JP2000081477A - Gps受信機における測位方法 - Google Patents

Gps受信機における測位方法

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JP2000081477A
JP2000081477A JP25284998A JP25284998A JP2000081477A JP 2000081477 A JP2000081477 A JP 2000081477A JP 25284998 A JP25284998 A JP 25284998A JP 25284998 A JP25284998 A JP 25284998A JP 2000081477 A JP2000081477 A JP 2000081477A
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昌伸 東海林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】Zカウント(時刻データ)を復調せずに測位計
算を可能にしたGPS受信機における測位方法を提供す
る。 【解決手段】ホットスタート時に、受信した航法データ
中のほぼ2ワードのデータを復調し、該復調によって前
記2ワード中におけるパリティビットの先頭ビット位置
を検出し、先頭ビット位置が検出されたパリティビット
を含むワードの先頭ビット位置を検出し、検出したワー
ドの先頭ビット位置における計時時刻を±0.3秒未満
の精度を有する内蔵時計にて求め、求めた内蔵時計の計
時時刻を航法データ中のZカウントによる時刻に代わっ
て用いて測位する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はGPS衛星からの信
号を受信して自己の位置を測位するGPS受信機におけ
る測位方法に関し、さらに詳細にはホットスタート時の
測位処理を高速化したGPS受信機における測位方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のGPS受信機における測位方法
は、ホットスタート時、すなわちGPS受信機が2時間
以内のエフェメリスデータを保持している場合、まず、
現在時刻および各GPS衛星の軌道情報からサーチする
べきGPS衛星を選択する。次に、GPS衛星からの送
信信号の捕捉を行い、擬似距離を測定する。また、補足
した送信信号中の航法データ中のZカウント(時刻デー
タ)を復調することにより、GPS衛星からの送信信号
の送出時刻を求めている。その後、計算された擬似距離
と、軌道データとGPS衛星からの送出時刻とから計算
されるGPS衛星位置とに基づき測位計算を行い測定位
置データを出力する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、GPS受
信機における測位方法では、ホットスタート時の測位計
算において、航法データ中のZカウント(時刻データ)
を復調する時間(1サブフレーム300ビット/チップ
レイト50とした場合、最小6秒から最大12秒)が必
要であるため、測位までに時間がかかるという問題点が
あった。
【0004】また、ビル街など、受信環境が悪い場所で
は、Zカウント(時刻データ)がなかなか復調できない
ため、測位できないという問題点があった。
【0005】本発明は、Zカウント(時刻データ)を復
調せずに測位計算を可能にしたGPS受信機における測
位方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるGPS受
信機における測位方法は、GPS衛星から送信される送
信信号を受信して受信した信号に基づき測位するGPS
受信機における測位方法において、ホットスタート時
に、受信した航法データ中のほぼ2ワードのデータを復
調し、該復調によって前記2ワード中におけるパリティ
ビットの先頭ビット位置を検出し、先頭ビット位置が検
出されたパリティビットを含むワードの先頭ビット位置
を検出し、検出したワードの先頭ビット位置における計
時時刻を±0.3秒未満の精度を有する内蔵時計にて求
め、求めた内蔵時計の計時時刻を航法データ中のZカウ
ントによる時刻に代わって用いて測位することを特徴と
する。
【0007】本発明にかかるGPS受信機における測位
方法によれば、ホットスタート時に、受信した航法デー
タ中のほぼ2ワードのデータが復調される。この復調デ
