JPH04326079A - Gps receiver - Google Patents

Gps receiver

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Publication number
JPH04326079A
JPH04326079A JP9654591A JP9654591A JPH04326079A JP H04326079 A JPH04326079 A JP H04326079A JP 9654591 A JP9654591 A JP 9654591A JP 9654591 A JP9654591 A JP 9654591A JP H04326079 A JPH04326079 A JP H04326079A
Authority
JP
Japan
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frequency
satellite
search
radio waves
satellite radio
Prior art date
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Pending
Application number
JP9654591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Ozaki
義隆 尾崎
Hiroyuki Kitagawa
弘之 北川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP9654591A priority Critical patent/JPH04326079A/en
Publication of JPH04326079A publication Critical patent/JPH04326079A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To shorten the time till the catching of a satellite radio wave and to rapidly start the measurement of a position by calculating the Doppler quantity of the satellite radio wave due to the motion of an artificial satellite and altering search frequency on the basis of said Doppler quantity. CONSTITUTION:The transmission radio waves from a plurality of artificial satellites are received by an antenna 1 and converted in frequency in a frequency converting part 5. In a signal processing part 6, search frequency is set on the basis of the reference frequency from a reference frequency oscillator 3 and the Doppler quantity of satellite radio waves due to the motion of the artificial satellites to a receiver is calculated and the search frequency is altered on the basis of the calculated Doppler quantity. The receiving processing of the receiving signal converted in the frequency converting part 5 on the basis of the altered search frequency.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は人工衛星からの送信電波
を受信して受信機の位置を検出するGPS受信機に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a GPS receiver that detects the position of the receiver by receiving radio waves transmitted from an artificial satellite.

【0002】0002

【従来技術】従来、この種のGPS受信機においては、
特開昭63−308587号公報に示されているように
、基準周波発振器(以下、TCXOという)の近傍に温
度センサ等を配置し、それらセンサの出力よりTCXO
の出力周波数のズレ量を予測し、衛星電波捕捉迄の時間
を短縮するようにしている。
[Prior Art] Conventionally, in this type of GPS receiver,
As shown in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-308587, temperature sensors etc. are placed near a reference frequency oscillator (hereinafter referred to as TCXO), and the outputs of these sensors are used to determine whether the TCXO
The amount of deviation in the output frequency of the satellite is predicted to shorten the time it takes to acquire satellite radio waves.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかし、温度センサの
出力と、TCXOの出力周波数のズレ量は、単純な関係
ではなく、温度センサの出力からTCXOの出力周波数
のズレ量を求めるには、温度センサの出力を適当な範囲
で分割し、この範囲内でのTCXOの出力周波数のズレ
量を記憶しておかねばならず、この記憶領域が大量に必
要となる。また、温度センサ、TCXO共に経年変化等
で、特性が変化していくので、前記記憶情報が大きな誤
差を持つようになることもあり得る。さらに、この様に
誤差が生じた場合に、この誤差は、測位を行う迄は検出
されず、この誤差によって3つ以上の衛星に対して衛星
電波捕捉迄の時間が長くなる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the amount of deviation between the output of the temperature sensor and the output frequency of the TCXO is not a simple relationship. It is necessary to divide the output of the sensor into an appropriate range and store the amount of deviation in the output frequency of the TCXO within this range, which requires a large amount of storage area. Furthermore, since the characteristics of both the temperature sensor and the TCXO change over time, the stored information may have a large error. Furthermore, if such an error occurs, this error will not be detected until positioning is performed, and this error will lengthen the time it takes to acquire satellite radio waves for three or more satellites.

