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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Frequenzwandlerschaltung und eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen eines Positionssignals von einem Positionsbestimmungssatelliten, der in einem Satellitenpositionsbestimmungssystem verwendet wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Als ein Positionsbestimmungssystem, das die derzeitige Position oder die Geschwindigkeit eines sich bewegenden Körpers bestimmt, ist bis jetzt ein Globalpositionsbestimmungssystem bzw. GPS verwendet worden. Das GPS ist weitgehend nicht nur in einem Luft- oder Schiffsnavigations-, sondern ebenso in einem Fahrzeugnavigationssystem verwendet worden. Ebenso sind neben dem GPS ein Positionsbestimmungssystem, wie zum Beispiel das globale Navigations-Satelliten-System bzw. GLONASS, welches in Russland entwickelt und in die Praxis umgesetzt worden ist, und Galileo bekannt gewesen, das von der International Cooperation, deren Mittelpunkt die Europäische Union ist, entwickelt und in die Praxis umgesetzt worden ist. Zum Beispiel ist das Festlegen eines künstlichen Rauschens bzw. eines PN-Codes oder einer Trägerfrequenz, die bei der Spreizspektrummodulation eines Positionssignals verwendet wird, welches von dem Positionsbestimmungssatelliten ausgesendet wird, zwischen dem GPS und Galileo unterschiedlich. Jedoch sind das allgemeine Positionsbestimmungsprinzip und die Positionsbestimmungs-Berechnungsweise zueinander ähnlich. Demgemäß ist eine Empfangsvorrichtung, die imstande ist, derartige mehrere Positionsbestimmungssysteme gemeinsam zu nutzen, aktiv entwickelt worden.
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Als die Empfangsvorrichtung, die imstande ist, die mehreren Positionsbestimmungssysteme gemeinsam zu nutzen, ist, wie es in der
JP 7-128423A offenbart ist, eine GPS/GLONASS gemeinsam nutzende Empfangsvorrichtung vorgeschlagen worden, die imstande ist, die Positionssignale von zwei Frequenzen zu empfangen, aus denen ein Positionssignal von einem Positionsbestimmungssatelliten bzw. GPS-Satelliten, der das GPS ausbildet, und ein Positionssignal von einem Positionsbestimmungssatelliten bzw. GLONASS-Satelliten besteht, der das GLONASS ausbildet. Die Empfangsvorrichtung führt eine Frequenzwandlung des jeweiligen Positionssignals von zwei Frequenzen, welche von dem GPS-Satelliten und dem GLONASS-Satelliten empfangen worden sind, von HF-Signalen bzw. einer Welle einer höheren harmonischen zu ZF-Signalen bzw. Zwischenfrequenzsignalen mittels eines Abbildungsbeseitigungsmischers einer Anfangsstufe durch und trennt dann die jeweiligen Positionssignale voneinander, um eine Interferenz der jeweiligen Positionssignale zu unterdrücken, was daher das gemeinsame Nutzen des GPS und des GLONASS realisiert.
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In dem GPS sind mit dem ”GPS-Modernisierungsprojekt” in den letzten Jahren die GPS-Satelliten der Formate, die ”Block IIR-M” und ”Block IIF” bezeichnet werden, gestartet worden und es wird damit begonnen, ein Signal von L2C (nach dem Block IIR-M) und ein Signal von L5 (nach dem Block IIF) als neue Abnehmersignale zusätzlich zu L1 auszusenden, das für eine Abnehmerverwendung durch einen GPS-Satelliten der Formate von dem Beginn zu dem Block IIR ausgesendet worden ist. Als Ergebnis sind in dem GPS die Positionssignals von drei Frequenzen, die aus L1, L2C und L5 bestehen, als die Abnehmersignale verfügbar.
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Ebenso wird bei Galileo geplant, dass die Positionssignale von mehreren Frequenzbändern, wie zum Beispiel E2-L1-E1 (L1), E5a, E5b und E6, als die Abnehmersignale von Beginn an verfügbar sind. Wenn derartige mehrere Positionssignale verwendet werden können, ist es möglich, das Leistungsvermögen (eine Ausdehnung eines empfangenden Bereichs, eine Verbesserung der Positionsbestimmungsgenauigkeit) zu realisieren, das höher als das herkömmliche Leistungsvermögen ist.
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Jedoch lässt die Empfangsvorrichtung, die in der
JP 7-128423A offenbart ist, das Empfangen von lediglich zwei Frequenzen zu, aus denen das GPS und das GLONASS besteht, und sie kann nicht die Positionssignale von drei Frequenzen, wie zum Beispiel L1, L2C und L5 des GPS, empfangen. Ebenso gibt es, wenn ein ionosphärischer Verzögerungsfehler, welcher die Verschlechterung der Positionsbestimmungsgenauigkeit bewirkt, mittels der Positionssignale der mehreren Frequenzen korrigiert wird, um die Positionsbestimmung mit einer hohen Genauigkeit zu realisieren, die Möglichkeit, dass die Positionssignale nicht bei dem gleichzeitigen Empfangen von zwei Frequenzen abhängig von dem Betriebsstatus oder dem Anordnungsstatus des Satelliten empfangen werden können. Als Ergebnis ist, da eine Zeitzone, während welcher die hochgenaue Positionsbestimmung durch eine Korrektur realisiert werden kann, beschränkt ist, die Positionsbestimmung nicht ausreichend.
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Im Gegensatz dazu ist es, wenn es zugelassen wird, dass die Positionssignale von drei Frequenzen empfangen werden, möglich, sicher eine hochgenaue Positionsbestimmung wie bei dem Empfangen von zwei Frequenzen durchzuführen. Ebenso ist es, wenn die Trägerwellen-Positionsbestimmung, die das hochgenaue Positionsbestimmungsergebnis erzielen kann, durch Empfangen der Positionssignale der drei Frequenzen ausgeführt wird, vorteilhaft, dass eine ganzzahlige Vieldeutigkeit gemäß einem Extra-Wide-Lane- bzw. EWL-Verfahren leicht bestimmt werden kann.
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Jedoch ist, um das Empfangen der Positionssignale von drei Frequenzen zuzulassen, ein Verarbeitungssystem erforderlich, das die neue Frequenz und Bandbreite zulässt. Genauer gesagt ist zum Beispiel die gleiche Anzahl von Signalverarbeitungssystemen wie die Anzahl von empfangenen Positionssignalen erforderlich. Jedes der Signalverarbeitungssysteme beinhaltet einen Mischerabschnitt, der eine Frequenz eines Positionssignals wandelt, einen Lokaloszillator, der für eine Frequenzwandlung verwendet wird, einen Referenzoszillator oder einen Verstärkerabschnitt, der eine Zwischenwelle verstärkt. Das vorhergehende Verarbeitungssystem leidet unter einem derartigen Problem, dass eine Abmessung der Empfangsvorrichtung erhöht wird. Ebenso tritt, wenn die Abmessung der Empfangsvorrichtung erhöht wird, ein Problem, wie zum Beispiel eine Erhöhung einer Energieaufnahme oder eine Erhöhung der Herstellungskosten, auf.
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Ebenso sind, da zum Beispiel zwei Positionssignale durch den Abbildungsbeseitigungsmischer einer Anfangsstufe getrennt werden, zwei Verarbeitungssysteme in Stufen erforderlich, die zu der Anfangsstufe nachgeschaltet sind. Wenn diese Struktur bei einem Empfangen von Wellen mit drei Frequenzen angewendet wird, wird die Empfangsvorrichtung nicht ausreichend verkleinert.
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Die
US 6 675 003 B1 offenbart eine Satellitenempfangsschaltung mit einer Frequenzwandlerschaltung. Es werden dabei zwei Signale der Trägerfrequenzen gemeinsam in zwei Stufen auf zwei Zwischenfrequenzen abwärts gemischt. Aus der
EP 1 783 512 A1 ist eine Satellitenempfangsschaltung für mehrere Frequenzbänder bekannt. Jedoch wird für jedes Frequenzband eine eigene Frequenzwandlerschaltung verwendet, ohne gemeinsame Abwärtsmischung. Die
JP 7 128 423 A offenbart eine Frequenzwandlerschaltung für zwei Frequenzbänder mit einer gemeinsamen ZF-Stufe und nachfolgend separaten ZF-Stufen für die unterschiedlichen Frequenzbänder.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Frequenzwandler und eine Empfangsvorrichtung zu schaffen, welche imstande sind, Positionssignale von drei Frequenzen mit einem vereinfachten Aufbau, einer verringerten Energie und verringerten Kosten zu verwenden.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich des Frequenzwandlers mit den in Anspruch 1 und hinsichtlich der Empfangsvorrichtung mit den in Anspruch 3 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist Gegenstand des abhängigen Anspruchs 2.
