CN102650695A - 卫星电波接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星电波接收装置，在该卫星电波接收装置中具有：接收部，其能够接收包含所述卫星信号的发送频率的频带的电波；检测运算部，其能够针对两个以上的预定数量的接收频率并行地执行预先决定的用于从所述接收部接收到的接收电波信号检测所述卫星信号的预定的运算；捕捉部，其贯穿第一频率范围以第一频率间隔按顺序设定一个接收频率，使所述检测运算部取得该接收频率的信号作为第一比特数的数字数据，根据基于该数字数据的所述预定的运算的结果，检测所述卫星信号；以及确定部，其在所述捕捉部检测出所述卫星信号的情况下，根据通过该预定数量个的数字数据并行地进行的所述预定的运算的结果来确定所述卫星信号的接收频率。

Description

卫星电波接收装置

技术领域

本发明涉及从定位卫星接收电波取得卫星信号的卫星电波接收装置。

背景技术

目前，存在具有接收从以GPS(Global Positioning System)为代表的GNSS(Global Navigation Satellite System)的定位卫星发送的电波的接收装置，能够取得时刻信息或位置信息的电子式手表这样的便携式装置。在这样的便携式装置中，能够根据所取得的时刻信息或位置信号进行显示时刻的修正，或者进行时区的设定。

使用针对各定位卫星设定的固有的扩频码(疑似噪声)对从定位卫星输出的卫星信号进行扩散调制后进行电波发送。在接收该电波时，使用通过进行接收的定位卫星设定的扩频码进行逆扩散，由此能够对来自该定位卫星的卫星信号进行解码并取得。定位卫星分别在预定的轨道上移动，在某个定位卫星为可视状态，事前不清楚是否能够接收电波的接收装置中，对于接收到的接收电波信号，通过全部定位卫星的扩频码以总面积地进行逆扩散处理来检测卫星信号，进行识别能够接收的定位卫星的捕捉处理。

在这样的捕捉处理中，一直以来使用匹配滤波器(滑动相关器)。此外，通过并行地进行基于多个卫星的扩频码的逆扩散处理，实现捕捉处理的高速化。进而，在日本特开2001-159670号公报中公开了具有用于进行数据的读写的多个存储器，通过对这些多个存储器并行地读写如下的数据，防止相对于运算处理的I/O处理的延迟的技术，该数据是同时并行地进行的逆扩散处理的数据。

此外，在日本特开2002-122655号公报(对应US 2002/0004392A1)中，公开了通过将分别对进行捕捉处理的相关部和基于所取得的位置进行位置或时刻的计算处理的微处理器分别供给的电力或时钟信号设定为各个必要的期间以及频率，来降低电力消耗的技术。

从定位卫星发送的电波由于定位卫星以高速地在地球周围移动而引起的多普勒效应而以与发送频率不同的频率被接收。因此，在通过预先不具有当前位置数据或定位卫星的轨道信息的接收装置接收来自定位卫星的电波时，需要在由于多普勒效应而可能变化的频率范围搜索来自定位卫星的电波的接收频率。其结果，需要进行捕捉处理的时间与接收频率步骤(step)的数成比例地变长。

但是，在匹配滤波器等中存储接收数据的存储部与在捕捉处理中使用的其它部分相比，在捕捉处理电路的大小上占据的比例大。因此，当想要分别设置用于并行地处理与多个接收频率相关的接收数据的存储部来实现捕捉处理的高速化时，进行捕捉处理的电路规模变大。

发明内容

本发明是能够不使电路规模大型化地缩短用于接收来自定位卫星的电波的时间的卫星电波接收装置。

该发明的一个方式是在取得从定位卫星以电波发送的卫星信号的卫星电波接收装置中具有：接收部，其能够接收包含所述卫星信号的发送频率的频带的电波；检测运算部，其能够针对预先决定的两个以上的预定数量的接收频率，并行执行用于从所述接收部接收到的接收电波信号检测所述卫星信号的预定的运算；捕捉部，其(i)贯穿第一频率范围以第一频率间隔按顺序设定一个接收频率；(ii)使所述检测运算部取得该接收频率的信号作为第一比特数的数字数据，(iii)根据基于该数字数据的所述预定的运算结果，检测所述卫星信号；以及确定部，其在所述捕捉部检测出所述卫星信号的情况下，(i)以比所述第一频率间隔小的第二频率间隔按顺序每次设定所述预定数量个的接收频率，(ii)使所述检测运算部取得各个该接收频率的信号作为比所述第一比特数小的第二比特数的数字数据，(iii)根据通过该预定数量个的数字数据并行地进行的所述预定的运算的结果来确定所述卫星信号的接收频率。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的卫星电波接收装置的结构以及信号的流向的框图。

图2是表示捕捉引擎以及与其关联的部分的结构的图。

图3是表示中间频率生成部具有的NCO的结构的框图。

图4是表示在捕捉引擎中，生成一个GPS卫星的C/A码，在一个接收频率接收到来自该一个GPS卫星的电波的情况下的、来自捕捉引擎的输出数据的例子的图。

图5是表示在检索处理中控制器的CPU执行的控制处理的步骤的流程图。

图6是表示检测动作处理的控制顺序的流程图。

图7A、图7B是表示在检索处理中，在存储器中存储的数据的排列模式的图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式的卫星电波接收装置。