【0004】そこで、本発明は、衛星電波捕捉迄の時間
を長くする要因が、TCXOの出力周波数のズレだけで
なく、人工衛星の運動によるドップラーシフトも大きな
要因となることに着目し、人工衛星の運動による衛星電
波のドップラー量を求め、これによりサーチ周波数の変
更を行って衛星電波捕捉迄の時間を短縮し測位開始を早
くするようにすることを目的とするものである。
[0004] Therefore, the present invention focuses on the fact that the factor that lengthens the time until satellite radio wave acquisition is not only the deviation of the output frequency of the TCXO, but also the Doppler shift due to the movement of the artificial satellite. The purpose of this is to obtain the Doppler amount of satellite radio waves due to the movement of the satellite, and use this to change the search frequency to shorten the time it takes to acquire satellite radio waves and to start positioning earlier.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、複数の人工衛星からの送信電波を受信する
アンテナと、このアンテナを介して受信した複数の人工
衛星からの送信電波を受信処理して車両の位置を求める
受信手段とを備えた車両用GPS受信機において、前記
受信手段は、基準周波数を設定する基準周波数発振手段
を備え、この基準周波数発振手段にて設定された基準周
波数に基づいてサーチ周波数を設定し、このサーチ周波
数にて前記人工衛星からの送信電波の受信を行うもので
あって、当該受信機に対する前記人工衛星の運動による
衛星電波のドップラー量を求める手段と、この求めたド
ップラー量により前記サーチ周波数を変更する手段とを
備えたことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides an antenna for receiving transmitted radio waves from a plurality of artificial satellites, and an antenna for receiving transmitted radio waves from a plurality of artificial satellites received via this antenna. In a vehicle GPS receiver, the receiving means includes a reference frequency oscillation means for setting a reference frequency, and the reference frequency oscillation means sets a reference frequency. means for setting a search frequency based on the frequency and receiving the transmitted radio waves from the artificial satellite at this search frequency, and calculating the Doppler amount of the satellite radio waves due to the movement of the artificial satellite with respect to the receiver; , and means for changing the search frequency based on the obtained Doppler amount.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図1は、本発明の一実施例を示す車両用GPS受
信機の構成図である。アンテナ1は、GPS衛星からの
衛星電波を捕え電気信号に変換する。この電気信号は増
幅部2で、十分に増幅され、周波数変換部5に入力され
る。周波数変換部5では、基準周波発振器(以下、TC
XOという)3の出力を周波数逓倍回路4で逓倍した局
部発周波数と受信信号を合成し、周波数変換を行なう。
[Embodiments] The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a vehicle GPS receiver showing an embodiment of the present invention. Antenna 1 captures satellite radio waves from GPS satellites and converts them into electrical signals. This electrical signal is sufficiently amplified by the amplifier 2 and input to the frequency converter 5. In the frequency converter 5, a reference frequency oscillator (hereinafter, TC
The local oscillation frequency obtained by multiplying the output of the XO (XO) 3 by a frequency multiplier circuit 4 and the received signal are combined to perform frequency conversion.

【0007】なお、その周波数変換は1度のみならず2
度以上の変換を行なう構成であってもよい。信号処理部
6では、周波数変換された受信信号に対して、TCXO
3の信号を用いてキャリア成分の復調、及び擬似雑音符
号の復調を行なう。この動作をサーチ動作といい、復調
に成功して追従している状態を衛星電波を捕捉した状態
という。さらに、信号処理部6では軌道データの復調、
測位計算の処理を行なう。
[0007] Note that the frequency conversion is performed not only once but twice.
A configuration may be adopted in which conversion is performed more than once. In the signal processing unit 6, the frequency-converted received signal is processed by a TCXO.
3 is used to demodulate the carrier component and demodulate the pseudo-noise code. This operation is called a search operation, and the state in which demodulation is successful and tracking is called the state in which satellite radio waves are captured. Furthermore, the signal processing unit 6 demodulates the orbit data.
Performs positioning calculation processing.

【0008】この信号処理部6において、サーチ動作か
ら衛星電波捕捉迄を高速にするようにした点に本件の特
徴がある。この信号処理部6は、その動作を実行するた
め、マイクロコンピュータを用いて構成されており、後
述する種々の動作を行わせるためのプログラムに従って
その作動を実行する。
[0008] The present invention is characterized in that in the signal processing section 6, the process from the search operation to the acquisition of satellite radio waves is made fast. This signal processing section 6 is configured using a microcomputer in order to execute its operations, and executes its operations according to programs for performing various operations described below.