ータ中にはパリティビットが含まれている。この復調に
よって前記2ワード中におけるパリティビットの先頭ビ
ット位置が検出され、先頭ビット位置が検出されたパリ
ティビットを含むワードの先頭ビット位置が検出され、
検出されたワードの先頭ビット位置における計時時刻が
±0.3秒未満の精度を有する内蔵時計にて求められ、
求めた内蔵時計の計時時刻が航法データ中のZカウント
による時刻に代わって用いられて測位されるため、Zカ
ウント(時刻データ)の復調を待たずに測位が行え、G
PS衛星時刻の決定が短縮される。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるGPS受信
機における測位方法を実施の形態に基づき説明する。
【0009】図1は本発明の実施の一形態にかかるGP
S受信機における測位方法が適用されるGPS受信機の
構成を示すブロック図である。
【0010】本発明の実施の一形態にかかるGPS受信
機における測位方法が適用されるGPS受信機は、アン
テナ10により、GPS衛星から送信される送信信号を
受信する。この受信された送信信号は、周波数変換部1
2において、増幅されると共に処理が容易な所定の周波
数を有する中間周波信号に変換される。中間周波信号に
変換された送信信号は擬似距離測定部14および航法デ
ータ復調部16に供給される。
【0011】擬似距離測定部14では、受信制御演算部
24によって選択された所定個数のGPS衛星につい
て、擬似距離の測定を実行する。すなわち、選択された
GPS衛星について、送信信号が当該GPS衛星からG
PS受信機まで伝送されるのに要した時間が測定され、
この時間が距離に変換される。このようにして得られた
距離は、GPS受信機に搭載されている時計部26にお
ける時計の計時誤差などの影響を含んでいるため、擬似
距離といわれる。疑似距離測定部14において得られた
擬似距離は、測位演算部22に供給される。
【0012】また、航法データ復調部16は、受信制御
演算部24によって選択された所定個数のGPS衛星か
ら送信された送信信号を入力し、この送信信号から当該
GPS衛星の航法データを復調する。この航法データに
は、送信信号を送出したGPS衛星の時刻を示す時刻デ
ータおよび軌道データを示すデータや、GPSを構成す
る各GPS衛星の概略軌道を示すデータが含まれる。
【0013】航法データ復調部16は、復調した軌道デ
ータ、時刻データを受信制御演算部24、測位演算部2
2およびGPS衛星からの送信信号送出時刻を予想する
衛星送信時刻予想部20に供給する。
【0014】衛星送信時刻予想部20は、GPS衛星か
ら受信した送信信号を復調した航法データの1部(例え
ば、ほぼ60ビット(60ビットより僅かに少ないビッ
トを言う。以下同様)、すなわちほぼ2ワード)に対し
パリティ計算を行い、1ワード(30ビット)データの
パリティビットの位置を検出する。
【0015】ここで復調するのは航法データの1部であ
るほぼ60ビットの受信で足るのは、1ワードは24ビ
ットのデータと6ビットのパリティビットからなり、1
ワードの途中から受信してもほぼ60ビットのデータを
受信すればその中に必ずパリティビットが含まれている
ためである。
【0016】このパリティビットの先頭位置から当該ワ
ードの先頭位置に対する内蔵時計による計時時刻に基づ
いて、該ワードがGPS衛星から送出された時刻を決定
し、この時刻データから各ビットの衛星時刻データを求
めて測位演算部22に供給する。このようにして得た衛
星時刻データを航法データ中から復調した時刻データと
して用いることによって、航法データの復調を待たずに
測位演算が可能になる。この理由については後記する。
【0017】測位演算部22では、所定個数のGPS衛
星について得られた擬似距離、軌道データ、衛星時刻デ
ータに基づき、所定の測位演算を実行し、GPS受信機
の位置(ユーザ位置)を演算する。
【0018】測位演算部22によって得られたユーザ位
置(GPS受信機の位置)は、航法データ復調部16に
よって得られた軌道データと共に、受信制御演算部24
に供給される。受信制御演算部24は測位演算部22に
よって得られたユーザ位置から見たGPS衛星の配置
を、航法データ復調部16から得られた軌道データに基
づき計算し、測位演算に使用するべきGPS衛星の組み
合わせを選択する。その選択結果は、擬似距離測定部1
4及び航法データ復調部16に供給される。