图1是表示本实施方式的卫星电波接收装置的结构以及信号的流向的框图。

该卫星电波接收装置1例如被搭载在便携式钟表中，根据来自GPS卫星的接收电波输出时刻信息。卫星电波接收装置1具有接收天线ANT、低噪声放大器(LNA)11、窄带滤波器12、振荡电路13、RF部14以及基带部15等。

接收天线ANT是能够接收从GPS卫星发送的L1带(1.57542GHz)的电波的天线。此外，窄带滤波器12例如是SAW滤波器(表面弹性波滤波器)，具有1～10MHz左右的频带。该频带宽度与多普勒效应或卫星电波接收装置1的测量仪误差引起的来自GPS卫星的发送频率和卫星电波接收装置1的接收频率之间的偏差的大小相比充分大。

在振荡电路13中例如一般使用具有稳定补偿电路的晶体振荡器(TCXO)。该振荡电路13，例如生成并输出16.368MHz的信号来作为基准频率。

RF部14将基于接收到的载波频率的接收信号(接收电波信号)变换为中间频带的信号，作为数字数据输出。该RF部14具有降频变频器141、PLL(PhaseLocked Loop：锁相环)142和ADC(模拟/数字变换器)143等。

降频变频器141是将接收电波信号变换为中间频率的信号的电路，例如具有混频器或窄带滤波器。中间频率IFO例如是4MHz左右的值。

PLL142是与振荡电路13的输出信号同步，向降频变频器141的混频器输入预定的本地频率的信号的电路，例如具有VCO(Voltage Controlled Oscillator)、预标定器(prescaler)以及相位比较器等。VCO生成由输入的直流电压决定的频率的信号，输出到降频变频器141的混频器。预标定器对该VCO的输出信号进行分频，输出到相位比较器。相位比较器比较VCO输出的分频信号的相位和振荡电路的输出信号的相位，根据它们的相位差使向VCO输出的直流电压变化。通过这样的结构来控制本地频率，由此能够使一定的频率信号稳定地输出到降频变频器141。

ADC143将被变换为中间频带的信号之后从降频变频器141输出的接收电波信号以预定的采样频率变换为数字值，输出到基带部15。对从ADC14输出的各数字值没有特别限制，例如是12比特的数据。

由这些接收天线ANT、低噪声放大器11、窄带滤波器12以及RF部14构成接收部。

基带部15具有捕捉引擎151、追尾引擎152、中间频率生成部153(本地频率振荡部)、逆扩频码生成部154、运算处理部155等。此外，在基带部15中包含：总括基带部15的动作，包含CPU(Central Processing Unit)等的控制器156(捕捉部、确定部)；暂时存储数据的RAM(Random Access Memory)等存储器157(运算结果存储部)(参照图2)。

捕捉引擎151是从RF部14输入的数字信号中检测卫星信号，进行用于确定其接收频率和卫星识别号码的运算处理的电路，后面详细说明。

追尾引擎152是这样的电路：在通过基于捕捉引擎151的运算处理而确定的接收频率以及卫星识别号码接收到的卫星信号、和卫星电波接收装置1的内部时钟之间检测相位同步点，此外，连续输出维持该相位同步进行解调后的卫星信号。

中间频率生成部153生成中间频率本地信号，输出到捕捉引擎151或者追尾引擎152。在本实施方式的卫星电波接收装置1中的基带部15中设置的中间频率生成部153由2个NCO(Numerically-Controlled Oscillator、数值控制振荡器)153a、153b构成(参照图2)。在这些NCO153a、153b中，通过对各个NCO输入的设定值来独立地细致地控制所生成的中间频率本地信号的频率。此外，NCO153a、153b分别被构成为能够输出I相(In Phase)和与该I相本地信号正交的Q相(Quadrature Phase)本地信号。

逆扩频码生成部154生成扩频码，输出到捕捉引擎151或者追尾引擎152。在本实施方式的卫星电波接收装置1中的逆扩频码生成部154中，当指定了卫星识别号码时，生成在与该卫星识别号码对应的定位卫星中被用作扩频码的C/A码。C/A码由在一周期1ms的期间发送的1023个二进制编码数据(芯片：chip)的排列构成。

由这些捕捉引擎151以及逆扩频码生成部154构成检测运算部。

运算处理部155对通过追尾引擎152进行解调输出的卫星信号进行解码，取得时刻数据。此外，运算处理部155根据需要进行GPS卫星的位置的计算以及卫星电波接收装置1的当前位置的计算，以预定的格式输出这些取得数据或计算数据。

接着，说明捕捉引擎151的内部结构。

图2是表示捕捉引擎151以及与其关联的部分的结构的图。

捕捉引擎151具有I/Q变换部1511、2个积分部1512a、1512b、相关部1513、两个平方电路1514a、1514b等。

I/Q变换部1511从在RF部14被变换为中间频带的数字信号的接收电波信号分离并输出正交的两个成分的基带信号。该I/Q变换部1511具有四个混频器1511a～1511d、2个开关1511e、1511f。开关1511e、1511f根据从控制器156发送的控制信号，同步控制接通断开的切换定时。在开关1511e、1511f被接通期间，从RF部14输入到I/Q变换部1511的中间频带的数字信号被分离后输入到混频器1511a～1511d的4个系统，在开关1511e、1511f被断开期间，数字信号被分离后输入到混频器1511a、1511b的两个系统。