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Um die Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorlegenden Erfindung eine Frequenzwandlerschaltung geschaffen, die ein erstes Positionssignal, ein zweites Positionssignal und ein drittes Positionssignal einer Frequenzwandlung unterzieht, welche eine zueinander unterschiedliche Trägerfrequenz aufweisen und von künstlichen Satelliten empfangen werden, die in einem Satellitenpositionsbestimmungssystem verwendet werden. Die Frequenzwandlerschaltung beinhaltet einen Oszillationssignal-Erzeugungsbereich, einen ersten Mischbereich, einen Frequenzteilerbereich, einen zweiten Mischbereich und einen Trennbereich.
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Der Oszillationssignal-Erzeugungsbereich erzeugt ein erstes Lokaloszillationssignal einer Frequenz, die derart festgelegt ist, dass die Frequenz des ersten Positionssignals eine Abbildungsbeziehung zu den Frequenzen des zweiten Positionssignals und des dritten Positionssignals aufweist und nicht mit den Frequenzbändern der jeweiligen Positionssignale durch eine Frequenzwandlung aufgrund des ersten Mischbereichs überlappt. Der erste Mischbereich mischt das erste Lokaloszillationssignal, das von dem Oszillationssignal-Erzeugungsbereich erzeugt wird, mit den ersten, zweiten und dritten Positionssignalen, um die jeweiligen Positionssignale einer Frequenzwandlung zu einer ersten Zwischenfrequenz bzw. 1stIF zu unterziehen. In dieser Situation wird die Frequenz des ersten Lokaloszillationssignals wie zuvor beschrieben festgelegt, um es dadurch zu ermöglichen, eine Abbildungsstörung der jeweiligen Positionssignale bei der Frequenzwandlung einer Anfangsstufe zu beseitigen.
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Der Frequenzteilerbereich teilt das erste Lokaloszillationssignal, das von dem Oszillationssignal-Erzeugungsbereich erzeugt wird, zu 1/m (m ist eine Ganzzahl von 2 oder größer), um ein zweites Lokaloszillationssignal einer Frequenz zu erzeugen, das derart festgelegt ist, dass die Frequenz des ersten Positionssignals von 1stIF eine Abbildungsbeziehung zu den Frequenzen des zweiten Positionssignals von 1stIF und des dritten Positionssignals von 1stIF aufweist. Der zweite Mischbereich mischt das zweite Lokaloszillationssignal, das von dem Frequenzteilerbereich erzeugt wird, mit den ersten, zweiten und dritten Positionssignalen von 1stIF, um die jeweiligen Positionssignale zu einer zweiten Zwischenfrequenz bzw. 2ndIF einer Frequenzwandlung zu unterziehen. Der zweite Mischbereich trennt dann das erste Positionssignal, das zweite Positionssignal und das dritte Positionssignal voneinander, während die Interferenz des ersten Positionssignals von 2ndIF mit dem zweiten Positionssignal von 2ndIF und dem dritten Positionssignal von 2ndIF beseitigt wird, das heisst die Abbildung beseitigt wird. Der zweite Mischbereich gibt dann das erste Positionssignal, das zweite Positionssignal und das dritte Positionssignal unabhängig voneinander aus. Der Trennbereich trennt das zweite Positionssignal von 2ndIF und das dritte Positionssignal von 2ndIF, welche von dem zweiten Mischbereich gemischt und ausgegeben werden, voneinander und gibt das zweite Positionssignal von 2ndIF und das dritte Positionssignal von 2ndIF unabhängig voneinander aus.
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Die Frequenzwandlerschaltung ist imstande, die harmonischen Wellen bzw. HF von drei Frequenzen zu einem Positionssignal der Zwischenfrequenz bzw. ZF einer Frequenzwandlung zu unterziehen, ohne unter der Abbildungsstörung zu leiden. Ebenso wird, wenn die Frequenzwandlung an einer zweiten Stufe in zweistufigen Frequenzwandlungen durch den ersten und zweiten Mischbereich durchgeführt wird, das erste Positionssignal von dem zweiten Positionssignal und dem dritten Positionssignal getrennt. In einer nachfolgenden Trennstufe werden das zweite Positionssignal und das dritte Positionssignal voneinander getrennt, was es dadurch ermöglicht, diese Signalverarbeitungssysteme, die sich auf die jeweiligen getrennten Positionssignale beziehen, verglichen mit einem Fall zu verkürzen, in welchem die jeweiligen Signale zu der Zeit eines Durchführens der Frequenzwandlung einer Anfangsstufe voneinander getrennt werden. Als Ergebnis werden die Abmessungsverringerung und die Kostenverringerung der Frequenzwandlerschaltung realisiert. Ebenso wird mit dem einfachen Schaltungsaufbau die Energieaufnahme verringert und wird Energie gespart.
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Weiterhin wird das zweite Lokaloszillationssignal, das bei der Frequenzwandlung von dem zweiten Mischbereich verwendet wird, durch Frequenzteilen des ersten Lokaloszillationssignals erzeugt, das von dem Oszillationssignal-Erzeugungsbereich oszilliert wird. Als Ergebnis können die Frequenzwandlungen an den jeweiligen Stufen durch den Lokaloszillator ohne Verwendung mehrerer Lokaloszillatoren, wie zum Beispiel spannungsgesteuerter Oszillatoren bzw. VCO, durchgeführt werden. Als Ergebnis werden die Abmessungsverringerung, die Kostenverringerung und die Energieersparnis der Frequenzwandlerschaltung realisiert.
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Ebenso schaltet die Frequenzwandlerschaltung die Zufuhr einer elektrischen Energie zu dem Signalverarbeitungssystem aus, das sich auf das Positionssignal bezieht, welches nicht als ein Signal ausgewählt ist, das aus den ersten, zweiten und dritten Positionssignalen zu empfangen ist. Durch diesen Betrieb wird die Energieaufnahme, die von dem Signalverarbeitungssystem bewirkt wird, welches nicht bei der Positionsberechnung verwendet wird, verringert und wird die Energieersparnis realisiert. Genauer gesagt kann zum Beispiel ein Aufbau erzeugt werden, um das Aktivieren/Deaktivieren des Empfangs der jeweiligen Positionssignale in Übereinstimmung mit einer Nutzerbedienung eines Bedienungsabschnitts auszuwählen, oder kann ein Aufbau erzeugt werden, um automatisch das Aktivieren/Deaktivieren des Empfangs der jeweiligen Positionssignale auf der Grundlage der Qualität des Empfangszustands automatisch auszuwählen.
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Hierbei wird es angenommen, dass dann, wenn die Positionssignale der drei Frequenzen empfangen werden, mehrere Positionssignale, welche von dem gleichen Satellitenpositionsbestimmungssystem, wie zum Beispiel L1, L2C oder L5 des GPS, ausgesendet werden, empfangen werden oder die Positionssignale, die von den mehreren Satellitenpositionsbestimmungssystemen, wie zum Beispiel GPS oder Galileo, ausgesendet werden, empfangen werden. Dann wird die Positionsberechnung durchgeführt, während die Positionsbestimmungssatelliten der jeweiligen Satellitenpositionsbestimmungssysteme zusammen verwendet werden, wenn es der Anlass erfordert, um es dadurch zu ermöglichen, die Positionsbestimmungsgenauigkeit hervorragend aufrechtzuerhalten.
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In dieser Situation ist es, wenn die Positionssignale auch in dem unterschiedlichen Satellitenpositionsbestimmungssystem identisch sind, wie zum Beispiel die Signale von GPS-L1 und Galileo-L1 (von denen beide eine Trägerfrequenz von 1575,42 MHz aufweisen) oder die Signale von GPS-L5 und Galileo-E5a (von denen beide eine Trägerfrequenz von 1176,45 MHz aufweisen), möglich, die Positionssignale durch ein Empfangssystem gleichzeitig zu empfangen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt beinhaltet eine Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung einen Empfangsbereich zum Empfangen des Positionssignals, das in einer elektrischen Funkwellenform von einem künstlichen Satelliten gesendet wird, der in dem Satellitenpositionsbestimmungssystem verwendet wird, die vorhergehende Frequenzwandlerschaltung, einen Demodulationsbereich zum Demodulieren der ersten, zweiten und dritten Positionssignale, die von der Frequenzwandlerschaltung einer jeweiligen Frequenzwandlung unterzogen worden sind, und einen Steuerbereich.