【0009】この信号処理部6におけるマイクロコンピ
ュータの作動について次に説明する。図2はその演算処
理を示すフローチャトである。まず、ステップ100で
は、衛星の選択および衛星の位置を演算する処理を行う
。この場合、ウォームスタートあるいはホットスタート
の時と、コールドスタートの時とでは異なる動作を行な
う。ウォームスタートとは、概略軌道データ(オルマナ
ックデータ)及び概略受信機位置を受信機内に記憶して
おり、かつ現在の時間も概略わかっている状態をいう。 ホットスタートとは、更に、詳細軌道データ(エフェメ
リスデータ)も受信機内に記憶している状態をいう。コ
ールドスタートとは、上記2つの状態以外を指している
。これらのオルマナックデータ、概略受信機位置、エフ
ェメリスデータについては、前回までの処理にて求めら
れ記憶されたものであり、その記憶情報に従って、上記
3つの場合にいずれであるかが判別される。
The operation of the microcomputer in the signal processing section 6 will be explained next. FIG. 2 is a flowchart showing the calculation process. First, in step 100, processing for selecting a satellite and calculating the position of the satellite is performed. In this case, different operations are performed during a warm start or hot start and during a cold start. A warm start is a state in which the approximate trajectory data (ormanac data) and the approximate receiver position are stored in the receiver, and the current time is also approximately known. Hot start refers to a state in which detailed orbit data (ephemeris data) is also stored in the receiver. A cold start refers to a state other than the above two states. These ormanac data, approximate receiver position, and ephemeris data have been obtained and stored in the previous processing, and according to the stored information, it is determined which of the above three cases it is.

【0010】そして、ウォームスタートあるいはホット
スタート時においては、まず概略軌道データより衛星位
置を計算し、その中から可視衛星(受信可能衛星)を判
定する。これら可視衛星の組み合せで測位の精度が良く
なるものを追跡可能な数だけ選択する。
[0010] At the time of a warm start or a hot start, satellite positions are first calculated from the approximate orbit data, and visible satellites (receivable satellites) are determined from among them. Combinations of these visible satellites that improve positioning accuracy are selected as many as possible to track.

【0011】また、コールドスタート時においては、衛
星位置が計算できない為、衛星を最適に選択することは
不可能である。従って、衛星番号1〜32の衛星を順次
サーチする様な選択とする。
[0011] Furthermore, at the time of a cold start, it is impossible to optimally select a satellite because the satellite position cannot be calculated. Therefore, the selection is such that the satellites with satellite numbers 1 to 32 are sequentially searched.

【0012】続くステップ110では、ステップ100
で選択した衛星について、衛星電波の周波数を予測する
。ウォームスタートあるいはホットスタートの場合は衛
星位置が概略軌道データより計算できるので、ステップ
100で求めた衛星位置から適当な微少時間後の衛星位
置を求め、この微少時間での、衛星・受信機(受信機内
の概略受信機位置データを用いる)間の距離の変化によ
り、衛星の速度vSiを求め、この衛星の速度vSiに
基づきドップラー量△fsiを次式で求める。
In the following step 110, step 100
Predict the frequency of satellite radio waves for the satellite selected in . In the case of a warm start or a hot start, the satellite position can be calculated from the approximate orbit data, so the satellite position after an appropriate minute time is calculated from the satellite position determined in step 100, and the satellite/receiver (receiver) position at this minute time is calculated. The velocity vSi of the satellite is determined by the change in the distance between (using approximate receiver position data onboard), and the Doppler amount Δfsi is determined by the following equation based on this velocity vSi of the satellite.

【0013】[0013]

【数1】△fSi=vSi・fO /C但し、fO は
衛星電波送信周波数(1575.42MHz)、Cは光
速度(299892458m/s)である。
[Equation 1] ΔfSi=vSi·fO /C where fO is the satellite radio wave transmission frequency (1575.42 MHz), and C is the speed of light (299892458 m/s).

【0014】また、後述するステップ160あるいは1
80のTCXOズレ量演算手段で求めるTCXOズレ量
△fTCXOと前記衛星の運動によるドップラー量△f
Siを考慮して以下の式で、衛星電波の周波数予測値f
riを求める。(ΔfTCXOは計算される迄は0とす
る。)
[0014] Also, step 160 or 1, which will be described later,
TCXO deviation amount △f calculated by the TCXO deviation calculation means of 80 and the Doppler amount △f due to the motion of the satellite.
Considering Si, the predicted frequency f of the satellite radio wave is calculated using the following formula:
Find ri. (ΔfTCXO is set to 0 until it is calculated.)