混频器1511a、1511b对输入的数字信号、从NCO153a输出的中间频率IF1的I相本地信号以及Q相本地信号进行混频。此外，混频器1511c、1511d对输入的数字信号、从NCO153b输出的中间频率IF2的I相本地信号以及Q相本地信号进行混频。然后从混频器1511a、1511b分别输出与中间频率IF1对应的接收频率的I相以及Q相的基带信号，从混频器1511c、1511d分别输出与中间频率IF2对应的接收频率的I相以及Q相的基带信号。

积分部1512a对从混频器1511a、1511b输出的基带信号分别贯穿C/A码1芯片的长度，即1/1223ms(～1μs)进行积分，分别作为I相数据、Q相数据输出。此外，积分部1512b对从混频器1511c、1511d输出的基带信号分别贯穿C/A码1芯片的长度进行积分，分别作为I相数据、Q相数据输出。或者这些积分部1512a、1512b还可以是对比C/A码1芯片周期短的交流成分进行截断(cut)后的低通滤波器。

相关器1513例如是匹配滤波器。该相关器1513将积分部1512a、1512b的输出数据(I相数据、Q相数据)、在逆扩频码生成部154生成的C/A码各保存相当于C/A码1周期的量(1023个)，分别求出I相数据以及Q相数据和C/A码之间的相关。相关器1513具有移位寄存器1513a、1513b、RAM1513c、选择器1513d、乘法器组1513e、1513f以及加法器1513g～1513j。

在移位寄存器1513a、1513b中贯穿1023段保存12比特数据。从积分部1512a、1512b向移位寄存器1513a输入I相数据。此外，从积分部1512a、1512b向移位寄存器1513b输入Q相数据。移位寄存器1513a、1513b分别构成为能够在对一个12比特(第一比特数)数据保持1023个的方式、和对两个6比特(第二比特数)数据并行地各保存1023个的方式之间进行切换的结构。

移位寄存器1513a、1513b中的数据保存方式的切换被控制成与I/Q变换部1511中的开关1511e、1511f的接通断开的切换连动。在开关1511e、1511f断开期间，从积分部1512a输出的12比特的I相数据以及12比特的Q相数据被按照该顺序被分别输入到移位寄存器1513a、1513b，逐次存储1023个。此时，不从积分部1512b向移位寄存器1513a、1513b输入数据。另一方面，在开关1511e、1511f接通期间，基于分别从积分部1512a、1512b输出的12比特的I相数据的6比特的数据被并行地输入到移位寄存器1513a。此外，分别从积分部1512a、1512b输出的基于12比特的Q相数据的6比特的数据被并行地输入到移位寄存器1513b。然后，各自1023个数据按照被输入的顺序被串行地蓄积。

当将从积分部1512a、1512b向移位寄存器1513a、1513b输入的数据从12比特变换为6比特时，例如能够构成为仅取得12比特数据中的上位6比特数据的结构。

从逆扩频码生成部154向RAM1513c输入相当于C/A码一周期的量的1023芯片的二进制编码数据。本实施方式的RAM1513c能够一次存储最大四个卫星数量的C/A码，通过选择器1513d选择任意一个GPS卫星的C/A码。对于在RAM中存储的各编码数据没有特别限制，为了卫星电波接收装置1的小型化以及运输的简略化而用1比特来表示。

乘法器组1513e将通过选择器1513d从在RAM1513c中存储的C/A码中选择的表示GPS卫星的C/A码的各芯片数据、和从积分部1512a输入而在移位寄存器1513a中存储的同相位，即按照同一顺序被输入的各I相数据分别相乘，输出到加法器1513g。此外，乘法器组1513e将通过选择器1513d从在RAM1513c中存储的C/A码中选择的表示GPS卫星的C/A码的各芯片数据、和从积分部1512b输入而在移位寄存器1513a中存储的同相位的各I相数据分别相乘，输出到加法器1513h。另一方面，乘法器组1513f将通过选择器1513d从在RAM1513c中存储的C/A码中选择的表示GPS卫星的C/A码的各芯片数据、和从积分部1512a输入而在移位寄存器1513b中存储的同相位的各Q相数据分别相乘，输出到加法器1513i。此外，乘法器组1513f将通过选择器1513d从在RAM1513c中存储的C/A码中选择的表示GPS卫星的C/A码的各芯片数据、和从积分部1512b输入而在移位寄存器1513b中存储的同相位的各Q相数据分别相乘，输出到加法器1513j。

加法器1513g、1513i分别求出从乘法器组1513e、1513f输入的值的总和，作为I相数据的相关值以及Q相数据的相关值输出到平方电路1514a。此外，加法器1513h、1513j分别求出从乘法器组1513e、1513f输入的值的总和，作为I相数据的相关值以及Q相数据的相关值输输出到平方电路1514b。

平方电路1514a分别对从加法器1513g输入的I相数据的相关值以及从加法器1513i输入的Q相数据的相关值进行平方后相加。此外，平方电路1514b分别对从加法器1513h输入的I相数据的相关值以及从加法器1513j输入的Q相数据的相关值进行平方后相加。这些计算结果分别单独地被发送到基带部15的存储器157，存储在后世的预定的地址。此外，加法器1513g～1513j也可以输出所求出的平方和的平方根。