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Von derartigen Bereichen beinhaltet der Demodulationsbereich die jeweiligen ersten, zweiten und dritten Demodulationssysteme. Dann beinhaltet mindestens eines der ersten, zweiten und dritten Demodulationssysteme diverse Demodulatorschaltungen in jedem der mehreren Satellitenpositionsbestimmungssysteme und Demodulatorschaltungen, die von den mehreren Satellitenpositionsbestimmungssystemen von der Anzahl gemeinsam genutzt werden können, die die Anzahl von Schaltungen sicherstellen kann, die die größte Anzahl von Satelliten erfüllen, welche bei der Positionsberechnung verwendet werden, die sich auf die jeweiligen Satellitenpositionsbestimmungssysteme bezieht. Mit dem vorhergehenden Aufbau kann das Positionssignal der gleichen Trägerfrequenz, die sich auf die mehreren Satellitenpositionsbestimmungssysteme bezieht, demoduliert werden.
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Der Steuerbereich wählt den Positionsbestimmungssatelliten, der bei der Positionsberechnung verwendet wird, gemäß dem Empfangszustand des Positionssignals aus, wenn ein Demodulieren des Positionssignals mittels des Demodulationsbereichs dem ausgewählten Positionsbestimmungssatelliten irgendeine Demodulatorschaltung zuweist, und führt die Positionsberechnung auf der Grundlage des Positionssignals durch, das von der zugewiesenen Demodulatorschaltung demoduliert worden ist.
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Wenn der vorhergehende Aufbau an GPS und Galileo angewendet wird, wird zum Beispiel ein Aufbau vorgeschlagen, der an der Frequenzwandlerschaltungsseite das GPS-L1 und das Galileo-L1 gleichzeitig als das erste Positionssignal empfängt, das GPS-L2 als das zweite Positionssignal empfängt und das GPS-L5 und das Galileo-E5a gleichzeitig als das dritte Positionssignal empfängt.
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Der vorhergehende Aufbau der Frequenzwandlerschaltung beinhaltet diverse Demodulatorschaltungen der jeweiligen GPS-L1 und Galileo-L1 in dem ersten Demodulationssystem und eine Demodulatorschaltung, die von dem GPS-L1 und dem Galileo-L1 gemeinsam genutzt wird. Derartige Schaltungen werden gemäß dem Empfangszustand geeignet zu dem GPS und Galileo verteilt, um dadurch die Hybridpositionsbestimmung zuzulassen, die die Positionssignale des GPS und von Galileo in einem Empfangssystem gleichzeitig empfängt. Ebenso können, wenn das GPS-L2 in dem zweiten Demodulationssystem demoduliert werden kann und das GPS-L5 und das Galileo-E5a in dem dritten Demodulationssystem demoduliert werden kann, die Ergebnisse der Positionsberechnung, welche von den jeweiligen Positionssignalen des GPS-1 oder des Galileo-L2 durchgeführt wird, von den jeweiligen Positionssignalen aus dem zweiten Modulationssystem bzw. dem dritten Modulationssystem korrigiert werden.
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Ebenso wird der Positionsbestimmungssatellit, der für die Positionsberechnung geeignet ist, aus den Positionsbestimmungssatelliten, die sich auf GPS und Galileo beziehen, gemäß dem Empfangszustand des Positionssignals ausgewählt. Dann wird die Demodulatorschaltung dem ausgewählten Positionsbestimmungssatelliten zugewiesen, um es dadurch zu ermöglichen, das Positionssignal in Kombination mit den Positionsbestimmungssatelliten zu empfangen, was die Positionsbestimmungsgenauigkeit verbessert, um die Positionsberechnung durchzuführen. Als Ergebnis kann die hervorragende Positionsbestimmungsgenauigkeit gehalten werden.
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Die Demodulatorschaltung, welche von den mehreren Satellitenpositionsbestimmungssystemen gemeinsam genutzt werden kann, wird wie in den Demodulatorschaltungen verwendet, die von dem GPS-L1 und Galileo-L1 gemeinsam genutzt werden können, wie es in dem vorhergehenden Beispiel beschrieben ist. Als Ergebnis kann die größte Anzahl von Demodulatorschaltungen, die aufgrund der jeweiligen Satellitenpositionsbestimmungssysteme bei der Positionsberechnung verwendet werden, durch die kleinste Anzahl von Demodulatorschaltungen verglichen mit einem Fall erfüllt werden, in welchem die größte Anzahl von diversen Demodulatorschaltungen für die jeweiligen Satellitenpositionsbestimmungssysteme besteht, welche aufgrund der jeweiligen Satellitenpositionsbestimmungssysteme bei der Positionsberechnung verwendet werden. Als Ergebnis können die Abmessung und die Kosten der Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung verringert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 ein Blockschaltbild eines HF-Eingangsbereichs, der ein Teil einer Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein Blockschaltbild eines Signalverarbeitungsbereichs, der ein Teil der Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; und
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3 ein Flussdiagramm eines Ablaufs eines Kanalauswahlverfahrens, das von einem Arithmetikverarbeitungsbereichs des Signalverarbeitungsbereichs ausgeführt wird, der in 2 gezeigt ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird auf 1 verwiesen. Eine Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung beinhaltet eine Antenne 101, die ein Positionssignal von einem Positionsbestimmungssatelliten empfängt, und einen HF-Eingangsbereich 1, der ein Positionssignal, das von dem Positionsbestimmungssatelliten empfangen worden ist, einer Frequenzwandlung unterzieht und das gewandelte Positionssignal als ein digitales Signal ausgibt. Der HF-Eingangsbereich 1 ist mit einem Signalverarbeitungsbereich 2 verbunden, der in 2 gezeigt ist und eine Trägerwelle und einen PN-Code aus dem Positionsbestimmungssatelliten erfasst und diesen folgt und das Positionssignal demoduliert, das von dem HF-Eingangsbereich 1 zugeführt worden ist, um die Positionsberechnung durchzuführen.
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In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die folgenden fünf Arten von Positionssignalen, die drei Frequenzen aufweisen, die in den jeweiligen Satellitenpositionsbestimmungssystemen des GPS und von Galileo verwendet werden, als die empfangbaren Positionssignale angewendet.
- (1) GPS-L1 und Galileo-L1 (wobei beide von derartigen Signalen 1575,42 MHz aufweisen)
- (2) GPS-L2C (1227,6 MHz)
- (3) GPS-L5 und Galileo-E5a (wobei beide von derartigen Signalen 1176,45 MHz aufweisen)
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Alle der Trägerfrequenzen der Positionssignale der jeweiligen Frequenzen in den vorhergehenden Ausdrücken (1) bis (3) werden durch die Multiplikation von fo = 1,023 MHz (fo ist 1/10 von 10,023 MHz, welches eine Grundfrequenz des GPS ist) erzeugt. Das heisst, die Trägerfrequenzen der Positionssignale (gemeinsam einfach durch ”L1” dargestellt) des GPS-L1 und von Galileo-L1 in dem vorhergehenden Ausdruck (1) sind durch 1540fo ausgedrückt, die Trägerfrequenz des Positionssignals des GPS-L2C (einfach als ”L2C” dargestellt) in dem vorhergehenden Ausdruck (2) ist durch 1200fo ausgedrückt, und die Trägerfrequenzen der Positionssignale des GPS-L5 und von Galileo-E5a (gemeinsam einfach durch ”L5·E5a” dargestellt) in dem vorhergehenden Ausdruck (3) sind durch 1150fo ausgedrückt.