【0015】[0015]

【数2】fri=fO +△fSi−△fTCXOこの
実施例では、TCXOのズレ量△fTCXOは、周波数
逓倍後の値を指している。従って実際のTCXOの周波
数ズレ量は、△fTCXOを逓倍数で割った量となる。
[Equation 2]fri=fO +ΔfSi−ΔfTCXO In this embodiment, the TCXO deviation amount ΔfTCXO refers to the value after frequency multiplication. Therefore, the actual frequency deviation amount of the TCXO is the amount obtained by dividing ΔfTCXO by the multiplier.

【0016】また、コールドスタートの場合は、衛星の
運動によるドップラー量△fS を求めることができな
いので衛星電波の周波数予測値friは以下の式で求め
る。
Furthermore, in the case of a cold start, it is not possible to obtain the Doppler amount ΔfS due to the motion of the satellite, so the predicted frequency fri of the satellite radio wave is obtained using the following formula.

【0017】[0017]

【数3】fri=fO −△fTCXO続くステップ1
20では、ステップ100で選択されステップ110で
衛星電波の周波数が予測された衛星について、サーチ動
作を行なう。このステップは、衛星電波を捕捉するか、
擬似雑音符号の全位相について相関計測を行なっても、
相関が得られない場合に終了する。
[Math. 3] fri=fO −△fTCXO Followed step 1
In step 20, a search operation is performed for the satellite selected in step 100 and whose frequency of satellite radio waves was predicted in step 110. This step involves acquiring satellite radio waves or
Even if we perform correlation measurements on all phases of the pseudo-noise code,
Terminates if no correlation is obtained.

【0018】続くステップ130においては、ステップ
120の結果に従って、処理を振り分ける。すなわち、
ステップ120のサーチ動作で衛星電波が捕捉できた場
合には、処理をステップ150へ進め、捕捉できなかっ
た場合には、処理をステップ140ヘ進める。
In the following step 130, processing is distributed according to the result of step 120. That is,
If the satellite radio waves can be captured in the search operation in step 120, the process proceeds to step 150, and if the satellite radio waves cannot be captured, the process proceeds to step 140.

【0019】ここで、衛星電波の捕捉に失敗し、ステッ
プ140へ進むと、ステップ110で求めた衛星電波予
測周波数の近傍でサーチ周波数を制御する操作を加える
ようにする。衛星運動によるドップラー量は、概略軌道
データ,受信機時計,受信機の概略位置データの精度に
より誤差を生じる。またTCXOのズレ量も、温度等の
要因で起こる短期変動分は補正しきれない。さらに、車
両の運動による衛星電波のドップラー等で、衛星電波の
予測周波数と、実際の周波数に誤差が生じるため衛星電
波を捕捉できないことがある。このため、衛星電波予測
周波数を中心とし、前記予測の精度の範囲迄、サーチ動
作を行なう必要がある。又、サーチを何Hz毎に行なう
かは、何Hzズレた信号まで、擬似雑音符号の相関を求
めることができるかという性能で決定される。
If the acquisition of the satellite radio wave fails and the process proceeds to step 140, an operation is performed to control the search frequency in the vicinity of the predicted satellite radio frequency obtained in step 110. The Doppler amount due to satellite motion causes errors depending on the accuracy of the approximate orbit data, receiver clock, and approximate position data of the receiver. Furthermore, the amount of deviation of the TCXO cannot be corrected for short-term fluctuations caused by factors such as temperature. Furthermore, satellite radio waves may not be captured because an error occurs between the predicted frequency of the satellite radio waves and the actual frequency due to Doppler of the satellite radio waves caused by the movement of the vehicle. For this reason, it is necessary to perform a search operation centered on the predicted satellite radio wave frequency to the range of accuracy of the prediction. Furthermore, the frequency at which the search is performed is determined by the performance of determining the correlation of pseudo-noise codes up to how many Hz shifted signals.

【0020】サーチ周波数の制御の仕方は、以下3つの
状態で異なる。1つはウォームスタートあるいはホット
スタート時で、2つ目はコールドスタート時、3つ目は
測位開始後である。
The method of controlling the search frequency differs in the following three states. The first is at a warm start or hot start, the second is at a cold start, and the third is after positioning has started.