图3是表示中间频率生成部153具有的NCO153a、153b的结构的框图。

NCO153a、153b是相同的结构，在此说明一个NCO。本实施方式的NCO采用DDS(Direct Digital Synthesizer)的电路结构，具有加法器1531、1532；寄存器1533；COS_ROM1534；以及SIN_ROM1535等。

加法器1531被输入所设定的IF定时的值以及偏移的值，对这些值进行相加。通过加法器1531进行相加而得的值被发送到加法器1532。加法器1532将从该加法器1531输入的值和从寄存器1533输入的值相加，输出到COS_ROM1534以及SIN_ROM1535，并且存储在寄存器1533中。即，加法器1532以及寄存器1533是作为相位累加器而起作用的结构。在寄存器1533中存储的值被以预先决定的时间间隔逐次增加从加法器1531输入到加法器1532的值。然后，当在寄存器1533中存储的值成为最大后，再次返回到0，由此，表示了一个周期的经过。对于加法器1532以及寄存器1533没有特别的限制，利用具有32比特的数据容量。

COS_ROM1534以及SIN_ROM1535是分别将振幅为1的余弦函数以及正弦函数的一个周期例如等分割成用8比特表示的256的相位，将各相位的余弦函数以及正弦函数的值存储在与相位对应的地址中的ROM(Read OnlyMemory)。COS_ROM1534以及SIN_ROM1535，当输入相位的值是从对应的地址读出余弦函数以及正弦函数的值，用作输出的查阅数据表(Lookup table)。在本实施方式的NCO中，当从加法器1532向COS_ROM1534以及SIN_ROM1535输入了32比特的数值时，例如，从与其上位8比特的值所表示的相位对应的地址读出余弦函数以及正弦函数的值。然后，通过按照预先决定的间隔一个个地读出这些值，生成所指定的频率的I相本地信号LoI以及Q相本地LoQ。此外，在所输入的数值中，根据下位24比特的值对从COS_ROM1534以及SIN_ROM1535读出的值进行线性插补，例如可以作为12比特的值来输出。

在此，IF定时的设定输入值是标准的中间频率，即在本实施方式的NCO中，是与中间频率IF0＝4.092MHz对应的值。因此，假设在中间频率的偏移值(频道(channel))为0的情况下，从NCO输出4.092MHz的本地频率信号。另一方面，通过使偏移值从0开始变化，能够将输出的本地频率从4.092MHz开始在数字上增减。在本实施方式的NCO中，与频道的变化1所对应的频率变化量Δf为100Hz。即，该NCO输出的本地频率针对频率信道每增加1，从中间频率IF0上升100Hz，频率信道每减少1从中间频率IF0降低100Hz。因此，例如当在±15kHz的范围内进行捕捉处理时，在从-150信道至+150的信道的范围内使频率信道变化。

接着，说明本实施方式的卫星电波接收装置1的捕捉引擎151中的卫星电波的检索步骤。

图4是表示在捕捉引擎151中生成一个GPS卫星的C/A码，在一个接收频率接收到来自该一个GPS卫星的电波时的来自捕捉引擎151的输出数据的例子的图。

与在移位寄存器1513a、1513b中存储的一个中间频率有关的基带数据2046个、和表示从逆扩频码生成部154输入到RAM1513c，通过选择器1513d选择的一个C/A码的1023个芯片数据之间的相位差被一个数据一个数据地输入到移位寄存器1513a、1513b时，在C/A码的每一个周期每次不足一个芯片。在扩频码中，不同的相位的数据排列间的自相关非常低，因此，在相位差为一个芯片以上的情况下，相对于输出值总是非常小的噪声水平的值的情况，仅在相位差不足一个芯片时，输出值急剧地增大。即，能够判断是否根据从平方电路1514a、1514b输出的相关值中的一个周期中的最大值检测出了卫星信号。或者，能够使用根据该最大值和非最大的各值的平均值的比计算出的S/N值，来判断是否检测出卫星信号。此外，作为S/N值，例如可以使用上述计算出的值的对数。

上述相关值的计算需要针对各GPS卫星的C/A码以及各接收频率来进行。来自GPS卫星的电波的接收频率相对于来自GPS卫星的发送频率，在基于GPS卫星的移动速度的多普勒速度、以及振荡电路13的振荡频率中包含的偏移误差这样的测量仪误差的影响的范围内变化。该频率变化量Δf在通常的状态下最大为±15kHz左右。因此，在从通过降频变频器141被变换为中间频带的接收电波信号中提取基带信号时，从NCO153a、153b输出的中间频率IF1、IF2的本地频率信号也需要使来自中间频率IF0的频率变化量Δf在相同范围内变化，来确定接收频率。为了以100Hz左右的精度确定接收频率，必须将频率变化量Δf重复切换300次左右，进行基于捕捉引擎151的运算，来重复搜索动作。

因此，本实施方式的卫星电波接收装置1，首先，作为第一次的搜索动作，在±15kHz的范围内(第一频率范围)以500Hz的频率间隔(第一频率间隔)对每个卫星进行60次的搜索。然后，根据获得最大的S/N值的C/A码以及频率，卫星电波接收装置1作为第二次的搜索动作，在该C/A码中，在以该频率为中心的±500Hz左右的范围内(第二频率范围)，将频率变化量Δf作为100Hz间隔(第二频率间隔)进行再次搜索，来确定接收频率。