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In dem GPS und Galileo wird das Positionssignal, wenn das Positionssignal von dem Positionsbestimmungssatelliten gesendet wird, mittels eines gegebenen PN-Codes einer Spreizspektrumsmodulation unterzogen. Die Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung, die das Positionssignal von dem Positionsbestimmungssatelliten empfangen hat, unterzieht das empfangene Positionssignal einer Frequenzwandlung von der höheren harmonischen Welle bzw. HF zu einer Zwischenfrequenz bzw. ZF und dann zu einem Basisband. Dann erfasst die Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung die Trägerwelle aus dem Positionsbestimmungssatelliten, der das Positionssignal sowie den PN-Code sendet, der bei der Spreizspektrumsmodulation durch den Positionsbestimmungssatelliten verwendet wird, und demoduliert das empfangene Positionssignal. Die Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung berechnet einen künstlichen Abstand (Pseudo-Abstand) zu dem Positionsbestimmungssatelliten oder die Positionen der jeweiligen Positionsbestimmungssatelliten mittels der demodulierten Positionssignale oder korrigiert die diversen Fehler, wie zum Beispiel eine ionosphärische Verzögerung, um die derzeitige Position, die Geschwindigkeit oder die Ausrichtung gemäß den berechneten diversen Daten zu berechnen.
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Der HF-Eingangsbereich 1 (1) ist eine Frequenzwandlerschaltung. Der HF-Eingangsbereich 1 beinhaltet einen rauscharmen Verstärker bzw. LNA 102, ein Bandpassfilter bzw. BPF 102, einen Mischer 104, einen spannungsgesteuerten Oszillator bzw. VCO 105, Frequenzteiler 106, 107 und einen Abbildungsbeseitigungsmischer 108. Der HF-Eingangsbereich 1 beinhaltet ebenso Tiefpassfilter bzw. LPF 109, 116, ein Verzweigungsfilter 112, ein Bandpassfilter bzw. BPF 113, AGC-Verstärker bzw. Verstärker mit einer automatischen Verstärkungsregelung 110, 114, 117, A/D-Wandler 111, 115, 118, einen Referenzoszillator 119 und eine Energieversorgungs-Steuereinrichtung 120.
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Die Antenne 101 ist durch eine Dreibandantenne, die die jeweiligen Positionssignale von L1, L2C und L5·E5a empfängt, oder eine Zweibandantenne aufgebaut, die das Frequenzband von L1 als einen Pol und einen weiteren Pol in einem Zwischenfrequenzband zwischen beiden der Frequenzbänder L2C und L5·E5a aufweist, um eine breite Charakteristik vorzusehen. Die Antenne 101 empfängt die Positionssignale von dem GPS-Satelliten und dem Galileo-Satelliten.
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Die HF-Signale der jeweiligen Positionssignale, die von der Antenne 101 empfangen worden sind, werden von dem LNA 102 mit niedrigem Rauschen verstärkt. Das Frequenzband der HF-Signale der jeweiligen Positionssignale, die von dem LNA 102 verstärkt worden sind, wird von dem BPF 103 beschränkt. Das BPF 103 ist durch zum Beispiel ein SAW-Filter aufgebaut und das Durchlassband ist durch ein Dreifachband, das zulässt, dass die jeweiligen Frequenzbänder der L1, L2C und L5·E5a durch das BPF 103 gehen, oder ein Zweifachband aufgebaut, das ein Band, das zulässt, dass das Frequenzband von L1 durch das BPF 103 geht, und ein Band beinhaltet, das zulässt, dass beide der Frequenzbänder L2C und L5·E5a durch das BPF 103 gehen.
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Die HF-Signale der jeweiligen Positionssignale, deren Band von dem BPF 103 begrenzt wird, werden mit einem ersten Lokaloszillationssignal (1stLo) gemischt, das durch Teilen eines Oszillationssignals (Lo) von dem VCO 105 durch den Frequenzteiler 106 in dem Mischer 104 erzielt wird, um dadurch zu einer ersten Zwischenfrequenz (1stIF) gewandelt zu werden. In diesem Beispiel ist die Frequenz von 1stLo derart festgelegt, dass die Trägerfrequenz von L1 eine Abbildungsbeziehung zu den Trägerfrequenzen L2C und L5·E5a von der Seite von 1stLo aufweist, und durch Durchführen der Frequenzwandlung auf eine Frequenz festgelegt, die nicht mit den Frequenzbändern der jeweiligen Positionssignale überlappt. Das heisst, die Frequenz von 1stLo wird auf eine wesentliche Zwischenfrequenz zwischen der Trägerfrequenz von L1 und dem Frequenzband von L2C bis L5·E5a (genauer gesagt 1376fo, das die Multiplikation von fo ist) festgelegt. Die 1stLo wird durch Teilen der Lo (Frequenz: 2752fo), welche von dem VCO 105 bei einer Frequenz erzeugt wird, durch welche eine Vergleichsfrequenz mit einem Referenztakt (Frequenz: 64fo), welche von dem Referenzoszillator 119 erzeugt wird, ausreichend hoch wird, zu 1/2 der Frequenz durch den Frequenzteiler 106 erzeugt.
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Die L1 der HF wird mit dem 1stLo in dem Mischer 104 gemischt und wird zu 1stIF (L1) der Frequenz 164fo gewandelt. Auf eine ähnliche Weise wird die L2C der HF zu 1stIF (L2C) der Frequenz 176fo gewandelt. Ebenso wird die L5·E5a der HF zu 1stIF (L5·E5a) der Frequenz 226fo gewandelt.
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Die jeweiligen Positionssignale der 1stIF, welche der Frequenzwandlung durch den Mischer 104 unterzogen worden sind, werden mit einem zweiten Lokaloszillationssignal (2ndLo) gemischt, das durch Teilen der 1stLo durch den Frequenzteiler 107 erzielt wird, und zu einer zweiten Zwischenfrequenz (2ndIF) gewandelt. In diesem Beispiel ist die Frequenz von 2ndLo derart auf eine Frequenz (genauer gesagt 172fo, das die Multiplikation von fo ist) festgelegt, dass die Frequenz der L1 der 1stIF eine Abbildungsbeziehung zu den Frequenzen der L2C und L5·E5a der 1stIF von der Seite von 2ndLo betrachtet aufweist. Das heisst, die Frequenz von 2ndLo wird auf eine wesentliche Zwischenfrequenz zwischen der Trägerfrequenz von L1 der 1stIF und dem Frequenzband von L5·E5a von L2C bis 1stIF der 1stIF festgelegt. Die 2ndLo wird durch Teilen der 1stLo (Frequenz: 1376fo) durch 1/8 der Frequenz durch den Frequenzteiler 107 erzeugt.
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Die L1 der 1stIF wird mit der 2ndLo in dem Abbildungsbeseitigungsmischer 108 gemischt und zu 2ndIF (L1) der Frequenz 8fo gewandelt. Auf eine ähnliche Weise wird die L2C der 1stIF zu der 2ndIF der Frequenz 4fo gewandelt. Ebenso wird die L5·E5a der 1stIF zu 2ndIF der Frequenz 54fo gewandelt.
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Der Abbildungsbeseitigungsmischer 108 trennt die jeweiligen Signale voneinander, während die Interferenz der L1 der 2ndIF, die der Frequenzwandlung IF unterzogen worden ist, mit L2C und L5·E5a von 2ndIF beseitigt wird, das heisst die Abbildung beseitigt wird. Der Abbildungsbeseitigungsmischer 108 gibt dann derartige Signale unabhängig aus. Das heisst, die L1 der 2ndIF und die L2C und L5·E5a der 2ndIF werden an dieser Stufe voneinander getrennt.
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Die L1 der 2ndIF, die unabhängig aus dem Abbildungsbeseitigungsmischer 108 ausgegeben worden ist, wird in dem Durchlassband der Mittenfrequenz 8fo durch das LPF 109 bandbegrenzt und danach von dem AGC-Verstärker 110 bis zu einem Pegel verstärkt, der einen Eingangspegel erfüllt, der für die nachfolgende Analog/Digitalwandlung erforderlich ist. Die L1 der 2ndIF, welche von dem AGC-Verstärker 110 verstärkt worden ist, wird mittels des A/D-Wandlers 111 zu einem digitalen Signal gewandelt und dann dem Signalverarbeitungsbereich 2 zugeführt.
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Das LPF 109, der AGC-Verstärker 110 und der A/D-Wandler 111, welche das Signalverarbeitungssystem aufbauen, das sich auf die L1 der 2ndIF bezieht, die aus dem Abbildungsbeseitigungsmischer 108 ausgegeben worden ist, sind derart aufgebaut, dass sie gemeinsam den Ein/Aus-Zustand einer Energieversorgung in jedes der Systeme unter dem Steuern der Energieversorgungs-Steuereinrichtung 120 ändern. Als Ergebnis wird, wenn das Signal von L1 von dem Positionsbestimmungssatelliten nicht empfangen wird, die Energieversorgung des Systems getrennt, um die elektrische Energieaufnahme in dem HF-Eingangsbereich 1 zu verringern.