【0021】ここで、本件の特徴として、サーチ周波数
の制御を、サーチ範囲内を均等に行なうのではなく、図
3に示すごとく前記衛星電波周波数予測値friを一番
頻度を高くし、これから離れるに従って頻度を低くする
。 これは建物等による衛星電波の遮断という車両特有の環
境に対する配慮のためである。 (1)ウォームスタートあるいはホットスタート時衛星
電波の周波数予測値friを中心として、■friを中
心に、fri±fnlmt1 まで、fstp1単位で
±両方向交互にサーチする。
Here, as a feature of the present case, the search frequency is not controlled uniformly within the search range, but as shown in FIG. Reduce frequency accordingly. This is in consideration of the environment unique to vehicles, such as buildings blocking satellite radio waves. (1) At the time of warm start or hot start, search is performed alternately in the ± direction in units of fstp1 from fri to fri±fnlmt1, centering on the predicted frequency fri of the satellite radio wave.

【0022】■friを中心に、fri±fnlmt1
 まで、fstp1単位で±両方向交互にサーチし、f
ri+(2+i)・fcstp〜fri+(3+i)・
fcstpとfri−(2+i)・fcstp〜fri
−(3+i)・fcstpの周波数帯を交互にfstp
1単位でサーチする。(i=0)■■の処理をi=1,
2,3と増やしていく。(キャリア周波数のシフト量は
±fwlmtまで)■■に戻る。
■Fri ± fnlmt1, mainly fri
Search alternately in ± direction in units of fstp1 until f
ri+(2+i)・fcstp〜fri+(3+i)・
fcstp and fri-(2+i)・fcstp~fri
−(3+i)・fcstp frequency band alternately fstp
Search by 1 unit. (i=0) ■■ processing i=1,
Increase by 2 or 3. (The carrier frequency shift amount is up to ±fwlmt) Return to ■■.

【0023】実際の制御は、図4のフローチャートに従
って行なわれる。なお、fnlmt1 は、頻度高くサ
ーチする範囲を示し、friの精度とTCXO周波数の
短期変動量より設定される。
Actual control is performed according to the flowchart shown in FIG. Note that fnlmt1 indicates a range to be searched frequently, and is set based on the accuracy of fri and the short-term fluctuation amount of the TCXO frequency.

【0024】fstp1は、サーチ単位を示し、補足可
能な範囲のキャリア周波数ズレ量より設定される。fc
stpは、頻度低くサーチする周波数帯の分割の単位を
示す。
[0024] fstp1 indicates a search unit, and is set based on the amount of carrier frequency shift within a captureable range. fc
stp indicates a division unit of a frequency band that is searched infrequently.

【0025】fwlmtは、衛星運動によるドップラー
量及びTCXOのズレ量の最大値より設定される。上記
■〜■の処理によりサーチ周波数は図5に示す範囲内で
変更される。 (2)コールドスタート時 全衛星の衛星電波周波数予測値friを0として、fs
tp2単位に±両方向に、最大fwlmtまでサーチす
る。この場合、図6に示す数字の順番でサーチされる。 なお、fstp2は、サーチ単位を示し、fstp2>
fstp1である。
[0025] fwlmt is set from the maximum value of the Doppler amount and the TCXO shift amount due to satellite motion. The search frequency is changed within the range shown in FIG. 5 by the above-mentioned processes (1) to (2). (2) At the time of cold start, assuming that the satellite radio frequency prediction value fri of all satellites is 0, fs
Search in ± direction in units of tp2 up to maximum fwlmt. In this case, the search is performed in the numerical order shown in FIG. Note that fstp2 indicates a search unit, and fstp2>
fstp1.

【0026】このコールドスタート時においては、前記
衛星電波の周波数予測値friを求めることができない
ので、サーチ幅は、考えうるドップラー量全ての幅とし
なければならない。さらに、TCXOのズレ量も求めら
れていなければ、そのズレ量の予測最大値を含めたサー
チ幅としなければならない。従って、サーチ時間は非常
に長くなる。このため、サーチの単位をウォームスター
ト及びホットスタート時より、大きく設定してある(f
stp2>fstp1)。これにより、信号の弱い衛星
を捕捉する事はできないが、信号の強い衛星を高速で捕
捉することができ、1つの衛星を捕捉したら、後述する
TCXOズレ量演算手段1で、TCXOのズレ量を求め
、さらにこの衛星から概略軌道データを収集することに
より、以後の衛星捕捉迄の時間を短縮することが可能と
なる。
[0026] At this cold start, it is not possible to obtain the predicted frequency fri of the satellite radio wave, so the search width must be the width of all possible Doppler amounts. Furthermore, if the amount of deviation of the TCXO has not been determined, the search width must include the predicted maximum value of the amount of deviation. Therefore, the search time becomes very long. For this reason, the search unit is set larger than at warm start and hot start (f
stp2>fstp1). As a result, satellites with weak signals cannot be captured, but satellites with strong signals can be captured at high speed. Once one satellite is captured, the TCXO shift amount calculation means 1, which will be described later, calculates the TCXO shift amount. By determining this and collecting approximate orbit data from this satellite, it becomes possible to shorten the time it takes to capture the satellite thereafter.