然后，使用流程图说明使用了捕捉引擎151的卫星电波的检索处理的动作顺序。

图5是表示在贯穿全部GPS卫星以及所设定的全部的频率范围进行来自GPS卫星的电波的搜索的建设处理中，控制器156的CPU执行的控制处理的顺序的流程图。此外，图6是表示在图5内调出的检测动作处理的控制顺序的流程图。此外，图7是表示在检索处理内在存储器157中存储的数据的排列模式的图。

当检索处理开始时，控制器156的CPU，首先将捕捉引擎151中的运算设定设为12比特的分辨率、进行4卫星同时搜索(步骤S1)。具体来说，CPU断开开关1511e、1511f、积分部1512b、以及NCO153b。此外，进行设定以便从积分部1512a分别向移位寄存器1513a、1513b输出12比特的数据。

然后，CPU将频率信道ch设定为“-150”来作为初始值，此外，将卫星识别号码n设定为“1”(步骤S2)。

CPU将卫星识别号码n～n+3作为检测卫星号码依次输入到逆扩频码生成部154，生成与卫星识别号码n～n+3对应的GPS卫星中的C/A码，分别存储在RAM1513c中(步骤S3)。此外，CPU将所设定的频率信道ch设定为向NCO153a输入的偏移值(步骤S4)。

当在步骤S1～S4中的变量的设定结束时，控制器156的CPU调用检测动作处理，进行从GPS卫星发送的信号的第一次的检测动作(步骤S5)。在该检测动作处理中，如图6所示，CPU首先向全部捕捉引擎151供给动作时钟，依次将通过混频器1511a以及积分部1512a计算出的12比特的I相数据存储到移位寄存器1513a。此外，依次将通过混频器1511b以及积分部1512a计算出的12比特的Q相数据存储到移位寄存器1513b。当在移位寄存器1513a、1513b的全部寄存器中存储了12比特数据时，CPU在将下一个I相数据、Q相数据输入到移位寄存器1513a、1513b之前，操作选择器1513d，依次将与卫星识别号码n～n+3对应的GPS卫星的C/A码输出到乘法器组1513e、1513f。然后，通过这些C/A码数据、移位寄存器1513a的I相数据以及移位寄存器1513b的Q相数据进行运算处理。当通过平方电路1514a、1514b计算了相关值时，CPU依次将该相关值的输出作为频率信道ch＝-150、相位P＝0的值存储在存储器157中。

然后，控制器156的CPU分别将I相数据以及Q相数据输入到移位寄存器1513a、1513b，在每次相位P变化时，使选择器153d动作，依次向乘法器组1513e、1513f输出与卫星识别号码n～n+3对应的GPS卫星的C/A码。然后，当进行运算处理，通过平方电路1514a、1514b计算出相关值时，CPU依次将从平方电路1514a、1514b输出的相关值存储在存储器157中的该相位P的地址。如图7(a)所示，所求出的相关值被配置在基于C/A码的相位P、接收频率F(即接收信道ch)以及卫星识别号码这三个变量的三维排列上。在捕捉引擎151中，设定这三个变量而求出的相关值的输出数据被存储在通过这三个变量决定的地址。

当全部2046相位的相关值被存储在存储器157中时(步骤S41)，CPU取得同一频率信道ch中的最大的相关值(步骤S42)。接着，CPU求出该频率信道ch中的最大值以外的相关值的平均值，计算噪声水平(步骤S43)。然后，CPU计算在步骤S42的处理中取得的最大的相关值和在步骤S43中计算出的噪声水平的相关值的比作为S/N值(步骤S44)。然后，CPU的处理返回到检索处理。

当CPU的处理恢复到检索处理时，CPU首先，将在检测动作处理中求出的S/N值以及取得最大的S/N值的卫星识别号码n存储到存储器157(步骤S6)。如图7(b)所示，将进行检测动作处理的频率信道ch、卫星识别号码n、S/N值存储在表中。

然后，CPU对频率信道ch相加5(步骤S7)。CPU判别新的频率信道ch是否为“155”(步骤S8)。在判别为频率信道ch不是“155”的情况下，分支为“否”，CPU处理返回到步骤S4，进行新设定的频率信道ch中的相关值的计算处理(步骤S4～S7)。即，在第一次的检测动作中，对中间频率IF0在±15kHz的范围，以500Hz的频率间隔进行相关值的计算。

另一方面，在步骤S8的判别处理中，判别为频率信道ch为“155”的情况下，CPU的处理分支为“是”。CPU将频率信道ch返回到初始化的“-150”，并对卫星识别号码n相加4(步骤S9)。

CPU判别在步骤S9的处理中新设定的卫星识别号码n是否为“33”(步骤S10)。在判别为卫星识别号码n不是“33”的情况下，CPU的处理返回到步骤S3，对于作为检测卫星号码而新设定的卫星识别号码n～n+3所对应的GPS卫星，重复进行取得相关值的处理(步骤S3～S7)。