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Andererseits werden die L2C und die L5·E5a der 2ndIF zusammengemischt und aus dem Abbildungsbeseitigungsmischer 108 ausgegeben. Die L2C und die L5·E5a der 2ndIF, welche aus dem Abbildungsbeseitigungsmischer 108 ausgegeben worden sind, werden durch das Verzweigungsfilter 112 voneinander getrennt. Die L2C der getrennten 2ndIF wird in dem Durchlassband der Mittenfrequenz 4fo durch das BPF 113 bandbegrenzt und danach von dem AGC-Verstärker 114 bis zu einem Pegel verstärkt, der einen Eingangspegel erfüllt, der für die nachfolgende Analog/Digitalwandlung erforderlich ist. Die L2C der 2ndIF, welche von dem AGC-Verstärker 114 verstärkt worden ist, wird mittels des A/D-Wandlers 115 zu einem digitalen Signal gewandelt und dann dem Signalverarbeitungsbereich 2 zugeführt.
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Das BPF 113, der AGC-Verstärker 114 und der A/D-Wandler 115, welche das Signalverarbeitungssystem aufbauen, das sich auf die L2C der 2ndIF bezieht, die aus dem Verzweigungsfilter 112 ausgegeben worden ist, sind derart aufgebaut, dass sie gemeinsam den Ein/Aus-Zustand einer Energieversorgung in jedem der Systeme unter dem Steuern aus der Energieversorgungs-Steuereinrichtung 120 ändern. Als Ergebnis wird, wenn das Signal von L2C nicht von dem Positionsbestimmungssatelliten empfangen wird, die Energieversorgung des Systems getrennt, um die elektrische Energieaufnahme in dem HF-Eingangsbereich 1 zu verringern.
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Andererseits wird die L5·E5a der 2ndIF, welche von dem Verzweigungsfilter 112 getrennt worden ist, in dem Durchlassband der Mittenfrequenz 54fo durch das BPF 116 bandbegrenzt und danach von dem AGC-Verstärker 117 bis zu einem Pegel verstärkt, der einen Eingangspegel erfüllt, der für die nachfolgende Analog/Digitalwandlung erforderlich ist. Die L5·E5a der 2ndIF, welche von dem AGC-Verstärker 117 verstärkt worden ist, wird zu einer dritten Zwischenfrequenz bzw. 3rdIF der Frequenz 10fo mit dem Referenztakt der Frequenz 64fo abwärts gewandelt, die von dem Referenzoszillator 119 als eine Abtastfrequenz in dem A/D-Wandler 118 oszilliert wird. Dann wird die L5·E5a der 3rdIF zu einem digitalen Signal gewandelt und dann dem Signalverarbeitungsbereich 2 zugeführt.
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Das LPF 116, der AGC-Verstärker 117 und der A/D-Wandler 118, welche das Signalverarbeitungssystem aufbauen, das sich auf die L5·E5a der 2ndIF bezieht, die aus dem Verzweigungsfilter 112 ausgegeben worden ist, sind derart aufgebaut, dass sie gemeinsam den Ein/Aus-Zustand einer Energieversorgung in jedem der Systeme unter dem Steuern von der Energieversorgungs-Steuereinrichtung 120 ändern. Als Ergebnis wird, wenn das Signal der L5·E5a nicht von dem Positionsbestimmungssatelliten empfangen wird, die Energieversorgung des Systems getrennt, um die elektrische Energieaufnahme in dem HF-Eingangsbereich 1 zu verringern.
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Die Energieversorgungs-Steuereinrichtung 120 ändert den Ein/Aus-Zustand der Energieversorgung bezüglich der vorhergehenden jeweiligen Systeme auf der Grundlage des Energieversorgungs-Steuersignals aus dem Arithmetikverarbeitungsbereich 5 des Signalverarbeitungsbereichs 2. Zum Beispiel wird ein Aufbau vorgeschlagen, in welchem der Betrieb eines Auswählens von irgendeinem eines Dreifrequenzempfangs und eines Zweifrequenzempfangs mittels eines Schalters (nicht gezeigt) oder der Betrieb eines Auswählens irgendeines Signals, das von dem L1, L2C und L5·E5a empfangen wird, zugelassen wird und die Energie lediglich dem System zugeführt wird, das sich auf das Positionssignal bezieht, das als ein zu empfangendes Objekt ausgewählt worden ist. Ebenso kann ein Aufbau derart erzeugt werden, dass der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 das Aktivieren/Deaktivieren des Empfangs der jeweiligen Positionssignale aus der Qualität des Empfangszustands des Positionssignals auswählt und die Energie lediglich dem System zugeführt wird, das sich auf das Positionssignal bezieht, das als das zu empfangende Signal von dem Arithmetikverarbeitungsbereich 5 ausgewählt worden ist.
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Der Signalverarbeitungsbereich 2 (2) beinhaltet einen Abwärtswandlerbereich 3, einen Signalprozessorbereich 4 und einen Arithmetikverarbeitungsbereich 5. In der folgenden Beschreibung wird zur Einfachheit einer Beschreibung das System, das sich auf die Signalverarbeitung für das Signal von L1 bezieht, als ”erstes System (#1)” bezeichnet, das System, das sich auf die Signalverarbeitung für das Signal von L2C bezieht, als ”zweites System (#2)” bezeichnet und das System, das sich auf die Signalverarbeitung für das Signal von L5·E5a bezieht, als ”drittes System (#3)” bezeichnet.
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Der Abwärtswandlerbereich 3 beinhaltet Mischer 31a, 31b und 31c, LPFs 32a, 32b und 32c und Frequenzteiler 33a, 33b und 33c in den jeweiligen ersten, zweiten und dritten Systemen.
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Die jeweiligen Positionssignale von L1, L2c und L5·E5a, welche von dem HF-Eingangsbereich 1 zugeführt worden sind, werden mit den Oszillationssignalen gemischt, die in den jeweiligen Frequenzteilern 33a, 33b und 33c in den jeweiligen Mischern 31a, 31b und 31c erzeugt werden, und dann zu dem Basisband gewandelt. In diesem Beispiel erzeugen die jeweiligen Frequenzteiler 33a, 33b und 33c die Oszillationssignale der gleichen Frequenzen wie die jeweiligen Zwischenfrequenzen der L1 und L2c der 2ndIF und der L5·E5a der 3rdIF durch Teilen des Referenztakts, der von dem HF-Eingangsbereich 1 zugeführt wird.
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Die jeweiligen Positionssignale der L1, L2c und L5·E5a, welche durch die jeweiligen Mischer 31a, 31b und 31c zu dem Basisband gewandelt worden sind, werden von den LPFs 32a, 32b bzw. 32c in dem Band begrenzt und dann dem Signalverarbeitungsbereich 4 zugeführt. In dem ersten System ändert das LPF 32a, da die Bandbreite, die für eine Demodulation des Positionssignals erforderlich ist, zwischen dem GPS-L1 und dem Galileo-L1 unterschiedlich ist, das Durchlassband des Signals in Übereinstimmung mit dem GPS/Galileo-Identifikationssignal, das von dem Arithmetikverarbeitungsbereich 5 ausgegeben wird.
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Der Signalverarbeitungsbereich 4 beinhaltet mehrere Signalprozessoren 40a, 40b und 40c, die der Anzahl von Kanälen des Positionsbestimmungssatelliten entsprechen, welche bei der Positionsberechnung in den ersten, zweiten und dritten Systemen verwendet werden. In der folgenden Beschreibung werden, wenn die jeweiligen Signalprozessoren 40a, 40b und 40c nicht besonders voneinander unterschieden werden, Symbole a, b und c nicht zu dem Signalprozessor als ”Signalprozessor 40” hinzugefügt. Das Gleiche gilt für die Strukturen der jeweiligen Bereiche innerhalb der jeweiligen Signalprozessoren 40.