【0027】実際の制御は図7のフローチャートに従っ
て行なわれる。 (3)測位開始後 衛星電波予測周波数friを中心に、±fnlmt2 
まで前記fstp1単位で±両方向交互にサーチする。 この場合、図8に示す数字の順番でサーチされる。なお
、fnlmt2 は、サーチする範囲を示し、fnlm
t2 >fnlmt1 である。
Actual control is performed according to the flowchart shown in FIG. (3) After positioning starts, ±fnlmt2 is set around the predicted satellite radio frequency fri.
The search is performed alternately in both directions up to fstp1. In this case, the search is performed in the numerical order shown in FIG. Note that fnlmt2 indicates the search range, and fnlm
t2 >fnlmt1.

【0028】測位を行なった場合は、受信機の時計が正
確に補正され、又、受信機位置も正確になる。さらに、
TCXOズレ量も後述するTCXOズレ量演算手段2で
正確に求めることができるため、サーチ幅を狭くする事
ができ、新しい衛星の電波捕捉迄の時間を高速化するこ
とができる。
When positioning is performed, the clock of the receiver is accurately corrected and the receiver position is also accurate. moreover,
Since the TCXO deviation amount can also be accurately determined by the TCXO deviation calculation means 2, which will be described later, the search width can be narrowed and the time required to capture a new satellite's radio wave can be sped up.

【0029】実際の制御は図7のフローチャートに示す
ものと同様であるが、fstp2をfstp1に、fw
lmtをfnlmt2 にして処理が実行される点で異
なる。以上がステップ140の動作であるが、上述した
サーチの幅・単位等の値fstp1、fstp2、fn
lmt1 、fnlmt2 は、システムに応じて様々
に設定することができる。
The actual control is similar to that shown in the flowchart of FIG. 7, but fstp2 is changed to fstp1, fw
The difference is that the process is executed with lmt set to fnlmt2. The above is the operation of step 140, but the search width, unit, etc. values fstp1, fstp2, fn
lmt1 and fnlmt2 can be set in various ways depending on the system.

【0030】以上の様にステップ120,130,14
0の動作が衛星電波の捕捉に成功するまで繰返される。 衛星電波の捕捉に成功した場合、制御は続くステップ1
50に移される。ステップ150では衛星電波の捕捉に
成功した衛星の数を管理しており、これが2つ以下の場
合と3つ以上の場合で処理を振り分ける。2つ以下の場
合は、ステップ160へ、3つ以上の場合は、ステップ
170へ処理を移行する。
As described above, steps 120, 130, 14
The operation 0 is repeated until the satellite radio wave is successfully acquired. If the satellite radio wave acquisition is successful, control continues with step 1
Moved to 50. In step 150, the number of satellites whose satellite radio waves have been successfully captured is managed, and processing is divided depending on whether the number is two or less or three or more. If there are two or less, the process moves to step 160, and if there are three or more, the process moves to step 170.

【0031】ステップ160では、衛星電波に含まれる
時刻情報で、受信機時計を概略補正し、これと上記した
概略もしくは詳細軌道データより衛星運動によるドップ
ラー量を求める。このドップラー量と実測周波数の差を
TCXOのズレ量として求める。また、捕捉に成功した
衛星が2個有る場合には、それぞれで求めたTCXOの
ズレ量の平均を求め、この値をTCXOのズレ量とする
。また、このステップでは、ステップ140のサーチ周
波数の制御の初期化も行なう。初期化とは、サーチ周波
数を衛星電波周波数予測値に戻すことをいう。
In step 160, the receiver clock is approximately corrected using the time information contained in the satellite radio wave, and the Doppler amount due to the satellite motion is determined from this and the above-mentioned general or detailed orbit data. The difference between this Doppler amount and the actually measured frequency is determined as the amount of deviation of the TCXO. Furthermore, if there are two satellites that have been successfully captured, the average of the TCXO deviations determined for each satellite is calculated, and this value is taken as the TCXO deviation amount. Further, in this step, the search frequency control in step 140 is also initialized. Initialization means returning the search frequency to the predicted satellite radio frequency value.