当在步骤S10的判别处理中判别为卫星识别号码n为“33”时，CPU的处理转移到步骤S11。CPU从在图7(b)所示的存储器157的表中存储的S/N值中检索最大值，将该最大值中的卫星识别号码n设定为一次检测卫星识别号码n1，此外，将频率信道ch的值设定为一次检测信道ch1。

当通过步骤S11的处理，第一次的搜索结束时，控制器156的CPU开始第二次的搜索。首先，控制器156的CPU将捕捉引擎151中的运算设定设为6比特分辨率、同时搜索两个频率(步骤S12)。具体来说，CPU将开关1511e、1511f、积分部1512b以及NCO153b接通，此外，设定为分别从积分部1512a、1512b并行地向移位寄存器1513a、1513b逐次输出6比特的数据。

然后，CPU将检测卫星号码设定为一次检测卫星识别号码n1(步骤S13)。然后，CPU将变量m设定为0(步骤S14)。此外，CPU将频率信道ch设定为“ch1-4+m”、“ch1-3+m”，分别将这些设定的频率信道ch设定为向NCO153a、153b输入的偏移值(步骤S15)。

当在步骤S12～S15的处理中进行了设定时，CPU执行第二次的检测处理(步骤S16)。在该检测动作处理中，如图6所示，首先，CPU使捕捉引擎151通过与一次检测卫星识别号码n1对应的GPS卫星的C/A码，在各相位P中对于两个频率信道ch＝ch1-4+m、ch1-3+m并行地计算相关值。然后，CPU使存储器157存储所求出的相关值(步骤S41)。将相关值存储在存储器157上通过频率信道ch以及相位P这两个变量设定的二维排列内。在此，实际上存储所求出的相关值的存储器157上的实际地址与输出相关值的平方电路1514a或者1514b分别对应被设定在存储器157a或157b中。由此，存储器157被构成为即使平方电路1514a、1514b的动作定时重叠，也能够平行地写入的结构。

在所设定的两个频率信道中，当对于全部相位P求出的相关值被存储在存储器157中时，CPU针对各频率信道ch取得最大的相关值(步骤S42)，计算噪声水平(步骤S43)，计算各频率信道中的S/N值(步骤S44)。步骤S42～S44的处理与在步骤S5中执行的第一次的检测动作处理中的各处理一样，因此省略详细说明。然后，CPU的处理返回到检索处理。

当CPU的处理返回到检索处理时，CPU将所求出的两个S/N值保存到表中(步骤S17)。

CPU对变量m相加2(步骤S18)。然后，CPU判别该变量m的值是否为10(步骤S19)。当判别变量m不是10时，CPU的处理返回到步骤S15，使捕捉引擎151进行新设定的接收信道ch中的检测动作(步骤S15～S18)。即，在第二次的检测动作中，对于一次检测频率信道ch1所对应的接收频率，在-400Hz～+500Hz的范围内，以100Hz的频率间隔进行相关值的计算。

另一方面，当通过步骤S19中的判别处理，判别出变量m为10时，CPU将在频率信道ch＝ch1-4～ch1+5中计算而在存储器157的表中存储的S/N值中，获得最大的值的频率信道ch的值设定为二次检测信道chm(步骤S20)。然后，CPU判别一次检测信道ch1与二次检测信道chm是否相等(步骤S21)。当判别为一次检测信道ch1与二次检测信道chm不相等时，CPU将二次检测信道chm的值设定为一次检测信道ch1(步骤S24)。然后，CPU的处理返回到步骤S14，CPU根据新的一次检测信道ch1，重复进行第二次的搜索的各处理(步骤S14～S20)。

此外，可以不进行该步骤S21的判别处理以及步骤S24的处理和再搜索。

当通过步骤S21的处理判别出一次检测信道ch1与二次检测信道chm相等时，将该检索结果保存在存储器157的表中(步骤S22)，将二次检测信道chm确定为载波频率(步骤S23)，结束检索处理。

如上所述，根据本发明的实施方式的卫星电波接收装置1具有从所接收的L1频带的接收电波信号中检测GPS卫星的卫星信号的捕捉引擎151，捕捉引擎151首先取得控制器156在贯穿±15kHz的频率范围，以500Hz间隔依次设定的接收频率的接收信号作为12比特的数字数据。然后，进行用于从该数字数据检测来自各GPS卫星的卫星信号的运算。然后，在检测出卫星信号的情况下，接着，控制器156同时以100Hz间隔依次设定这两个接收频率，捕捉引擎151分别取得这两个接收频率的接收信号来作为6比特的数字数据。然后，进行用于从与这两个接收频率有关的数字数据中并行地检测卫星信号的运算。然后，控制器156根据该运算结果确定卫星信号的接收频率。因此，能够缩短以往在卫星信号的捕捉处理中需要时间的接收频率的搜索时间。此外，通过缩短搜索时间，能够缩短接收动作时间，能够降低电力消耗。此外，通过根据第一次的搜索结果，缩小在第二次的搜索时取得的数字数据的动态范围，能够减少数据存储所需要的比特数，因此，能够抑制用于同时存储多个接收频率数据的存储容量的增加。因此，能够抑制伴随搜索的高速化的卫星电波接收装置1的尺寸的增加。

此外，特别是能够通过在第一次的搜索时取得12比特数字数据，在第二次搜索时对于两个频率分别取得6比特数据，能够将需要的移位寄存器1513a、1513b的存储容量设为相同。此外，能够不使移位寄存器1513a、1513b的尺寸变化而在短时间内确定卫星信号的接收频率。