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Jeder der Signalprozessoren 40 beinhaltet Mischer 41, 42, einen Trägerwellengenerator 43 und einen Codegenerator 44. Der Trägerwellengenerator 43 oszilliert mit einer Frequenz, die in Übereinstimmung mit einem Trägerfrequenz-Einstellsignal bzw. CFSS von dem Arithmetikverarbeitungsbereich 5 synchron zu dem Referenztakt eingestellt wird, der von dem HF-Eingangsbereich 1 zugeführt wird. Die Frequenz, die von dem Arithmetikverarbeitungsbereich 5 eingestellt wird, entspricht der Trägerfrequenz des Positionssignals, das von den jeweiligen Signalprozessoren 40 zu verarbeiten ist. Die jeweiligen Positionssignale, die von dem Abwärtswandlerbereich 3 zugeführt werden, werden mit dem Ausgangssignal des Trägerwellengenerators 43 in dem Mischer 41 gemischt. Das Ausgangssignal des Mischers 41 wird dem Arithmetikverarbeitungsbereich 5 über den Mischer 42 zugeführt. Der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 erfasst die Trägerfrequenz auf der Grundlage des zugeführten Signals und gibt das Trägerfrequenz-Einstellsignal, das der erfassten Frequenz entspricht, zu dem Trägerwellengenerator 43 aus. Das heisst, der Mischer 41 und der Trägerwellengenerator 43 in dem Signalprozessor 40 bilden eine Trägerwellen-Folgeschleife, die die Trägerwellen der jeweiligen Positionssignale des GPS oder von Galileo über den Arithmetikverarbeitungsbereich 5 erfasst und diesen folgt.
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Das Ausgangssignal des Mischers 41 wird mit dem Ausgangssignal des Codegenerators 44 in dem Mischer 42 gemischt, um zu einer Ursprungssignalwelle demoduliert zu werden. Der Codegenerator 44 erzeugt den PN-Code, der in Übereinstimmung mit einem Codeeinstellsignal bzw. CSS aus dem Arithmetikverarbeitungsbereich 5 synchron zu dem Referenztakt eingestellt wird, der von dem HF-Eingangsbereich 1 zugeführt wird. In dem GPS und Galileo werden, wenn das Positionssignal von dem Positionsbestimmungssatelliten gesendet wird, das Positionssignal einer Spreizspektrumsmodulation mittels eines gegebenen PN-Codes unterzogen. Unter den Umständen wird der gleiche PN-Code wie der PN-Code, der bei der Spreizmodulation des Positionssignals verwendet wird, in dem Codegenerator 44 erzeugt und wird der erzeugte PN-Code mit dem Positionssignal gemischt, das zu dem Basisband in dem Mischer 42 gewandelt worden ist, um das umgekehrte Spreizspektrum auf dem Positionssignal durchzuführen. Der Mischer 42 und der Codegenerator 44 in dem Signalprozessor 40 bauen eine Verzögerungsverriegelungsschleife bzw. DLL auf, die den Betrieb eines Erfassens und Folgens der PN-Codes der jeweiligen Positionssignale des GPS oder von Galileo über den Arithmetikverarbeitungsbereich 5 durchführt. Ebenso ist der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 imstande, den künstlichen Abstand zwischen dem Positionsbestimmungssatelliten und der Satellitenpositionsbestimmungs-Empfangsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Zeitdifferenz zwischen der Phase des PN-Codes, der von dem Codegenerator 44 erzeugt worden ist, und der Phase des PN-Codes von dem Positionsbestimmungssatelliten zu berechnen.
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In dem ersten System weist der Signalprozessor 40a, der den vorhergehenden Aufbau aufweist, insgesamt 12 Schaltungen (Kanäle) auf, die vier GPS-L1 zugehörige Schaltungen, vier Schaltungen, die von beiden Signalen der GPS-L1 und Galileo-L1 gemeinsam genutzt werden, und vier Galileo-L1 zugehörige Schaltungen beinhalten. Gemäß dem vorhergehenden Aufbau kann die Anzahl von Kanälen, die die jeweiligen Positionssignale der GPS-L1 und Galileo-L1 erfassen, zwischen vier und acht Kanälen durch zweckmäßiges Ändern der Verteilung des GPS-Signals und des Galileo-Signals bezüglich der vier Signalprozessoren 40a geändert werden, die imstande sind, beide Signale des GPS-L1 und von Galileo-L1 zu verarbeiten. In dem zweiten System weist der Signalprozessor 40b acht GPS-L2C zugehörige Schaltungen (Kanäle) auf und in dem dritten System weist der Signalprozessor 40c acht Schaltungen (Kanäle) auf, die von beiden Signalen des GPS-L5 und des Galileo-E5a gemeinsam genutzt werden.
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Der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 beinhaltet eine CPU und führt verschiedene Verarbeitungen, wie zum Beispiel das Bestimmen des Positionsbestimmungssatelliten, der bei der Positionsberechnung verwendet wird, das Einstellen der Trägerfrequenz und das Einstellen des PN-Codes bezüglich des Signalprozessors 40, der sich auf ein Verfahren eines Empfangens des Positionssignals von dem bestimmten Positionssatelliten bezieht, das Berechnen des künstlichen Abstands oder der Positionen der jeweiligen Positionsbestimmungssatelliten auf der Grundlage der Analyse der decodierten Signale, die aus den jeweiligen Signalprozessoren 40 ausgegeben werden, das Korrigieren der diversen Fehler, wie zum Beispiel einer ionosphärischen Verzögerung, das Berechnen der derzeitigen Position, der Geschwindigkeit und der Ausrichtung aufgrund der berechneten diversen Daten oder die diverse Verarbeitung, wie zum Beispiel ein Energieversorgungssteuern des HF-Eingangsbereichs 1, aus.
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In der Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden das L2C und das L5·E5a aus den Positionssignalen von drei Frequenzen von L1, L2C und L5·E5a zum Zweck eines Korrigierens des ionosphärischen Verzögerungsfehlers verwendet. Aus diesem Grund führt der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 ein Verfahren eines Abrufens der Kombination der Kanäle, die bezüglich der Positionsberechnung optimal sind, durch aufeinanderfolgendes Ändern der Verteilung der Kanäle des GPS und des Galileo bezüglich des Signalprozessors 40a (vier Schaltungen) durch, welche von beiden Signalen des GPS-L1 und des Galileo-L1 in dem System (das heisst dem ersten System) gemeinsam genutzt werden können, das sich auf die Signalverarbeitung von L1 in dem Signalverarbeitungsbereich 4 bezieht. Hier im weiteren Verlauf werden die Details des ”Kanalauswahlverfahrens” nachstehend beschrieben.
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Der HF-Eingangsbereich 1 in der Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet die Frequenzwandlerschaltung aus. In dem HF-Eingangsbereich 1 bilden der spannungsgesteuerte Oszillator bzw. VCO 105 und der Frequenzteiler 106 einen Oszillationssignal-Erzeugungsbereich aus und bildet der Mischer 104 einen ersten Mischbereich aus. Ebenso entspricht der Frequenzteiler 107 einem Frequenzteilerbereich, bildet der Abbildungsbeseitigungsmischer 108 einen zweiten Mischbereich aus und bildet das Verzweigungsfilter 112 einen Trennbereich aus. Ebenso bildet die Antenne 101 einen Empfangsbereich aus, bildet der Signalprozessorbereich 4 in dem Signalverarbeitungsbereich 2 einen Demodulationsbereich aus und bildet der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 einen Steuerbereich aus.
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Der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 ist programmiert, um ein Kanalauswahlverfahren auszuführen, das in 3 gezeigt ist.
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Nach einem Starten des Kanalauswahlverfahrens weist der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 das GPS-L1 und das Galileo-L1 den jeweiligen Signalprozessoren 40a sechs und sechs Kanäle zu und berechnet den künstlichen Abstand zu dem Positionsbestimmungssatelliten, der den jeweiligen Kanälen entspricht, auf der Grundlage der Positionssignale, die von den jeweiligen Kanälen empfangen worden sind, in einem Schritt 100 (S100).
