相をずらせて
、受信信号との相関が最大になるコード位相を求める手
段と、 追尾すべき複数の航法衛星の擬似雑音コードに応じて、
上記コード発生手段より出力するコードを一定時間間隔
で切り換える手段を備えた衛星航法受信装置において、 設定されるデータに応じた複数種の擬似雑音コードを交
互に発生する2つのコード発生手段と、上記2つのコー
ド発生手段のうち次回に擬似雑音コードを発生させるべ
きコード発生手段に対して擬似雑音コードと擬似雑音コ
ードの位相を定めるデータを、遅くとも擬似雑音コード
の一周期より早く設定するコードデータ設定手段とを設
けたことを特徴とする衛星航法受信装置。
(1) code generation means for generating a pseudo-noise code; means for shifting the phase of the code output by the code generation means to determine the code phase that maximizes the correlation with the received signal; and a plurality of navigation methods to be tracked. Depending on the satellite pseudo-noise code,
A satellite navigation receiver comprising means for switching the code output from the code generation means at regular time intervals, comprising: two code generation means for alternately generating a plurality of types of pseudo-noise codes according to set data; Code data setting for setting data that determines the pseudo-noise code and the phase of the pseudo-noise code for the code generation means that is to generate the pseudo-noise code next time among the two code generation means, at least earlier than one period of the pseudo-noise code. A satellite navigation receiving device characterized by comprising: means.
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