此外，通过求出根据向中间频率生成部153的NCO153a、153b的输入值设定的接收频率的基带信号、和在定位卫星中对卫星信号进行频谱扩散解调的C/A码的相关值，来进行捕捉引擎151中的卫星信号的搜索。因此，能够稳定且容易地控制频率，同时迅速地进行卫星信号的搜索。

此外，通过能够输入12比特数字数据的匹配滤波器(相关器1513)来求出基带信号与C/A码的相关值。并且，该匹配滤波器可以是在第二次搜索时并行地输入关于两个接收频率的6比特数字数据，分别求出与C/A码的相关值的结构。因此，在使全部相位中的相关值的计算高速化的同时，能够不使匹配滤波器的尺寸变化地并行地进行针对两个频率的输入数据的相关值的计算。

此外，用于从通过降频变频器141被变换为中间频带的接收电波信号取得的中间频率生成部143独立地具备两个NCO153a、153b。并且NCO153a、153b输出各不相同的频率信号，使其与中间频带的接收电波信号混频，由此能够容易对匹配滤波器并行地输入两个接收频率的基带信号。此外，NCO153a、NCO153b与匹配滤波器的移位寄存器1513a、1513b相比尺寸充分小，因此，即使进行并行化对尺寸的增大也几乎没有影响。

此外，在第二次搜索时，与第一次的搜索一样从被数字变换而得的12比特数据选择上位6比特，输入到移位寄存器1513a、1513b。因此，能够不变更ADC143、I/Q变换部1511或积分电路1512a、1512b的结构地容易地进行输入比特数的变换。

此外，在第二次搜索时，仅在第一次搜索时被检测出卫星信号的频率的上下±500Hz左右的范围进行搜索，因此能够进一步缩短第二次搜索时间。

此外，第二次搜索时，通过捕捉引擎151并行地计算，从平方电路1514a、1514b输出的相关值，分别被存储在独立的存储器157a、157b中，因此，即使来自平方电路1514a、1514b的输出定时重合，也不用担心向存储器的写入定时延迟。

此外，在第一次搜索中，能够使用RAM1513c和选择器1513d并行地检测来自多个GPS卫星的卫星信号，在第二次搜索中，仅对检测出的卫星信号中的来自接收强度最高的GPS卫星的卫星信号进行检测，来确定接收频率。因此，由于不进行来自无用的GPS卫星的卫星信号的搜索处理，因此能够实现缩短搜索处理的时间。

此外，在需要多个维修的接收数据的情况下，能够仅对发送了在第一次搜索处理中检测出的卫星信号的GPS卫星进行第二次搜索处理，因此，由于不进行来自无用的GPS卫星的卫星信号的搜索处理，因此能够实现缩短搜索处理的时间。

此外，本发明并不限于上述实施方式，能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，在相关器1513中取得12比特数据，进行运算来进行第一次搜索，取得两个频率的6比特数据，进行运算来进行第二次搜索，但是，取得数据并不限于该组合。例如，可以通过16比特数据的运算来进行第一次搜索，通过8比特数据的运算来进行第二次搜索。此外，第二次搜索还可以通过使用了三个频率的4比特数据的运算来进行。在这种情况下，需要分别具有NCO、捕捉引擎151的各运算处理部以及存储器157三个系统。此外，并不限于上述第一次搜索中的数字数据的比特数与在第二次搜索中被并行地处理的数字数据的合计比特数相同。在第一次比特数与第二次的合计比特数不同的情况下，第一次搜索或第二次搜索的任何一个中都产生多余的比特数，但是，例如，在第一次搜索中使用12比特数，此外，在第二次搜索中使用两个频率各8比特的数据的情况下，可以采用能够在移位寄存器1513a、1513b中存储16比特的数据的结构。通过这样的结构，能够比单纯地准备两个12比特的输入系统更能抑制存储容量的增加，即能够抑制移位寄存器的大型化。

此外，在上述实施方式中，假设了取得12比特数据中的上位6比特，但是并不限于此。例如，可以取得在第一场搜索中取得的能够表现最大相关值的6比特。

此外，在上述实施方式中，被分割为预先决定的比特数以及频率的数量，但是，也可以根据第一次的搜索结果的动态范围等来改变分割方法。

另外，在上述实施方式中仅确定了接收强度最高的位置卫星的接收频率，但是，在进行当前位置的计算的情况下，需要取得来自多个卫星的卫星信号的情况下，可以确定所检测出的多个卫星的接收频率。

此外，在不脱离本发明的主旨的范围内可以对上述实施方式所示的具体的结构的配置或接收频率的设定间隔以及范围这样的数值等进行适当变更。

Claims (20)

1.一种卫星电波接收装置，其取得从定位卫星以电波发送的卫星信号，该卫星电波接收装置的特征在于，

由如下各部构成：

接收部，其能够接收包含所述卫星信号的发送频率的频带的电波；

检测运算部，其能够针对预先决定的两个以上的预定数量的接收频率并行执行用于从所述接收部接收到的接收电波信号中检测所述卫星信号的预定的运算；

捕捉部，其(i)贯穿第一频率范围以第一频率间隔按顺序设定一个接收频率，(ii)使所述检测运算部取得该接收频率的信号作为第一比特数的数字数据，(iii)根据基于该数字数据的所述预定的运算的结果，检测所述卫星信号；以及