【0032】ここで求めたTCXOのズレ量には、車両
の運動が考慮されていない、受信機位置が正確でない等
の理由により誤差が含まれている。ステップ150で、
捕捉に成功した衛星が3つ以上あると判定した場合は、
ステップ170で衛星電波の追跡・測位処理が行なわれ
る。測位については、特開昭63−198887号等に
記載されたものと同様である。
The amount of deviation of the TCXO obtained here includes errors due to reasons such as the movement of the vehicle not being taken into account and the receiver position being inaccurate. In step 150,
If it is determined that there are three or more satellites that have been successfully captured,
In step 170, satellite radio wave tracking and positioning processing is performed. Positioning is similar to that described in Japanese Patent Laid-Open No. 198887/1987.

【0033】ステップ180では、ステップ170で求
めた最新の受信機位置を用いて、TCXOのズレ量を正
確に求める。例えば衛星を4個用いて、緯度・経度・高
度を求める3次元測位の後では、以下の様にして求める
。測位によって求まった受信機の位置を座標の原点とし
、東をE軸、北をN軸、上方向をU軸とするENU座標
を定める。このENU座標上での各衛星の位置を求め、
受信機から衛星へ向かう単位ベクトルの各座標軸への方
向余弦を求め、以下の行列を作成する。
At step 180, the latest receiver position determined at step 170 is used to accurately determine the amount of deviation of the TCXO. For example, after three-dimensional positioning using four satellites to determine latitude, longitude, and altitude, the determination is performed as follows. The position of the receiver determined by positioning is used as the origin of the coordinates, and the ENU coordinates are determined with the east as the E axis, the north as the N axis, and the upward direction as the U axis. Find the position of each satellite on this ENU coordinate,
Find the direction cosine of the unit vector from the receiver to the satellite to each coordinate axis and create the following matrix.

【0034】[0034]

【数4】   但し、n1 はENU座標系において衛星へ向かう
単位ベクトルのN軸への方向余弦を示し、ei はEN
U座標系において衛星へ向かう単位ベクトルのe軸への
方向余弦を示し、ui はENU座標系において衛星へ
向かう単位ベクトルのu軸への方向余弦を示している。
[Equation 4] However, n1 represents the direction cosine of the unit vector toward the satellite in the ENU coordinate system toward the N axis, and ei represents the EN
In the U coordinate system, ui indicates the direction cosine of a unit vector toward the satellite toward the e-axis, and ui indicates the direction cosine of the unit vector toward the satellite toward the u-axis in the ENU coordinate system.

【0035】衛星iの電波の実測周波数と、前述した衛
星の運動によるドップラー量△fsiとの差が、車両の
運動と、TCXOのズレによって生じる。これをfdu
iとすると、このfduiは次式で求めることができる
The difference between the actually measured frequency of the radio wave of satellite i and the Doppler amount Δfsi due to the movement of the satellite described above is caused by the movement of the vehicle and the deviation of the TCXO. fdu this
When i is assumed, this fdui can be obtained by the following equation.

【0036】[0036]

【数5】fdui=実測周波数−(fo+Δfsi)数
式2、数式3より、
[Equation 5] fdui=actual frequency−(fo+Δfsi) From equations 2 and 3,

【0037】[0037]

【数6】   但し、fn,fe,fuは、車両の速度のn,e,
u軸成分のドップラ−換算値である。
[Equation 6] However, fn, fe, fu are vehicle speeds n, e,
This is the Doppler-converted value of the u-axis component.

【0038】従って、上記式により、TCXOのズレ量
ΔfTCXOを正確に求めることができる。また、衛星
を3個用いて、高度を固定し緯度・経度を求める2次元
測位の後では、3次元測位と同様に次式を用いて求める
Therefore, the TCXO deviation amount ΔfTCXO can be accurately determined using the above equation. Furthermore, after two-dimensional positioning using three satellites to determine latitude and longitude while fixing the altitude, the following equation is used in the same way as three-dimensional positioning.