【0019】航法データの復調を待たずに測位演算が可
能になる理由について説明する。
【0020】図3(a)は航法データの主フレームを示
し、1500ビットからなり30秒で繰り返される。1
主フレームは300ビット(6秒)のサブフレームから
なり、各サブフレームの先頭のGPS衛星からの送信時
刻は、それぞれ××時○○分00秒、××時○○分06
秒、××時○○分12秒、××時○○分18秒、××時
○○分24秒、××時○○分30秒、……のごとく、6
秒ごとに送出される。
【0021】1サブフレームは図3(b)に示すように
10ワード(6秒)からなり、1ワードは図4に示すご
とく24ビットのデータビットと6ビットのパリティビ
ットとの30ビット(0.6秒)からなり、各ビットの
間隔は図3(d)に示すごとく20msである。
【0022】今、例えば図3(b)中に矢印で示すほぼ
2ワードのデータ、すなわち図4(b)に示すごとくほ
ぼ60ビットのデータを受信したとき、その中には必ず
パリティビットが含まれており、定められているパリテ
ィ計算方法に基づいて受信データのパリティ計算を行う
ことにより、図4(c)に示すごとくパリティビットの
先頭位置aが検知でき、パリティビットの先頭位置aか
ら24ビット前の該ワードの先頭位置bも検出できる。
この検出した前記ワードの先頭位置bに対する内蔵時計
による時刻が読み取られる。
【0023】この読み取られた時刻が××時○○分1
2.02秒であったとすれば、内蔵時計の時刻はGPS
時計の時刻に対して図4(d)に示すごとく0.02秒
遅れていることが判る。この結果、GPS時計の時刻に
代わって内蔵時計による時刻を0.02秒遅れを勘案し
てGPS時計の時刻として用いることができてZカウン
トの復調をすることなしに、GPS時刻が得られること
になる。
【0024】次に本発明の実施の一形態にかかるGPS
受信機における測位方法におけるパリティビットの位置
に基づく時刻決定方法について、図2に示すフローチャ
ートに基づいて説明する。
【0025】GPS受信機の電源がオンされ、航法デー
タの復調が可能になり次第、ほぼ60ビット分の航法デ
ータが収集され、復調される(ステップS1)。このと
きほぼ60ビット分復調するのに、約1.2秒(=60
ビット/チップレイト50)の期間で行われる。
【0026】ステップS1に続いて、収集され復調され
たほぼ60ビット分のビットデータに対してパリティチ
ェックが行われ(ステップS2)、ほぼ60ビットのデ
ータ中に含まれる1ワード(24データビット+6ビッ
トのパリティビット)におけるパリティビットの位置が
検出される(ステップS3)。
【0027】ステップS3においてパリティビットの位
置検出がなされたとき、続いてGPS受信機の電源オフ
時から電源オン時までの期間が規定値以内か否か、すな
わち例えば4時間以内か否かがチェックされる(ステッ
プS4)。ステップS4において4時間以内か否かをチ
ェックするのは、エフェメリスデータの有効時間を4時
間と定めた場合である。エフェメリスデータの有効時間
を何時間かと定めるのは、エフェメリスデータの精度を
何m程度にするのかの問題であり、これは別途定めるこ
とができる。
【0028】ステップS4において規定値以内であると
判別されたときは、GPS受信機の内蔵時計の精度を確
認するため、電源オフ時と電源オン時との温度差が規定
値以内か否かのチェックが行われる(ステップS5)。
【0029】GPS受信機の内蔵時計は、GPS受信機
の電源がオフ状態にされていても内蔵電池等によって動
作しているが、周囲温度等の変化により計時誤差を生じ
る。しかるに、ほぼ60ビットのデータ中に含まれる1
ワード(30ビット)内におけるパリティビットの位置
からパリティビットを含むワードの先頭ビットのGPS
時刻をGPS受信機の内蔵時計の時刻から求めるために
は、GPS受信機の内蔵時計の精度が、GPS衛星時計
の時刻に対して±0.3秒未満の精度であることが必要
であり、この精度が維持されているかを確認するため
に、電源オフ時と電源オン時の温度差が規定値以内か否
かのチェックを行うのである。
【0030】さらにまたGPS受信機は動作時、常に現
在時刻と現在温度を図示しない記憶部に書き込んでお
り、電源をオフにした場合、その直前の値を記憶してい
る。
【0031】ステップS5において温度差が規定値以内
と判別されたときは時計の精度が規定値以内である場合
であって、ステップS3において検出されたパリティビ