确定部，其在所述捕捉部检测出所述卫星信号的情况下，(i)以比所述第一频率间隔窄的第二频率间隔按顺序各设定所述预定数量个的接收频率，(ii)使所述检测运算部取得各个该接收频率的信号作为比所述第一比特数小的第二比特数的数字数据，(iii)根据通过该预定数量个的数字数据并行地进行的所述预定的运算的结果来确定所述卫星信号的接收频率。

2.根据权利要求1所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述第二比特数是用所述预定数量除所述第一比特数而得的值。

3.根据权利要求2所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述检测运算部(i)取得所设定的接收频率的基带信号，(ii)求出该基带信号和在所述定位卫星中对所述卫星信号进行频谱扩散调制的扩频码的相关性。

4.根据权利要求3所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述检测运算部具有求出所述基带信号和所述扩频码的相关性的匹配滤波器，

该匹配滤波器为如下结构：

(i)能够并行地输入所述预先决定的多个所述第二比特数的数字数据，(ii)求出与各所述扩频码的相关性。

5.根据权利要求4所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

还具有对所设定的所述预先决定的多个不同的频率信号进行输出的本地频率振荡部，

所述检测运算部通过将所述接收电波信号与从该本地频率振荡部输出的各频率信号进行混频，来并行地取得不同接收频率的所述基带信号。

6.根据权利要求3所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

还具有对所设定的所述预先决定的多个不同的频率信号进行输出的本地频率振荡部，

所述检测运算部通过将所述接收电波信号与从该本地频率振荡部输出的各频率信号进行混频，来并行地取得不同的接收频率的所述基带信号。

7.根据权利要求2所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述第二比特数的数字数据是所述第一比特数的数字数据中的该第二比特数部分的上位比特数据。

8.根据权利要求2所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

在所述捕捉部检测出所述卫星信号的情况下，所述确定部贯穿第二频率范围按顺序各设定所述预定数量个接收频率，所述第二频率范围包含检测出该卫星信号的检测频率，比所述第一频率范围窄。

9.根据权利要求2所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

还具有在通过所述检测预算部对所述预定数量个的接收频率并行地求出相关性的情况下，将该并行地求出的相关值分别独立地存储的运算结果存储部。

10.根据权利要求2所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述捕捉部能够并行地检测来自多个所述定位卫星的所述卫星信号，

在所述捕捉部检测出来自多个所述定位卫星的所述卫星信号的情况下，所述确定部确定该检测出的所述卫星信号中的、来自接收强度最高的所述定位卫星的所述卫星信号的接收频率。

11.根据权利要求2所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述捕捉部能够并行地检测来自多个所述定位卫星的所述卫星信号，

在所述捕捉部检测出来自多个所述定位卫星的所述卫星信号的情况下，所述确定部分别确定来自该检测出的所述定位卫星的所述卫星信号的接收频率。

12.根据权利要求1所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述检测运算部(i)取得所设定的接收频率的基带信号，(ii)求出该基带信号与在所述定位卫星中对所述卫星信号进行频谱扩散调制的扩频码的相关性。

13.根据权利要求12所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述检测运算部具有求出所述基带信号和所述扩频码的相关性的匹配滤波器，

该匹配滤波器为如下结构：

(i)能够并行地输入所述预先决定的多个所述第二比特数的数字数据，

(ii)求出与各所述扩频码的相关性。

14.根据权利要求13所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

还具有对所设定的所述预先决定的多个不同的频率信号进行输出的本地频率振荡部，

所述检测运算部通过将所述接收电波信号与从该本地频率振荡部输出的各频率信号进行混频，并行地取得不同接收频率的所述基带信号。

15.根据权利要求12所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

还具有对所设定的所述预先决定的多个不同频率信号进行输出的本地频率振荡部，

所述检测运算部通过将所述接收电波信号与从该本地频率振荡部输出的各频率信号进行混频，并行地取得不同接收频率的所述基带信号。

16.根据权利要求1所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述第二比特数的数字数据是所述第一比特数的数字数据中的该第二比特数部分的上位比特数据。

17.根据权利要求1所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

在所述捕捉部检测出所述卫星信号的情况下，所述确定部贯穿第二频率范围按顺序各设定所述预定数量个接收频率，所述第二频率范围包含检测出该卫星信号的检测频率，比所述第一频率范围窄。

18.根据权利要求1所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

还具有在通过所述检测运算部对所述预定数量个的接收频率并行地求出相关性的情况下，分别独立地存储该并行地求出的相关值的运算结果存储部。

19.根据权利要求1所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述捕捉部能够并行地检测来自多个所述定位卫星的所述卫星信号，

在所述捕捉部检测出来自多个所述定位卫星的所述卫星信号的情况下，所述确定部确定该检测出的所述卫星信号中的、来自接收强度最高的所述定位卫星的所述卫星信号的接收频率。

20.根据权利要求1所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

所述捕捉部能够并行地检测来自多个所述定位卫星的所述卫星信号，

在所述捕捉部检测出来自多个所述定位卫星的所述卫星信号的情况下，所述确定部分别确定来自该检测出的所述定位卫星的所述卫星信号的接收频率。

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