【0039】[0039]

【数7】   なお、このステップ180にて求められたTCXO
のズレ量ΔfTCXOは、この信号処理部6内の記憶装
置(バッテリバックアップされたもの)に記憶保持され
、この記憶保持された値は次回の車両始動時のステップ
110の周波数予測演算に供される。
[Equation 7] Note that the TCXO obtained in step 180
The deviation amount ΔfTCXO is stored in a storage device (backed up by a battery) in the signal processing unit 6, and this stored value is used in the frequency prediction calculation in step 110 when the vehicle is started next time. .

【0040】なお、上記実施例では、基準周波発振器に
TCXOをもちいたが、これは水晶発振器等の他の発振
手段を用いてもよい。また、上記した衛星電波の周波数
予測を正確にするものは、車両以外の用途のGPS受信
機にも適用できる。
In the above embodiment, a TCXO is used as the reference frequency oscillator, but other oscillation means such as a crystal oscillator may be used instead. Furthermore, the above-mentioned device that accurately predicts the frequency of satellite radio waves can be applied to GPS receivers for uses other than vehicles.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、人工
衛星の運動による衛星電波のドップラー量を求め、これ
によりサーチ周波数の変更を行って人工衛星からの電波
のサーチ作動を行うようにしているから、基準周波数の
ズレに対して適正なるサーチ周波数を得て、衛星電波捕
捉迄の時間を短縮し測位開始を早くするようにすること
ができるという優れた効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the Doppler amount of satellite radio waves due to the motion of an artificial satellite is determined, and the search frequency is changed based on this to perform a search operation for radio waves from the artificial satellite. This has the advantage of being able to obtain a search frequency appropriate for the deviation of the reference frequency, shorten the time it takes to acquire satellite radio waves, and speed up the start of positioning.

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

【図1】本発明を適用したGPS受信機の構成を示した
図である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a GPS receiver to which the present invention is applied.

【図2】信号処理部におけるマイクロコンピュータの演
算処理を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing arithmetic processing by a microcomputer in a signal processing section.

【図3】サ−チ周波数制御の説明に供する説明図である
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining search frequency control.

【図4】ウォ−ムスタート及びホットスタート時のサ−
チ周波数制御を示すフローチャートである。
[Figure 4] Thermostat at warm start and hot start
3 is a flowchart showing frequency control.

【図5】ウォ−ムスタート及びホットスタート時のサ−
チ周波数制御を説明するための説明図である。
[Figure 5] Thermostat at warm start and hot start
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining frequency control.

【図6】コールドスタート時のサ−チ周波数制御を説明
するための説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining search frequency control at the time of cold start.

【図7】コールドスタート時のサ−チ周波数制御を示す
フローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing search frequency control at the time of cold start.

【図8】測位開始後のサ−チ周波数制御を説明するため
の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining search frequency control after starting positioning.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  アンテナ 2  増幅部 3  基準周波発振器 6  信号処理部 1 Antenna 2 Amplification section 3 Reference frequency oscillator 6 Signal processing section

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  複数の人工衛星からの送信電波を受信
するアンテナと、このアンテナを介して受信した複数の
人工衛星からの送信電波を受信処理して車両の位置を求
める受信手段とを備えたGPS受信機において、前記受
信手段は、基準周波数を設定する基準周波数発振手段を
備え、この基準周波数発振手段にて設定された基準周波
数に基づいてサーチ周波数を設定し、このサーチ周波数
にて前記人工衛星からの送信電波の受信を行うものであ
って、当該受信機に対する前記人工衛星の運動による衛
星電波のドップラー量を求める手段と、この求めたドッ
プラー量により前記サーチ周波数を変更する手段とを備
えたことを特徴とするGPS受信機。
[Claim 1] An antenna for receiving transmitted radio waves from a plurality of artificial satellites, and a receiving means for receiving and processing the transmitted radio waves from the plurality of artificial satellites received via the antenna to determine the position of a vehicle. In the GPS receiver, the receiving means includes a reference frequency oscillation means for setting a reference frequency, sets a search frequency based on the reference frequency set by the reference frequency oscillation means, and uses the search frequency to A device for receiving radio waves transmitted from a satellite, comprising means for obtaining a Doppler amount of the satellite radio wave due to the movement of the artificial satellite with respect to the receiver, and means for changing the search frequency based on the obtained Doppler amount. A GPS receiver characterized by:
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