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In diesem Beispiel wird es angenommen, dass die Verarbeitung der folgenden S101 bis S105 in jedem der Kanäle ausgeführt wird, die die Positionssignale in dem ersten System empfangen. Weiterhin wird es überprüft, ob das Signal, das von dem betreffenden Kanal erfasst wird, das GPS-L1-Signal oder das Galileo-L1-Signal ist (S101). In diesem Beispiel wird, wenn das Signal, das von dem betreffenden Kanal erfasst wird, das GPS-L1-Signal ist (GPS in S101), der Typ des GPS-Satelliten, der sich auf den betreffenden Kanal bezieht, bestätigt (S102). Wenn es bestimmt wird, dass der Typ des GPS-Satelliten ”Block IIR-M” ist (IIR-M in S102), sendet der GPS-Satellit dieses Typs das Signal von L2C zusammen mit dem Signal von L1 aus. Deshalb korrigiert der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 die ionosphärische Verzögerung des Positionssignals mittels des Signals von L2C aus dem gleichen GPS-Satelliten, welches über das zweite System eingegeben wird, das sich auf die Signalverarbeitung von L2C bezieht (S103). Andererseits sendet der GPS-Satellit dieses Typs, wenn es bestimmt wird, dass der Typ des GPS-Satelliten ein Typ nach ”Block IIR-F” ist (nach IIF in S102), das Signal von L5 zusammen mit dem Signal von L1 aus. Danach korrigiert der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 die ionosphärische Verzögerung des Positionssignals mittels des Signals von L5 aus dem gleichen GPS-Satelliten, welcher über das dritte System eingegeben wird, das sich auf die Signalverarbeitung von L5 bezieht (S104). Andererseits sendet der GPS-Satellit dieses Typs, wenn es bestimmt wird, dass der Typ des GPS-Satelliten ein Typ vor ”Block IIR” ist (vor IIR in S102), lediglich das Signal von L1 als eine Anwenderverwendung aus. Deshalb wird die Verarbeitung ohne ein Korrigieren der ionosphärischen Verzögerung zu einem nachfolgenden Schritt verschoben.
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Andererseits korrigiert der Arithmetikverarbeitungsbereich 5, wenn es in S101 bestimmt wird, dass das Signal, das von dem betreffenden Kanal empfangen wird, das Galileo-L1-Signal ist (Galileo in S101), die ionosphärische Verzögerung des Positionssignals mittels des Signals E5a aus dem gleichen Galileo-Satelliten, welches über das dritte System eingegeben wird, das sich auf die Signalverarbeitung von E5a bezieht (S105).
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Nachfolgend berechnet der Arithmetikverarbeitungsbereich 5 erneut die künstlichen Abstände zu den jeweiligen Positionsbestimmungssatelliten auf der Grundlage der Ergebnisse eines Korrigierens der ionosphärischen Verzögerung in jedem der Kanäle in S103, S104 und S105 und berechnet den Genauigkeitsverschlechterungsindex DOP (dilution of precision) bei der vorliegenden Kanaleinstellung (S106). Der DOP ist ein Index, der den Grad einer Verschlechterung der Positionsbestimmungsgenauigkeit aufgrund des Aufbaustatus der Positionsbestimmungssatelliten anzeigt (die Positionsbestimmungsgenauigkeit ist besser, wenn ein nummerischer Wert kleiner ist). Die Qualität des Empfangsstatus des Positionssignals kann in Übereinstimmung mit dem Index bestimmt werden.
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Nachdem der künstliche Abstand und der DOP in S106 berechnet worden sind, wird es überprüft, ob die Positionssignale von allen von 12 Kanälen erfasst oder empfangen werden können oder nicht (S107). In dieser Situation wird es, wenn es einen Kanal gibt, der nicht erfasst werden kann (NEIN in S107), überprüft, ob sechs oder mehr Kanäle in irgendeinem des GPS-L1 und des Galileo-L1 erfasst werden können oder nicht (S108). Wenn sechs oder mehr Kanäle nicht in allen des GPS-L1 und des Galileo-L1 erfasst werden können (NEIN in S108), kehrt die Verarbeitung zu der Verarbeitung in S100 zurück, während fortgesetzt wird, das Positionssignal in einem nicht verwendeten Kanal zu erfassen.
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Andererseits wird, wenn es bestimmt wird, das sechs oder mehr Kanäle in irgendeinem des GPS-L1 und des Galileo-L1 erfasst werden können (JA in S108), in dem Fall des GPS-L1 (GPS in S109) ein Kanal des GPS-L1 zu dem nicht verwendeten Kanal hinzugefügt (S110). Andererseits wird, wenn sechs oder mehr Kanäle in dem Galileo-L1 erfasst werden können (Galileo in S109), ein Kanal des Galileo-L1 zu den nicht verwendeten Kanal hinzugefügt (S111). Nachdem die erfassten Kanäle in S110 oder S111 hinzugefügt worden sind, werden die künstlichen Abstände zu dem Positionsbestimmungssatelliten, der den jeweiligen Kanälen entspricht, auf der Grundlage der Positionssignale berechnet, die bei der Kanaleinstellung empfangen worden sind (S119), und die Verarbeitung kehrt zu der Verarbeitung von S101 zurück.
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Andererseits wird, wenn es bestimmt wird, dass die Positionssignale in allen der 12 Kanäle in S107 erfasst werden können, die Verarbeitung zu S117 in dem Fall verschoben, in dem die vorhergehende Routinenschleife durch S108 geleitet worden ist (JA in S112), und wird die Verarbeitung zu S113 in dem Fall verschoben, in dem die vorhergehende Routinenschleife nicht durch S108 geleitet worden ist (NEIN in S112), das heisst S108 nicht ausgeführt worden ist. In S113 wird es überprüft, ob sich die Kombination der Kanäle, die in S120 erfasst worden ist, welche später beschrieben wird, zu einer Einstellung ändert, in der DOP optimal wird. Wenn es bestimmt wird, dass die Kombination der Kanäle noch nicht zu einer Einstellung geändert worden ist, bei dem DOP optimal wird (NEIN in S113), wird die Verarbeitung zu S114 verschoben. In S114 wird, wenn die Routinenschleife zuerst durch diesen Schritt geleitet wird (JA in S114), die Verarbeitung zu S116 verschoben.
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In S116 wird der Kanal von GPS-L1 neu einer der Schaltungen zugewiesen, welcher der Kanal der Galileo-L1 aus den Signalprozessoren 40a zugewiesen ist, die von beiden Signalen der GPS-L1 und der Galileo-L1 gemeinsam genutzt werden können, und ein Kanal der GPS-L1 wird als der erfasste Kanal hinzugefügt. Das heisst, in diesem Beispiel wird ein Kanal der GPS-L1 aus 12 erfassten Kanälen erhöht und wird ein Kanal des Galileo-L1 verringert. Nachdem ein Kanal der GPS-L1 in S116 hinzugefügt worden ist, werden die künstlichen Abstände zu dem Positionsbestimmungssatelliten, der den jeweiligen Kanälen entspricht, auf der Grundlage des Positionssignals berechnet, das in der vorliegenden Kanaleinstellung empfangen worden ist (S119), und kehrt die Verarbeitung zu der Verarbeitung von S101 zurück.
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Andererseits wird, wenn die zweite oder spätere Routinenschleife durch diesen Schritt geleitet worden ist (NEIN in S114), die Verarbeitung zu S115 verschoben. In S115 wird es überprüft, ob die Anzahl von Kanälen des GPS-L1 kleiner als acht in der vorliegenden Kanaleinstellung ist, und wird ein Kanal der GPS-L1 hinzugefügt, wenn die vorhergehende Kanaleinstellung geändert wird. In diesem Beispiel wird in dem Fall einer bejahenden Bestimmung (JA in S115) ein Kanal der GPS-L1 erneut als der erfasste Kanal hinzugefügt (S116). In dem Fall der negativen Bestimmung (NEIN in S115), das heisst in irgendeinem Fall, in dem acht Kanäle der GPS-L1 derzeit erfasst werden (die größte Anzahl von erfassbaren Kanälen) oder in dem ein Kanal der Galileo-L1 hinzugefügt wird, wenn die Kanaleinstellung vorhergehend geändert worden ist, wird es überprüft, ob die Anzahl von Kanälen des Galileo-L1 kleiner als acht in der vorliegenden Kanaleinstellung ist oder nicht (S117).
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In diesem Beispiel wird, wenn es bestimmt wird, dass die Anzahl von Kanälen des Galileo-L1 kleiner als acht ist (JA in S117), der Kanal des Galileo-L1 neu einer der Schaltungen zugewiesen, welcher der Kanal der GPS-L1 aus den Signalprozessoren 40a zugewiesen ist, die von beiden Signalen des GPS-L1 und des Galileo-L1 gemeinsam genutzt werden können, und wird ein Kanal der Galileo-L1 als der erfasste Kanal hinzugefügt (S118). Das heisst, ein Kanal der GPS-L1 wird verringert, und ein Kanal der Galileo-L1 wird in den erfassten 12 Kanälen erhöht. Nachdem ein Kanal der Galileo-L1 in S118 hinzugefügt worden ist, werden die künstlichen Abstände zu dem Positionsbestimmungssatelliten, der den jeweiligen Kanälen entspricht, auf der Grundlage des Positionssignals berechnet, das in der vorliegenden Kanaleinstellung empfangen worden ist (S119), und kehrt die Verarbeitung zu der Verarbeitung von S101 zurück.