ット位置に基づく該ワードの先頭位置bのGPS衛星時
刻をGPS受信機の内蔵時計による時刻データから衛星
送信時刻予測部20にて求め、GPS受信機の内蔵時計
による該時刻をGPS衛星からの送信時刻として、 航法
データ中のZカウント(時刻データ)の代わりとする
(ステップS6)。したがって、この場合は、航法デー
タ中のZカウント(時刻データ)の復調を待たずに測位
が行われる。
【0032】なお、ステップS2において収集し復調し
たほぼ60ビット分のビットデータに対してパリティチ
ェックが行えなかったとき、ステップS4において電源
オフ期間が規定値以内でないと判別されたとき、または
ステップS5において温度差が規定値以内でないと判別
されたときは、従来の方法、すなわち航法データ中にお
けるZカウント(時刻データ)の復調を行う方法に切り
換えて(ステップS7)、従来の方法により測位が行わ
れる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかるGP
S受信機における測位方法によれば、ホットスタート
時、パリティビットの先頭ビット位置を検出し、該パリ
ティビットを含むワードの先頭ビット位置における内蔵
時計の時刻を航法データ中のZカウント(時刻データ)
に代わって用いるため、航法データ中のZカウントを復
調せずに衛星時刻を求めることができて、測位が行える
ため、従来のGPS受信機における測位方法において必
要とした6〜12秒に比べ、GPS衛星時刻の決定を約
1.5秒程度に短縮することができるという効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態にかかる測位方法が適用
されるGPS受信機の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の一形態にかかるGPS受信機に
おける測位方法の作用の説明に供するフローチャートで
ある。
【図3】本発明の実施の一形態にかかるGPS受信機に
おける測位方法の作用の説明に供する模式図である。
【図4】本発明の実施の一形態にかかるGPS受信機に
おける測位方法の作用の説明に供する模式図である。
【符号の説明】
10…アンテナ 12…周波数変換
部 14…擬似距離測定部 16…航法データ
復調部 20…衛星送信時刻予測部 22…測位演算部 24…受信制御演算部 26…時計部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】GPS衛星から送信される送信信号を受信
    して受信した信号に基づき測位するGPS受信機におけ
    る測位方法において、ホットスタート時に、受信した航
    法データ中のほぼ2ワードのデータを復調し、該復調に
    よって前記2ワード中におけるパリティビットの先頭ビ
    ット位置を検出し、先頭ビット位置が検出されたパリテ
    ィビットを含むワードの先頭ビット位置を検出し、検出
    したワードの先頭ビット位置における計時時刻を±0.
    3秒未満の精度を有する内蔵時計にて求め、求めた内蔵
    時計の計時時刻を航法データ中のZカウントによる時刻
    に代わって用いて測位することを特徴とするGPS受信
    機における測位方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003529776A (ja) * 2000-03-30 2003-10-07 モトローラ・インコーポレイテッド Gps受信機の時間の決定
KR100441483B1 (ko) * 2000-08-10 2004-07-23 루센트 테크놀러지스 인크 예측된 네비게이션 정보를 정렬하는 방법
JP2013228345A (ja) * 2012-04-27 2013-11-07 Japan Radio Co Ltd 衛星信号受信機
JP2014048288A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 O2 Micro Inc ナビゲーションデータを同期させる方法及び装置
JP2014048286A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 O2 Micro Inc ナビゲーションデータを同期させる方法及び装置
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