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Die Verarbeitung von S101 bis S119 wird aufeinanderfolgend in dem vorhergehenden Ablauf wiederholt, um dadurch den künstlichen Abstand bezüglich aller der Kombinationen (S100 und S119) und den DOP (S106) in der Verteilung der Kanäle der GPS-L1 und der Galileo-L1 zu den 12 Signalprozessoren 40a zu berechnen. Dann ändert sich, wenn es bestimmt wird, dass die Anzahl von Kanälen der Galileo-L1 in der vorliegenden Kanaleinstellung in S117 acht ist (NEIN in S117), die Einstellung zu einer Einstellung, in der der DOP zwischen der Kombination der Kanäle am kleinsten ist (das heisst, der Empfangszustand ist hervorragend), welche bis hier von der vorliegenden Kanalkombination versucht worden sind (S120). Dann wird der künstliche Abstand in der Kanaleinstellung (S119) berechnet und kehrt die Verarbeitung zu der Verarbeitung von S101 zurück. In der nachfolgenden Routinenschleife wird die bejahende Bestimmung (JA in S113) in S113 durchgeführt, wird der Kanal abwechselnd zwischen dem GPS-L1 und dem Galileo-L1 in dem Kanal geändert, der die kleinste Verteilung zu der Positionsbestimmungsgenauigkeit in der vorliegenden Kanaleinstellung aufweist (S121), und wird die vorhergehende Verarbeitung wiederholt. Die Verteilung der Positionsbestimmungsgenauigkeit kann auf der Grundlage der Bedingungen bestimmt werden, die die Positionsbestimmungsgenauigkeit beeinflussen, wie zum Beispiel Änderungen der Höhe oder der Position der jeweiligen Positionsbestimmungssatelliten.
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Genauer gesagt wird, wenn der Kanal, der den kleinsten Beitrag zu der Positionsbestimmungsgenauigkeit aufweist, der Kanal des GPS-Satelliten ist, der Kanal zu dem Kanal des Galileo-Satelliten geändert. Umgekehrt wird, wenn der Kanal, der den kleinsten Beitrag zu der Positionsbestimmungsgenauigkeit aufweist, der Kanal des Galileo-Satelliten ist, der Kanal zu dem Kanal des GPS-Satelliten geändert. Auf diese Weise wird, nachdem die Kanäle zu der Kanaleinstellung geändert worden sind, in der der DOP optimal wird, der vorhergehende Vorgang wiederholt, um immer die hohe Positionsbestimmungsgenauigkeit aufrechtzuerhalten.
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Die Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel schafft die folgenden Vorteile.
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Der HF-Eingangsbereich 1 der Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung (1) ist imstande, die Frequenzwandlung von dem harmonischen bzw. HF-Positionssignal von drei Frequenzen von L1, L2C und L5·E5a zu dem Positionssignal der Zwischenfrequenz bzw. ZF ohne Leiden unter der Abbildungsstörung durchzuführen. Das Signal von S1 wird von den Signalen von L2C und L5·E5a in der zweiten Frequenzwandlung der Frequenzwandlungen der zweiten Stufe in dem Mischer 104 und dem Abbildungsbeseitigungsmischer 108 getrennt. Danach werden das Signal von L2C und das Signal von L5·E5a voneinander in dem Verzweigungsfilter 112 getrennt. Als Ergebnis kann das Signalverarbeitungssystem, das sich auf die jeweiligen Positionssignale bezieht, die voneinander getrennt worden sind, verglichen mit einem Fall verkürzt werden, in dem die jeweiligen Signale voneinander zu der Zeit der anfänglichen Frequenzwandlung getrennt werden. Mit dem vorhergehenden Aufbau wird die Abmessung der Frequenzwandlerschaltung verringert und werden die Kosten verringert. Ebenso wird, da die Schaltung einen einfachen Aufbau aufweist, die Energieaufnahme verringert und wird Energie gespart.
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Das zweite Lokaloszillationssignal, das mit dem Positionssignal in dem Abbildungsbeseitigungsmischer 108 gemischt wird, oszilliert in dem VCO 105, und das erste Lokaloszillationssignal, das von dem Frequenzteiler 106 geteilt worden ist, wird weiter geteilt und verwendet. Als Ergebnis können die Frequenzwandlungen an den jeweiligen Stufen von einem VCO ohne Verwendung der mehreren VCOs durchgeführt werden. Mit dem vorhergehenden Aufbau wird die Abmessung des HF-Eingangsbereichs 1 verringert, werden die Kosten verringert und wird Energie gespart.
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Ebenso wird Energie lediglich dem Signalverarbeitungssystem zugeführt, das sich auf das Positionssignal bezieht, das als das zu empfangende Signal ausgewählt worden ist, und wird die Versorgung der elektrischen Energie zu dem Signalverarbeitungssystem, das sich auf das Positionssignal bezieht, das nicht als ein zu empfangendes Signal ausgewählt worden ist, ausgeschaltet. Als Ergebnis wird die Energieaufnahme in dem HF-Eingangsbereich 1 verringert und wird die Energieersparnis realisiert.
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In dem Signalverarbeitungsbereich 2, der in 2 gezeigt ist, weist der Signalprozessor 40 insgesamt 28 Kanäle auf, die 12 Kanäle in dem ersten System (L1), acht Kanäle in dem zweiten System (L2C) und acht Kanäle in dem dritten System (L5·E5a) beinhalten. Der Signalprozessor 40 ist imstande, den Positionsbestimmungssatelliten der Anzahl zu erfassen, der die ausreichende Positionsbestimmungsgenauigkeit erzielen kann.
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Unter derartigen Systemen beinhaltet das erste System zugewiesene Signalprozessoren 40a für die jeweiligen GPS-L1 und Galileo-L1 und den Signalprozessor 40a, der von dem GPS-L1 und dem Galileo-L1 gemeinsam genutzt werden kann. Die Verteilung der Kanäle zu dem GPS-L1 und Galileo-L1 kann in Übereinstimmung mit dem Empfangszustand des Positionssignals zweckmäßig geändert werden, und das Positionssignal wird von der Kanaleinstellung empfangen, die die Positionsbestimmungsgenauigkeit verbessert, um dadurch zuzulassen, dass die hervorragende Positionsbestimmungsgenauigkeit gehalten wird.
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Ebenso kann, da der Signalprozessor 40a, der von dem GPS-L1 und Galileo-L1 gemeinsam genutzt wird, verwendet wird, die größte Anzahl von Demodulatorschaltungen, die in der Positionsberechnung verwendet werden, aufgrund der jeweiligen Satellitenpositionsbestimmungssysteme durch die kleinere Anzahl von Demodulatorschaltungen verglichen mit einem Fall erfüllt werden, in welchem die größte Anzahl von diversen Demodulatorschaltungen für die jeweiligen Satellitenpositionsbestimmungssysteme, welche bei der Positionsberechnung aufgrund der jeweiligen Satellitenpositionsbestimmungssysteme verwendet werden, erzielt wird. Als Ergebnis kann die Satellitenpositionssignal-Empfangsvorrichtung verkleinert werden und können die Kosten verringert werden.
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Wie es zuvor bechrieben worden ist, mischt erfindungsgemäß ein Mischer jeweilige Signal von L1, L2C und L5·E5a mit einem Lokaloszillationssignal, bei dem die Frequenz des L1-Signals eine Abbildungsbeziehung zu den Frequenzen der L2C- und L5·E5a-Signale aufweist, um eine Frequenzwandlung von 1stIF durchzuführen. Ein Abbildungsbeseitigungsmischer mischt die jeweiligen Positionssignale von 1stIF mit einem Lokaloszillationssignal, bei dem die Frequenz des L1-Signals von 1stIF eine Abbildungsbeziehung zu den Frequenzen des L2C-Signals und des L5·E5a-Signals von 1stIF aufweist, um eine Frequenzwandlung von 2stIF durchzuführen. Der Abbildungsbeseitigungsmischer gibt dann das L1-Signal von 2stIF und die L2C- und L5·E5a-Signale von 2stIF unabhängig aus. Ein Verzweigungsfilter trennt die L2C- und L5·E5a-Signale von 2stIF voneinander und gibt die getrennten Signale aus.
